Dall'alto di un pianeta grande circa il doppio di Giove, la concezione di questo artista mostra la stella in orbita attorno al pianeta e in lontananza la compagna binaria di quella stella. Credito: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Gli astronomi hanno scoperto a Giove-come un pianeta in orbita attorno a una stella vicina, che è una di una coppia binaria, tracciando con precisione una piccola, quasi impercettibile, oscillazione nel movimento di quella stella attraverso lo spazio. Il loro lavoro ha prodotto la prima determinazione in assoluto della struttura tridimensionale completa delle orbite di una coppia binaria di stelle e di un pianeta in orbita attorno a una di esse. Questo risultato può fornire nuove preziose informazioni sul processo di formazione dei pianeti, hanno affermato gli astronomi. Questa svolta è stata realizzata utilizzando la National Science Foundation Array di base molto lungo (VLBA).
Sebbene il più di 5,000 pianeti extrasolari sono stati scoperti finora, solo tre sono stati scoperti utilizzando una tecnica chiamata astrometria, che è stata utilizzata per produrre questa scoperta. Tuttavia, l'impresa di determinare l'architettura 3-D di un sistema di stelle binarie che include un pianeta "non può essere raggiunta con altri esopianeta metodi di scoperta", ha affermato Salvador Curiel, dell'Università Nazionale Autonoma del Messico (UNAM).
"Dato che la maggior parte delle stelle si trova in sistemi binari o multipli, essere in grado di comprendere sistemi come questo ci aiuterà a capire la formazione dei pianeti in generale", ha detto Curiel.
Nella concezione di questo artista, una piccola stella (arancione) è orbitata da un pianeta simile a Giove (blu) e da una stella compagna più lontana (rossa). Credito: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Le due stelle, che insieme sono chiamate GJ 896AB, distano circa 20 anni luce dalla Terra. Questo li rende vicini ai nostri per gli standard astronomici. Sono stelle nane rosse, il tipo di stella più comune nel nostro via Lattea galassia. Quello più grande, attorno al quale orbita il pianeta, ha circa il 44 per cento della massa del nostro Sole, mentre quello più piccolo è circa il 17 per cento più massiccio del Sole. Sono separati da circa la distanza di Nettuno dal Sole e orbitano l'un l'altro una volta ogni 229 anni.
Per il loro studio su GJ 896AB, gli astronomi hanno combinato i dati delle osservazioni ottiche del sistema effettuate tra il 1941 e il 2017 con i dati delle osservazioni VLBA tra il 2006 e il 2011. Hanno anche effettuato nuove osservazioni VLBA nel 2020. La risoluzione super nitida del VLBA a livello continentale, con la sua fantastica capacità di vedere i minimi dettagli, ha prodotto misurazioni estremamente precise delle posizioni delle stelle nel tempo. Un'analisi approfondita dei dati eseguita dagli astronomi ha rivelato i movimenti orbitali delle stelle e il loro movimento comune attraverso lo spazio.
L'animazione dell'artista illustra i movimenti orbitali di una coppia di stelle binarie e di un pianeta in orbita attorno a una delle stelle. Credito: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
L'esistenza del pianeta è stata rivelata da un tracciato dettagliato del movimento della stella più grande che ha mostrato una leggera oscillazione. L'effetto gravitazionale del pianeta sulla stella provoca l'oscillazione. La stella e il pianeta orbitano in una posizione tra di loro chiamata baricentro, che rappresenta il loro centro di massa comune. Quando quella posizione è sufficientemente lontana dalla stella, il movimento della stella attorno ad essa può essere rilevabile.
Secondo i calcoli degli astronomi, il pianeta ha circa il doppio della massa di Giove e orbita attorno alla stella ogni 284 giorni. La sua distanza dalla stella è leggermente inferiore a Venus' distanza dal Sole. L'orbita del pianeta è inclinata di circa 148 gradi rispetto alle orbite delle due stelle.
"Ciò significa che il pianeta si muove attorno alla stella principale nella direzione opposta a quella della stella secondaria attorno alla stella principale", ha affermato Gisela Ortiz-León, dell'UNAM e del Max Planck Institute for Radioastronomia. "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", ha aggiunto.
“Ulteriori studi dettagliati su questo e su sistemi simili possono aiutarci a ottenere importanti informazioni su come si formano i pianeti nei sistemi binari. Esistono teorie alternative per il meccanismo di formazione e più dati possono eventualmente indicare quale sia la più probabile", ha affermato Joel Sanchez-Bermudez, dell'UNAM. "In particolare, i modelli attuali indicano che un pianeta così grande è molto improbabile come compagno di una stella così piccola, quindi forse quei modelli devono essere modificati", ha aggiunto.
La tecnica astrometrica sarà uno strumento prezioso per caratterizzare più sistemi planetari, hanno affermato gli astronomi. “Possiamo fare molto più lavoro come questo con il programmato VLA di nuova generazione (ngVLA)”, ha affermato Amy Mioduszewski, dell'Osservatorio nazionale di radioastronomia. "Con esso, potremmo essere in grado di trovare pianeti piccoli come la Terra".
Gli astronomi hanno riportato le loro scoperte nel numero del 1 settembre del Diario astronomico.
Riferimento: "3D Orbital Architecture of a Dwarf Binary System and Its Planetary Companion" di Salvador Curiel, Gisela N. Ortiz-León, Amy J. Mioduszewski e Joel Sanchez-Bermudez, 1 settembre 2022, Diario astronomico.
DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c66
Il National Radio Astronomy Observatory è una struttura della National Science Foundation, gestita in base a un accordo di cooperazione da Associated Universities, Inc.
