Finora sono stati scoperti più di 5000 pianeti extrasolari. Solo tre di essi sono stati scoperti usando l’astrometria, una tecnica che traccia con precisione i movimenti degli astri nel cielo. Di recente, notando un’oscillazione durante la tracciatura del movimento di una stella in un sistema binario, gli astronomi hanno scoperto un pianeta simile a Giove in orbita attorno a uno dei due astri della coppia.

La ricerca ha utilizzato il Very Long Baseline Array (VLBA) della National Science Foundation e ha prodotto la prima struttura tridimensionale completa delle orbite di una coppia binaria di stelle, e di un pianeta in orbita attorno a una di esse. Un risultato che può fornire nuove preziose informazioni sul processo di formazione dei pianeti.

La coppia binaria con un solo pianeta

Le due stelle oggetto dello studio sono due nane rosse, chiamate insieme GJ 896AB, e si trovano a circa 20 anni luce dalla Terra. Sono quindi “vicine”, per gli standard astronomici. La più grande, attorno alla quale orbita il pianeta, ha circa il 44% della massa del nostro Sole, mentre la sua compagna binaria è circa il 17% più massiccia del Sole. Sono separate da una distanza simile a quella di Nettuno dal Sole, e orbitano l’una intorno all’altra una volta ogni 229 anni. Per lo studio su GJ 896AB, gli astronomi hanno combinato:

• Osservazioni ottiche effettuate tra il 1941 e il 2017.
• Dati di VLBA raccolti tra il 2006 e il 2011.

I ricercatori hanno poi effettuato nuove osservazioni VLBA nel 2020. La risoluzione molto nitida del VLBA ha prodotto misurazioni estremamente precise delle posizioni delle stelle nel tempo. In seguito a un’analisi approfondita, i dati hanno rivelato con precisione i movimenti orbitali delle stelle e il loro movimento comune attraverso lo spazio.

Il tracciato dettagliato del movimento della stella più grande, ha mostrato una leggera oscillazione che ha rivelato l’esistenza del pianeta. L’oscillazione è causata dall’effetto gravitazionale del pianeta sulla stella. La stella e il pianeta orbitano quindi attorno ad una posizione che rappresenta il loro centro di massa comune. Quando quella posizione (il baricentro) è sufficientemente lontana dalla stella, il movimento della stella attorno ad essa può essere rilevabile anche a grandi distanze.

La danza del pianeta nel sistema binario

Gli astronomi hanno calcolato che il pianeta ha circa il doppio della massa di Giove e orbita attorno alla stella più grande del sistema binario ogni 284 giorni. La sua distanza dall’astro è leggermente inferiore alla distanza di Venere dal Sole. La sua orbita è invece inclinata di circa 148 gradi rispetto alle orbite delle due stelle. Gisela Ortiz-León, dell’UNAM e del Max Planck Institute for Radioastronomia, ha spiegato:

Ciò significa che il pianeta si muove attorno alla stella principale nella direzione opposta a quella della stella secondaria attorno alla stella principale. Questa è la prima volta che una tale struttura dinamica è stata osservata in un pianeta associato a un sistema binario compatto, che presumibilmente si è formato nello stesso disco protoplanetario.

Di seguito, un’animazione artistica illustra i movimenti orbitali della coppia di stelle binarie oggetto dello studio e di un pianeta in orbita attorno alla più grande delle due. Credits: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Cosa ci aspettiamo di capire?

La tecnica astrometrica è sempre stata poco utile per la ricerca di esopianeti, perché richiede molto tempo e molte risorse per essere sfruttata al meglio. Tuttavia, e questo studio lo conferma, in futuro sarà uno strumento prezioso per caratterizzare più sistemi planetari. Per esempio, con il Next Generation VLA (ngVLA) sarà possibile pianificare un lavoro di raccolta dati simile a quello con VLBA e approfondire studi di questo genere.

In particolar modo, ricerche su sistemi planetari simili a questo possono aiutare gli scienziati a ottenere importanti informazioni su come si formano i pianeti nei sistemi binari. Esistono teorie alternative per il meccanismo di formazione: più dati possono eventualmente indicare quale è più probabile. Joel Sanchez-Bermudez, dell’UNAM, ha spiegato: “I modelli attuali indicano che un pianeta così grande è molto improbabile come compagno di una stella così piccola. Forse quei modelli devono essere adattati.”

Lo studio, pubblicato su The Astronomical Journal, è reperibile qui.

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