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La danza del pianeta gigante

Grazie alle immagini ad altissima ottenute dal sistema di ottiche adattive del telescopio Magellan un team di astronomi è riuscito ad identificare i componenti di un sistema planetario estremamente peculiare: una stella simile al Sole, una stella nana e un pianeta gigante che “danza” tra le due stelle

Rappresentazione artistica di un pianeta circumbinario. Crediti: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle

Rappresentazione artistica di un pianeta circumbinario. Crediti: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle

Un team di scienziati ha scoperto un sistema planetario molto particolare: è composto da una stella simile al Sole, una stella nana, e un pianeta gigante in orbita tra le due stelle.

Il pianeta è stato scoperto nel 2011 e ruota attorno a una stella chiamata HD 7449, contiene circa otto volte la massa di Giove e ha un’orbita estremamente eccentrica. L’eccentricità è una misura di quanto l’orbita di un corpo celeste si discosta dall’essere perfettamente circolare. Il fatto che un pianeta possieda un’orbita eccentrica può indicare che questo stia subendo l’influenza di altri oggetti nelle immediate vicinanze. In questo caso, l’eccentricità del pianeta attorno alla stella HD 7449 è stata fin da subito l’indizio che all’interno del sistema risiedeva un altro oggetto, più grande del pianeta stesso, che non eravamo in grado di vedere direttamente.

«La domanda fondamentale era: si tratta di un pianeta o di una stella nana?», ha spiegato l’autore principale dello studio Timothy Rodigas, ricercatore presso il Carnegie Institute di Washington. Per rispondere a questa domanda, Rodigas e il suo team hanno utilizzato il sistema di ottiche adattive del telescopio Magellan (Magellan Adaptive Optics, MagAO) per ottenere immagini dirette dell’oggetto misterioso. MagAO è uno strumento che permette agli astronomi di ottenere immagini alla risoluzione estrema di 0.02 secondi d’arco, l’equivalente di una moneta di piccolo taglio che si trovi a più di 150 km dall’osservatore.

«Grazie alle immagini raccolte da questo telescopio di ultima generazione abbiamo potuto vedere l’oggetto in pochi secondi, e ci siamo subito accorti che doveva essere una stella nana» ha aggiunto Rodigas. Non si tratta però di una stella come tante altre: contiene una massa pari al 20% di quella del Sole, e la sua orbita è molto vicina alla stella primaria (solo 18 Unità Astronomiche da HD 7449). Per confronto, nel nostro sistema solare, Nettuno orbita intorno al Sole a una distanza di 30 UA (1 UA è la distanza media tra Terra e Sole).

Un’immagine schematica del sistema planetario composto dalla stella HD 7449 (al centro), il pianeta gigante che le ruota attorno, e la stella nana, che si trova in orbita attorno alla stella primaria ad una distanza di circa 18 UA. Crediti: Timothy Rodigas

Un’immagine schematica del sistema planetario composto dalla stella HD 7449 (al centro), il pianeta gigante che le ruota attorno, e la stella nana, che si trova in orbita attorno alla stella primaria ad una distanza di circa 18 UA. Crediti: Timothy Rodigas

Fino a poco tempo fa si pensava che i sistemi binari, ovvero quelli in cui due stelle orbitano una attorno all’altra, non potessero ospitare pianeti. Tuttavia, negli ultimi anni il numero di sistemi di questo tipo, che ospitano i cosiddetti pianeti circumbinari, è in costante crescita. Questo sistema, in particolare, è uno dei pochi composto da una stella simile al Sole, una stella nana, e un gigante gassoso, tutti entro 20 UA. Rispetto ad altri circumbinari, inoltre, il pianeta HD 7449Ab è di gran lunga il più massiccio e possiede l’orbita più eccentrica.

Gli autori ritengono che la stella nana e il pianeta si siano influenzati gravitazionalmente l’un l’altro per milioni di anni. Nello specifico, l’eccentricità e l’inclinazione orbitale del pianeta, ovvero l’angolo tra l’orbita e il piano equatoriale della stella primaria, hanno continuato ad oscillare a causa di un processo noto con il nome di meccanismo di Kozai. Il meccanismo di Kozai è la perturbazione dell’orbita di un corpo dovuta alla presenza di un altro corpo su un’orbita più lontana e comporta uno scambio continuo tra inclinazione ed eccentricità. Nel caso di questo sistema continuerà a far sentire i propri effetti anche nel prossimo futuro.

«È difficile visualizzare ciò che accade al pianeta nel corso del tempo, ma potremmo dire che sta “danzando” tra le due stelle», ha detto Rodigas.

Nei prossimi anni il team continuerà a monitorare il sistema studiandone le velocità radiali (una misura di quanto le stelle oscillano a causa dei pianeti che orbitano loro intorno), e raccogliendo immagini dirette. La speranza è di riuscire a determinare come si sia potuto formare un sistema così peculiare.


Per saperne di più:

si consiglia di leggere l’articolo “MagAO Imaging of Long-period Objects (MILO). I. A Benchmark M Dwarf Companion Exciting a Massive Planet around the Sun-like Star HD 7449” di Timothy J. Rodigas, Pamela Arriagada, Jackie Faherty, Guillem Anglada-Escude, Nathan Kaib, R. Paul Butler, Stephen Shectman, Alycia Weinberger, Jared R. Males, Katie M. Morzinski, Laird M. Close, Philip M. Hinz, Jeffrey D. Crane, Ian Thompson, Johanna Teske, Matias Diaz, Dante Minniti, Mercedes Lopez-Morales, Fred C. Adams e Alan P. Boss