L'esopianeta massiccio in orbita attorno a una piccola stella mette in crisi le teorie sulla formazione dei pianeti

Gli astronomi hanno trovato un pianeta massiccio che orbita attorno a una stella piccola e fredda, e le teorie sulla formazione dei pianeti faticano a spiegarne l'esistenza. - L'esopianeta massiccio in orbita attorno a una piccola stella mette in crisi le teorie sulla formazione dei pianeti

Il pianeta, della massa di Nettuno e più di 13 volte più massiccio della Terra, è stato individuato in orbita attorno a una stella nana M ultrafredda chiamata LHS 3154, nove volte meno massiccia del nostro Sole. Una stella nana M è il tipo di stella più piccolo e più freddo.

Il pianeta - soprannominato LHS 3154b - gira intorno alla stella, completando un'orbita ogni 3,7 giorni terrestri, diventando così il pianeta più massiccio conosciuto in un'orbita stretta intorno a una delle stelle più fredde e di bassa massa dell'universo, secondo un nuovo studio pubblicato giovedì sulla rivista Science. Questo studio rivoluziona il modo in cui gli scienziati comprendono la formazione dei sistemi planetari.

"Questa scoperta mette in evidenza quanto poco sappiamo dell'universo", ha dichiarato in un comunicato il coautore dello studio Suvrath Mahadevan, professore di astronomia e astrofisica Verne M. Willaman alla Penn State. "Non ci saremmo aspettati l'esistenza di un pianeta così pesante attorno a una stella di massa così bassa".

Le stelle si formano da grandi nubi di gas e polvere, e il materiale rimasto crea un disco attorno alla stella dove poi nascono i pianeti. La quantità di materiale presente nei dischi attorno alle stelle determina la massa dei pianeti che si formano attorno ad esse. Il materiale del disco dipende in larga misura dalla massa della stella.

Per esempio, le piccole stelle nane M sono le più comuni nella Via Lattea e di solito hanno in orbita pianeti piccoli e rocciosi, piuttosto che giganti gassosi.

"Il disco di formazione dei pianeti attorno alla stella di bassa massa LHS 3154 non dovrebbe avere abbastanza massa solida per creare questo pianeta", ha detto Mahadevan. "Ma è là fuori, quindi ora dobbiamo riesaminare la nostra comprensione di come si formano i pianeti e le stelle".

La zona abitabile

Il pianeta orbita attorno a una stella distante circa 51 anni luce dal Sole ed è stato scoperto grazie all'Habitable Zone Planet Finder, o HPF, installato sull'Hobby-Eberly Telescope del McDonald Observatory in Texas.

Un team di scienziati guidati da Mahadevan ha costruito l'HPF, progettato per rilevare i pianeti che orbitano nella zona abitabile di stelle piccole e fredde. La zona abitabile è la giusta distanza da una stella in cui un pianeta è abbastanza caldo da ospitare acqua liquida sulla sua superficie e potenzialmente sostenere la vita.

La temperatura superficiale più bassa delle stelle piccole significa che i pianeti possono orbitare intorno ad esse molto più da vicino e mantenere ancora elementi fragili come l'acqua sulla loro superficie. Quando i pianeti orbitano attorno alle loro stelle, la forza di gravità tra i due corpi crea una notevole oscillazione che l'HPF può rilevare nella luce infrarossa.

"Pensate che la stella sia un falò. Più il fuoco si raffredda, più ci si deve avvicinare al fuoco per stare al caldo", ha detto Mahadevan. "Lo stesso vale per i pianeti. Se la stella è più fredda, un pianeta dovrà essere più vicino a quella stella se vuole essere abbastanza caldo da contenere acqua liquida. Se un pianeta ha un'orbita abbastanza vicina alla sua stella ultrafredda, possiamo rilevarlo osservando un cambiamento molto sottile nel colore dello spettro o della luce della stella, quando questa viene sollecitata da un pianeta in orbita".

Un puzzle planetario

Sulla base di modelli e analisi, il team di ricerca ritiene che il pianeta abbia un nucleo pesante che richiederebbe la presenza di più materiale solido nel disco di formazione del pianeta rispetto a quello probabilmente presente intorno alla stella, secondo la coautrice dello studio Megan Delamer, studentessa di astronomia alla Penn State.

I ricercatori stimano che la quantità di polvere nel disco dovrebbe essere almeno 10 volte superiore a quella che si trova tipicamente nei dischi intorno a stelle di bassa massa.

"Le nostre attuali teorie sulla formazione dei pianeti hanno difficoltà a spiegare quello che stiamo vedendo", ha dichiarato Delamer in un comunicato. "Sulla base dell'attuale lavoro di indagine con l'HPF e altri strumenti, un oggetto come quello che abbiamo scoperto è probabilmente estremamente raro, quindi rilevarlo è stato davvero emozionante".

Sono stati trovati alcuni pianeti massicci in orbita attorno a stelle di bassa massa, come il pianeta GJ 3512 b scoperto nel 2019, ma i loro periodi orbitali sono molto più lunghi e i pianeti non orbitano attorno alle loro stelle così da vicino.

"Quello che abbiamo scoperto rappresenta un banco di prova estremo per tutte le teorie esistenti sulla formazione dei pianeti", ha detto Mahadevan. "Questo è esattamente ciò che abbiamo costruito per HPF, per scoprire come le stelle più comuni della nostra galassia formano i pianeti - e per trovare quei pianeti".