Pianeti nomadi o fantapianeti?

Anche se la notizia non è certo fresca, l’esistenza dei cosidetti pianeti nomadi non è di quelle che si possano scordare in fretta. Dato che è ormai quasi un  anno che non leggo novità in merito, ho pensato che i lettori del Tredicesimo Cavaliere avebbero gradito trovare qui  un riepilogo della situazione, ma non mi stanco di ripetere: le cifre sotto riportate in relazione al numero dei pianeti nomadi esistenti nella Galassia sono sconvolgenti per la loro enormità e vanno prese con molta cautela. E’ utile ricordare che sia il microlensing gravitazionale che l’esistenza dei pianeti vagabondi sono due settori di studio ancora nuovi. Forse l’atteggiamento più consono da tenere in questi casi è quello di  Debra Fischer (Yale University): “Sarebbero una specie di gramigna dello spazio”, ha dichiarato a Nature, non senza un tocco di humour.

Pare proprio, infatti, che questi corpi celesti esistano veramente, e vaghino in grande numero nello spazio profondo seguendo il senso di rotazione galattico. Oggi disponiamo però di una prima base teorica,  che ci aiuta a capire come e perché questi corpi planetari si siano sviluppati e ad un certo punto abbiano assunto un’orbita iperbolica, abbandonando il proprio sistema. Ricercatori di tutto il mondo partecipano a questo sforzo, ma due gruppi in particolare sembrano aver dato ad oggi i contributi più significativi: l’uno diretto da Abbot e Switzer presso l’Università di Chicago, e l’altro da Louis Strigari della Stanford University. Per il momento è stato raggiunto un punto fermo: i pianeti nomadi, nella maggioranza dei casi, hanno origine nella nube a disco primordiale insieme a tutti gli altri corpi planetari del sistema, e solo più tardi, in una successiva, turbolenta fase di assestamento possono venire espulsi da esso come risultato di un “duello gravitazionale”, evento comune in tali occasioni.

Hardware & numeri

La tecnica normalmente in uso per la ricerca dei pianeti nomadi è il cosidetto microlensing gravitazionale, che per sua natura fornisce le migliori prestazioni su bersagli lontani, tra i 10.000 e i 20.000 anni luce, e di rilevanti dimensioni.   Da qui  la stima di 400 miliardi di pianeti nomadi nella Via Lattea, e si parla di masse planetarie non inferiori a quella di Giove. Il telescopio ideale per qesto tipo di ricerca sarà il tanto atteso SKA, online intorno al 2020, che secondo Johnatan Nichols dell’Università di Leicester, potrebbe scoprire, entro il suo raggio d’azione di 185 anni-luce, almeno 2.800 pianeti nomadi. Inoltre i più recenti sviluppi delle teorie sulla formazione dei pianeti indicano che quelli di massa minore dovrebbero essere espulsi da un sistema stellare più facilmente dei giganti gassosi, e ciò farebbe ulteriormente aumentare la stima del numero dei pianeti nomadi in giro per la Galassia.
In proposito Matteo Bernabé, un astronomo italiano che ha collaborato alle ricerche, ha dichiarato a Media-Inaf: “La nostra stima del numero dei pianeti nomadi presenti nella nostra galassia è stata calcolata sulla base della recente scoperta, mediante una tecnica chiamata microlensing, di circa dieci di questi oggetti  in una piccola regione nel disco centrale galattico, cioè nei pressi del centro della nostra galassia. Abbiamo tratto le conseguenze di questa scoperta per quanto riguarda la popolazione globale dei pianeti nomadi, mostrando che potrebbero esistere, per ogni normale stella della sequenza principale, fino a 700 nomadi con la massa della Terra e fino a 100.000 nomadi con la massa di Plutone”.  Peccato che corpi planetari più piccoli di Giove (quelli tipo-Terra, per esempio) non rientrino nella sensibilità del microlensing, ma piuttosto in quella del  WFIRST (Wide-Field InfraRed Survey Telescope), uno strumento molto atteso che però non potrà essere lanciato prima del 2023.

Formazione dei pianeti nomadi

David Nesvorny del Southwest Research Institute (SwRI) sta studiando la possibilità che proprio il nostro sistema solare sia stato teatro dell’espulsione di un pianeta gigante, avvenuta quando il sistema era nato da appena 600 milioni di anni, come dimostrerebbero indizi disseminati nella Fascia di Kuiper e sulla Luna. All’inizio della simulazione i pianeti giganti interagiscono con il disco protoplanetario e finiscono in configurazioni in cui coppie di pianeti vicini si bloccano a vicenda in una risonanza orbitale. Tale risonanza si verifica quando due pianeti esercitano una regolare influenza gravitazionale periodica uno sull’altro, come nel caso delle lune di Giove Ganimede, Europa ed Io, che sono in risonanza tra loro in un rapporto 1:2:4 : per un’orbita compiuta da Ganimede, Europa ne percorre due, e Io quattro.  Nesvorny suggerisce che questi sistemi risonanti diventino instabili dinamicamente una volta che il gas del disco protoplanetario si esaurisce, mentre i pianeti assumono orbite eccentriche.

