A circa 73 anni luce dalla Terra esiste un sistema planetario che sta costringendo gli astronomi a riconsiderare alcune idee sulla nascita dei pianeti. Il protagonista è GJ 3090 b, un mondo più piccolo di Nettuno che compie un’orbita completa intorno alla propria stella in appena 2,9 giorni. Fin qui nulla di eccezionale nell’affollato catalogo degli esopianeti. La sorpresa arriva osservando la direzione del suo movimento: GJ 3090 b viaggia attorno alla stella praticamente “al contrario”, seguendo un’orbita retrograda rispetto alla rotazione dell’astro. È il primo caso conosciuto di questo tipo attorno a una nana rossa.
Normalmente stelle e pianeti girano nello stesso verso
Per capire perché sia così strano bisogna tornare alla nascita di un sistema planetario. Una giovane stella è circondata da un disco protoplanetario di gas e polveri in rotazione. All’interno di questo materiale si aggregano progressivamente i pianeti, che tendono quindi a ereditare orientamento e direzione del disco. È quello che osserviamo anche nel Sistema solare: i pianeti orbitano attorno al Sole sostanzialmente nello stesso verso in cui la nostra stella ruota. Per ritrovarsi su un’orbita retrograda, dunque, deve essere accaduto qualcosa capace di alterare profondamente l’architettura originaria del sistema.
L’orbita è inclinata di circa 136 gradi
Gli astronomi hanno utilizzato NIRPS, uno spettrografo nel vicino infrarosso installato sul telescopio da 3,6 metri dell’ESO all’Osservatorio di La Silla, in Cile. Analizzando cinque transiti del pianeta davanti alla stella, sono riusciti a ricostruire l’orientamento tridimensionale dell’orbita rispetto all’asse di rotazione stellare. Il risultato è un’obliquità di circa 136 gradi. Quando l’angolo supera 90 gradi, il pianeta viene considerato retrogrado: significa che la sua rivoluzione avviene prevalentemente nel verso opposto alla rotazione della stella. Non è quindi un’illusione prospettica osservata dalla Terra.
È anche un pianeta relativamente piccolo
GJ 3090 b ha un raggio pari a circa 2,2 volte quello terrestre e una massa di circa 4,5 Terre, caratteristiche che lo collocano nella categoria dei sub-Nettuno. Proprio le sue dimensioni rendono la scoperta ancora più interessante. Gli astronomi conoscono già alcuni pianeti con orbite estremamente inclinate o retrograde, ma molti sono grandi mondi sui quali potenti interazioni gravitazionali possono aver agito nel corso della loro storia. GJ 3090 b appartiene invece a un sistema di piccoli pianeti attorno a una nana rossa, la categoria di stelle più comune nella Via Lattea.
La spiegazione più ovvia sembra mancare
Una delle modalità conosciute per ribaltare l’orbita di un pianeta consiste nell’intervento gravitazionale di un altro corpo molto massiccio. Un pianeta gigante, una nana bruna o una seconda stella possono perturbare lentamente un’orbita fino a produrre inclinazioni estreme. Gli scienziati hanno quindi cercato proprio questo tipo di responsabile nel sistema di GJ 3090. Ma non hanno trovato evidenze di una compagna stellare distante né di un pianeta esterno sufficientemente massiccio da fornire una spiegazione semplice. È proprio questa assenza ad aver trasformato GJ 3090 b da curiosità astronomica a problema teorico.
E se il pianeta fosse nato già “al contrario”?
Gli autori propongono allora uno scenario molto diverso. Durante la sua giovinezza, la stella potrebbe aver catturato nuovo gas dall’ambiente circostante, formando un secondo disco inclinato rispetto al primo, forse addirittura controrotante. I pianeti nati da questo materiale avrebbero semplicemente ereditato quella strana direzione. In questo scenario GJ 3090 b non sarebbe stato violentemente ribaltato dopo la formazione: sarebbe nato direttamente su un’orbita fortemente disallineata. Il sistema conserverebbe così una sorta di fossile dinamico dell’ambiente caotico nel quale la sua stella si è formata.
Gli altri pianeti potrebbero risolvere il mistero
GJ 3090 sembra contenere almeno un altro piccolo pianeta, e forse un terzo. Conoscerne l’orientamento orbitale potrebbe diventare decisivo. Se anche gli altri mondi risultassero retrogradi e allineati con GJ 3090 b, l’ipotesi di un secondo disco planetario acquisirebbe maggiore forza: sarebbe difficile spiegare più pianeti orientati nello stesso modo attraverso perturbazioni casuali indipendenti. Se invece gli altri pianeti orbitassero normalmente, gli astronomi dovrebbero cercare un meccanismo capace di modificare selettivamente l’orbita del solo GJ 3090 b. Per questo nuove osservazioni del sistema saranno particolarmente preziose.
Un piccolo mondo che potrebbe cambiare una grande teoria
La scoperta non demolisce il modello tradizionale della formazione planetaria: la stragrande maggioranza dei sistemi rimane compatibile con pianeti nati dal disco che circondava la giovane stella. GJ 3090 b mostra però che la storia può essere molto più complessa. Le stelle nascono spesso in ambienti affollati, dove gas, stelle vicine e dischi possono interagire. Materiale acquisito successivamente potrebbe quindi cambiare radicalmente l’architettura di un sistema nascente. Come ha osservato il ricercatore Yann Carteret, l’assenza del grande compagno che ci si aspettava suggerisce che “potremmo dover pensare in modo diverso” a come questo sistema abbia acquisito la propria configurazione. GJ 3090 b, insomma, non sta realmente andando nella direzione “sbagliata”: potrebbe essere la nostra idea di come debba nascere un sistema planetario a essere ancora troppo semplice.
