Alla ricerca del meccanismo che porta alla formazione dei Gioviani Caldi. L’articolo: “Gas, not dust: Migration of TESS/Gaia hot Jupiters possibly halted by the magnetospheres of protoplanetary disks” di I. Mendigutia (CAB) pubblicato su A&A

I Gioviani Caldi sono giganti gasso che orbitano a distanze <0.1 AU dalla loro stella. Ma cosa determina il raggio orbitale finale di questi pianeti? Nelle stelle di massa intermedie sembrerebbe essere la dispersione dei gai nel disco protoplanetario

 

I gioviani caldi sono una tipologia di esopianeti assente nel Sistema Solare. Si tratta di giganti gassosi che orbitano attorno alla loro stella a distanze inferiori a 0.1 Unità Astronomiche (UA; 1 UA corrisponde alla distanza media tra la Terra e il Sole, ossia circa 150 milioni di km). A causa dell’intenso irraggiamento ricevuto dalla stella centrale, le atmosfere di questi pianeti raggiungono temperature di equilibrio superiori ai 1500 K.

 

La formazione di questi pianeti va certamente ricercata nei dischi protoplanetari, strutture a disco composte da gas e polveri (principalmente granelli di silicati e altri elementi), che circondano le stelle nei primi milioni di anni della loro evoluzione. Infatti, i pianeti si formano all’interno dei dischi, per poi migrare eventualmente verso orbite più interne come conseguenza dell”interazione tra il pianeta in formazione e il disco. Le orbite finali dei gioviani caldi possono quindi coincidere con la distanza minima raggiunta dal pianeta al termine della migrazione, quando il disco protoplanetario si è ormai disperso.

 

Cosa può determinare questa distanza minima? Gli autori dello studio “Gas, not dust: Migration of TESS/Gaia hot Jupiters possibly halted by the magnetospheres of protoplanetary disks“, guidato dall’astrofisico I. Mendigutía del Centro di Astrobiologia di Madrid, propongono due ipotesi:

• La sublimazione delle polveri nella regione interna del disco protoplanetario.
• La distruzione del disco di gas in prossimità della stella, causata dal campo magnetico stellare.

In breve, la temperatura nel disco aumenta man mano che ci si avvicina alla stella. Quando si raggiungono circa 1500 K, le polveri che compongono il disco sublimano, passando allo stato gassoso e portando alla distruzione del disco di polveri. Il gas può penetrare più vicino alla stella, ma le temperature elevate provocano un alto grado di ionizzazione, che intensifica l’interazione tra il gas e il campo magnetico stellare. A distanze specifiche, che dipendono da fattori come l’intensità del campo magnetico, anche il disco di gas viene interrotto a causa di questa interazione.

Il team di ricercatori ha analizzato i gioviani caldi attorno a 47 stelle di massa intermedia (tra 1.3 e 3 masse solari), concludendo che la distanza orbitale di questi pianeti è stata molto probabilmente determinata dalla distruzione del disco di gas. Questa conclusione si basa su due evidenze principali:

• Se fosse stata la sublimazione delle polveri a determinare l’orbita finale dei pianeti, si dovrebbe osservare una correlazione tra la luminosità della stella e la distanza orbitale. Tuttavia, tale correlazione non è presente.
• Le distanze orbitali dei gioviani caldi attorno a stelle di massa intermedia sono inferiori rispetto a quelle osservate attorno a stelle di piccola massa, le quali possiedono campi magnetici più intensi.

Lo studio è stato pubblicato come lettera sulla rivista Astronomy & Astrophysics. Tra i coautori figura anche l’astrofisico J. Maldonado dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.

 

La figura di copertina (cliccare qui per visualizzarla interamente) è mostrato uno schema grafico del disco protoplanetario attorno ad una stella di massa intermedia, con le posizioni del fronte di sublimazione delle polveri (“dust barfrier”) ed il raggio di distruzione del disco di gas (“gas barrier”) in una stella di piccola massa ed in una stella di massa intermedia.

 

Mario Giuseppe Guarcello 

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