[:it]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[:en]Star-planet interactions: difficult, but not impossible. The study: “The enigmatic dance of the HD 189733A system: a quest for accretion” of S. Colombo (INAF-OAPA) appeared on A&A[:]

[:it]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.

 

[:en]Hot Jupiters represent an interesting class of exoplanets that does not exist in the Solar System. These are giant gaseous planets that orbit at such close distances from their stars that their orbital periods are shorter than 10 days. Due to their proximity to their stars, these planets have very hot atmospheres, with temperatures exceeding 1500 K. For this reason, they are often affected by photoevaporation, which is the loss of atmosphere due to the heating caused by the incident radiation.

 

Hot Jupiters are also of great interest for the study of star-planet interactions, typically arising from the interaction, often magnetic, between the star and the planet. These interactions are capable of producing observable effects on the stars. A notable example is the system of the star HD 189733A, a K1.5V star with a mass of 0.81 solar masses, hosting a planet with 1.13 Jupiter masses and an orbital period of just 2.22 days. In a series of papers published between 2010 and 2015, led by astronomers from our Observatory, evidence was presented supporting enhanced magnetic activity on the star, such as flares observable in X-rays, in phase with the planet orbit. Further analysis demonstrated that the flares could not have occurred in the corona of HD 189733A, but instead in the space between the star and its planet. However, these results were refuted in a paper published in 2015, which demonstrated that such activity could not have produced observable X-ray emission.

 

To conclusively determine whether the magnetic activity in HD 189733A could be induced by its planet, a team of researchers led by S. Colombo (INAF – Astronomical Observatory of Palermo) conducted MHD simulations of the system comprising HD 189733A and its planet. These simulations explored the magnetic interaction between the two objects. The models confirmed that the stellar wind incident on the planet can induce a class of instabilities known as Rayleigh-Taylor instabilities. These instabilities occur when gas at low density impacts gas at higher density and, in this case, are capable of causing significant mass loss from the planet. In this scenario, a large amount of matter (greater than a billion kg per second) is accreted onto the star. However, the simulations demonstrated that this is possible only for specific values of the planetary and stellar magnetic fields, specifically 5 G for the star and 1 G for the planet. Additionally, the accreting material should produce X-ray emission ten thousand times fainter than the average stellar X-ray brightness. Nevertheless, more intense X-ray emission can arise from the region where the two winds collide. The simulations are described in the paper titled “The enigmatic dance of the HD 189733A system: a quest for accretion” recently published in Astronomy & Astrophysics. The paper is also authored by astronomers I. Pillitteri, A. Petralia, S. Orlando, and G. Micela from INAF – Astronomical Observatory of Palermo.

 

The cover image (click here to view it in its entirety) depicts a time sequence of the density and configuration of the accreting flow over time, as predicted by the simulations. The figure also indicates the field lines, which allow for the visualization of the magnetic field topology. The flow is color-coded based on its density, as illustrated in the column on the right.

 

Mario Giuseppe Guarcello  ( follow mariospiegacose) ( mariospiegacose) ( follow mariospiegacose)

Follow the Astronomical Observatory of Palermo  on Facebok and on  Instagram

Subscribe the Youtube channel of the Astronomical Observatory of Palermo[:]