GENESI D’UN GIGANTE GASSOSO EXTRASOLARE

Così nasce un pianeta

Ancora sorprese dal sistema planetario HR 8799. Uno studio, uscito oggi su Science, ricostruisce le tappe della formazione di uno dei quattro mondi che lo popolano. Tutto grazie all’analisi spettrale ad alta risoluzione della sua atmosfera.

Rappresentazione artistica del sistema planetario HR 8799 in una fase precoce della sua evoluzione, con il pianeta HR 8799c, il disco di gas e polveri e i pianeti più interni. Crediti: Dunlap Institute (per Astronomy & Astrophysics), Mediafarm

Rappresentazione artistica del sistema planetario HR 8799 in una fase precoce della sua evoluzione, con il pianeta HR 8799c, il disco di gas e polveri e i pianeti più interni. Crediti: Dunlap Institute (per Astronomy & Astrophysics), Mediafarm

C’è un insolito fermento, attorno alla stella HR 8799. Appena due giorni fa rendevamo conto, qui su Media INAF, dell’inconsueta composizione chimica dei quattro pianeti che le orbitano attorno. Passano poche decine di ore, ed ecco apparire sulle pagine odierne di Science Express un altro articolo dedicato allo stesso, atipico, sistema planetario. O meglio, a uno dei suoi quattro giganti gassosi, quello identificato dalla lettera ‘c’, distante dalla stella madre più o meno quanto Plutone dal Sole. L’anomalo rapporto fra carbonio e ossigeno rilevato su HR 8799c, dicono i risultati pubblicati su Science, racconterebbe la storia della sua formazione: avvenuta non per instabilità gravitazionale, come molti supponevano, bensì per accrescimento del nucleo.

L’uscita pressoché in contemporanea di questi risultati è già essa stessa un indizio dell’importanza rivestita dai pianeti che circondano HR 8799 – circa 158 anni luce la sua distanza da noi – per gli astronomi che si occupano di planetologia estrasolare. La loro peculiarità sta anzitutto nella possibilità di essere osservati direttamente, occasione rara per mondi così remoti. Ancor più interessante, i due studi, quello del team americano dei giorni scorsi e quello del team canadese di oggi (guidato, quest’ultimo, da una ricercatrice postdoc dell’Università di Toronto, Quinn Konopacky), sono stati condotti con mezzi completamente diversi, dunque del tutto indipendenti. Diverso il telescopio: lo Hale del Palomar Observatory per i primi e l’osservatorio del Keck, alle Hawaii, per i secondi. Diversa la suite di strumenti: un equipaggiamento d’avanguardia chiamato Project 1640 per il team americano, lo spettrografo a campo integrale OSIRIS per quello canadese.

Team e strumenti differenti, dunque, ma risultati sovrapponibili. Gli americani di Project 1640 hanno evidenziato, su HR 8799c, l’assenza di anidride carbonica e metano. Il gruppo canadese, invece, concentra la sua analisi sulle righe spettrali dell’acqua e del monossido di carbonio. «Pur avendo registrato una notevole quantità di vapore acqueo nell’atmosfera di HR 8799c, in realtà ce n’è un po’ meno di quanto ce ne saremmo atteso se il pianeta avesse la stessa composizione della sua stella», osserva Quinn Konopacky. «Questo significa che il pianeta ha una quantità di carbonio leggermente elevata rispetto all’ossigeno». Ma il rapporto fra carbonio e ossigeno, negli esopianeti, è a sua volta una spia del loro meccanismo di formazione. In particolare, spiegano gli autori dello studio su Science, i grani di ghiaccio d’acqua devono essersi condensati nel disco planetario che circonda HR 8799, consumandone l’ossigeno.

«Questi grani di ghiaccio si sono poco a poco agglomerati in blocchi più grandi, nell’ordine dei chilometri. Blocchi che continuando a collidere hanno dato origine al nucleo solido del pianeta», prova a ricostruire Konopacky. «L’atmosfera si è aggiunta solo in un secondo tempo, dal gas che il pianeta ha attratto una volta cresciuto a sufficienza. A quel punto, però, una parte dei grani di ghiaccio era già scomparsa, dunque nel gas non c’era più molta acqua».

Quella di HR 8799c sarebbe quindi la storia di un gigante gassoso (bello robusto, fra l’altro: la sua massa è pari a circa 7 volte quella di Giove) che si è sviluppato per accrescimento del nucleo. Vale a dire, in fasi successive, e non attraverso la formazione simultanea di nucleo e atmosfera prevista dai modelli basati sull’instabilità del disco protoplanetario. Un processo di accrescimento, dunque, simile a quello che ha plasmato il Sistema solare, con i giganti gassosi più lontani i e pianeti rocciosi più vicini rispetto al Sole. «E poiché il sistema planetario che circonda HR 8799 sembra una versione in scala di nostro Sistema solare», scrivono i ricercatori, «non sarebbe una sorpresa trovarvi nelle regioni interne pianeti simili alla Terra».

Insomma, la battuta di caccia va avanti. Quanto alla curiosa concomitanza nell’uscita di questi risultati, non c’è motivo di rimanere stupiti, spiega a Media INAF Neil Zimmerman, uno fra gli autori dell’altro articolo, quello in corso di stampa su The Astrophysical Journal: «Credo che sia solo una coincidenza. Fra i sistemi planetari extrasolari, quello di HR 8799 è un caso unico, dunque è normale che ci siano più gruppi in competizione per ottenere i dati migliori. Solo nel corso dell’anno passato sono usciti ben cinque articoli su questi pianeti. Ed erano tutti firmati da team di astronomi completamente diversi».

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