pianeta gassoso
  • Categoria dell'articolo:Scienza
  • Ultima modifica dell'articolo:5 Aprile 2022

Un “piccolo Giove” distante centinaia di anni luce offre nuovi indizi

Come si formano i pianeti? Per molti anni gli scienziati hanno pensato di aver compreso questo processo studiando l’unico esempio a cui avevamo accesso: il nostro Sistema Solare.

Tuttavia, la scoperta di pianeti attorno a stelle lontane negli anni ’90 ha chiarito che il quadro era molto più complicato di quanto pensassimo.

In una nuova ricerca, abbiamo individuato un gigante gassoso caldo simile a Giove in procinto di formarsi attorno a una stella a circa 500 anni luce dalla Terra.

Questo raro scatto da bambini di un pianeta attualmente in fase di formazione, che attira la materia da un vasto disco di polvere e gas che vorticano attorno al suo sole ancora neonato, ha aperto una finestra su misteri che hanno lasciato perplessi gli astronomi per anni.

Un trionfo scientifico?

L’indagine scientifica sulle origini della Terra e degli altri pianeti del nostro Sistema Solare iniziò a metà del 1700.

Basandosi sul lavoro del pensatore svedese Emanuel Swedenborg, il famoso filosofo tedesco Immanuel Kant ha proposto che il Sole e la sua piccola famiglia planetaria siano cresciuti tutti da una grande nuvola primordiale rotante; Kant lo ha etichettato come “Urnebel”, tedesco per nebulosa.

Questa idea è stata successivamente perfezionata dal poliedrico francese Pierre Laplace e da allora ha avuto molte più aggiunte e revisioni, ma gli scienziati moderni pensano che fosse sostanzialmente sulla strada giusta. Il moderno discendente dell’ipotesi di Kant, ora riempita di fisica dettagliata, può spiegare la maggior parte delle caratteristiche osservate del nostro sistema solare.

Ora possiamo eseguire simulazioni al computer con tutte le impostazioni corrette e emergerà una bellissima replica digitale del nostro sistema solare. Avrà i giusti tipi di pianeti nelle giuste orbite che ticchettano in ordine a orologeria, proprio come nella realtà.

Questo modello è una sintesi trionfante di fili della geologia, della chimica, della fisica e dell’astronomia, e sembrava aver coperto le basi. Fino a quando, cioè, gli astronomi non l’hanno confrontato con pianeti esterni al nostro sistema solare.

Oltre il Sistema Solare

Quando a metà degli anni ’90 furono scoperti i primi sistemi di pianeti in orbita attorno a stelle lontane, ci furono subito polemiche e costernazione. I nuovi pianeti non si adattavano affatto al modello: al resto del cosmo, si scoprì, non importava molto di quello che succedeva qui intorno al nostro piccolo sole.

Da allora, c’è stata una nascente consapevolezza che potrebbero esserci diversi percorsi per formare un sistema planetario. Tra le migliaia di pianeti in orbita attorno ad altre stelle che ora popolano i nostri cataloghi, la famiglia di pianeti del nostro Sole comincia persino a sembrare un po’ insolita.

Nonostante ciò, uno dei componenti fisici più basilari del macchinario per la costruzione di pianeti che riteniamo sia responsabile della formazione di pianeti gassosi giganti come Giove e Saturno ha superato la prova del tempo: l’idea di ” accrescimento del nucleo “.

L’accrescimento del nucleo inizia con i gas e i microscopici granelli di polvere che si pensa contengano la tipica nuvola primordiale di Kant (che ha la forma di un disco rotante appiattito con la stella neonata al centro). I granelli di polvere si aggregano in granelli successivamente più grandi, poi ciottoli, rocce e via via in una cascata fino a piccoli pianeti o “planetesimali“.

Quando un tale grumo diventa abbastanza grande, raggiunge un punto di non ritorno. L’attrazione gravitazionale ora aiuta il pianeta embrionale ad attirare rapidamente gas, polvere e altri grumi, liberando il suo percorso orbitale e scavando uno spazio circolare nel disco.

