Il telescopio spaziale James Webb (JWST) ha identificato 6 pianeti vaganti nella nube molecolare di Perseo. I pianeti, con massa dalle cinque alle 10 volte la massa di Giove, non orbitano attorno a una stella. Si pensa che quindi si siano formati come stelle, condensandosi direttamente dal gas interstellare. Addirittura uno dei pianeti vagabondi è circondato da un disco di gas e polvere che sta formando lune.
I 6 pianeti nell’ammasso NGC 1333
Non è la prima volta che James Webb scopre pianeti che fluttuano liberamente. Nel 2023, il potente osservatorio ha trovato circa 40 coppie binarie di pianeti giganti gassosi che fluttuano liberamente nella Nebulosa di Orione. Ma i sei oggetti appena scoperti, trovati nell’ammasso stellare aperto chiamato NGC 1333, a circa 960 anni luce di distanza dalla Terra forniscono forti indizi su come si sono formati.
Sebbene il telescopio spaziale James Webb abbia la sensibilità per rilevare pianeti vaganti grandi come Giove, non ne ha trovato nessuno in NGC 1333. Questo getta una luce considerevole su come si sono formati questi pianeti fluttuanti. I pianeti del nostro Sistema Solare sono nati in un processo bottom-up, accumulandosi da materie prime in un disco protoplanetario di gas e polvere che circondava il Sole, diventando sempre più grandi.
L’altro modo di formare pianeti è top-down, che descrive come, grazie alla gravità, si formino direttamente da una nube di gas e polvere, proprio come fanno le stelle. La mancanza di pianeti liberi di fluttuare al di sotto di cinque volte la massa di Giove, quindi indica il limite inferiore del processo di formazione top-down. Naturalmente, potrebbero esserci molti mondi rocciosi delle dimensioni della Terra diventati vaganti dopo essere stati espulsi dai loro sistemi planetari. Ma questi sarebbero troppo piccoli da poter essere rilevati da JWST.
I due processi di formazione planetaria
“Le nostre osservazioni confermano che la natura produce oggetti di massa planetaria in almeno due modi diversi. Dal modo in cui si formano le stelle e nei dischi di gas e polvere attorno a stelle giovani, come ha fatto Giove nel nostro sistema solare”, ha affermato l’astrofisico Ray Jayawardhana che ha preso parte alle nuove scoperte. Ciò è notevole, perché indica che gli oggetti più piccoli che si formano nello stesso modo delle stelle si sovrappongono per dimensioni e massa ad alcuni dei mondi più grandi che presumibilmente si formano dal basso verso l’alto e orbitano attorno alle stelle.
Le scoperte confondono ulteriormente i confini tra ciò che è un pianeta e ciò che non lo è. Per essere considerato una stella, un oggetto deve subire reazioni di fusione nucleare dell’idrogeno in elio per generare energia. La massa più bassa che può ospitare il fenomeno, generando la temperatura e la pressione del nucleo richieste, è circa il 9% della massa del nostro sole o circa 93 volte la massa di Giove.
Al di sotto di questa massa minima ci sono le nane brune, che sono oggetti gassosi che non sono proprio stelle ma sono troppo massicci per essere pianeti. Alcune di esse possono, per un periodo, produrre energia dalla fusione nucleare del deuterio. Le nane brune hanno masse fino a circa 13 volte la massa di Giove. Si era ipotizzato che qualsiasi cosa più piccola che non potesse bruciare deuterio sarebbe stato un pianeta in orbita attorno a una stella. Ma i mondi vaganti scoperti da James Webb in NGC 1333, sfidano questa ipotesi. Sebbene non siano abbastanza massicci da produrre energia dalla fusione del deuterio, non sono in orbita attorno a un’altra stella e si formano proprio come le nane brune e le stelle.
E’ una stella o un pianeta ?
“Stiamo sondando i limiti stessi del processo di formazione stellare”, ha affermato Adam Langeveld, l’astrofisico che ha guidato le nuove scoperte riassunte nell’articolo scientifico (rif.). “Se hai un oggetto che sembra un giovane Giove, è possibile che sia diventato una stella nelle giuste condizioni? Questo è un contesto importante per comprendere sia la formazione delle stelle che quella dei pianeti”.
A complicare le cose c’è il fatto che il meno massiccio dei sei pianeti liberi scoperti ha un disco protoplanetario attorno a sé. Se gli oggetti che si formano da questo disco siano classificati come mini-pianeti o lune è un dibattito per il futuro. Ciò che non è in discussione è che le nane brune possono avere pianeti in orbita. Il team di Langeveld e Jayawardhana ha scoperto anche una nana bruna in NGC 1333 con un pianeta, il che è di per sé una scoperta piuttosto rara.
“È probabile che una coppia del genere si sia formata come fanno i sistemi stellari binari , da una nube che si frammenta mentre si contrae”, ha detto Jayawardhana. “La diversità di sistemi che la natura ha prodotto è notevole e ci spinge a perfezionare i nostri modelli di formazione di stelle e pianeti”. Il passo successivo, affermano, sarà quello di studiare i sei pianeti vaganti con James Webb per caratterizzare le loro atmosfere e conoscere di più sulla loro composizione e su come si confrontano con le nane brune e le stelle normali.
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