[:it]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[:en]Shedding lights on the mechanism responsible for the formation of Hot Jupiters. The study: “Gas, not dust: Migration of TESS/Gaia hot Jupiters possibly halted by the magnetospheres of protoplanetary disks” of I. Mendigutia (CAB) appeared on A&A[:]

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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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Hot Jupiters are gas giants that orbit at distances less than 0.1 AU from their host star. But what determines the final orbital radius of these planets? In intermediate-mass stars, it seems to be the dispersion of gas in their protoplanetary disks.

 

Hot Jupiters are a class of exoplanets that are not found in our Solar System. They are gas giants orbiting their star at distances smaller than 0.1 Astronomical Units (AU; 1 AU is the average distance between Earth and the Sun, approximately 150 million km). Due to the intense irradiation received from the central star, the atmospheres of these planets reach equilibrium temperatures above 1500 K.

 

The formation of these planets certainly takes place within protoplanetary disks—disk-shaped structures composed of gas and dust (mainly solid grains of silicate and other elements) that surround young stars during the first few million years of their evolution. Planets form within these disks and may later migrate toward closer orbits due to interactions with the disk itself. The final orbits of hot Jupiters can thus correspond to the minimum distance reached by the planet at the end of their migration, when the protoplanetary disk has dispersed

 

What determines this minimum distance? The authors of the study “Gas, not dust: Migration of TESS/Gaia hot Jupiters possibly halted by the magnetospheres of protoplanetary disks“, led by astrophysicist I. Mendigutía from the Centro de Astrobiología in Madrid, propose two hypotheses:

• The sublimation of dust in the inner region of the protoplanetary disk.
• The disruption of the gas disk near the star, caused by the stellar magnetic field.

In short, the temperature in the disk increases as one gets closer to the star. When it reaches about 1500 K, the dust particles in the disk sublimate, turning into gas and effectively destroying the dust component of the disk. The gas can move closer to the star, but the high temperatures lead to a strong degree of ionization, which enhances the interaction between the gas and the stellar magnetic field. At certain distances—depending on factors such as the strength of the magnetic field—this interaction also leads to the disruption of the gas disk.

The research team analyzed hot Jupiters orbiting 47 intermediate-mass stars (between 1.3 and 3 solar masses) and concluded that the planets  orbital distances were most likely set by the disruption of the gas disk. This conclusion is supported by two main pieces of evidence:

• If dust sublimation had determined the final planetary orbit, a correlation between the star luminosity and the planet orbital distance would be expected. However, no such correlation is observed.
• The orbits
  of hot Jupiters around low-mass stars tend to be larger than those around intermediate-mass stars, which usually have weaker magnetic fields and thus smaller gas disruption radii

The study was published as a Letter in the journal Astronomy & Astrophysics. Among the co-authors is astrophysicist J. Maldonado of INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.

 

In the cover illustration (click here to view it in full), a graphical representation of a protoplanetary disk around an intermediate-mass star is shown, indicating the locations of the dust sublimation front (“dust barrier”) and the gas disk truncation radius (“gas barrier”) for both a low-mass star and an intermediate-mass star.

 

Mario Giuseppe Guarcello 

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