Potrebbero non essere pianeti.
Almeno, non come pensavamo che fossero.
Il telescopio spaziale James Webb ha rimosso gli strati dal sistema HR 8790 e ha trovato qualcosa di confuso. Mondi enormi, da cinque a dieci volte la massa di Giove, galleggiano là fuori nel freddo.
La teoria classica diceva che questo non dovrebbe accadere.
Il dibattito sulla formazione
Come si crea un mostro come Giove?
Ci sono due campi. Una parte sostiene l’accrescimento del nucleo: roccia e ghiaccio si sgretolano, raccogliendo polvere in un disco finché la gravità non è abbastanza forte da aspirare gas. Lento. Graduale. Disordinato.
L’altra parte scommette sull’instabilità gravitazionale. Una parte del disco collassa su se stessa. Veloce. Caotico. Più come nascono le stelle che i pianeti.
Le nane brune rientrano nella zona grigia tra i due.
Le chiamiamo “stelle fallite”. Sono troppo leggeri per innescare la fusione dell’idrogeno, ma non sono nemmeno pianeti. Il confine è sempre stato sfocato.
Si tratta della messa. Le stelle fondono l’idrogeno. Le nane brune fondono il deuterio (solo per un po’). I giganti gassosi non fanno nulla. Si siedono lì e prendono freddo.
Ma dove tracciare esattamente il limite? 13 masse di Giove? 80?
Gli astronomi lo sostengono da decenni.
I sistemi HR 8799 hanno rotto i loro modelli. I suoi quattro pianeti orbitano lontano dalla loro stella, a una distanza compresa tra 15 e 70 volte la distanza Terra-Sole. La teoria dell’accrescimento del nucleo affermava che i pianeti così lontani non dovrebbero formarsi. Non c’era abbastanza tempo. Il disco di gas sarebbe stato spazzato via dalla giovane stella molto prima che tali colossi potessero accumulare massa sufficiente.
Guardando il Gunk
Quindi il team dell’UC San Diego è andato alla ricerca di indizi nelle atmosfere.
Spettroscopia. Analizzare la luce.
Prima di Webb, i telescopi terrestri osservavano l’acqua e il monossido di carbonio. Pennarelli fini, ma origini ambigue. Non si può dire se quelle molecole si siano formate insieme al pianeta o siano arrivate da qualche altra parte.
La squadra ha cambiato obiettivo. Hanno guardato lo zolfo.
Lo zolfo è un elemento refrattario. Rimane solido nella polvere calda del disco protoplanetario. Se l’atmosfera di un gigante gassoso contiene zolfo, è probabile che quel gigante gassoso abbia mangiato un nucleo solido. Punta direttamente all’accrescimento del nucleo.
Non collasso gravitazionale.
Jean-Baptiste Ruffio dell’UC San Diego non si è limitato a guardare; ha dovuto inventare nuovi metodi di analisi. I pianeti erano 10.000.000 più deboli del loro ospite. Il rumore era assordante. Lo ha spogliato.
Cosa hanno trovato?
Solfuro di idrogeno.
E molti elementi pesanti: carbonio, ossigeno, zolfo. Questi pianeti sono “arricchiti”. Contengono più metalli della loro stella madre. Le stelle non funzionano in questo modo. Le nane brune, che si formano dal collasso delle nuvole come le stelle, di solito rispecchiano la composizione chimica dei loro genitori. Questi oggetti no.
Si sono costruiti da soli.
“L’HR 8799 probabilmente si è formato in modo simile a Giove nonostante fosse da cinque a dieci volte più massiccio.” — Jean-Baptiste Ruffia
Frantumare il soffitto
I vecchi libri di testo vengono bruciati.
O almeno rivisto pesantemente.
Quinn Konopacky, un professore di astronomia coinvolto nello studio, lo ha detto senza mezzi termini.
I modelli più vecchi? Obsoleto.
Stiamo esaminando nuove strutture in cui pianeti massicci formano nuclei solidi incredibilmente lontani dal loro sole genitore. Cambia completamente la geografia della formazione dei pianeti.
Ciò ha senso se si ricorda che il sistema HR 87 ha solo 30 milioni di anni. È un bambino rispetto al nostro sistema solare di 4,6 miliardi di anni. Il calore si irradia ancora dalla formazione.
Ma le domande rimangono.
Perché qui sta la scomoda verità.
Queste sono cose enormi. I più grandi candidati esopianeti che abbiamo galleggiano in una strana terra di nessuno.
Cos’è un pianeta?
Puoi avere 20 Giove? 30?
Ad un certo punto, la massa diventa così elevata che la distinzione tra “pianeta formato per accrescimento” e “stella fallita formata da collasso” svanisce. Non sappiamo ancora dove gira l’interruttore.
I sistemi HR 87 hanno dimostrato che i pianeti giganti possono formarsi attraverso l’accrescimento del nucleo nelle periferie buie.
Ciò lascia il limite superiore completamente aperto.
Abbiamo trovato una risposta. Ha solo sollevato una domanda più grande e più silenziosa.
