Una soluzione al mistero della formazione dell’esopianeta CI Tauri b


Un articolo in fase di pubblicazione sulla rivista “Astrophysical Journal Letters” offre una soluzione al mistero della formazione dell’esopianeta CI Tauri b, un gioviano caldo molto giovane che contraddice i modelli che prevedono che un gigante gassoso dovrebbe impiegare almeno 10 milioni di anni per formarsi. Un team di ricercatori ha usato lo spettrografo IGRINS per osservare quell’esopianeta e i dati raccolti suggeriscono che si sia formato con il meccanismo chiamato in gergo hot start in cui l’instabilità gravitazionale è un elemento chiave nella formazione rapida di pianeti giganti gassosi. Gli astronomi Christopher Johns-Krull della Rice University e Lisa Prato del Lowell Observatory, tra gli autori della ricerca, hanno presentato queste conclusioni al 234° convegno dell’American Astronomical Society.

La scoperta dell’esopianeta CI Tauri b venne riportata in un articolo pubblicato nel maggio 2016 sulla rivista “Astrophysical Journal” da un team di cui facevano parte anche Christopher Johns-Krull e Lisa Prato. La sua stella, distante circa 450 anni luce dalla Terra, ha un’età stimata di appena 2 milioni di anni, molto meno dei 10 milioni di anni che secondo modelli che sembravano consolidati avrebbe impiegato a formarsi un pianeta gigante gassoso. Questo pianeta è davvero massiccio con una massa stimata in circa 11,6 volte quella di Giove, ed è anche molto vicino alla sua stella perciò il suo anno dura circa 9 giorni terrestri. Per questo motivo viene scaldato notevolmente dalla sua stella rientrando nella categoria dei gioviani caldi.

Scoperto tramite il metodo della velocità radiale, l’esopianeta CI Tauri b è stato oggetto di studi mirati per cercare di spiegare la sua esistenza, che è stata definita un paradosso. Usando lo strumento Immersion Grating Infrared Spectrograph (IGRINS) sul telescopio Harlan J. Smith dell’osservatorio McDonald e il Discovery Channel Telescope del Lowell Observatory, i ricercatori hanno ottenuto altre informazioni su CI Tauri b grazie alle “firme”, o linee spettrali, che i vari elementi e composti lasciano nella luce che arriva dal pianeta e dalla sua stella. Esse possono rivelare anche temperatura e densità di una stella e la sua velocità di movimento.

Una linea spettrale importante è stata quella del monossido di carbonio, che arriva dall’atmosfera dell’esopianeta CI Tauri b ed è stata usata per distinguere la luce emessa da esso da quella emessa dalla sua stella. Ciò ha permesso anche di stimarne la luminosità, 134 volte inferiore a quella della sua stella. Quel rapporto offre anche informazioni sul processo di formazione del pianeta ed è quello che ha portato i ricercatori a concludere che si è trattato di un caso di hot start, un modello finora teorico che descrive la formazione di pianeti giganti in modo più rapido rispetto ai modelli tradizionali. Nel meccanismo hot start instabilità gravitazionali portano a un collasso di parte del disco protoplanetario che va a formare direttamente e rapidamente un pianeta gigante.

Il sistema di CI Tauri è talmente giovane che esiste ancora un disco protoplanetario attorno alla stella. Usando il radiotelescopio ALMA, un team di ricercatori che anche in questo caso includeva Christopher Johns-Krull e Lisa Prato ha scoperto tre distinti varchi in quel disco che suggeriscono la presenza di altri tre pianeti giganti gassosi, riportata in un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal” nell’ottobre 2018. Se ci sono davvero quattro giovanissimi giganti gassosi, devono essersi tutti formati con il meccanismo chiamato hot start. L’immagine (NASA/JPL-Caltech/T. Pyle) mostra un concetto artistico di vari pianeti giganti gassosi che orbitano attorno a una giovane stella come CI Tau assieme ai resti di un disco protoplanetario.

CI Tau b è di gran lunga il gioviano caldo più giovane scoperto finora e fornisce un ottimo test per i modelli di formazione planetaria. Se gli altri pianeti di quel sistema verranno confermati la situazione sarà ancor più interessante. La vicinanza di CI Tau b alla sua stella è un altro motivo di interesse: secondo i modelli i gioviani caldi si formano più lontano per poi migrare verso l’interno del loro sistema ma un esopianeta così giovane dev’essersi formato in quell’area. In sostanza, il sistema CI Tau conferma di essere molto interessante per capire i processi di formazione planetaria ma probabilmente sarà necessario trovare altri sistemi molto giovani con giganti gassosi per capirli meglio.

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