Pianeti orfani

Per un pianeta le stelle dovrebbero essere costanti che mutano solo a causa dello scorrere del tempo. O almeno così si pensava. Gli astronomi hanno scoperto infatti una nuova categoria di pianeti privi di una stella, che vagabondano solitari nello spazio. Come è possibile? Come si può generare una simile situazione? E con quali tecniche li individuiamo? Possono avere un atmosfera? Se siete curiosi, e volete saperne di più, seguiteci su Eagle sera!

Ecco i link su altri articoli sull'argomento "pianeti":

Pianeti abitabili

Pianeti Nani

Pianeti rocciosi

Urano

Nettuno

Il pianeta con tre soli

Pianeti impossibili

Blanet

Definizione

Un pianeta interstellare (o pianeta orfano o planimo) è un corpo celeste avente una massa equivalente a quella di un pianeta, ma non legato gravitazionalmente a nessuna stella: questi corpi celesti si muovono dunque nello spazio interstellare come oggetti indipendenti da qualsiasi sistema planetario, il che giustifica l'appellativo di pianeta orfano attribuito a volte, in maniera alternativa, a questo tipo di oggetti. Alcuni astronomi nel riferirsi a questi oggetti li chiamano "pianeti", considerandoli tali a tutti gli effetti: una delle teorie sulla formazione di questi oggetti, infatti, sarebbe proprio quella dell'origine planetaria. Si tratterebbe, dunque, di pianeti che un tempo orbitavano attorno a stelle, ma che poi (per motivi da definirsi) sarebbero stati espulsi dal proprio sistema. Quale conseguenza di questa considerazione, sono state sollevate critiche nei confronti dell'attuale definizione di pianeta, basata sull'origine dei corpi celesti: certi astronomi ritengono infatti che sarebbe preferibile redigere una definizione basata sullo stato osservabile dei corpi, e non sulla loro origine. Contraria a questa tesi, vi è invece l'ipotesi delle sub-nane brune: i pianeti interstellari potrebbero, se di massa sufficiente, trasformarsi in piccole stelle vaganti nello spazio, avviando le reazioni di fusione del deuterio. Dunque, in questo caso, i pianeti interstellari non sarebbero pianeti.

I pianeti orfani sono pianeti?

Nel nostro articolo sui Pianeti nani (che puoi leggere cliccando qui) abbiamo parlato in modo chiaro delle definizione di pianeta. Un pianeta è un'oggetto che:

1. Orbita attorno ad una stella.

2. È uno sferoide.

3. Con la forza gravitazionale pulisce l'orbita dai corpi minori.

I pianeti orfani però NON ORBITANO ATTORNO AD ALCUNA STELLA e, quindi, non sono pianeti. Ma allora cosa sono? Tecnicamente sono oggetti a parte, semplici corpi celesti, diversi dai pianeti. in altre parole l'insieme dei pianeti orfani non è subordinato all'insieme dei pianeti. In pratica O un oggetto è classificato come pianeta O è classificato come pianeta orfano. i due insiemi sono separati e i due corpi celesti hanno in comune le caratteristiche di massa media, forma, struttura, ma non la classificazione Un pianeta orfano, infatti, non è un pianeta. Si tratta di un ragionamento altamente contro intuitivo: escludendo i legami gravitazionali non vi sono differenze strutturali tra un planimo e un -gelido- pianeta. 

Formazione

Il processo di formazione di un pianeta orfano è tecnicamente semplice. Si tratta inizialmente di normalissimi pianeti che orbitano a distanza più o meno ravvicinata della loro stella. Possono verificarsi due scenari:

I pianeti orfani hanno atmosfera?

Nel 1998, David J. Stevenson ha pubblicato una serie di studi dal titolo C'è la possibilità di pianeti interstellari in grado di sostenere la vita? In questi studi, Stevenson teorizza che alcuni oggetti vaganti nello spazio interstellare, a cui ci si riferisce col nome di "pianeti", possono sostenere una densa atmosfera, in modo tale da non congelare e proteggere la propria superficie dalle radiazioni cosmiche. Si pensa che durante la formazione di un sistema planetario, numerosi piccoli protopianeti possano essere espulsi dal sistema in formazione. Con la riduzione delle radiazioni ultraviolette, proporzionale all'allontanamento del corpo dalla sua stella, un'atmosfera a predominanza di idrogeno ed elio potrebbe essere trattenuta agevolmente dalla forza di gravità di un corpo delle dimensioni della Terra. È stato calcolato che per un oggetto di dimensioni simili a quelle terrestri, con un'atmosfera ricca di idrogeno alla pressione di un kilobar, sottoposta a processi convettivi in condizioni adiabatiche, l'energia geotermica derivante dal decadimento residuo dei radioisotopi del suo nucleo sarebbe sufficiente a mantenere una temperatura superficiale al di sopra del punto di fusione dell'acqua. Di conseguenza, si ritiene che possano esistere pianeti interstellari con oceani di acqua allo stato liquido. Si pensa che oggetti di questo tipo possano rimanere geologicamente attivi per molto tempo, creando quindi una magnetosfera protettiva attorno al pianeta e fenomeni vulcanici sul fondo degli oceani, in grado di fornire l'energia necessaria allo sviluppo della vita. Stevenson ha ammesso che corpi di questo tipo sarebbero difficili da individuare, a causa dell'irraggiamento termico, nello spettro delle microonde, emesso dagli strati più bassi dell'atmosfera.

