Osservazioni recenti del James Webb hanno permesso di studiare un oggetto che si colloca nella zona intermedia tra pianeti e stelle, fornendo informazioni molto importanti su come si formano i corpi più massicci nei sistemi planetari. Si tratta di 29 Cygni b, un oggetto con una massa circa 15 volte quella di Giove, in orbita attorno a una stella simile al Sole a una distanza paragonabile a quella di Urano nel Sistema Solare (circa 2.4 miliardi di km).
Tradizionalmente, pianeti e stelle si distinguono per il loro processo di formazione. I pianeti si formano all’interno di dischi di gas e polveri che circondano le stelle giovani, attraverso un processo graduale di accrescimento. Le stelle, invece, nascono dal collasso diretto di grandi nubi di gas. Tuttavia, oggetti molto massicci come 29 Cygni b possono teoricamente formarsi in entrambi i modi, rendendo difficile classificarli.
Le osservazioni di Webb hanno permesso di raccogliere più elementi per capire quale dei due meccanismi abbia dato origine a questo oggetto. I risultati indicano che 29 Cygni b si è formato attraverso accrescimento, cioè come un pianeta, e non tramite il collasso diretto tipico delle stelle.
Un pianeta molto massiccio nato da un disco protoplanetario
Le osservazioni sono state effettuate utilizzando lo strumento NIRCam di Webb in modalità coronografica, una modalità che consente di bloccare la luce della stella e osservare direttamente oggetti deboli nelle sue vicinanze. 29 Cygni b è uno dei quattro oggetti selezionati per questo programma, tutti con masse comprese tra 1 e 15 volte quella di Giove e ancora caldi dopo la loro formazione.
L’analisi si è concentrata sulla composizione atmosferica del pianeta, in particolare sulla presenza di molecole come anidride carbonica (CO₂) e monossido di carbonio (CO). Questi composti permettono di stimare la quantità di elementi pesanti, definiti in astronomia “metalli”. I dati mostrano che 29 Cygni b è arricchito in metalli rispetto alla sua stella.
Questa caratteristica suggerisce che il pianeta abbia accumulato grandi quantità di materiale solido ricco di elementi pesanti all’interno di un disco protoplanetario. In totale, la quantità di questi elementi equivale a circa 150 masse terrestri. Un valore che sarebbe compatibile con il processo di accrescimento, in cui piccoli grani di polvere si aggregano progressivamente formando corpi sempre più grandi.
L’orbita allineata conferma l’origine planetaria
Un secondo elemento chiave riguarda l’orbita di 29 Cygni b. I ricercatori hanno utilizzato anche l’array terrestre CHARA per determinare l’orientamento dell’orbita rispetto all’asse di rotazione della stella. I risultati mostrano che i due sono allineati.
Questa configurazione è tipica dei pianeti che si formano all’interno di un disco protoplanetario, dove tutto il materiale ruota nello stesso piano. Se l’oggetto si fosse formato attraverso frammentazione gravitazionale, come avviene per le stelle, sarebbe più probabile osservare un’inclinazione diversa.
Combinando le informazioni sulla composizione e sull’orbita, lo studio conclude che 29 Cygni b si è formato tramite accrescimento rapido di materiale ricco di metalli. Nonostante la sua massa elevata, quindi, la sua origine è compatibile con quella dei pianeti giganti.
Il programma osservativo continuerà ora con altri tre oggetti simili. Il confronto tra pianeti di masse diverse dovrebbe poter chiarire come cambia il processo di formazione al crescere della massa, contribuendo a definire meglio il confine tra pianeti e stelle.
Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, è reperibile qui.
