Nuove simulazioni mostrano che i grandi pianeti, che si formano abbastanza lontano dalle loro stelle ospiti, iniziano la propria vita non come sfere ordinate ma come dischi appiattiti simili a una M&M. Questa forma viene più propriamente chiamata sferoide oblato. Poi, mentre ruotano, i protopianeti assorbono gradualmente materiale, fino ad assumere la forma rotonda, più familiare, come Giove

La scoperta degli astrofisici Adam Fenton e Dimitris Stamatellos dell'Università del Central Lancashire getta luce sulla miriade di modi diversi in cui può crescere un pianeta, nel turbolento disco di polvere e gas che ruota attorno a una piccola e giovane stella.

"Studiamo la formazione dei pianeti da molto tempo ma mai prima d'ora avevamo pensato di controllare la forma dei pianeti mentre si formano nelle simulazioni. Abbiamo sempre pensato che fossero sferici", ha detto Stamatellos. "Siamo rimasti molto sorpresi che si siano rivelati sferoidi oblati, abbastanza simili agli Smarties!"

La ricerca è stata accettata in Astronomy & Astrophysical Letters ed è disponibile su arXiv.

 

I misteri della formazione

Anche se finora abbiamo trovato e confermato oltre 5.500 esopianeti nella Via Lattea, il processo di formazione planetaria non è ancora completamente noto.

Le stelle nascono da enormi e dense nubi di gas e polvere. Quando queste nebulose vengono disturbate dalla loro posizione di equilibrio, iniziano a ruotare fino a quando il materiale che le costituisce collassa sotto la sua stessa gravità. Così si forma un primo nucleo condensato, attorno al quale continua ad aggregarsi materia. Più aumenta la massa, più aumenta la gravità e quindi la rotazione del disco e così, il processo si autoalimenta. Contemporaneamente, l'energia gravitazionale e l'attrito tra le particelle provocano un innalzamento delle temperature, fino a quando non nasce una stella. Ma la polvere e il gas che formavano la nube iniziale non si esauriscono con la nascita dell'astro e ciò che rimane va a formare altri oggetti che compongono un sistema planetario: i pianeti, le comete, gli asteroidi, le lune.

Gli scienziati ritengono che i pianeti terrestri più piccoli come la Terra, Venere, Marte e Mercurio si formino gradualmente per "accrescimento del nucleo", un processo in cui i pezzi di roccia si uniscono insieme fino a formare un pianeta.

Per i giganti gassosi si ritiene, invece, che potrebbe verificarsi un processo chiamato "instabilità del disco", in cui il disco attorno a una stella si raffredda e la gravità fa sì che si rompa rapidamente in uno o più frammenti di massa planetaria. Questa teoria aiuta a spiegare la formazioni dei mondi più grandi, dove la teoria dell'accrescimento inizia a vacillare.

Fenton voleva comprendere meglio l'instabilità del disco, quindi ha progettato ed eseguito simulazioni complesse, modificando diversi parametri, come la densità del gas, la temperatura e la velocità del disco. "Si trattava di un progetto computazionale estremamente impegnativo che richiedeva mezzo milione di ore di CPU sulla struttura di calcolo ad alte prestazioni DiRAC [Distributed Research using Advanced Computing] del Regno Unito", ha detto. "Ma i risultati sono stati sorprendenti e ne è valsa la pena!"

Questi risultati hanno rivelato che i protopianeti giganti gassosi hanno inizialmente una forma appiattita mentre ruotano, il che ha senso data la forza centrifuga coinvolta e il fatto che il protopianeta è ancora un insieme di materia relativamente sciolto in quella fase. D'altra parte, anche i pianeti ben formati e molto più compatti del Sistema Solare presentano rigonfiamenti dovuti alla rotazione attorno all'equatore.

Non è chiaro cosa significhi questa scoperta per il modello di accrescimento del nucleo ma la ricerca suggerisce che le proprietà di un protopianeta incorporato in un disco stellare potrebbero variare a seconda dell'angolo di visione. Di lato, la forma a frittella sarebbe più evidente ma dall'alto sarebbe facile confondere la forma rotonda con una sfera. E ne dovremo tenere conto per l'interpretazioni dei dati e nella ricerca futura di nuovi esopianeti in formazione.