Scoperti sei pianeti “armonici”: bloccati in un movimento ritmico, in risonanza mentre orbitano attorno alla loro stella centrale

Una serie sconcertante di sei esopianeti che si muovono in una danza ritmica mentre orbitano attorno alla loro stella è stata scoperta in un sistema a 200 anni luce dalla Terra. I ricercatori hanno utilizzato il telescopio spaziale CHEOPS dell’Agenzia spaziale europea per rilevare l’insolita formazione esplicativa e potrebbe far luce su come si formano i sistemi. Gli astronomi dell’Università di St Andrews hanno scoperto che cinque dei sei pianeti sono bloccati in un ritmo armonico, dove le loro orbite si allineano in uno schema coerente tra loro, il che, secondo il team, suggerisce l’assenza di collisioni importanti quando il sistema si è formato per la prima volta:

I pianeti esterni del sistema TOI-178 hanno formato una “risonanza“, un tipo di armonia in cui i periodi orbitali dei pianeti si attraggono regolarmente l’un l’altro.  Anche la densità dei pianeti nel sistema è insolita: nel Sistema Solare i densi pianeti rocciosi sono più vicini al Sole, seguiti da giganti gassosi più leggeri. Nel caso del sistema TOI-178 un pianeta denso simile alla Terra è proprio accanto a un pianeta molto soffice con metà della densità di Nettuno, seguito da uno simile a Nettuno. Questa disposizione insolita e la risonanza orbitale “mette in discussione ciò che sappiamo su come si formano i sistemi planetari“, secondo il team dietro la scoperta.  Un sistema planetario può formare una risonanza, una sorta di armonia tra le orbite e l’attrazione gravitazionale dei pianeti all’interno di quel sistema. È quando i pianeti, i cui rapporti del periodo orbitale formano semplici frazioni, si attraggono regolarmente l’un l’altro con la loro gravità quando un pianeta impiega tre giorni per orbitare attorno alla sua stella e il suo vicino impiega due giorni, per esempio.

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Ciò significa che ci sono schemi che si ripetono mentre i pianeti girano intorno alla stella, con alcuni pianeti che si allineano ogni poche orbite.  Una risonanza simile si osserva nelle orbite di tre lune di Giove: Io, Europa e Ganimede.  Io, il più vicino dei tre a Giove, completa quattro orbite complete attorno a Giove per ogni orbita che Ganimede, la più lontana, fa, e due orbite complete per ogni orbita che Europa fa. I cinque esopianeti esterni del sistema TOI-178 seguono una catena di risonanza molto più complessa, una delle più lunghe mai scoperte in un sistema di pianeti.  Mentre le tre lune di Giove hanno una risonanza 4: 2: 1, i cinque pianeti esterni nel sistema TOI-178 seguono una catena 18: 9: 6: 4: 3. Ad esempio: il secondo pianeta dalla stella completa 18 orbite, il terzo pianeta completa 9 orbite e così via fino al sesto pianeta dalla stella.  I ricercatori, compresi gli esperti dell’Università di Ginevra che gestiscono il telescopio, credevano che ci fossero solo tre pianeti in orbita attorno alla stella TOI-178, ma successivamente ne hanno trovati altri tre, con cinque dei sei a ritmo armonico. Link video (Media Inaf):

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Inizialmente le osservazioni del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA hanno rivelato i primi tre pianeti in orbita attorno alla stella – le successive osservazioni di CHEOPS hanno rivelato i successivi tre.  Il dottor Thomas Wilson, dell’Università di St Andrews, ha affermato di avere a disposizione 11 giorni di dati di alta qualità da CHEOPS e ha confermato che almeno cinque pianeti orbitano in una “catena di risonanza speciale” all’interno del sistema.   “Questa rara configurazione ci ha spinto a cercare un altro pianeta per completare la catena e con dati aggiuntivi siamo stati in grado di confermare la presenza di un sesto pianeta con il periodo orbitale da noi previsto”, ha aggiunto il dottor Wilson. Il professor Andrew Collier Cameron ha detto che la catena di risonanze funge da “indizio fossile” per il processo di formazione dell’intero sistema. “Questo ordine ha permesso a questi pianeti così fitti di evitare interazioni catastrofiche tra loro per miliardi di anni”, ha detto Cameron.

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“Le orbite in questo sistema sono molto ben ordinate, il che ci dice che questo sistema si è evoluto abbastanza dolcemente dalla sua nascita”, spiega il coautore Yann Alibert dell’Università di Berna.  “Se il sistema fosse stato significativamente disturbato in precedenza nella sua vita, ad esempio da un impatto gigantesco, questa fragile configurazione delle orbite non sarebbe sopravvissuta.”  I ricercatori hanno scoperto che i pianeti si trovano in una configurazione di sistema planetario unica che sfida l’attuale comprensione della formazione e dell’evoluzione dei pianeti. Prima d’ora, pianeti fitti che orbitano attorno a una stella in un modo così unico e di risonanza diminuiscono di densità quanto più sono lontani dalla stella. Tuttavia, in questo caso la densità dei pianeti intorno a TOI-178 sembra essere una miscela selvaggia nonostante il modo armonico e ordinato in cui orbitano attorno alla loro stella. Lo hanno confermato utilizzando i dati di ESPRESSO sul Very Large Telescope (VLT) presso l’Osservatorio Paranal dell’European Southern Observatory (ESO) in Cile. La scienziata del progetto dell’ESA Kate Isaak ha dichiarato: ‘È la prima volta che osserviamo qualcosa di simile. Nei pochi sistemi che conosciamo con una tale armonia, la densità dei pianeti diminuisce costantemente man mano che ci allontaniamo dalla stella. Nel sistema TOI-178, un pianeta terrestre denso come la Terra sembra essere proprio accanto a un pianeta molto soffice con metà della densità di Nettuno seguito da uno molto simile a Nettuno.” La combinazione della natura fragile delle orbite di questi pianeti fitti con la miscela senza precedenti di densità dei pianeti, significa che il sistema TOI-178 solleva molte domande. Il dottor Adrien Leleu, l’astrofisico dell’Università di Ginevra che ha guidato il team, ha dichiarato: “Il sistema si è quindi rivelato uno che sfida la nostra comprensione della formazione e dell’evoluzione dei sistemi planetari”. I dettagli della scoperta sono stati pubblicati sulla rivista Astronomy and Astrophysics. (Fonte news: Daily Mail).

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