Il pianeta “troppo grande per la sua stella”: nessuno sa spiegare come si sia formato

Illustrazione di TOI-6894 b, il pianeta gigante che orbita attorno a una stella di 0,2 masse solari / Credit: Università di Warwick/Mark Garlick

Un misterioso pianeta gigante, chiamato TOI-6894b dal nome della sua stella madre, la nana rossa TOI-6894, è stato recentemente scoperto nella Via Lattea, a 238 anni luce dalla Terra, pur trovandosi esattamente dove non dovrebbe esistere: la massa estremamente ridotta della sua stella, pari a circa il 20% di quella del nostro Sole, non rende TOI-6894b compatibile con le teorie riconosciute sulla formazione di pianeti giganti, che potrebbero avere origine solo attorno a stelle con una massa almeno pari al 30% di quella del Sole.

Più semplicemente, TOI-869b è un pianeta “troppo grande per la sua stella”, con un diametro che è leggermente superiore a quello di Saturno, mentre la stella che lo ospita è la meno massiccia che sia mai osservata con un pianeta gigante in orbita. “Non ci aspettavamo che pianeti come TOI-6894b potessero formarsi attorno a stelle di massa così piccola” ha spiegato il dottor Edward Bryant dell’Università di Warwick, Regno Unito, alla guida del gruppo di astronomi che ha scoperto TOI-6894b – . Inizialmente avevo esaminato le osservazioni del TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) di oltre 91.000 nane rosse di piccola massa alla ricerca di pianeti giganti. Poi, utilizzando le osservazioni effettuate con uno dei più grandi telescopi al mondo, il VLT (Very Large Telescope) dell’ESO, ho scoperto TOI-6894b, un pianeta gigante in orbita attorno alla stella con la massa più piccola finora nota per ospitare un pianeta del genere”.

La scoperta di TOI-6894b ha implicazioni importanti sul numero totale di pianeti giganti che stimiamo esistano nella nostra galassia ma, soprattutto, spinge a formulare ipotesi finora mai considerate sulla formazione dei pianeti giganti.

“Per adesso, non capiamo davvero come una stella con una massa così piccola abbia potuto formare un pianeta così massiccio” ha aggiunto il dottor Vincent Van Eylen che, insieme al dottor Bryant e i colleghi del Mullard Space Science Laboratory dell’University College di Londra e di diverse altre istituzioni internazionali, ha dettagliato le prime conclusioni in un nuovo studio pubblicato su Nature Astronomy.

TOI-6894b, il pianeta gigante che si trova dove non dovrebbe esistere

TOI-6894b è un pianeta gigante distante 238 anni luce dalla Terra che orbita attorno alla stella TOI-6894, una nana rossa che ha una massa pari a circa il 20% di quella del nostro Sole. Le due dimensioni – TOI-6894b è poco più grande di Saturno, sebbene abbia una massa pari a circa la metà di quella del pianeta con gli anelli – hanno sorpreso gli scienziati, perché gli attuali modelli di formazione planetaria non consentirebbero a un pianeta così grande di esistere attorno a una stella con una massa così piccola.

Secondo la teoria di formazione planetaria più accreditata, le stelle con una massa molto piccola (ossia inferiore a circa un terzo di quella del Sole) non sarebbero infatti in grado di formare pianeti giganti: questo perché, dopo la loro nascita, il disco protoplanetario attorno a queste stelle avrebbe una quantità limitata di gas e polvere (la materia prima per la formazione dei pianeti) da non consentire l’accrescimento di nucleo sufficientemente massiccio da formare un pianeta gigante.

Questa limitazione ha spinto gli astronomi a cercare ipotesi alternative. Data la massa del pianeta – ha osservato il dottor Edward – TOI-6894b potrebbe essersi formato attraverso un processo intermedio di accrescimento del nucleo, in cui si forma un protopianeta che accresce costantemente gas senza che il nucleo diventi abbastanza massiccio da consentire un accrescimento di gas incontrollato”.

“In alternativa – ha suggerito ancora l’esperto – TOI-6894b potrebbe essersi formato a causa di un disco gravitazionalmente instabile. In alcuni casi, il disco che circonda la stella diventa instabile a causa della forza gravitazionale che esercita su se stesso. Questi dischi possono quindi frammentarsi, con il collasso di gas e polvere a formare un pianeta”.

Tuttavia, sulla base dei dati disponibili, nessuna delle due ipotesi è in grado di spiegare completamente la formazione di TOI-6894b, lasciando per ora irrisolta la questione dell’origine del pianeta gigante. Per far luce sul mistero serviranno nuove osservazioni di TOI-6894b, incluse analisi atmosferiche e della distribuzione del materiale all’interno del pianeta, attraverso cui gli astronomi potranno determinare le dimensioni e la struttura del nucleo.

“Ciò potrebbe rivelarci se TOI-6894b si sia formato per accrescimento o tramite un disco instabile” hanno aggiunto gli studiosi che, per adesso, prevedono che l’atmosfera di questo gigante sia dominata dalla chimica del metano.

Ulteriori dati potrebbero arrivare dalle osservazioni del telescopio telescopio spaziale James Webb (JWST) entro i prossimi 12 mesi. “Questo dovrebbe permetterci di determinare quale delle possibili teorie possa spiegare la formazione di questo pianeta inaspettato”.