Un sistema planetario tutt’altro che instabile

Distanze orbitali e dimensioni relative dei quattro pianeti più interni conosciuti orbitare intorno alla stella 55 Cancri A (sotto) comparate con i pianeti del Sistema Solare (alto). Sia Giove che il pianeta 55 Cancri “d” (il pianeta più simile a Giove conosciuto) risultano fuori dall’illustrazione, orbitando ad una distanza di circa 5 unità astronomiche (UA=distanza media Terra-Sole). Crediti: Center for Exoplanets and Habitable Worlds, Penn State University

E’ un sistema planetario affascinante, quello raggruppato in formazione stretta attorno a un stella simile al Sole, 55 Cancri A, a poco più di 40 anni luce da noi. Dei cinque pianeti scoperti a partire dal 1997, ben tre risiedono in un’orbita molto vicina alla stella madre, più di quanto lo sia l’orbita di Mercurio rispetto al Sole. Finora gli astronomi non riuscivano a darsi una spiegazione convincente di come tale sistema potesse restare stabile, senza che i pianeti giganti più interni collassassero verso la stella o si scontrassero fra di loro. Ora un nuovo studio, pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e condotto da ricercatori della Penn State University assieme ad astronomi di altre istituzioni statunitensi e tedesche, sembra avere dipanato il mistero. Combinando migliaia di osservazioni con nuove tecniche di calcolo per misurare in modo più accurato le proprietà dei pianeti, il gruppo di ricerca ha scoperto che sono proprio le masse e le orbite peculiari dei pianeti, interagendo fra loro, a proteggere il sistema dall’auto-distruzione. Quanto meno per il prossimo centinaio di milioni di anni.

Siccome la stella 55 Cancri è molto brillante, tale da poter essere vista anche a occhio nudo, è stata scrutata da differenti osservatòri migliaia di volte, tributando ai pianeti nel suo sistema un’attenzione decisamente superiore a quella normalmente ricevuta dalla maggior parte degli esopianeti. “Il sistema planetario di 55 Cancri è unico, sia per l’ampio assortimento dei suoi pianeti conosciuti che per il numero e varietà delle osservazioni astronomiche compiute”, ha confermato uno degli autori del nuovo studio, Eric Ford, membro del Penn State Center for Astrostatistics e del Penn State Institute for CyberScience.  “La complessità di questo sistema rende particolarmente impegnativa l’interpretazione delle osservazioni”.

Una complessità che non ha scoraggiato Benjamin Nelson, giovane assegnista di ricerca alla Penn State University che ha guidato la ricerca. “Ci sono due pianeti giganti di 55 Cancri che interagiscono così tanto fra loro che possiamo rilevare cambiamenti nelle loro orbite”, ha spiegato Nelson. “Questi cambiamenti sono veramente interessanti perché ci permettono di imparare molte cose su orbite che normalmente non siamo in grado di osservare. Tuttavia, la rapida interazione tra i pianeti rappresenta per noi anche una sfida, perché la modellizzazione del sistema richiede un’enorme quantità di calcolo per determinare le traiettorie dei pianeti e, di conseguenza, la probabilità della loro sopravvivenza per miliardi di anni senza una collisione catastrofica”.

Gli autori della ricerca rimarcano il fatto che la maggior parte delle analisi precedenti hanno ignorato l’interazione pianeta-pianeta, mentre i pochi studi più recenti che l’hanno tenuta in considerazione si sono basati solo su semplici analisi statistiche, proprio a causa delle difficoltà computazionali. Avendo ottenuto un calcolo preciso del movimento dei pianeti giganti, i ricercatori hanno potuto ricalcolare le proprietà del più interno dei pianeti, 55 Cancri “e”, l’ultimo scoperto. Questa è una super-Terra “bollente” di cui abbiamo già parlato su Media INAF, in particolare riguardo alla sua alta densità. Secondo gli ultimi calcoli, la sua densità media sarebbe invece simile a quella della Terra.

La ricerca di Nelson e colleghi si colloca all’interno del più ampio impegno per lo sviluppo di tecniche che aiutino l’analisi di future osservazioni alla ricerca di pianeti simili alla Terra. “Gli astronomi stanno sviluppando strumentazione all’avanguardia per i nuovi grandi telescopi, nell’intento di riuscire a rilevare e caratterizzare pianeti potenzialmente simili alla Terra. Noi stiamo abbinando a questi sforzi lo sviluppo di strumenti computazionali e statistici allo stato dell’arte”, ha concluso Ford.

Per saperne di più:

• L’anteprima dello studio “The 55 Cancri Planetary System: Fully Self-Consistent N-body Constraints and a Dynamical Analysis” di Benjamin E. Nelson, Eric B. Ford, Jason T. Wright, Debra A. Fischer, Kasper von Braun, Andrew W. Howard, Matthew J. Payne, Saleh Dindar

Fonte: Media INAF | Scritto da Stefano Parisini