ESPULSI DA SISTEMI STELLARI DOPPI

Circumbinari, destino da pianeti orfani

Una serie di sfortunati eventi porta i pianeti che orbitano attorno a un sistema stellare doppio in rapida rotazione ad avere una buona probabilità di essere buttati fuori dal sistema stesso. Questa la conclusione di uno studio della Washington University che spiegherebbe perché gli astronomi abbiano finora rilevato pochi pianeti circumbinari

Rappresentazione di Kepler-16b, il primo esopianeta circumbinario scoperto. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/T. Pyle

Quasi come fossero troppo impegnate nella loro danza vorticosa l’una attorno all’altra per accorgersene, le stelle binarie cosiddette a periodo breve a un certo punto della loro evoluzione possono arrivare a espellere dall’orbita i loro pianeti, catapultandoli nello spazio interstellare.

La scoperta, riportata in una ricerca in via di pubblicazione su Astrophysical Journal, contribuisce a spiegare perché gli astronomi abbiano finora rilevato pochi pianeti circumbinari, ovvero pianeti che orbitano attorno a coppie di stelle. Questo nonostante siano stati esaminati migliaia di sistemi binari a periodo breve, come vengono definiti quelli con periodi orbitali inferiori o uguali a 10 giorni.

Un’altra conseguenza evidenziata dallo studio, basato su simulazioni numeriche, è che tali stelle doppie non rappresenterebbero dunque un buon bersaglio per i futuri telescopi, terrestri o spaziali, in grado di cercare tracce di abitabilità in pianeti al di fuori del Sistema solare.

Gli autori hanno esaminato un insieme di stelle binarie a eclisse, in cui il piano orbitale delle due stelle si trova così ben allineato con la linea di vista dell’osservatore che le due componenti mostrano eclissi reciproche.

I ricercatori si sono poi chiesti se, quando le stelle di una siffatta coppia orbitano l’una attorno all’altra molto velocemente, le reciproche forze gravitazionali abbiano conseguenze dinamiche sull’intero sistema stellare.

«Ed è esattamente quello che abbiamo trovato, usando simulazioni al computer», dice David Fleming, studente di dottorato all’Università di Washington (Usa) e primo autore dello studio. «Le forze mareali spostano quantità di moto angolare dalla rotazione stellare al periodo orbitale. Questo provoca il rallentamento della rotazione stellare e l’ampliamento del periodo orbitale».

Questo trasferimento di quantità di moto angolare fa sì che le orbite delle stelle non solo si ingrandiscano, ma anche che si circolarizzino, da ovali a cerchi perfetti. Inoltre, su scale di tempo molto lungo, le rotazioni delle due stelle diventano sincronizzate, rivolgendo l’un l’altra sempre la stessa faccia. Come si può intuire, l’espansione dell’orbita stellare mette a mal partito il più vicino pianeta eventualmente presente, scagliandolo fuori dal sistema stellare con un effetto fionda.

Un’altra rappresentazione di Kepler-16b con i suoi due soli. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/R. Hurt

Ma l’espulsione di un pianeta, come in una squadra affiatata, non lascia indifferenti gli altri pianeti: con un effetto a cascata, la perturbazione gravitazionale prodotta dall’espulsione di un singolo pianeta, secondo gli autori del nuovo studio, porta alla fuoriuscita di tutti gli altri pianeti del sistema.

A complicare ulteriormente la già disagiata vita dei pianeti circumbinari c’è da considerare anche quello che gli astronomi chiamano regione di instabilità, generata dalle spinte gravitazionali opposte delle due stelle.

«C’è una regione che non è possibile attraversare: se si va oltre, si viene espulsi dal sistema», spiega Fleming. «L’abbiamo confermato nelle simulazioni, e l’hanno studiato anche molti altri ricercatori».

Il cosiddetto “limite di stabilità dinamica” è a sua volta dinamico, e si sposta verso l’esterno del sistema mano a mano che aumenta l’orbita stellare. E quando arriva a coinvolgere un’orbita planetaria, la rende instabile, innescando il processo di espulsione del pianeta dal sistema.