Pianeti erranti

Un pianeta vaga libero e solitario nell'oscurità
dello spazio, non legato ad alcuna stella

Gli antichi osservatori del cielo vedevano le stelle seguire tutte lo stesso percorso, notte dopo notte, come se fossero incastonate nella volta celeste. Oggi sappiamo che non è così ma fin quasi alla fine del XVI secolo si pensava che fossero fisse.

Alcune di quelle luci però non si comportavano in quel modo; il Sole e la Luna, per esempio, ma anche cinque luci minori. Gli antichi greci le chiamarono planētēs, ossia "vagabondi" (nell'accezione di errabonde). Erano i cinque pianeti classici, gli unici visibili a occhio nudo: Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno.

Furono fatte varie congetture che giustificassero il loro vagabondare (teoria geocentrica, epicicli, ...) fino ad arrivare a Keplero e Newton, che spiegarono in modo definitivo il moto di questi corpi. I pianeti non possono vagabondare: il loro moto obbedisce a delle leggi ben precise.

Queste stesse leggi prevedono però che un pianeta, in seguito ad incontri ravvicinato con un altro corpo dall'orbita insolita, possa liberarsi dall'influsso della propria stella (si veda l'articolo su Nibiru per un esempio), restituendo in un certo senso al proprio nome il significato originale.

Il seguente articolo pubblicato dalla NASA parla di una ricerca giapponese-neozelandese che si è occupata di questi vagabondi del cielo...

 Un team di astronomi, compreso un ricercatore della NASA, hanno scoperto una nuova classe di pianeti della dimensione di Giove che vagano solitari nell'oscurità dello spazio, lontano dalla luce di una stella. Il team ritiene che questi mondi solitari siano stati probabilmente espulsi da sistemi planetari in formazione.

Questa scoperta si basa su un'indagine congiunta, svolta da Giappone e Nuova Zelanda, che ha scansioanto il cielo in prossimità del centro della nosra galassia, la Via Lattea, nel 2006 e nel 2007, trovando le prove di una decina di pianeti erranti, grosso modo delle dimensioni di Giove. Questi globi isolati, conosciuti anche come pianeti orfani, sono difficili da vedere tanto che finora non erano stati ancora individuati. Quelli appena scoperti si trovano, grosso modo, a distanze tra 10.000 e 20.000 anni luce dalla Terra (per farsi un'immagine mentale di simili distanze si veda l'articolo "Una questione di scala").

«Anche se questi pianeti erranti erano stati previsti, ora che sono stati individuati determinano ricadute importanti nei modelli di formazione ed evoluzione planetaria», dice Mario Perez, scienziato del programma esoplanetario al quartier generale della NASA a Washington.

La scoperta suggerisce che nella nostra galassia ci siano molti altri pianeti erranti di massa gioviana che non possono essere osservati. Il gruppo stima che siano circa il doppio delle stelle. Inoltre si ritiene che questi mondi siano almeno comuni quanto quelli che orbitano intorno alle stelle. Si arriverebbe così, nella sola Via Lattea, a centinaia di miliardi di pianeti solitari.

Come funziona una microlente gravitazionale

«La nostra indagine è come un censimento popolare», dice David Bennet, membro della NASA e della National Science Foundation proveniente dall'Università di Notre Dame a South Bend nell'Indiana, e co-autore dello studio. «Abbiamo campionato una porzione della galassia e basandoci su questi dati possiamo stimare i numeri complessivi».

Lo studio, condotto da Takahiro Sumi dell'Università di Osaka, in Giappone, è stato pubblicato sul numero di maggio della rivista Nature. L'indagine non è in grado di trovare pianeti più piccoli di Giove e Saturno ma la teoria suggerisce che pianeti di massa inferiore, tipo la Terra, sarebbero maggiormente soggetti ad essere espulsi dai propri sistemi stellari. Di conseguenza dovrebbero essere più comuni dei "Giove" erranti.

Le precedenti osservazioni avevano trovato una manciata di oggetti errabondi simili a pianeti, con masse triple rispetto a Giove, all'interno di gruppi di stelle in formazione. Ma gli scienziati sospettano che da quei corpi gassosi possano formarsi più stelle che pianeti. Questi piccoli, fiochi globi, chiamati nane brune, si formano dal collasso di nubi di gas e polveri, ma non hanno massa a sufficienza per "accendere" il loro combustibile nucleare e brillare di luce propria. Si pensa che le nane brune più piccole possano avere approssimativamente le dimensioni di grossi pianeti.

