In questo diagramma, due pianeti orbitanti presentano una leggera inclinazione rispetto all’asse di rotazione del sole che li ospita. La geometria di un sistema planetario – caratterizzata dagli orientamenti e dalle forme delle orbite che lo compongono, nonché dagli orientamenti dei vettori di spin – offre una ricca serie di informazioni su come quel sistema si è formato ed evoluto. Crediti: Malena Rice/ Yale University
Da anni gli scienziati si interrogano sul perché tutti i pianeti del Sistema solare percorrano intorno al Sole orbite leggermente inclinate. Gli astronomi avevano da tempo ipotizzato che i pianeti con orbite inclinate – orbite che non si allineano con l’asse di rotazione del sole che li ospita – fossero il risultato di un qualche rumore cosmico di alto livello, come ad esempio la “spinta” da parte di stelle vicine e pianeti nei dintorni.
Un recente studio pubblicato su The Astronomical Journal suggerisce, invece, che anche nei sistemi planetari “incontaminati” da fattori esterni i pianeti abbiano orbite inclinate, e che questa caratteristica non sia dunque presente solo nel nostro Sistema solare. Un team di di ricerca internazionale, guidato dall’astronoma Malena Rice dell’Università di Yale negli Stati Uniti, ha analizzato sistemi solari multi-pianeta le cui orbite sono rimaste indisturbate e allineate con l’asse di rotazione del sole che li ospita sin dalla loro formazione. «È più facile osservare questo tipo di configurazione, in cui l’orbita di un pianeta è esattamente ordinata con quella di altri pianeti in un rapporto intero di periodi orbitali, in un sistema solare all’inizio del suo sviluppo», ha detto Rice, prima autrice dello studio. «È una configurazione splendida, ma solo una piccola percentuale di sistemi la mantiene nel tempo».
Quando due pianeti orbitano con periodi di rivoluzione proporzionali tra loro e secondo frazioni di numeri interi – un rapporto intero quasi esatto, 2:3 oppure 1:1 e così via, per intenderci –, si chiamano pianeti risonanti e subiscono, tra di loro, una reciproca regolare influenza gravitazionale. Questo aspetto stabilizza e protegge le orbite da perturbazioni esterne rendendo di fatto le geometrie dei sistemi planetari quasi risonanti una finestra relativamente incontaminata per studiare le condizioni iniziali dei sistemi di esopianeti. I sistemi multi-planetari che conservano la loro risonanza sono molto rari, circa l’1 per cento. Un incontro troppo ravvicinato con una stella o con un pianeta massiccio o un gigantesco impatto possono alterare l’equilibrio iniziale; molti dei sistemi planetari conosciuti non sono in risonanza oggi, ma potrebbero esserlo stati in passato. La storia della formazione e del passato dei sistemi planetari può essere ricostruita solo osservando la loro attuale “demografia” orbitale e i sistemi quasi risonanti offrono un’utilissima lente d’ingrandimento, particolarmente ben circoscritta, per studiare l’evoluzione planetaria.
Illustrazione grafica dell’esopianeta gioviano Toi-2202 b. Crediti: Nasa
In questo caso, i ricercatori hanno inizialmente misurato l’orbita inclinata di Toi-2202 b, un pianeta gioviano caldo in un sistema solare incontaminato che ruota attorno alla stella TOI-2202. Un pianeta gioviano è molto più grande del nostro e ha dimensioni paragonabili a Giove – o anche maggiori – con un periodo orbitale molto più breve dei 365 giorni impiegati dalla nostra Terra. I ricercatori hanno confrontato l’orbita di Toi-2202 b con i dati dell’intero censimento di pianeti simili presenti nell’archivio esopianeti della Nasa.
Rice e i suoi collaboratori hanno scoperto che, anche in questi sistemi solari, i pianeti possono avere un’inclinazione orbitale fino a 20 gradi e che proprio il sistema di Toi-2202 b è uno di quelli evidentemente più inclinati. La scoperta ha fornito informazioni preziose sullo sviluppo del sistemi solari primordiali e ha aggiunto dettagli sul nostro Sistema solare dimostrando che l’inclinazione delle orbite è un fenomeno molto diffuso nel cosmo. «I risultati delle nostre analisi sono rassicuranti e ci dicono che non siamo un sistema solare “super-strano”», dice Rice. «È come se ci guardassimo in uno specchio a effetto e vedessimo come siamo inseriti nel quadro più generale dell’intero universo».
La nuova ricerca, parte della survey Soles (Stellar Obliquities in Long-period Exoplanet Systems), ha aiutato, inoltre, a comprendere meglio i sistemi solari gioviani “caldi”, al cui interno pianeti giganti gassosi simili a Giove orbitano con periodi molto brevi. «Stiamo cercando di capire perché i sistemi gioviani abbiano orbite così estremamente inclinate», conclude Rice. «Quando si sono inclinati? Sono così dalla nascita? Per capirlo, servirebbe prima scoprire in quali sistemi le orbite non sono così drasticamente inclinati».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astronomical Journal l’articolo “Evidence for Low-level Dynamical Excitation in Near-resonant Exoplanet Systems” di Malena Rice, Xian-Yu Wang, Songhu Wang, Avi Shporer, Khalid Barkaoui, Rafael Brahm, Karen A. Collins, Andrés Jordán, Nataliea Lowson, R. Paul Butler, et al.