Rappresentazione artistica di un gioviano caldo. Crediti: Nasa/Esa
Da quando è stato scoperto il primo gioviano caldo, nel 1995, gli astronomi hanno cercato di capire come si siano formati questi esopianeti e come siano arrivati nelle loro orbite estreme, così vicine alle stelle ospiti. Gli scienziati della Johns Hopkins University hanno trovato un metodo per determinare l’età relativa dei gioviani caldi utilizzando nuove misurazioni del satellite Gaia. Jacob Hamer, primo autore del lavoro, presenterà oggi i risultati al 240esimo meeting dell’American Astronomical Society. Lo studio sarà pubblicato su The Astronomical Journal.
Vengono chiamati gioviani caldi perché il primo a essere stato scoperto aveva all’incirca le stesse dimensioni di Giove e perché raggiungono temperature di migliaia di gradi Celsius, essendo circa 20 volte più vicini alle loro stelle di quanto lo sia la Terra al Sole. Siccome le teorie esistenti sulla formazione dei pianeti non riescono a spiegarne l’esistenza, gli scienziati hanno escogitato diverse ipotesi su come potrebbero formarsi. Inizialmente hanno proposto che i gioviani caldi potrebbero formarsi in zone più esterne, come Giove, per poi migrare successivamente nelle loro posizioni attuali a causa delle interazioni con il disco di gas e polvere della loro stella ospite. Oppure potrebbero formarsi più fuori e migrare molto più tardi, dopo che il disco è sparito, attraverso un processo più violento ed estremo chiamato migrazione ad alta eccentricità.
«La domanda su come questi esopianeti si formino e raggiungano le loro orbite attuali è letteralmente la domanda più antica nel nostro sottocampo ed è qualcosa a cui migliaia di astronomi hanno cercato di rispondere per più di 25 anni», spiega il co-autore Kevin Schlaufman.
Una freccia nella parte inferiore dell’immagine indica l’età del sistema che aumenta verso destra. Al centro dell’immagine, a sinistra (1-10 milioni di anni) c’è una stella circondata da un disco di gas e polvere. Al suo interno si sta formando un pianeta che sta migrando più vicino alla stella. A 10-100 milioni di anni il disco è scomparso e un gioviano caldo è già arrivato e si trova su un’orbita allineata. Nella parte superiore della figura, c’è un pianeta che si forma nel disco a 1-10 milioni di anni, in una posizione più esterna rispetto a quella del pannello inferiore. A più di 100 milioni di anni, il pianeta si trova su un’orbita eccentrica e disallineata. Poco tempo dopo, l’orbita del pianeta è circolare e disallineata. Crediti: Jacob Hamer
Alcuni gioviani caldi hanno orbite ben allineate alla rotazione della loro stella, come i pianeti del Sistema solare; altri assolutamente no. Gli scienziati non sono stati in grado di dimostrare se le diverse configurazioni fossero il prodotto di un diverso processo di formazione oppure delle interazioni mareali tra i pianeti e le stelle. «Senza questo metodo davvero preciso per misurare le età mancavano sempre informazioni», aggiunge Hamer.
Hamer è uno dei primi astronomi a utilizzare i nuovi dati del satellite Gaia per studiare le età dei sistemi di esopianeti, per capire come si formano ed evolvono. Essere in grado di determinare le velocità delle stelle è stato fondamentale per determinarne l’età. Quando le stelle nascono, si muovono in modo simile l’una all’altra all’interno della Galassia. Man mano che invecchiano, le loro velocità si differenziano sempre di più. Con questo nuovo metodo, Hamer ha dimostrato che esistono diversi processi di formazione in cui si possono formare i gioviani caldi. «Un [processo di formazione, ndr] si verifica rapidamente e produce sistemi allineati, e [l’altro, ndr] si verifica su scale temporali più lunghe e produce sistemi disallineati», conclude Hamer. «I miei risultati suggeriscono anche che in alcuni sistemi con stelle ospiti meno massicce, le interazioni mareali consentono ai gioviani caldi di riallineare l’asse di rotazione della loro stella ospite per essere allineato con la loro orbita».
I nuovi dati provenienti dai telescopi terrestri e spaziali stanno aiutando gli scienziati a scoprire sempre nuove cose sugli esopianeti. Nel mese di aprile, ad esempio, sono state riportate scoperte sulle atmosfere di gioviani ultra-caldi rese possibili utilizzando osservazioni dal telescopio spaziale Hubble.
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo in uscita su The Astronomical Journal “Evidence for the Late Arrival of Hot Jupiters in Systems with High Host-star Obliquities”, di Jacob H. Hamer e Kevin C. Schlaufman