D'altra parte è più probabile che alcuni pianeti vengano espulsi dai loro giovani, turbolenti sistemi stellari a causa dei incontri gravitazionali ravvicinati con altri pianeti o stelle. Senza una stella cui girare intorno, questi pianeti si muoverebbero intorno alla galassia come fanno il nostro Sole e le altre stelle, in orbite stabili intorno al centro galattico. La scoperta di 10 "Giove" erranti supporta lo scenario dell'espulsione, ma è possibile che intervengano entrambi i meccanismi.

«Se i pianeti erranti si formassero come le stelle, ci saremmo dovuti aspettare di trovarne solo uno o due, rispetto ai 10 che abbiamo individuato», dice Bennet. «I nostri risultati suggeriscono che i sistemi planetari diventino spesso instabili, con pianeti che vengono scalciati al di fuori dei loro luoghi di nascita».

Le osservazioni non possono escludere del tutto la possibilità che alcuni di questi pianeti si muovano lungo orbite molto distanti dalle loro stelle, ma altre ricerche indicano che pianeti di classe gioviana in orbite così ampie sono rari.

Microlente gravitazionale (1,5
masse gioviane) che rende più
brillante una stella sullo sfondo
(ripresa da OGLE)

La ricerca si chiama MOA, Microlensing Observations in Astrophysics, e il suo nome deriva in parte da una famiglia di uccelli giganti senza ali della Nuova Zelanda, oggi estinti. Un telescopio da 1,8 metri di diametro all'osservatorio della Mount John University in Nuova Zelanda è usato regolarmente per scansionare le numerosissime stelle al centro della galassia per verificare eventi di microlenti gravitazionali.

Questi eventi, una delle prove più convincenti della Teoria della Relatività di Einstein, si verificano quando un oggetto, come una stella o un pianeta, transita davanti ad un'altra stella più distante.

La gravità del corpo che passa davanti, curva la luce della stella sullo sfondo (anello di Einstein), facendola apparire più grande e luminosa. Quando a transitare sono corpi particolarmente massicci come grosse stelle, la luce della stella sullo sfondo viene curvata maggiormente, determinando episodi di aumento della luminosità che possono durare settimane. Corpi più piccoli, delle dimensioni di un pianeta, provocheranno una distorsione minore, rendendo una stella più brillante solo per pochi giorni o meno.

Alla ricerca ha contribuito un secondo gruppo che si occupa di microlenti gravitazionali, l'Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) che opera usando un telescopio da 1,3 metri di diametro in Cile. Il gruppo OGLE ha osservato parecchi degli eventi rilevati da MOA, fornendone così una conferma indipendente.

P.S.

Preoccupati che uno di questi oggetti vaganti venga a turbare le tranquille orbite dei pianeti del sistema solare?
Centinaia di miliardi di pianeti possono sembrare tanti. Diciamo che siano 200 miliardi, ossia 2x10¹¹ pianeti. La galassia è un disco di circa 100.000 anni luce di diametro e circa 2500 anni luce di spessore. Facciamo un calcolo per difetto ed escludiamo il rigonfiamento centrale. Il volume della galassia è quello di un cilindro con raggio 50.000 anni luce e altezza 2500 anni luce. Il volume del cilindro è V=h·πr². Dunque il volume della galassia è poco meno di ventimila miliardi (2x10¹³) di anni luce cubici: La Via Lattea è un posto davvero enorme.

La densità è quindi di 2x10¹¹ / 2x10¹³ = 0.01 pianeti erranti per anno luce cubico, ossia in media un pianeta ogni 100 anni luce cubici. La probabilità di incappare in uno di questi oggetti è appena più alta di quella di sbattere in un'altra stella: praticamente nulla.

---

Approfondimenti:

• Articolo originale: Free-Floating Planets May Be More Common Than Stars (NASA)
• Progetto MOA: http://www.phys.canterbury.ac.nz/moa/
• Progetto OGLE: http://ogle.astrouw.edu.pl/