Il sistema planetario LHS 1903 al contrario: quando un mondo roccioso nasce dove non dovrebbe

Il Sistema Solare rappresenta un importante riferimento o linea guida per gli astronomi nel comprendere l’architettura dei sistemi planetari extraterrestri. Così come nel nostro Sistema Solare i pianeti rocciosi sono più vicini al Sole rispetto ai più lontani pianeti gassosi, anche nei sistemi planetari extraterrestri ci si aspetta una simile distribuzione o architettura.

Il perché di tale architettura è comprensibile, in quanto nelle regioni interne, cioè le più vicine alla stella, il calore e la radiazione stellare non solo soffiano via il gas necessario alla formazione dei pianeti gassosi, ma strappano via anche gli involucri di gas che inizialmente i pianeti erano riusciti a formare, consentendo così l’accrescimento della sola componente rocciosa. Diversamente, a grandi distanze dalla stella il materiale volatile può sopravvivere e contribuire alla formazione di pianeti gassosi.

La scoperta del sistema LHS 1903 ha attirato grande attenzione. Infatti è il primo caso di stella il cui pianeta più esterno sia roccioso invece che gassoso: una pianeta “al contrario”.

Un ordine planetario che non torna

La stella LHS 1903 è una nana rossa di tipo M. E’ più fredda e meno luminosa del Sole, a una distanza di circa 116 anni luce dalla Terra. LHS ha un sistema planetario di 4 pianeti: LHS b, c, d, e. I primi tre, scoperti già alcuni anni fa, sono nell’ordine uno roccioso, il più vicino alla stella, seguito da altri due pianeti gassosi. Un’ordine che corrisponde alle aspettative: pianeti rocciosi più vicini e gassosi più lontani.

La sorpresa è stata scoprire un quarto pianeta, il più distante, essere roccioso anziché gassoso.

La scoperta è stata fatta grazie alle osservazioni del telescopio spaziale CHEOPS che osservando questo quarto pianeta, chiamato LHS 1903 e, l’ha trovato privo di atmosfera, quindi roccioso, invece di essere un piccolo gigante gassoso, come ci si sarebbe aspettati.

Il risultato è una sequenza insolita: roccioso-gassoso-gassoso-roccioso. L’agenzia Spaziale Europea (ESA), finanziatrice della missione CHEOPS, l’ha descritta come una configurazione “inside-out”, cioè “alla rovescia” rispetto al quadro più comune.

I risultati di questo studio sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Science da Thomas G. Wilson e collaboratori (tra cui ricercatori dell’italiano INAF-Istituto Nazionale di Astrofisica).

Perché un pianeta roccioso così esterno è un problema

I pianeti si formano grazie al gas e alle polveri presenti nel disco protoplanetario che circonda le giovani stelle. Nel corso di alcuni milioni di anni, questo disco è destinato a scomparire del tutto o a lasciare come residuo un disco di detriti rocciosi, ma ormai privo della sua componente gassosa.

Questo scenario suggerisce che i pianeti abbiano solo pochi milioni di anni per formarsi. Lì dove il gas è abbondante, quindi nelle regioni esterne più lontane dalla stella, è più facile la formazione di pianeti interamente gassosi o di pianeti il cui nucleo roccioso è riuscito a catturare o a trattenere un’abbondande atmosfera. Nelle regioni interne, povere di gas, la formazione avviene principalmente per aggregamento di detriti rocciosi in corpi sempre più grandi (i cosiddetti planetesimi), fino a raggiungere la massa di un vero e proprio pianeta roccioso.

LHS 1903 e sembra raccontare una storia diversa. Secondo questo studio il pianeta roccioso LHS 1903 e si è formato “in ritardo”, cioè quando il disco aveva già perso gran parte del gas, per cui solo il materiale solido era ancora disponibile, ma il gas non bastava più per costruire una grande atmosfera.

L’ESA sottolinea che questa è una delle evidenze più forti finora a favore della formazione planetaria in ambiente gas-depleted, cioè povero di gas.

Naturalmente, sebbene questa sia la spiegazione più probabile non è l’unica. Un’alternativa è che il pianeta avrebbe potuto perdere la propria atmosfera a causa di un impatto gigante, o che i pianeti 4 pianeti avrebbero potuto scambiarsi posizione attraverso migrazioni orbitali.

Il Sistema Solare non necessariamente il modello universale

Il sistema planetario di LHS 1903 offre un laboratorio naturale per distinguere tra due processi cruciali: la perdita di atmosfera successiva alla formazione, che lascia un nucleo roccioso privo di gas, e la formazione iniziale di un pianeta roccioso senza gas.

Proprio questo sistema potrebbe aiutare gli astronomi a risolvere il mistero della radius valley (la valle dei raggi, letteralmente).

Si osserva che esistono molti pianeti rocciosi con raggio inferiore a 1.5 raggi terrestri e molti pianeti sub-nettuniani con raggio maggiore di 2 raggi terrestri, ma nessun pianeta intermedio. Nello stesso sistema planetario di LHS 1903 i pianeti attraversano questa radius valley.

La scoperta presentata in questo studio ricorda che il Sistema Solare non è necessariamente il modello universale. Gli esopianeti continuano a mostrare configurazioni inattese: pianeti caldissimi vicinissimi alla stella, super-Terre, mini-Nettuniani, sistemi compatti e ora anche architetture “roccioso-gassoso-gassoso-roccioso”, suggerendo che i pianeti possono nascere con una varietà di percorsi molto più ampia di quanto immaginato.

Riferimento allo studio

“Gas-depleted planet formation occurred in the four-planet system around the red dwarf LHS 1903” Wilson, T. G. et al., Science, 2026, DOI: 10.1126/science.adl2348.