È stato scoperto un sistema solare che contraddice ciò che pensavamo di sapere sull'Universo

Gli scienziati hanno scoperto un sistema con quattro pianeti che sfidano le tradizionali regole di formazione stellare. Questa scoperta rivela mondi rocciosi nati senza gas, trasformando la nostra comprensione della formazione planetaria.

Rappresentazione artistica del sistema planetario in orbita attorno alla stella LHS 1903. Crediti immagine: ESA.

Proprio ieri parlavamo di pianeti vagabondi, mondi che, a causa di eventi esterni, vengono espulsi dai loro sistemi e sono condannati a vagare solitari per la galassia. E oggi ci siamo imbattuti in un sistema che contraddice quanto sapevamo finora sulla formazione planetaria.

Un team internazionale ha identificato un affascinante sistema planetario chiamato LHS 1903, situato a circa 35 parsec da noi. È governato da una nana rossa, una stella piccola e fredda che vive in quello che gli astronomi chiamano il disco spesso della galassia.

Ciò che rende speciale questo sistema è la presenza di quattro pianeti con periodi orbitali notevolmente brevi, una scoperta fatta con gli strumenti di TESS e del satellite CHEOPS dell'ESA, che hanno ottenuto dati sui corpi di varie dimensioni in orbita molto vicino alla loro stella.

Questo sistema sfida i modelli di migrazione planetaria che conoscevamo finora, soprattutto per quanto riguarda l'analisi spettroscopica e la determinazione delle masse e della densità di ciascun membro, ma soprattutto della posizione che occupano rispetto alla loro stella.

Alcune delle questioni aperte sulla formazione degli esopianeti che saranno investigate da Cheops, il satellite per la caratterizzazione degli esopianeti. Crediti: ESA.

La vera anomalia risiede nel fatto che questi mondi sembrano essersi formati in un ambiente insolitamente privo di gas primordiale, cosa rara per i sistemi con stelle rosse. Ciò contraddice la convinzione generale che questi tipi di sistemi stellari abbiano idrogeno in abbondanza disponibile per l'evoluzione dei loro pianeti.

Una formazione insolita

Normalmente, in orbite così brevi, troviamo sub-Nettuno gassosi, ma LHS 1903 presenta uno scenario radicalmente diverso. I quattro mondi analizzati mostrano l'assenza di involucri gassosi massivi, suggerendo che si siano formati in un disco già privo di idrogeno ed elio.

Un sub-Nettuno, o mini-Nettuno, è un esopianeta più grande della Terra e più piccolo di Nettuno, molto comune nella galassia, caratterizzato da dense atmosfere di idrogeno/elio, nuclei rocciosi e possibili profondi oceani di acqua o magma.

Gli attuali modelli di formazione ci dicono che i nuclei planetari dovrebbero attrarre rapidamente il gas prima che il disco si dissipi. Tuttavia, l'assenza di questi strati sottili in questo sistema suggerisce che i pianeti abbiano completato la loro crescita molto tardi.

Questo fenomeno solleva profondi interrogativi sulla cronologia della formazione planetaria attorno a stelle di piccola massa, dove il tempo è un fattore cruciale. La formazione tardiva, avvenuta dopo la dispersione del gas, ha prodotto densi oggetti rocciosi invece dei giganti gassosi che tipicamente osserviamo.

Lo studio delle densità ha rivelato che il pianeta più esterno, LHS 1903 e, è sorprendentemente roccioso e freddo, e la sua posizione al di sopra della cosiddetta valle di densità per le nane di tipo M suggerisce che non possiede una quantità significativa di acqua o gas volatili leggeri.

Composizione e architetura

L'intero sistema presenta una disposizione compatta e stabile, con periodi orbitali che vanno da soli 2 a 30 giorni. Utilizzando simulazioni numeriche, è stato confermato che queste orbite non mostrano un comportamento caotico distruttivo per almeno 100 milioni di anni.

Ogni pianeta ha una struttura interna distinta, composta da un nucleo ferro-zolfo avvolto da mantelli di silicati. È interessante notare che la percentuale di gas atmosferico varia tra i pianeti, aumentando leggermente verso i pianeti più interni e diminuendo verso quello più esterno.

Evoluzione planetaria secondo il modello finora conosciuto: CHEOPS ci aiuterà a comprendere meglio questi processi. Crediti: ESA.

I dati ottenuti dall'Osservatorio di Las Cumbres hanno contribuito a verificare che i transiti provengano direttamente dalla stella LHS 1903, escludendo la presenza di stelle compagne vicine o di binarie a eclisse che avrebbero potuto confondere i segnali originariamente rilevati dai telescopi spaziali.

Inoltre, è stata analizzata la possibile risonanza orbitale tra i pianeti d ed e, rivelando un potenziale rapporto di sette a tre. Sebbene la stabilità sia assicurata, questo accoppiamento dinamico suggerisce complesse interazioni gravitazionali durante le fasi iniziali di questo sistema solare unico.

Molto lavoro da fare

La scoperta di LHS 1903 è una pietra miliare perché dimostra che la formazione di pianeti rocciosi può avvenire in modo efficiente senza gas, costringendo i teorici a rivedere la distribuzione del materiale solido nei dischi protoplanetari attorno alle stelle rosse.

I dati suggeriscono che la perdita di atmosfera dovuta alla radiazione stellare non sia l'unica responsabile dell'attuale mancanza di atmosfera dei pianeti. Piuttosto, l'iniziale mancanza di materiale gassoso sembra essere la chiave per spiegare la natura densa di questi quattro pianeti.

Questo sistema solare diventa ora un laboratorio naturale perfetto per testare nuove teorie sull'abitabilità delle stelle nane. La vicinanza di LHS 1903 e la sua relativa luminosità consentono alle future missioni spaziali di approfondire lo studio di queste insolite atmosfere rocciose.

Il sistema LHS 1903 sfida le nostre conoscenze consolidate e ci costringe a riconsiderare le nostre teorie precedenti. L'universo continua a dimostrare che la sua capacità di creare mondi diversi e strani supera di gran lunga i limiti imposti dalla nostra limitata conoscenza.