Il sistema esoplanetario in risonanza (quasi) perfetta

Ogni sistema è, a modo suo, unico ma il sistema in orbita attorno alla stella HD 158259, distante 88 anni luce dal sistema solare, è davvero particolare. Attorno a HD 158259 orbitano sei pianeti: una super-Terra e cinque mini-Nettuno

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La prima prova dell’esistenza di un pianeta extraterrestre o “esopianeta” risale al 1917, anche se tale prova non fu accettata. La prima conferma del rilevamento di un esopianeta avvenne nel 1992. In seguito venne confermato un esopianeta diverso, originariamente rilevato nel 1988.

Al 1° gennaio 2021, contiamo 4.395 esopianeti confermati presenti in 3.242 sistemi stellari, con 720 sistemi che hanno più di uno pianeta.

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Esistono diverse tecniche per rilevare gli esopianeti. Tecniche come i transiti dedotti dall’analisi della curva di luce, le velocità radiali, il microlensing gravitazionale sono fondamentali per scoprire e studiare gli esopianeti, stimandone massa e dimensione, presenza di atmosfera e potenziale abitabilità.

Questi metodi favoriscono la rivelazione di pianeti vicini alla stella; quindi, l’85% degli esopianeti rilevati si trova all’interno della zona di “blocco della marea”. In alcuni casi, sono stati rilevati più pianeti attorno a una stella e circa 1 stella su 5 simile al Sole ha un pianeta “di dimensioni terrestri ” nella zona abitabile”.

Ogni sistema è, a modo suo, unico ma il sistema in orbita attorno alla stella HD 158259, distante 88 anni luce dal sistema solare, è davvero particolare.

La stella stessa, di classe G, è un po’ più massiccia del Sole, una minoranza nella nostra caccia agli esopianeti. Attorno a HD 158259 orbitano sei pianeti: una super-Terra e cinque mini-Nettuno.

Dopo aver osservato il sistema per sette anni, gli astronomi hanno scoperto che i sei esopianeti orbitano attorno a HD 158259 con una risonanza orbitale quasi perfetta. Questa scoperta potrebbe aiutarci a comprendere i meccanismi di formazione del sistema planetario e come finiscono nelle configurazioni che osserviamo.

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La risonanza orbitale avviene quando due corpi orbitanti hanno periodi di rivoluzione tali che il loro rapporto è esprimibile in frazioni di numeri interi piccoli. Quindi i due corpi esercitano, l’un l’altro, un’influenza gravitazionale regolare. Nel Sistema Solare, è abbastanza raro osservarlo nei corpi planetari; probabilmente il miglior esempio sono Plutone e Nettuno.

I due pianeti del sistema solare sono in quella che viene descritta come una risonanza orbitale 2: 3. Per ogni due orbite che Plutone compie intorno al Sole, Nettuno ne compie tre.

Le risonanze orbitali sono state riscontrate anche negli esopianeti. Ma ogni esopianeta in orbita attorno a HD 158259 è in una risonanza di quasi 3: 2 con il pianeta più lontano dalla stella, descritto anche come un rapporto periodo di 1,5. Ciò significa che per ogni tre orbite effettuate da ciascun pianeta, il successivo ne completa due.

Utilizzando misurazioni effettuate con lo spettrografo SOPHIE e il telescopio spaziale TESS per la caccia agli esopianeti, un team internazionale di ricercatori guidato dall’astronomo Nathan Hara dell’Università di Ginevra in Svizzera ha calcolato con precisione le orbite di ciascun pianeta.

Le orbite sono tutte molto strette. Partendo dall’esopianeta più vicino alla stella, la super-Terra, scoperta da TESS con circa il doppio della massa della Terra – le orbite sono 2,17; 3,4; 5,2; 7,9; 12 e 17,4 giorni.

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Questi producono rapporti di periodo di 1,57, 1,51, 1,53, 1,51 e 1,44 tra ciascuna coppia di pianeti. Non è una risonanza perfetta, ma è abbastanza vicina da classificare HD 158259 come un sistema straordinario.

E questo, ritengono i ricercatori, significa che gli esopianeti in orbita attorno alla stella non si sono formati dove si trovano ora.

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“Sono noti diversi sistemi compatti con diversi pianeti in o vicini a risonanze, come TRAPPIST-1 o Kepler-80”, ha spiegato l’astronomo Stephane Udry dell’Università di Ginevra.

“Si ritiene che tali sistemi si formino lontano dalla stella prima di migrare verso di essa. In questo scenario, le risonanze giocano un ruolo cruciale”.

Questo perché si pensa che queste risonanze risultino quando gli embrioni planetari nel disco protoplanetario crescono e migrano verso l’interno, lontano dal bordo esterno del disco. Questo produce una catena di risonanza orbitale in tutto il sistema.

Quindi, una volta che il gas rimanente del disco si dissipa, questo può destabilizzare le risonanze orbitali – e questo potrebbe essere ciò che stiamo osservando ora con HD 158259. E quelle minuscole differenze nelle risonanze orbitali potrebbero dirci di più su come sta avvenendo questa destabilizzazione.

L’attuale partenza dei rapporti periodo da 3: 2 contiene una ricchezza di informazioni”, ha detto Hara .

“Con questi valori da un lato e i modelli di effetto marea dall’altro, potremmo limitare la struttura interna dei pianeti in uno studio futuro. In sintesi, lo stato attuale del sistema ci offre una finestra sulla sua formazione”.