IL TNG NE TROVA SOLO 2 SU 42 STELLE

Dove non crescono i pianeti giganti

Quello da cui si sviluppano stelle a bassa metallicità è un ambiente “povero”, scarso di elementi chimici più pesanti dell’elio e un nuovo studio Inaf ha confermato che attorno a tali stelle è poco probabile trovare pianeti giganti. Ce ne parla Domenico Barbato, dottorando all’Inaf di Torino, che ha guidato la ricerca

Rappresentazione artistica di un pianeta gigante in orbita attorno a una stella nana.
Crediti: University of Warwick/Mark Garlick

Attorno a quali tipi di stelle abbiamo più probabilità di trovare pianeti? Oltre che per dimensione, massa, temperatura, colore e luminosità, le stelle si distinguono anche in base al contenuto di elementi chimici più pesanti di idrogeno ed elio, che gli astrofisici chiamano metalli e che vengono prodotti dalla nucleosintesi di diverse generazioni stellari.

I ricercatori del progetto Gaps (Global Architecture of Planetary Systems) dell’Istituto nazionale di astrofisica, grazie ai dati ottenuti dallo spettrometro Harps-N, installato al Telescopio nazionale Galileo alle Isole Canarie, hanno ora ulteriormente confermato che la frequenza con cui si trovano pianeti giganti in un sistema stellare è funzione diretta della metallicità della stella.

In particolare, il nuovo studio – in via di pubblicazione su Astronomy & Astrophysics a prima firma di Domenico Barbato, dottorando all’Inaf di Torino – stima una presenza di pianeti giganti attorno a stelle di bassa metallicità attorno al 4 per cento.

Il gruppo di ricerca guidato da Barbato ha osservato 42 stelle povere in metalli, scoprendo – con il metodo delle velocità radialidue nuovi pianeti giganti: il primo, con una massa circa un quinto di quella di Giove e un periodo orbitale approssimativamente di 1800 giorni, attorno alla stella HD 220197; il secondo, con una massa almeno il doppio di quella gioviana e periodo orbitale tra i 2000 e i 4000 giorni, attorno alla stella HD 233832.

Per arrivare alla stima finale, i ricercatori hanno combinato il loro risultato con le osservazioni compiute dallo strumento gemello Harps in Cile su un campione di 88 stelle di bassa metallicità visibili dall’emisfero sud, che avevano portato alla scoperta di 3 nuovi pianeti giganti.

Domenico Barbato, da Twitter @dome_barbato

Media Inaf ha intervistato Domenico Barbato, chiedendogli innanzitutto quali sono stati i presupposti della ricerca.  

«Molti studi su campioni di pianeti extrasolari hanno in passato evidenziato una correlazione tra metallicità stellare e frequenza di pianeti giganti: maggiore è l’abbondanza di metalli di una stella, maggiore è la probabilità che questa sia orbitata da giganti gassosi. Questa correlazione non sembra essere invece presente se si considerano solo pianeti più piccoli e leggeri di Nettuno. Inoltre, i pianeti giganti intorno a stelle povere in metalli tendono ad avere masse e periodi orbitali più alti rispetto a quelli che orbitano intorno a stelle più ricche di metalli».

Cosa dice a voi astrofisici questa informazione?

«La correlazione tra metallicità e frequenza di giganti ha un importante ruolo nel discriminare tra diversi modelli di formazione dei pianeti giganti, supportando attualmente il modello di core-accretion, secondo cui il materiale protoplanetario si accumula a formare nuclei solidi intorno a cui si addensa rapidamente una grande quantità di gas, in quanto più efficiente in dischi protoplanetari ricchi di metalli».

Che caratteristiche interessanti hanno i due pianeti giganti scoperti?

«Il pianeta HD 220197 b, con una massa minima di 0.2 masse gioviane, rappresenta ad oggi il pianeta gigante di lungo periodo meno massiccio trovato intorno ad una stella così carente di metalli, fornendo quindi un interessante controesempio dell’osservata tendenza delle stelle metal-poor ad ospitare pianeti più massicci. Per il pianeta HD 233832 b invece i nostri dati sono descritti egualmente bene da due diverse soluzioni, una in cui il pianeta ha una massa minima di 1.78 masse gioviane ed un periodo di 2058 giorni ed una per la quale il pianeta avrebbe invece una massa minima di 2.72 masse gioviane ed un periodo di 4047 giorni. I dati attualmente disponibili su questa stella non permettono di risolvere questa ambiguità tra soluzioni orbitali e sarà quindi necessario continuare a studiare questa stella se vogliamo caratterizzare meglio il suo pianeta».

Quali sono i punti di maggiore interesse del vostro lavoro?

«Anzitutto, il proseguire in modo sempre più accurato la ricerca di pianeti giganti intorno a stelle metal-poor ha un importante ruolo nel caratterizzare maggiormente le diverse popolazioni di esopianeti e fornisce un essenziale contributo e supporto alle teorie di formazione planetaria, aiutando a valutare la validità dei diversi modelli anche sulla base della loro efficienza in funzione della metallicità del disco protoplanetario. A tale proposito, è interessante notare come le stelle che ospitano questi due nuovi pianeti si trovino all’estremità più ricca di metalli nel nostro campione di 42 stelle metal-poor, evidenziando come la frequenza di pianeti giganti dipenda fortemente dalla metallicità della stella anche a questi bassi regimi di abbondanza metallica».

Il prossimo passo?

«Unendo i nostri risultati con quelli del precedente studio condotto dal team di Harps per l’emisfero sud arriviamo ad una stima preliminare della frequenza di pianeti giganti intorno a stelle carenti di metalli del 3.84%, un risultato compatibile con quello degli studi già pubblicati sull’argomento. È però nostra intenzione eseguire in futuro uno studio per valutare più accuratamente e rigorosamente il valore di questa frequenza planetaria».

 

Per saperne di più:

  • Leggi l’anteprima dell’articolo in pubblicazione su Astronomy & Astrophysics “The GAPS Programme with HARPS-N at TNG XVIII. Two new giant planets around the metal-poor stars HD 220197 and HD 233832”, di D. Barbato, A. Sozzetti, K. Biazzo, L. Malavolta, N.C. Santos, M. Damasso, A.F. Lanza, M. Pinamonti, L. Affer, S. Benatti, A. Bignamini, A.S. Bonomo, F. Borsa, I. Carleo, R. Claudi, R. Cosentino, E. Covino, S. Desidera, M. Esposito, P. Giacobbe, E. González-Álvarez, R. Gratton, A. Harutyunyan, G. Leto, A. Maggio, J. Maldonado, L. Mancini, S. Masiero, G. Micela, E. Molinari, V. Nascimbeni, I. Pagano, G. Piotto, E. Poretti, G. Scandariato, R. Smareglia, L.S. Colombo, L. Di Fabrizio, J.P. Faria, A. Martinez Fiorenzano, M. Molinaro, M. Pedani