È uno dei trionfi distintivi per l’astronomia moderna che esattamente i tipi di “lacune del disco” previsti dalla teoria siano ora visti e studiati nel cosmo.

Una grande crisi

Tuttavia, ci sono alcune cose che l’accrescimento del nucleo non può spiegare. Enormi pianeti sono stati avvistati in orbita lontano dalle loro stelle ospiti, nelle fredde distese lontane.

Secondo la teoria dell’accrescimento del nucleo, tali pianeti non dovrebbero esistere. Sono troppo lontani, dove le orbite si muovono troppo lentamente per gestire l’attività di costruzione di pianeti.

Un nuovo modello di “collasso gravitazionale” è stato formulato per spiegare questi enormi pianeti lontani inaspettati. L’idea di base è che se il disco primordiale stesso ha una massa sufficiente, l’intera cosa può diventare instabile e collassare per formare rapidamente pianeti in una grande crisi.

Questa nuova immagine sembrava in grado di spiegare i pianeti anomali, ma poiché tutti gli esempi conosciuti erano molto antichi (di solito miliardi di anni), questa teoria è rimasta proprio questa: una teoria. Finora.

Nasce un pianeta

L’anno scorso, noi e i nostri colleghi abbiamo individuato un enorme pianeta, ancora in fase di formazione, attorno a una stella a circa 500 anni luce dalla Terra.

Questa stella, chiamata AB Aurigae, è diventata famosa nei circoli astronomici per il bellissimo e intricato disco a spirale che la circonda.

I grumi e le onde visti in questo disco (e in altri simili) sono coerenti con ciò che si potrebbe vedere se si stesse verificando un collasso gravitazionale. Ma fino ad ora mancavano le prove di un pianeta in formazione.

Il disco intorno ad AB Aurigae. Il pianeta in formazione è il blob luminoso in fondo. Curry et al. / Astronomia della natura, Autore fornito
Il disco intorno ad AB Aurigae. Il pianeta in formazione è il blob luminoso in fondo. Curry et al. / Astronomia della natura, Autore fornito

Questo pianeta appena scoperto – soprannominato AB Aurigae b – è racchiuso in un denso e vorticoso alone di polvere e gas, tra spirali e onde rivelatrici che indicano il collasso gravitazionale. Il pianeta è circa 93 volte più lontano dalla sua stella quanto lo è la Terra dal Sole, ben al di fuori della regione in cui la tradizionale teoria dell’accrescimento del nucleo potrebbe spiegare la sua formazione.

Questa scoperta fornisce quindi una forte evidenza per la teoria alternativa del collasso gravitazionale.

La scoperta è stata effettuata utilizzando le osservazioni del telescopio Subaru a Mauna Kea, Hawaii, e del telescopio spaziale Hubble.

Alimentato dall’energia del violento e rapido processo di formazione, il pianeta è abbastanza caldo da brillare (circa 2000 ℃). È questo bagliore che rivela la presenza del pianeta. Allo stesso tempo, il gas e la polvere vorticosi attorno al pianeta in formazione sono visti illuminati dalla luce bluastra della stella centrale di AB Aurigae.

Telescopi più grandi e migliori

Questa nuova scoperta fornisce un pezzo fondamentale del puzzle di formazione dei pianeti, ma il caso non è affatto chiuso.

Man mano che i nostri telescopi diventano più grandi e i nostri metodi di osservazione diventano più avanzati, ci aspettiamo di vedere molti più pianeti in formazione catturati in tutte le fasi del loro sviluppo, così come pianeti maturi completamente formati come la Terra.

E alla fine, possiamo sperare di rispondere alle grandi domande: come si è formata una gamma così strana e diversificata di sistemi planetari in tutta la galassia, quali sono le condizioni su questi nuovi mondi e come si inserisce il nostro piccolo Sistema Solare tra di loro?

Autore

Peter Tuthill, Barnaby Norris, Università di Sydney