Interazioni stella-pianeta nel sistema di Proxima Centauri

Connessioni magnetiche tra stella e pianeti nel sistema esoplanetario più vicino a noi

 

La maggior parte delle stelle produce un campo magnetico al proprio interno che, interagendo con il plasma stellare, genera tutta una classe di fenomeni ad alta e altissima energia di grande interesse scientifico.

Un esempio tipico sono i brillamenti (flares): improvvisi rilasci di energia in strutture magnetiche complesse e dinamiche che interessano la fotosfera, la cromosfera e, in particolare, la corona. Questi fenomeni vengono osservati costantemente e studiati in dettaglio nel Sole, soprattutto durante le fasi di massima attività magnetica.

 

In una stella con un’adeguata attività magnetica e pianeti in orbita molto ravvicinata, si possono creare delle connessioni magnetiche stella-pianeta capaci di influenzare sia l’atmosfera stellare, inducendo brillamenti anche ad alta energia, sia l’atmosfera planetaria, che viene inondata dalla radiazione UV e dai raggi X prodotti dai brillamenti stessi.

Fortunatamente la natura ci offre un sistema perfetto per studiare questa classe di fenomeni: il sistema planetario orbitante attorno a Proxima Centauri. Proxima è infatti la stella più vicina a noi (appena 4.3 anni luce) ed è caratterizzata da un’intensa attività magnetica, con una frequenza tipica di 1.5-5 brillamenti al giorno con energie comprese tra 10³⁰ e 10³⁵ erg/s. Confrontiamo questi numeri con il Sole: durante il massimo di attività magnetica, la nostra stella ospita all’anno appena 10-15 brillamenti di classe X (i più potenti), caratterizzati da un rilascio di energia pari a 10²⁸ e 10²⁹ erg/s.

Inoltre, Proxima ospita due pianeti confermati: Proxima d, con una massa pari a 0.26 masse terrestri (dimensioni simili a quelle di Marte) e un periodo orbitale di 5.1 giorni; e Proxima b, con una massa di 1.3 masse terrestri e un periodo di 11.1 giorni. Un terzo pianeta, più distante, è stato ipotizzato ma mai confermato. La stella ospita anche una fascia di polveri simile alla fascia di Kuiper del Sistema Solare, estesa tra 1 e 4 UA (1 UA è pari alla distanza media Terra-Sole, ossia 150 milioni di km).

 

Per studiare la connessione magnetica tra Proxima e i suoi pianeti, il team di ricercatori guidato dall’astrofisica M. R. Zapatero Osorio, del Centro de Astrobiología di Madrid, ha analizzato una serie di osservazioni spettroscopiche ad alta risoluzione raccolta nell’arco di 3 anni, ottenuta con lo spettrografo ESPRESSO del Very Large Telescope dell’ESO. Le osservazioni includono diagnostiche sensibili all’attività magnetica della stella, permettendo di monitorarla nel corso del tempo e di studiarne la connessione con i pianeti del sistema.

Durante le osservazioni, Proxima ha mostrato brillamenti visibili per quasi il 25% del tempo. Nella maggior parte dei casi, i brillamenti avvenivano in fase con il passaggio del pianeta Proxima d (il più vicino alla stella), dimostrando l’esistenza di una netta interazione magnetica tra la stella e il pianeta. Ciò ha permesso anche di misurare il campo magnetico del pianeta, risultato pari a circa 16 G (Gauss). Per confronto, l’intensità media del campo magnetico terrestre è di 0.25-0.65 G, mentre quella di Giove è di 4.2-14 G. È la prima volta che una misura di questo tipo viene realizzata per un esopianeta. Studiando la variabilità temporale dell’intensità dei brillamenti, gli autori dello studio hanno evidenziato anche una possibile connessione magnetica con il pianeta più distante, Proxima b.

Lo studio è descritto nell’articolo “Star–planet interaction in the Proxima system“, pubblicato su Astronomy & Astrophysics. Tra i coautori dello studio figura anche l’astrofisica G. Micela dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.

 

 

La figura di copertina (link all’immagine intera) mostra una ripresa in infrarosso di Proxima Centauri realizzata per la campagna osservativa 2MASS.