Senza pianeti come Giove non può esistere vita in altri sistemi planetari?

 

L’assenza di questi giganti gassosi attorno alle nane rosse suggerisce che pianeti potenzialmente abitabili, simili alla Terra, potrebbero non emergere facilmente attorno a questi astri.

 

 

Gli astronomi hanno rivelato che i tipi più piccoli e più comuni di stelle nell’universo, chiamate nane rosse, ospitano molto raramente grandi pianeti simili a Giove.

Questa assenza di analoghi di Giove potrebbe avere un impatto importante sullo sviluppo di pianeti simili alla Terra attorno alle nane rosse e nella ricerca di mondi in grado di sostenere la vita aliena.

Giove ha svolto un ruolo dominante nell’evoluzione del nostro Sistema Solare. Gli scienziati pensano che Giove alla fine abbia posto le basi per l’abitabilità della Terra, influenzando la formazione, le dimensioni e la composizione del nostro mondo.

Pertanto, la mancanza di giganti gassosi giganti nei sistemi planetari di nane rosse suggerisce che qualsiasi mondo roccioso residente potrebbe non essersi evoluto in luoghi particolarmente terrestri e favorevoli alla vita.

“Abbiamo dimostrato che le stelle meno massicce non hanno pianeti di massa gioviana che ricevono quantità di luce stellare simili a quelle che Giove riceve dal nostro Sole”, dice Emily Pass, ricercatrice presso il Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) e autore principale di un nuovo studio che sarà pubblicato su The Astronomical Journal.

“Mentre questa scoperta suggerisce che i pianeti veramente simili alla Terra potrebbero scarseggiare intorno alle nane rosse, c’è ancora così tanto che non sappiamo ancora su questi sistemi, quindi dobbiamo tenere le nostre menti aperte”.

I risultati hanno un’ulteriore importanza perché molte nane rosse sono tra i nostri vicini cosmici più prossimi.

Questa vicinanza, unita al fatto che le nane rosse fredde e fioche non sopraffanno i loro pianeti con luminosità, le ha stabilite come gli obiettivi più adatti per studiare le atmosfere degli esopianeti, una priorità di ricerca chiave ora e per i prossimi decenni.

“Le stelle nane rosse che abbiamo esaminato per questo studio sono i nostri vicini cosmici più immediati, il che significa che i loro pianeti sono candidati ideali per un esame dettagliato da parte del James Webb Space Telescope”, afferma il coautore dello studio David Charbonneau, professore all’Università di Harvard e membro del Center for Astrophysics | Harvard e Smithsonian.

“Ma ora che abbiamo prove molto forti che giganti gassosi freddi come Giove e Saturno sono estremamente rari intorno a queste stelle, i pianeti rocciosi temperati che finiamo per studiare potrebbero divergere notevolmente dalle nostre aspettative terrestri”.

Per misurare la frequenza dei pianeti come Giove, Pass e colleghi hanno esaminato una popolazione senza precedenti di 200 piccole nane rosse, ciascuna solo dal 10% al 30% della massa del Sole.

Tali minuscole nane rosse sono la norma cosmica, superando di gran lunga le stelle delle dimensioni del Sole nella nostra galassia.

Le osservazioni sono state raccolte tra il 2016 e il 2022 principalmente dal Fred Lawrence Whipple Observatory, situato in Arizona, così come dall’Osservatorio interamericano Cerro Tololo in Cile.

I ricercatori si sono affidati alla tecnica della velocità radiale per individuare eventuali grandi esopianeti nel loro set di dati stellari.

Mentre i pianeti orbitano attorno alle loro stelle ospiti, la gravità interagente dei corpi fa sì che le stelle “oscillino” leggermente, un effetto percepibile nelle letture dettagliate della luce stellare.

Sulla base di incertezze statistiche intrinseche, i ricercatori possono tranquillamente affermare che  pianeti come Giove sono presenti in meno del 2% dei sistemi planetari di nane rosse di piccola massa.

I risultati sono in netto contrasto con indagini simili di stelle di medie dimensioni come il nostro Sole, che comunemente sfoggiano pianeti massicci a distanze simili a quelle di Giove.

Le enormi masse di questi mondi – Giove da solo contiene più massa di tutti gli altri pianeti messi insieme – si traducono in tremenda gravità, e la tremenda gravità si traduce in un’influenza di vasta portata su altri corpi celesti.

“Nel Sistema Solare, Giove è il bullo”, dice Charbonneau. “Molto di ciò che rende la Terra così com’è risale a ciò che Giove stava facendo nelle prime fasi della storia del Sistema Solare”.

Tra gli eventi più significativi c’è la migrazione di Giove nelle prime centinaia di milioni di anni di esistenza del Sistema Solare.

Dopo la formazione nei confini del Sistema Solare, Giove, insieme agli altri pianeti esterni, si teorizza che si sia spostato all’interno verso il Sole.

Nel processo, la pesante gravità di Giove ha sparso carichi di corpi cometari ricchi di ghiaccio in rotta di collisione con i quattro mondi rocciosi del Sistema Solare interno.

Poiché un gran numero di quei corpi ghiacciati ha impattato sul nostro giovane pianeta, hanno consegnato abbondanti quantità di acqua, potenzialmente insieme a molecole organiche (contenenti carbonio).

Le acque si sono raggruppate sulla superficie del nostro mondo, creando gli oceani, all’interno dei quali si pensa che le molecole organiche si siano mescolate insieme per milioni di anni.

Alla fine, le molecole hanno evoluto complessità e hanno iniziato ad auto-replicarsi, dopo essere passate a ciò che chiamiamo vita.

Senza Giove, queste condizioni avrebbero potuto non essere state realizzate, e il viaggio verso la vita potrebbe non essere mai iniziato.

“Non pensiamo che l’assenza di Giove significhi necessariamente che i pianeti rocciosi attorno alle nane rosse siano inabitabili”, dice Charbonneau.

La cospicua assenza di mega-pianeti simili a Giove significa che dovrebbe essere disponibile più materia prima per costruire corpi rocciosi più piccoli, perché questo materiale non è stato incorporato in mondi simili a Giove.

In effetti, altri studi hanno dimostrato che i mondi solidi delle nane rosse tendono ad essere di dimensioni corrispondentemente più grandi di quelli intorno alle stelle simili al Sole.

In relazione a ciò, i pianeti rocciosi sembrano formarsi in numero maggiore attorno alle nane rosse rispetto alle stelle simili al Sole.

Ad esempio, il famoso sistema planetario TRAPPIST-1 racchiude sette mondi rocciosi in orbite molto più vicine alla stella nana rossa ospite di quanto Mercurio lo sia al nostro Sole.

In una parola, i sistemi planetari delle nane rosse sono semplicemente diversi dai nostri. E questa differenza potrebbe forse portare a ricche possibilità di abitabilità che non abbiamo ancora realizzato.

“Il nostro lavoro implica che mondi rocciosi con masse simili alla Terra e nane rosse orbitanti sono nati e cresciuti in un ambiente molto diverso da quello del nostro pianeta”, dice Pass. 

 

Immagine: Melissa Weiss, CfA