Pianeti gassosi e metallicità stellare. Pubblicato su A&A lo studio “The GAPS Programme with HARPS-N at TNG XVIII. Two new giant planets around the metal-poor stars HD 220197 and HD 233832” di D. Barbato (UNITO/INAF-OATO)
Uno dei prodotti del processo di formazione stellare consiste in dischi di polveri e gas che orbitano attorno alle stelle giovani durante le prime fasi della loro esistenza, venendo infatti dispersi da vari meccanismi in meno di 10 milioni di anni. Questi dischi sono chiamati “dischi protoplanetari”, poichè sono le strutture da cui si formano i sistemi planetari. Il processo che porta alla formazione dei pianeti è estermamente complesso e chiama in causa una lunga serie di fenomeni fisici e chimici. Durante le prime fasi di questo processo, le polveri microscopiche presenti nei dischi protoplanetari si aggregano formando corpi solidi via via più grandi. In pochi milioni di anni, questo processo porta alla formazione dei planetesimali, embrioni dei futuri pianeti. Ma come possono pianeti gassosi come Giove o Saturno accrescere la loro enorme massa in tempi relativamente così rapidi?
Due meccanismi sono stati proposti per spiegare la formazione dei pianeti gassosi. Nello scenario predetto dal “Core Accretion Model” il gas accresce su un nucleo roccioso di grande dimensioni (varie volte le dimensioni della Terra) attratto dalla sua forza di gravità, mentre il disco è ancora ricco di gas. Un modello alternativo coinvolge, invece, le instabilità gravitazionali che si dovrebbero innescare all’interno del disco. A causa di queste instabilità, infatti, il disco forma delle strutture a spirale, venendosi a creare delle zone ad alta densità che favorirebbero l’accrescimento di grandi quantità di gas sui pianeti in formazione.
Come è possibile distinguere quale di questi due scenari sia quello più importante? Un possibile metodo consiste nello studiare la probabilità che una stella abbia pianeti gassosi giganti in funzione della sua metallicità (ossia la sua percentuale di elementi pesanti rispetto all’idrogeno). Il “Core Accretion Model”, infatti, è più efficiente quando il disco (che ha la stessa composizione del materiale che ha formato la stella attorno cui orbita) è a maggiore metallicità, mentre nello scenario delle instabilità gravitazionali la probabilità di formare pianeti giganti non dipende dalla metallicità.
Per distinguere tra questi due possibili scenari, il team internazionale guidato da D. Barbato (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino; INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino) ha analizzato gli spettri di 49 stelle a bassa metallicità ottenuti con lo spettrografo HARPS-N del Telescopio Nazionale Galileo alla ricerca di pianeti gassosi. Come descritto nello studio “The GAPS Programme with HARPS-N at TNG XVIII. Two new giant planets around the metal-poor stars HD 220197 and HD 233832“, recentemente pubblicato su Astronomy & Astrophysics e parte del programma GAPS (Global Architecture of Planetary Systems) mirato alla caratterizzazione di pianeti extrasolari, in due stelle di questo campione (HD 220197 e HD 233832) sono stati identificati due nuovi pianeti gassosi. Il pianeta attorno alla prima stella ha una massa minore di 0.2 masse gioviane ed un periodo orbitale di 1728 giorni. Per il pianeta della seconda stella, invece, sono possibili due soluzioni: una massa minore di 1.78 masse gioviane ed un periodo di rotazione di 2058 giorni, oppure una massa minore di 2.72 masse gioviane ed un periodo di rotazione di 4047 giorni. Combinando questo studio con esistenti ricerche di esopianeti in 88 stelle a bassa metallicità, gli autori dimostrano come la probabilità per una stella di avere un pianeta gassoso cresca con la propria metallicità . Questo studio supporta quindi il “Core Accretion Model” come principale meccanismo per la formazione di pianeti gassosi. GLi astronomi L. Affer, A. Maggio, G. Micela, S. Masiero, J. Maldonado e E. Gonzalez-Alvarez dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo hanno partecipato allo studio.
La figura (link) mostra l’andamento della velocita’ radiale della stella in funzione del tempo con il modello Kepleriano di miglior stima, che indica la presenza di un pianeta orbitante attorno ad HD 233832
di Mario Giuseppe Guarcello ( segui mguarce)