Il primo esopianeta mai confermato, scoperto nel 1995, apparteneva a una categoria allora del tutto inattesa: quella dei Giovi caldi e si tratta di pianeti giganti con una massa simile a quella di Giove, ma che orbitano attorno alla propria stella in pochissimi giorni, a distanze estremamente ridotte.
Oggi gli astronomi ritengono che questi pianeti non si siano formati così vicino alla stella, ma che siano nati nelle regioni più esterne del sistema planetario, per poi migrare verso l’interno nel corso della loro evoluzione. Il problema, però, è sempre stato capire come avvenga questa migrazione.
Giovi caldi: due meccanismi di migrazione, un enigma aperto
Le teorie principali che spiegano lo spostamento dei Giovi caldi sono due:
- Migrazione ad alta eccentricità: il pianeta subisce forti interazioni gravitazionali con altri corpi, che rendono la sua orbita molto allungata. In seguito, i passaggi ravvicinati alla stella e le forze mareali finiscono per rendere l’orbita più circolare.
- Migrazione nel disco protoplanetario: il pianeta si sposta gradualmente verso l’interno mentre è ancora immerso nel disco di gas e polveri da cui si è formato.
Distinguere quale di questi due processi abbia agito su un singolo pianeta si è rivelato estremamente complesso; la migrazione ad alta eccentricità, ad esempio, può inclinare l’orbita del pianeta rispetto all’asse di rotazione della stella, creando un disallineamento osservabile.
C’è da dire però che, col passare del tempo, le forze mareali possono eliminare questa traccia, rendendo l’orbita nuovamente allineata.
Di conseguenza, un’orbita “ordinata” non è una prova definitiva della migrazione nel disco, e per anni è mancato un criterio davvero affidabile.
Un nuovo approccio basato sui tempi di evoluzione
Un team di ricerca guidato dal dottorando Yugo Kawai e dal professore associato Akihiko Fukui dell’Università di Tokyo ha proposto una strategia innovativa: invece di osservare solo la geometria dell’orbita, hanno analizzato i tempi necessari alla sua circolarizzazione.
Nel caso specifico della migrazione ad alta eccentricità, infatti, il pianeta impiega un certo tempo a passare da un’orbita molto ellittica a una quasi circolare e questo tempo dipende da diversi fattori, come la massa del pianeta, le caratteristiche orbitali e l’intensità delle forze mareali; perché questo scenario sia plausibile, la circolarizzazione deve avvenire entro l’età del sistema planetario.
Analizzando oltre 500 Giovi caldi noti, i ricercatori hanno identificato circa 30 pianeti che rappresentano un’anomalia: possiedono orbite circolari, ma i tempi teorici necessari per ottenerle tramite migrazione ad alta eccentricità risultano più lunghi dell’età del sistema stesso.
Indizi chiave a favore della migrazione nel disco
Questi pianeti che sono “anomali” mostrano anche altre caratteristiche coerenti con una migrazione dolce e progressiva all’interno del disco protoplanetario:
- le loro orbite sono ben allineate con l’asse di rotazione stellare;
- molti fanno parte di sistemi multipianetari, una configurazione che la migrazione ad alta eccentricità tenderebbe a distruggere, disperdendo o espellendo gli altri pianeti.
Nel loro insieme, questi indizi rafforzano l’idea che almeno una parte dei Giovi caldi si sia spostata verso la stella senza eventi gravitazionali violenti, seguendo un percorso più stabile e graduale.
Perché questa scoperta è importante
Identificare pianeti che conservano tracce chiare del loro passato migratorio è fondamentale per ricostruire la storia dei sistemi planetari e in futuro, lo studio delle atmosfere e delle abbondanze chimiche di questi Giovi caldi potrebbe rivelare in quali regioni del disco si sono formati, fornendo informazioni preziose sull’evoluzione dei pianeti giganti e, più in generale, sull’architettura dei sistemi planetari extrasolari.
Un passo in avanti che dimostra come, a volte, la chiave per risolvere un mistero cosmico non sia guardare dove si trova un pianeta, ma quanto tempo ci ha messo ad arrivarci.
