A caccia di sistemi planetari: somigliano a piselli in un baccello

SCOPERTE – Pensate al nostro sistema solare. Mercurio, Venere, la Terra e Marte, rocciosi e più vicini al Sole. Poi Giove, Saturno, Urano e Nettuno, giganti gassosi che si dispongono sulle orbite più lontane, fino al pianeta nano Plutone. Dimensioni diverse e orbite che disegnano diverse distanze. Ora immaginate uno dei sistemi planetari scoperti dalla missione Kepler. Se vi aspettate di trovare una disposizione e un assortimento di esopianeti simili al nostro, rimarrete delusi. Il team internazionale di scienziati guidato da Lauren Weiss dell’Université de Montréal ha studiato 909 pianeti che orbitano intorno a 355 stelle e scoperto che, al contrario del nostro sistema, sono costituiti da pianeti di dimensioni simili e con distanze orbitali simili, proprio come piselli disposti in un baccello.

Una rigida regolarità è stata rivelata da una ulteriore analisi degli esopianeti scoperti dalla missione Kepler della NASA, effettuata con osservazioni del W. M. Keck Observatory di Maunakea alle Hawaii, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista The Astronomical Journal. Le osservazioni suggeriscono che la maggior parte dei sistemi planetari ha una storia di formazione diversa da quella del nostro sistema solare.

Grazie in gran parte al telescopio Kepler della NASA, lanciato nel 2009, oggi conosciamo molte migliaia di esopianeti. Un campione di dati davvero ampio, che ha permesso agli scienziati di ottenere importanti informazioni non solo sui singoli sistemi planetari, ma anche sulle loro caratteristiche generali. Weiss e colleghi hanno analizzato nel dettaglio lo spettro ad alta risoluzione di 1305 stelle che ospitano 2025 pianeti e sono riusciti a determinare con precisione le dimensioni sia della loro stella madre, che dei pianeti stessi.

In particolare, il team internazionale si è concentrato su 909 pianeti appartenenti a 355 sistemi multilaterali che si trovano a distanze tra i 1000 e i 4000 anni luce dalla Terra, scoprendo con grande sorpresa che gli esopianeti di uno stesso sistema tendono ad avere la stessa dimensione di quelli a loro più vicini. Dunque vicino a un piccolo pianeta si troverà un pianeta di dimensioni analoghe, mentre vicino ad un grande pianeta, ce ne sarà uno altrettanto grande. Inoltre i pianeti che orbitano intorno alla stessa stella tendono ad avere spazi orbitali regolari, come ha spiegato Weiss:

“I pianeti di uno stesso sistema stellare tendono ad essere della stessa dimensione e regolarmente spaziati, come i piselli in un baccello. Queste caratteristiche non si verificano se le dimensioni o le spaziature del pianeta sono disegnate random”.

La teoria classica di formazione di un sistema planetario prevede che i corpi celesti si formino nel disco protoplanetario che circonda la stella appena nata. I pianeti in questi sistemi si formano con configurazioni compatte, mostrando dimensioni simili e spazi orbitali regolari. Nel nostro sistema solare, invece, i pianeti più interni mostrano orbite più distanziate tra loro e dimensioni anche molto diverse. Una differenza, rispetto ai sistemi planetari osservati da Weiss e colleghi, che sarebbe imputabile alla presenza di pianeti come Giove e Saturno, che hanno scompaginato la struttura dell’antico sistema solare. Il risultato ottenuto nello studio dunque suggerisce che l’assenza di pianeti come il gassoso gigante Giove abbiano avuto un processo di formazione indisturbato, che ha permesso lo sviluppo di un sistema più regolare per dimensioni e distanze orbitali.

Una nuova ipotesi che Weiss e colleghi vogliono ora dimostrare continuando lo studio dei nuovi sistemi individuati con nuove osservazioni da parte del Keck Observatory, in modo da dare la caccia ai pianeti più esterni di questi sistemi planetari per scoprire se esistono al loro interno dei pianeti simili a Giove che possano aver avuto influenze sulla formazione dell’intero sistema.

Indipendentemente dalla loro popolazione più esterna, però, sarà necessario indagare le similitudini dei pianeti nelle regioni più interne dei sistemi extrasolari per trovare una spiegazione e un modello di formazione planetaria. Se infatti il fattore decisivo per le dimensioni degli esopianeti nei sistemi planetari venisse identificato, gli scienziati in futuro avranno un aiuto ulteriore nel determinare quali sono le stelle che ospitano pianeti rocciosi simili alla Terra e che dunque sono i candidati ideali per lo sviluppo della vita.

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