Individuazione

Passiamo ad un altro quesito: i pianeti orfani, non orbitando attorno ad una stella, sono estremamente bui. Ma allora come li individuiamo? Semplice: quando uno di questi pianeti orfani passa davanti ad una stella, si crea una distorsione nella luce di quest'ultima, che appare, per un istante, come un anello. In questi casi, puntando il telescopio nel punto giusto è possibile individuare un planimo! Ma se a passare davanti alla stella è una nana bruna, è quasi impossibile capire se si tratta, invece, di un pianeta orfano

Negli ultimi decenni abbiamo scoperto quasi 4.000 esopianeti: corpi più o meno grandi che orbitano attorno a stelle lontane. Sappiamo però che ci sono anche pianeti che vagano solitari nel cosmo, i pianeti interstellari: se ne conoscono pochi, perché è difficile rilevarli, ma uno studio recente basato su simulazioni condotte su di una regione dell'Ammasso del Trapezio (nella Nebulosa di Orione) sembra suggerire che ce ne siano miliardi. Gli esopianeti non brillano come le loro stelle, è naturale, e trovarli è arduo. Nella maggior parte dei casi vengono scoperti quando, passando davanti alla loro stella, ne riducono la luminosità (metodo del transito), oppure quando la fanno oscillare con la loro gravità (metodo della velocità radiale). Per trovare un pianeta senza stella madre, c'è però bisogno di metodo differente. Se un pianeta interstellare ha un nucleo abbastanza caldo, la flebile radiazione che emana può essere vista dai telescopi infrarossi (ammesso di sapere dove guardare), come è successo per PSO J318.5-22. Altrimenti possono essere individuati perché, con la loro gravità, distorcono la luce delle stelle dietro di loro, agendo da lente gravitazionale. A tutt'oggi, i pianeti interstellari confermati o presunti sono solo una ventina. I ricercatori dell'osservatorio di Leiden e di altre istituzioni olandesi hanno simulato l'evoluzione accelerata di 500 stelle dell'Ammasso del Trapezio, ognuna con un certo numero di pianeti (da 4 a 6), per un intervallo di tempo simulato equivalente a 11 milioni di anni. Al termine, dei 2.522 pianeti inclusi nel calcolo, 34 hanno colliso fra loro, 74 sono finiti ingoiati dalla loro stella e ben 357 (il 16% del totale) hanno abbandonato la loro stella madre. Di questi, 5 sono entrati in orbita attorno a un'altra stella, altri sono rimasti legati gravitazionalmente all'ammasso, ma la maggior parte (282) ha preso la sua strada indipendente attraverso la galassia. INFINITE POSSIBILITÀ. È possibile che anche dal nostro Sistema Solare sia scappato un pianeta, mentre Mercurio e la Luna potrebbero abbandonarci in futuro; alcune teorie suggeriscono che l'orbita di Urano sia così inclinata a causa dello scontro con un pianeta interstellare, e c'è la possibilità che l'ipotetico Pianeta Nove sia un esopianeta vagabondo catturato dalla gravità del Sole. Estrapolando i risultati della simulazione, con una stima di 100 miliardi di pianeti nella nostra galassia potremmo avere almeno 16 miliardi di pianeti che vagano nella Via Lattea liberi dalla gravità di una stella, come proiettili sparati nel buio dello Spazio.

I nuovi studi sui pianeti orfani

Uno studio non ancora pubblicato, realizzato al KIPAC usando la tecnica del microlensing, stima che i pianeti orfani della stella madre possano essere, nella Via Lattea, fino a 100mila per ogni stella di sequenza principale. Fra gli autori, l'italiano Matteo Barnabè, che abbiamo intervistato. Le stelle vi sembrano tante? Allora tenetevi stretti: i pianeti potrebbero essere centomila volte di più. Lo afferma uno studio del KIPAC, il Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology - un laboratorio indipendente della Stanford University, ospitato presso lo SLAC National Accelerator Laboratory. Una stima, si badi bene, che non implica improbabili sistemi solari con migliaia e migliaia di mondi in orbita l'uno attorno all'altro, un incubo gravitazionale che solo a immaginarlo darebbe le vertigini. Al contrario, i protagonisti di quest'esplosione demografica non orbitano: piuttosto, vagabondano. Sarebbero infatti pianeti orfani della stella madre, milioni di miliardi di mondi - alcuni più piccoli di Plutone, altri più grandi di Giove - che errano in solitudine nello spazio interstellare. A rendere ancor più suggestiva l'ipotesi della ricerca, sottoposta per la pubblicazione a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, la possibilità che alcuni di questi mondi, pur senza una stella che li riscaldi, possano comunque ospitare la vita. «Se ce ne sono di grandi al punto da essere circondati da un'atmosfera abbastanza spessa, potrebbero aver intrappolato calore a sufficienza per consentire l'esistenza di forme di vita batterica», spiega infatti Louis Strigari, primo autore dello studio. Calore generato internamente, per esempio attraverso il decadimento radioattivo e l'attività tettonica. Ma come si è potuti giungere a una stima così elevata, quando fino a oggi gli scienziati ritenevano che di pianeti nomadi potessero essercene, in media, due soltanto per ogni stella di sequenza principale? Lo abbiamo chiesto al secondo autore dello studio, Matteo Barnabè, astronomo italiano attualmente in forze alla Stanford University. «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 10 di questi oggetti in una piccola regione nel bulge 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 di main sequence, fino a 700 nomadi con la massa della Terra e fino a 100.000 nomadi con la massa di Plutone»