Giove ha ricoperto un ruolo fondamentale nello sviluppo e nella sopravvivenza del nostro pianeta, perché la sua grande forza di gravità è in grado di deflettere asteroidi e comete, riducendo il numero di collisioni catastrofiche nel Sistema solare interno. È un po’ uno scudo planetario che impedisce a molti di quei proiettili di colpirci. Ci si è spesso chiesto quindi se queste circostanze, che permettono un più sereno sviluppo di pianeti terrestri, siano o meno la norma anche al di fuori del sistema solare, o se siano solo una fortunata casualità.
A soli quattro anni luce di distanza dalla Terra, Proxima Centauri b è l’esopianeta più vicino a oggi conosciuto. Si tratta di una super Terra, scoperta nel 2016, che orbita attorno a una stella di tipo M. Crediti: Nasa Visualization Technology Applications and Development (Vtad)
Un gruppo di ricerca del Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg e dell’Università di Berna ha cercato di dare una risposta a questa domanda. In effetti, dal loro studio sembrerebbe che i pianeti rocciosi si possano formare più facilmente quando c’è un pianeta simile a Giove a orbitargli attorno.
Lo studio è focalizzato sulle super-Terre cosiddette “asciutte”, ossia sui pianeti rocciosi più grandi della Terra e dotati di una sottile atmosfera scarsa in acqua e ghiaccio. In effetti, dato che l’acqua sulla Terra è appena lo 0,12 per cento del volume del pianeta, una super-Terra asciutta differisce dal nostro pianeta per la sola dimensione. I pianeti come Giove si formano in una regione più distante dalla stella centrale, dove l’acqua c’è. Per cui la scelta è stata effettuata proprio per concentrarsi sui casi in cui la super-Terra si trova nel sistema planetario interno e il pianeta gioviano si trovi all’esterno – una condizione simile alla nostra, insomma.
I ricercatori hanno simulato e fatto le loro valutazioni statistiche su mille diversi sistemi planetari in formazione su dischi protoplanetari attorno a stelle simili al Sole. Scegliendo casualmente le condizioni iniziali – come la massa di gas e di solidi nel disco o la posizione di formazione dei pianeti – hanno osservato l’evoluzione e la sopravvivenza dei pianeti per alcuni miliardi di anni. In questo periodo gli embrioni planetari e i planetesimi erano liberi di scontrarsi, ingrandirsi, cambiare le loro orbite.
«Queste simulazioni supportano lo studio dei sistemi esoplanetari», dice Hubert Klahr, uno degli autori dello studio, «perché i pianeti come Giove impiegano moltissimo tempo a orbitare attorno alla loro stella». Il problema della durata dell’orbita gioviana rende difficile osservare pianeti di questo tipo attorno ad altre stelle, perché per essere sicuri di star osservando un pianeta gioviano dovremmo verificarne almeno due transiti di fronte alla propria stella, operazione che può richiedere anni di puntamento. Le simulazioni, invece, sono in linea di principio indipendenti da questo problema.
Non è un caso, quindi, che le simulazioni e le osservazioni diano per ora risultati un po’ diversi: abbiamo osservato almeno una super-Terra in quasi ogni sistema planetario con un pianeta gioviano, ma solo nel 30 per cento dei sistemi con un pianeta gioviano abbiamo osservato super-Terre. Nelle simulazioni, solo un pianeta gioviano su tre è accompagnato da una super-Terra e solo il 10 per cento dei sistemi planetari con super-Terre ha anche un pianeta gioviano.
Rappresentazione artistica di GJ180d, la super-Terra temperata a noi più vicina. Crediti: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science
Tuttavia, ipotizzano i ricercatori, la discrepanza tra osservazioni e modelli può essere legata al fatto che spesso i gioviani tendono a migrare verso l’interno del sistema planetario, diventando gioviani caldi e interferendo con la formazione delle super-terre. La scelta di quanto i pianeti migrino è legata alle nostre conoscenze teoriche del fenomeno, ma se si sceglie di farli migrare meno, le simulazioni portano a risultati in linea con le osservazioni.
Per verificare le previsioni delle simulazioni sarà a ogni modo necessario ancora del tempo, usando i risultati dei potenti osservatori in arrivo come l’Extremely Large Telescope e il James Webb Space Telescope. «Le previsioni teoriche devono essere in linea con l’esperienza empirica,» dice Martin Schlecker, il primo autore dello studio. «Con la prossima generazione di strumenti attualmente in sviluppo, saremo in grado di verificare se i nostri modelli funzionano o se dobbiamo tornare alla fase di progettazione».
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). III. Warm super-Earths and cold Jupiters: A weak occurrence correlation, but with a strong architecture-composition link”, di M. Schlecker, C. Mordasini, A. Emsenhuber, H. Klahr, Th. Henning e R. Burn