Rappresentazione artistica dell'evaporazione di un pianeta. Crediti: European Space Agency, Alfred Vidal-Madjar (Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS, France) e NASA
Dove corrono i pianeti? Tutte le strade sono uguali, o esistono corsie preferenziali tendenzialmente più affollate di altre? E, a far loro da contraltare, corridoi proibiti nei quali nessuno osa avventurarsi? Misurando le distanze medie dei giganti gassosi – tipo Giove e Saturno – dalla propria stella madre, pare che in effetti anche i pianeti, un po’ come gli elettroni attorno al nucleo d’un atomo, abbiano orbite favorite lungo le quali viaggiare. A segnarne il tracciato, sostiene un articolo in uscita su Monthly Notices, potrebbe essere un processo fisico chiamato fotoevaporazione.
Secondo lo studio, i fotoni ad alta energia emessi dalla stella neonata agirebbero come un bulino elettromagnetico, asportando materia e incidendo solchi sul disco protoplanetario di polveri e gas che turbina attorno alla stella stessa. Solchi che a loro volta fungerebbero da trincee, confinando i pianeti in formazione in orbite ben determinate e lasciando deserte le altre zone.
La ricerca è firmata da Richard Alexander, ricercatore alla University of Leicester (UK), e da un’astrofisica italiana, Ilaria Pascucci. Nata a Pesaro e cresciuta a Civitanova Marche, Pascucci si è laureata in astronomia a Bologna, ha preso il PhD in Germania – al Max-Planck-Institut für Astronomie, a Heidelberg – e infine è volata negli Stati Uniti, dove attualmente è assistant professor presso il Lunar and Planetary Laboratory dell’Università dell’Arizona, a Tucson. Media INAF l’ha intervistata.
Ilaria Pascucci, come ve lo spiegate che i pianeti abbiano orbite preferenziali? E a che distanza si trovano dalla stella madre?
L'astrofisica Ilaria Pascucci
«Nell’articolo esploriamo attraverso simulazioni al computer qual è l’effetto della fotoevaporazione sulle orbite dei pianeti massicci come Giove e Saturno. Questi pianeti si formano quando i dischi protoplanetari sono ancora relativamente massicci e trasferiscono gas sulla stella centrale che, in questo modo, continua a crescere in massa. Ora, senza un meccanismo per ridurre la massa del disco tra la stella e i pianeti, questi pianeti giovani migrerebbero con il gas sempre più vicino alla stella, un po’ come una celebrità trascinata dai fan, e non sopravviverebbero. La fotoevaporazione riduce la massa del disco ad una distanza specifica di circa 1-2 AU (dove AU è la astronomical unit, la distanza media fra Terra e Sole), quindi crea una barriera per questi pianeti giovani».
Che cos’è, questa fotoevaporazione?
«Nell’articolo ci riferiamo alla fotoevaporazione del disco indotta della stella centrale. Quando le stelle di tipo solare sono giovani, emettono più fotoni energetici – nelle bande ultraviolette e X – di quanto non faccia il Sole oggi. Questi fotoni raggiungono la superficie del disco, e scaldano il gas a temperature così alte che, oltre a una certa distanza dalla stella centrale, il gas non sente più il campo gravitazionale di quest’ultima, e abbandona il disco sotto forma di un tipo di vento. Un’analogia, lontana dall’essere corretta ma forse utile, potrebbe essere quella di una zuppa calda dove alcune componenti evaporano».
È un fenomeno che voi astronomi già conoscevate?
«Le prime osservazioni convincenti del fatto che avvenga in sistemi reali risalgono al 2009, e sono descritte in una ricerca, che ho condotto insieme a Michael Sterzik, pubblicata su The Astrophysical Journal. Negli anni successivi, abbiamo trovato altre evidenze del fenomeno, e ora ci è sembrato appropriato esplorare quali sono gli effetti della fotoevaporazione sull’evoluzione di pianeti giovani».
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo “Deserts and pile-ups in the distribution of exoplanets due to photoevaporative disc clearing“, di R. D. Alexander e I. Pascucci