Per la prima volta, gli scienziati sono riusciti a misurare sia la massa sia la distanza da Terra di un pianeta errante, ovvero un mondo che non orbita attorno a una stella.
Questi corpi celesti, detti anche pianeti vaganti o pianeti canaglia (in inglese rogue planets), sono oggetti che vagano liberi nel mezzo della Galassia senza una stella attorno a cui orbitare. I pianeti erranti sono difficili da trovare, perché non riflettono la luce di una stella e non emettono luce propria. Quindi molti dei metodi utilizzati per scoprire esopianeti legati a stelle non funzionano.
L’unico modo finora efficace per trovarli è il microlensing gravitazionale. Si tratta di un fenomeno previsto dalla relatività generale di Einstein in cui la gravità di un oggetto (in questo caso il pianeta) curva lo spazio-tempo e amplifica temporaneamente la luce di una stella distante quando il pianeta passa davanti a essa. Questa breve amplificazione della luce rivela la presenza dell’oggetto, ma in genere non permette di determinare con precisione né la sua massa né la distanza.
In questo caso, grazie a una geometria del tutto fortuita, l’evento di microlensing è stato osservato da diversi telescopi a terra e nello spazio nell’arco di poche ore. Le differenze temporali nel segnale osservato da punti differenti nello spazio hanno permesso agli astronomi di calcolare la parallasse del microlensing, ovvero l’angolo fra le linee di vista dallo spazio e degli osservatori da terra. Questa ha consentito di stimare la massa e la posizione del pianeta e da qui ottenere le misurazioni di distanza e massa.
I risultati indicano che il pianeta ha una massa pari a circa il 22% di quella di Giove, poco meno di quella di Saturno, e si trova a circa 3000 parsec (quasi 10 000 anni luce) dal centro galattico.
L’importanza del microlensing per i pianeti erranti
Il microlensing gravitazionale è finora l’unica tecnica in grado di rilevare pianeti che non orbitano attorno a una stella. Si basa sul fatto che qualsiasi massa curva lo spazio-tempo: quando un oggetto passa tra noi e una stella lontana, la sua gravità può agire da lente, amplificando la luce della stella di sfondo. Senza una compagna stellare, però, l’evento è molto breve e difficile da osservare, e quasi sempre non fornisce informazioni complete sulla natura dell’oggetto che causa l’effetto.
Il limite principale delle osservazioni di microlensing è ciò che gli astronomi chiamano “degenerazione massa‑distanza”: differenze nella distanza dell’oggetto possono produrre curve di luce microlensing simili, rendendo difficile stabilire se l’oggetto sia molto massiccio e lontano o meno massiccio e più vicino.
La misurazione simultanea da posizioni diverse nello spazio ha permesso così di superare questo ostacolo, in questa occasione: il confronto dei tempi e delle forme dell’evento ha consentito di calcolare la parallasse e quindi la distanza dell’oggetto, rendendo possibile una stima diretta anche della massa.
L’evento di microlensing è stato identificato in maniera indipendente dal Korea Microlensing Telescope Network e dall’Optical Gravitational Lensing Experiment il 3 maggio del 2024. Lo stesso evento è stato poi visto per sei volte di seguito, nell’arco di sedici ore, dal satellite Gaia dell’ESA (ora non più operativo), che si trova nel punto lagrangiano L2 del sistema Terra-Sole, a 1.5 milioni di km dalla Terra.
Cosa ci insegna questa scoperta sui pianeti solitari?
Questo approccio apre una nuova strada per studiare questi mondi solitari: sapere dove si trovano e quanto pesano permette di comprendere meglio la loro origine. Ad esempio, pianeti con masse simili a quella di Saturno suggeriscono che il pianeta potrebbe essersi formato attorno a una stella prima di essere espulso dal suo sistema per interazioni dinamiche, piuttosto che formarsi in modo isolato, come farebbe una stella o una nana bruna.
Con questa nuova tecnica di osservazione, gli astronomi potranno in futuro costruire un censimento più accurato dei pianeti erranti, distinguendo tra pianeti che sono stati espulsi dai loro sistemi e quelli che potrebbero essersi formati in maniera isolata.
Capire la distribuzione delle masse e delle distanze di questi pianeti erranti è fondamentale per comprendere la storia evolutiva dei sistemi planetari, e la frequenza con cui questi processi drastici avvengono nella Galassia.
Lo studio, pubblicato su Science, è reperibile qui.