Per arrivare alla situazione presente, il sistema solare esterno deve aver subito  una fase di assestamento molto violenta. Il sistema si è successivamente stabilizzato eliminando l’energia orbitale in eccesso nel disco protoplanetario i cui resti sopravvivono fino ad oggi nella fascia di Kuiper. Il quadro qui delineato suggerisce che Giove, partendo da una posizione più esterna dell’attuale, si sia mosso verso l’interno del sistema spargendo una quantità di planetesimi sia verso il Sole, causando devastazione tra i pianeti interni e la Luna, sia in direzione opposta.
Nesvorny ha aggiunto al modello un pianeta gigante supplementare, stabilendo che allo stato iniziale della simulazione i giganti di ghiaccio (Urano e Nettuno), si trovassero in risonanza tra loro entro un intervallo di 15 UA dal Sole, e il quinto gigante fosse posizionato tra loro e Saturno. Il risultato finale della simulazione, che è stata eseguita 6000 volte variando la massa totale dei planetesimi in gioco, offre una soluzione interessante: il sistema solare, una volta esauriti i planetesimi  e l’energia orbitale in eccesso, risulta essere simile all’originale con frequenza maggiore di 10 volte se il quinto pianeta gigante viene  effettivamente espulso dal sistema.

 

Avvistamenti

Per concludere cito qui di seguito alcuni avvistamenti che potrebbero riguardare i pianeti nomadi, scelti non necessariamente tra i più recenti, ma piuttosto tra i più inconsueti. Infine vorrei brevemente segnalare che dedicherò un articolo alla possibilità che l’Uomo, un giorno molto lontano, possa decidere di stabilire colonie o avamposti nella cintura di Kuiper, nella Nube di Oort e nello spazio interstellare.

L’oggetto CFBDSIR2149 (Canada-France Brown Dwarfs Survey) appare associato a un gruppo di una trentina di stelle giovani conosciuto come AB Doradus Moving Group, che si raccoglie attorno alla stella AB Doradus. Se ci fossero le prove che il candidato nomade appartiene effettivamente al gruppo, se ne potrebbe stabilire l’età a  un valore compreso tra i 50 e i 120 milioni di anni, la massa da 4 a 7 volte quella di Giove e la temperatura superficiale a 700 K.

HD106906b non è un vero pianeta  nomade, perché in effetti ha una stella intorno alla quale orbita. La cosa strana è la sua distanza dalla stella, pari a 650 UA (circa 97 miliardi di km). Un’enormità se si considera che Nettuno orbita ad una distanza media di 30 UA dal Sole. E non è tutto: il pianeta è grande e giovane, 11 volte Giove per soli 13 milioni d’anni d’età, contro i 4,5 miliardi della Terra.  Come ha fatto il pianeta a raggiungere le sue  attuali dimensioni in così poco tempo e avendo a disposizione solo le poche risorse del disco protoplanetario che si trovano a una  simile distanza. Sono state avanzate diverse ipotesi per giustificare questi dati anomali, la più accreditata è che HD106906 sarebbe stato un sistema binario in cui la seconda stella non sarebbe riuscita ad accendersi.

La scoperta del pianeta-nano 2006 SQ372 fu resa nota soltanto nel 2008 nel corso di un simposio specializzato tenutosi a Chicago. In quel momento  l’oggetto si trovava nei paraggi di Nettuno, impegnato a percorrere un’orbita fortementte ellittica, assai simile a quella di Sedna, che l’avrebbe condotto a 150 miliardi di km. dal Sole. Il corpo celeste avrebbe potuto formarsi, come Plutone, nella Cintura di Kuiper, o più probabilmente provenire dalla parte più interna della Nube di Oort. Tali oggetti potrebbero essere in alcuni casi dei pianeti nomadi, e sarebbe utile studiarli più a fondo quando se ne presenta la possibilità, ma per quanto riguarda 2006 SQ372 possiamo essere sicuri che non lo rivedremo prima di 22000 anni.

ROBERTO FLAIBANI 

Fonti:

• Slow Boat to Centauri: a Millennial Journey Exploiting Resources Along the Way
  by Paul Gistler – JBIS vol. 66 – 2013 pp 302 , 311
• Nomads of the Galaxy, by Louis E. Strigari et. al.  – Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University
• The Steppenwolf: a Proposal for a Habitable Planet in Interstellar Space
  by D.S. Abbot (Department of the Geophysical Sciences, University of Chicago) and E.R. Switzer (Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago)
• So many lonely planets with no star to guide them
  by Nadia Drake – Nature 2/12/13
• HD106906b
  by Sabrina Pieragostini – Panorama 14/12/13
• Pianeti nomadi, la Via Lattea ne è piena
  MEDIA INAF  venerdì 24 febbraio 2012

From Centauri Dreams:

1. A Gas Giant Ejected from our System?
   by Paul Gilster on November 11, 2011
2. An Icy Wanderer from the Oort Cloud
   by Paul Gilster on August 18, 2008
3. Finding an Interstellar Wanderer
   by Paul Gilster on May 17, 2011
4. New Findings on Rogue Planets
   by Paul Gilster on May 19, 2011