Il mistero dei gioviani caldi

Il mistero dei gioviani caldi

L’ultimo decennio è stato una miniera d’oro per la scoperta di esopianeti.
Quasi 2.000 pianeti al di fuori del nostro sistema solare sono stati confermati finora, e sono stati identificati più di 5.000 candidati esopianeti. Molti di questi mondi esotici appartengono ad una classe nota come “gioviani caldi”. Si tratta di giganti gassosi come Giove, ma molto più caldi, con orbite che li portano molto vicino alle loro stelle.

In un primo momento, i  pianeti gioviani caldi sono stati considerati stravaganti, dal momento che non abbiamo nulla di simile nel nostro Sistema Solare. Ma quando ne sono stati trovati di più, oltre a molti altri pianeti più piccoli che orbitano intorno alle loro stelle a distanza ravvicinata, il nostro Sistema Solare ha iniziato a sembrare come una vera eccezione.

“Abbiamo pensato che il nostro Sistema Solare fosse normale, ma non è tanto il caso di pensarla così”, ha detto l’astronomo Greg Laughlin dell’University of California, Santa Cruz, co-autore di un nuovo studio dal telescopio spaziale Spitzer, che indaga sulla formazione dei gioviani caldi.
Questi pianeti sono ancora avvolti nel mistero.
Come hanno fatto a formarsi, e come hanno fatto a finire così incredibilmente vicino alle loro stelle?

Il telescopio Spitzer ha trovato nuovi indizi osservando un gioviano caldo conosciuto come HD 80606 b, situato 190 anni luce dalla Terra. Questo pianeta è insolito in quanto ha un’orbita eccentrica quasi come quella di una cometa, passando molto vicino alla sua stella e poi a distanze molto maggiori ripetutamente ogni 111 giorni.
Si ritiene che un lato del pianeta divenga parecchio più caldo rispetto agli altri durante i suoi passaggi ravvicinati. Infatti, quando il pianeta è più vicino alla sua stella, il lato rivolto verso la stella si riscalda rapidamente fino a raggiungere la temperatura di più di 2000 gradi Fahrenheit (1100 gradi Celsius).

Si ritiene che HD 80606b sia nel processo di migrazione da un’orbita più distante ad una molto più stretta.
Una delle teorie più importanti sulla formazione degli esopianeti sostiene che i giganti gassosi in orbite lontane divengano pianeti gioviani caldi, quando le dinamiche gravitazionali dovute a stelle o pianeti vicini li portano a percorrere orbite più strette.
Si pensa che i pianeti si formino con orbite eccentriche, poi, nel corso di un periodo di centinaia di milioni di anni, si stabilizzino gradualmente su orbite strette, circolari.

“Questo pianeta potrebbe essere stato ripreso nell’atto di migrare verso l’interno”, ha detto Julien de Wit del Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, autore principale del nuovo studio. “Attraverso il suo studio, siamo in grado di testare le teorie di formazione dei gioviani caldi”.
Spitzer ha studiato in precedenza HD 80606 b nel 2009. Le ultime osservazioni sono più dettagliate, grazie ad un tempo di osservazione più lungo – 85 ore – e miglioramenti nella sensibilità di Spitzer.

Una questione chiave affrontata nel nuovo studio è: quanto tempo impiega HD 80606 b per migrare da un’orbita eccentrica a un’orbita circolare? Un modo per valutare questo è quello di guardare quanto il pianeta sia “morbido”.
Quando HD 80606 b si catapulta a stretto contatto con la sua stella, la gravità della stella lo comprime. Se il pianeta è più morbido, o più flessibile, può dissipare questa energia gravitazionale sotto forma di calore in modo più efficiente. E più calore viene dissipato, più velocemente il pianeta passerà ad un’orbita circolare, secondo un processo noto come circolarizzazione.

I risultati mostrano che HD 80606 b non dissipa molto calore durante i suoi incontri ravvicinati,e quindi è piuttosto rigido nel suo complesso. Questo suggerisce che il pianeta non si comporti così velocemente come previsto, e possa impiegare altri 10 miliardi di anni o più a circolarizzare la sua orbita.

“Stiamo iniziando a imparare quanto tempo possa occorrere perchè si verifichi la migrazione di gioviani caldi”, ha detto de Wit. “Le nostre teorie avevano previsto che non dovessero impiegarci così tanto, perché non avevamo osservato molto spesso la migrazione di pianeti gioviani caldi.”
Lo studio di Spitzer suggerisce che le teorie alternative per la formazione di gioviani caldi, secondo cui i giganti gassosi si formano “in situ”, o non lontano dalle loro stelle, possano ritenersi le preferite.

Il nuovo studio è anche il primo a misurare la velocità di rotazione di un esopianeta che orbita attorno ad una stella simile al Sole. Spitzer ha calcolato un periodo di rotazione di 90 ore.
“Cinquant’anni fa, stavamo misurando i periodi di rotazione dei pianeti del nostro Sistema Solare, per la prima volta. Ora stiamo facendo la stessa cosa per pianeti in orbita attorno ad altre stelle. Questo è piuttosto sorprendente”, ha detto Laughlin.

Un periodo di rotazione di 90 ore è molto più lento di quanto previsto per HD 80606 b, e questo fatto sconcerta gli astronomi, e aggiunge mistero ai pianeti gioviani caldi.

http://www.nasa.gov/feature/jpl/investigating-the-mystery-of-migrating-hot-jupiters

Credits: NASA/JPL-Caltech