Cos'è esattamente un sistema solare "normale"? Se pensavamo di avere qualche idea in passato, sicuramente non lo facciamo ora. E un nuovo studio condotto dagli astronomi dell'Università di Cambridge ha rafforzato questo fatto. Il nuovo studio ha trovato quattro pianeti giganti di gas, simili ai nostri Giove e Saturno, in orbita attorno a una stella molto giovane chiamata CI Tau. E uno dei pianeti ha un'orbita estrema che lo porta più di mille volte più lontano dalla stella rispetto al pianeta più interno.
CI Tau è a circa 500 anni luce di distanza in una parte molto attiva della galassia chiamata "vivaio stellare". A soli 2 milioni di anni, CI Tau è un semplice bambino in termini stellari. Il nostro Sole ha circa 5 miliardi di anni e ha altri 5 miliardi da portare, dare o prendere. Quindi CI Tau è troppo giovane per avere il tipo di giganti gassosi che ha. O almeno così abbiamo pensato.
Il nostro miglior modello di formazione del sistema solare si chiama ipotesi nebulare e va in questo modo: una nuvola vorticosa di gas e polvere cresce e guadagna densità fino a quando non collassa in una stella e inizia la fusione. Attorno a questa stella appena formata, il resto del gas e della polvere continua a turbinare come un disco protoplanetario. Nel corso del tempo, questa materia si raggruppa e forma altri pianeti, lune e asteroidi e non esiste più il disco protoplanetario. Questa è una breve descrizione di come vanno le cose.
Si ritiene che questo processo di formazione del pianeta richieda molto tempo, molto più di 2 milioni di anni. Una stella come il nostro Sole può formarsi in meno di 1 milione di anni, ma i pianeti del gas impiegano tra 10 e 100 milioni di anni per formarsi, e i pianeti terrestri impiegano ancora più tempo.
“Si suppone che i pianeti di massa di Saturno si formino accumulando prima un nucleo solido e quindi tirando uno strato di gas in cima, ma questi processi dovrebbero essere molto lenti a grandi distanze dalla stella. La maggior parte dei modelli farà fatica a costruire pianeti di questa massa a questa distanza. " - Studente principale autrice, Professoressa Cathie Clarke, Cambridge University Institute of Astronomy.
Questa non è la prima volta che CI Tau attira l'attenzione degli astronomi. Nel 2016, gli astronomi hanno scoperto un Giove caldo in orbita attorno alla stella. Questo ha reso la prima stella della sua giovane età ad avere uno di questi giganti gas bollenti. Un Giove caldo è un gigante gassoso nella stessa gamma di massa del nostro stesso Giove, ma uno che orbita così vicino alla sua stella da essere molto caldo. Hot Jupiter è sconcertante perché non capiamo come possano formarsi "in situ" o così vicino alla stella. Gli astronomi pensano che questi tipi di pianeti si formino più lontano dalla stella e migrino all'interno. Come è potuto accadere in soli 2 milioni di anni?
In questo nuovo studio, un team di ricercatori guidato dall'Università di Cambridge ha nuovamente rivolto gli occhi su CI Tau. Hanno usato l'Aracama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) per cercare nel sistema CI Tau i fratelli nel caldo Giove. Quello che hanno scoperto ha aumentato il mistero del sistema. Hanno scoperto altri 3 giganti gassosi in orbita attorno alla stella e uno di essi segue un'orbita lontana mille volte più lontano dalla stella rispetto al pianeta più interno, il summenzionato Giove caldo. Secondo l'articolo, questo è "... l'ensemble più massiccio di esopianeti mai scoperto a questa età". Cosa significa tutto ciò?
"Al momento è impossibile dire se l'estrema architettura planetaria vista in CI Tau sia comune nei caldi sistemi di Giove ..." - Professoressa Cathie Clarke, Cambridge University Institute of Astronomy.
Per ora non ne siamo sicuri. Circa l'1% delle stelle ospita Jupiter caldi, ma la maggior parte dei Jupiter caldi conosciuti sono centinaia di volte più vecchi di CI Tau. Dal momento che, per quanto ne sappiamo, i pianeti non possono formarsi prima della stella, come possono gli astronomi spiegare cosa è successo in questo sistema?
"Al momento è impossibile dire se l'architettura planetaria estrema vista in CI Tau sia comune nei sistemi di Giove caldo perché il modo in cui questi pianeti fratelli sono stati rilevati - attraverso il loro effetto sul disco protoplanetario - non funzionerebbe nei sistemi più vecchi che non hanno più un disco protoplanetario ", ha dichiarato la professoressa Cathie Clarke dell'Istituto di astronomia di Cambridge, il primo autore dello studio.
Ci sono abbastanza domande qui per tenere un team di astronomi impegnati per l'intera carriera. Secondo i ricercatori, non è chiaro quale ruolo, se del caso, hanno avuto i pianeti fratelli nel guidare il pianeta più interno nella sua orbita ultra stretta. Non è anche chiaro se qualunque meccanismo possa essere in gioco in questo sistema è lo stesso meccanismo che rende i Giove caldi in generale. E un ulteriore mistero è come si sono formati i due pianeti esterni.
"I modelli di formazione dei pianeti tendono a concentrarsi sulla capacità di creare i tipi di pianeti che sono già stati osservati, quindi le nuove scoperte non si adattano necessariamente ai modelli", ha affermato Clarke. “Si suppone che i pianeti di massa di Saturno si formino accumulando prima un nucleo solido e quindi tirando uno strato di gas in cima, ma questi processi dovrebbero essere molto lenti a grandi distanze dalla stella. La maggior parte dei modelli farà fatica a costruire pianeti di questa massa a questa distanza. "
Questo, ovviamente, è ciò che rende la scienza così avvincente ed efficace. Gli astronomi osservano qualcosa e creano un modello per spiegarlo. Quindi continuano a osservare e alcune scoperte rafforzano il modello, mentre altre lo sfidano. Quindi il modello continua ad essere aggiornato e nel tempo rappresenta realisticamente un campione sempre più ampio di osservazioni.
Gli astronomi continueranno a studiare questo sistema per cercare di svelare alcuni di questi misteri. ALMA ha rivoluzionato lo studio dei dischi protoplanetari, e senza dubbio il lavoro futuro si appoggerà nuovamente ad ALMA. Ha il potere di rappresentare i pianeti che si formano all'interno dei dischi protoplanetari, che sono luoghi scuri e scarsamente illuminati che sono molto difficili da vedere.
Preparati a essere sorpreso da ciò che vede ALMA. Ancora.
- Comunicato stampa dell'Università di Cambridge: "I pianeti giganti intorno alla giovane stella sollevano domande su come si formano i pianeti"
- Documento di ricerca: "Imaging millimetrico ad alta risoluzione del disco protoplanetario CI Tau: un massiccio insieme di protopianeti da 0,1 a 100 au"
- Comunicato stampa della Rice University: "Gli astronomi trovano un pianeta gigante attorno a una stella molto giovane"
- Pagina di Wikipedia: ipotesi nebulare
