Interazioni tra stella e pianeta: difficili ma non impossibili. L’articolo: “The enigmatic dance of the HD 189733A system: a quest for accretion” di S. Colombo (INAF-OAPA) pubblicato su A&A

La categoria dei Gioviani Caldi rappresenta una classe di pianeti di notevole interesse, assente nel Sistema Solare. Si tratta di giganti gassosi che orbitano a distanze così ravvicinate dalla propria stella da completare un’orbita in meno di dieci giorni. A causa della loro vicinanza alla stella, questi pianeti sono estremamente caldi, con temperature che superano i 1500 K, tanto da essere spesso soggetti a fenomeni di fotoevaporazione. In tali casi, l’energia termica degli strati più esterni dell’atmosfera del pianeta è così elevata da causare una significativa perdita di massa.

 

I Gioviani Caldi costituiscono oggetti di grande interesse nello studio dei cosiddetti “processi di interazione stella-pianeta”, ovvero fenomeni con conseguenze osservabili sulla stella, causati dall’interazione, spesso di natura magnetica, tra la stella e il pianeta. Un esempio rilevante di questi sistemi è rappresentato dal sistema planetario di HD 189733A, una stella di classe spettrale K1.5V (con una massa di 0.81 masse solari), che ospita un gioviano caldo con una massa di 1.13 masse gioviane e un periodo orbitale di 2.22 giorni. In una serie di articoli pubblicati tra il 2010 e il 2015 da astronomi del nostro Osservatorio, è presentata l’analisi di brillamenti coronali stellari, osservati ai raggi X, ed apparentemente sincronizzati con il periodo orbitale del pianeta. Inoltre, l’analisi dei brillamenti ha evidenziato che questi non potevano verificarsi nella corona di HD 189733A, ma probabilmente nello spazio tra la stella e il pianeta. Queste evidenze hanno portato gli astronomi a ipotizzare che i brillamenti osservati fossero una conseguenza dell’attività magnetica indotta dalla vicinanza del pianeta. Tuttavia, tali conclusioni sono state messe in dubbio da uno studio successivo pubblicato nel 2015, il quale sosteneva che l’attività magnetica indotta dal pianeta non avrebbe potuto generare un’emissione di raggi X sufficientemente intensa da poter essere osservata.

 

Nel tentativo di comprendere se l’attività magnetica di HD 189733A possa effettivamente essere influenzata dall’interazione stella-pianeta, il team di ricercatori guidato dall’astrofisico S. Colombo (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo) ha condotto delle simulazioni magnetoidrodinamiche del sistema composto da HD 189733A e dal suo pianeta, esaminando l’interazione magnetica tra i due corpi celesti. I modelli hanno confermato che il vento generato dalla stella può innescare un tipo di instabilità nota come Rayleigh-Taylor (che si verifica quando un gas meno denso esercita pressione su un gas più denso), capace di causare una significativa perdita di massa da parte del pianeta. In tal caso, una notevole quantità di materiale planetario (miliardi di kg al secondo) viene accresciuta sulla stella. Tuttavia, le simulazioni hanno evidenziato che ciò è possibile solo per valori specifici dell’intensità del campo magnetico della stella e del pianeta (tra le configurazioni testate, 5 G per la stella e 1 G per il pianeta). Inoltre, il materiale precipitato sulla stella produce un’emissione di raggi X circa diecimila volte meno intensa rispetto a quella della stella, rendendola difficile da osservare. Un’emissione di raggi X più intensa può invece essere innescata nella regione tra la stella e il pianeta, nella superficie di collisione tra i venti dei due oggetti. Le simulazioni sono descritte nell’articolo “The enigmatic dance of the HD 189733A system: a quest for accretion“, recentemente pubblicato su Astronomy & Astrophysics, con la partecipazione degli astronomi I. Pillitteri, A. Petralia, S. Orlando e G. Micela dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.

 

La figura di copertina (clicca qui per visualizzarla interamente) mostra una sequenza temporale della densità e della configurazione del materiale espulso dal pianeta e in accrescimento sulla stella. Nella figura sono evidenziate anche le linee di campo che consentono di visualizzare la topologia del campo magnetico tra la stella e il pianeta. Il materiale in accrescimento è colorato per rappresentarne la densità, come indicato nelle barre laterali a destra.