Uno studio recente su alcune tra le stelle più antiche dell’Universo suggerisce che gli elementi costitutivi di pianeti giganti come i nostri Giove e Saturno inizino a formarsi molto presto, ancora quando la loro stella ospite si sta accrescendo. Se prima di questo studio si pensava che i pianeti si formassero solo una volta che la stella attorno a cui orbitano avesse raggiunto la propria dimensione finale, i nuovi risultati implicitamente ci dicono che stelle e pianeti crescono insieme.

La ricerca, condotta dall’Università di Cambridge, ha forti implicazioni sulla nostra comprensione dei sistemi planetari. A partire dallo stesso Sistema Solare: ora sappiamo che la formazione dei pianeti inizia quando la stella è ancora in fase di crescita, e non dopo milioni di anni.

Per arrivare a queste risposte, la dottoressa Amy Bonsor dell’Astronomy Institute di Cambridge e i suoi colleghi hanno studiato le atmosfere delle nane bianche, gli antichi resti di stelle come il nostro Sole, per analizzare gli elementi costitutivi della formazione dei pianeti. Lo studio ha coinvolto anche ricercatori dell’Università di Oxford, della Ludwig-Maximilians-Universität di Monaco, dell’Università di Groningen e del Max Planck Institute for Solar System Research di Gottinga. La ricerca è stata sostenuta in parte dalla Royal Society, dalla Simons Foundation e dal Consiglio Europeo della Ricerca.

Le nane bianche: un laboratorio naturale per comprendere i pianeti

Le nane bianche sono spesso soprannominate “cimiteri stellari” dai ricercatori. Sono infatti sistemi fortemente inquinati da elementi pesanti come magnesio, ferro e calcio. Questi devono provenire da piccoli corpi come gli asteroidi lasciati dalla formazione dei pianeti, che si sono schiantati contro le nane bianche e sono bruciati nelle loro atmosfere. Di conseguenza, le osservazioni spettroscopiche di nane bianche inquinate possono sondare l’interno di quegli asteroidi, fornendo agli astronomi una visione diretta delle condizioni in cui si sono formati. E in cui si sarebbero accresciuti i pianeti.

Secondo l’attuale teoria principale su come nascono e si formano i pianeti, tutto comincerebbe da un disco protoplanetario costituito principalmente da idrogeno, elio e minuscole particelle di ghiaccio e polvere, in orbita attorno a una giovane stella. Se le particelle di polvere si attaccano l’una all’altra, nel corso dell’orbita si assemblano in corpi solidi sempre più grandi. Alcuni di questi corpi continueranno ad accrescersi, diventando pianeti, e altri rimarranno come asteroidi (come quelli che si sono schiantati contro le nane bianche, sfruttati nello studio di Bonsor e colleghi).

I pianeti si formano in concomitanza alle stelle

I ricercatori hanno analizzato le osservazioni spettroscopiche dalle atmosfere di 200 nane bianche inquinate provenienti da galassie vicine. Secondo la loro analisi, la miscela di elementi osservata nelle atmosfere di queste stelle può essere spiegata solo con lo scioglimento o fusione di asteroidi originali, cosa che ha fatto affondare il ferro pesante nel loro nucleo e lasciato elementi più leggeri in superficie. Un processo noto come differenziazione, lo stesso che ha portato la Terra ad avere un nucleo ricco di ferro. Bonsor ha spiegato al riguardo:

La causa dello scioglimento può essere attribuita solo a elementi radioattivi di vita molto breve, che esistevano nelle prime fasi del sistema planetario ma si decompongono in appena un milione di anni. In altre parole, se questi asteroidi sono stati fusi da qualcosa che esiste solo per un tempo molto breve all’alba del sistema planetario, allora il processo di formazione dei pianeti deve iniziare molto rapidamente.

Ecco perché lo studio suggerisce che i pianeti si formino in concomitanza alla loro stella ospite, cosa che da loro tutto il tempo di crescere fino a dimensioni anche particolarmente cospicue, come Giove e Saturno.

L’abstract dello studio, pubblicato su Nature Astronomy, è disponibile qui.

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