Pianeti con due soli: perché continuano a sparire dall’universo
I pianeti con due soli dovrebbero essere ovunque nella galassia. Eppure, di fatto, non lo sono. Su oltre 6.000 esopianeti confermati finora, appena 14 orbitano attorno a stelle binarie. E questo è un numero che lascia perplessi, considerando che moltissime stelle nel cosmo esistono in coppia. Un nuovo studio della University of California, Berkeley, e della American University of Beirut propone una spiegazione tanto elegante quanto sorprendente: la colpa sarebbe della relatività generale di Einstein.
Chi ricorda il tramonto doppio di Tatooine in Star Wars avrà presente l’idea. Due soli che scendono all’orizzonte, un pianeta che orbita pacificamente attorno a entrambi. Nella realtà, però, quella scena sembra quasi impossibile. Gli astronomi si aspettavano di trovare circa 300 sistemi di questo tipo grazie ai dati raccolti dal telescopio Kepler e dalla missione TESS. Ne hanno trovati una manciata. Allora la domanda diventa: dove sono finiti tutti quei mondi?
Come la gravità di Einstein destabilizza le orbite planetarie
In un sistema binario tipico, le due stelle ruotano l’una attorno all’altra su orbite ellittiche. Un pianeta che orbita entrambe subisce spinte gravitazionali concorrenti, e la sua orbita tende a ruotare lentamente su sé stessa, un fenomeno chiamato precessione orbitale. Anche le stelle, però, subiscono una precessione, ma questa è guidata dagli effetti della relatività generale.
Ed è qui che la faccenda si complica. Col tempo, le forze mareali avvicinano le due stelle tra loro. Man mano che la distanza si riduce, la precessione delle stelle accelera, mentre quella del pianeta rallenta. A un certo punto le due velocità di precessione si allineano, creando una cosiddetta risonanza. E quando questo accade, l’orbita del pianeta si allunga a dismisura, diventando instabile.
Mohammad Farhat, primo autore dello studio e ricercatore alla UC Berkeley, lo spiega in modo molto diretto: o il pianeta finisce per avvicinarsi troppo alla coppia di stelle e viene distrutto, oppure viene letteralmente espulso dal sistema. In entrambi i casi, quel pianeta semplicemente non esiste più.
I calcoli del team, pubblicati su The Astrophysical Journal Letters, indicano che circa otto pianeti circumbinari su dieci attorno a stelle binarie strette verrebbero destabilizzati e, nella maggior parte dei casi, eliminati. Nessuno dei 14 pianeti circumbinari confermati, tra l’altro, orbita attorno a sistemi binari con periodo orbitale inferiore a sette giorni. Un vero e proprio deserto planetario.
Un effetto che va oltre i singoli sistemi
I 12 pianeti con due soli conosciuti che orbitano appena oltre la cosiddetta zona di instabilità suggeriscono qualcosa di affascinante: probabilmente si sono formati più lontano e poi sono migrati verso l’interno. Formarsi al bordo di quella zona sarebbe stato, come dice Farhat, “come provare a incollare fiocchi di neve nel mezzo di un uragano”.
Il co-autore Jihad Touma, professore di fisica alla American University of Beirut, sottolinea che la relatività generale gioca un ruolo duplice nel cosmo: stabilizza certi sistemi e ne destabilizza altri. Lo stesso fenomeno che un tempo salvò probabilmente Mercurio da una traiettoria caotica nel sistema solare, qui agisce in senso opposto, smantellando sistemi planetari interi.
Il gruppo di ricerca sta ora estendendo i propri modelli per capire se meccanismi simili possano spiegare anche l’assenza di pianeti attorno a pulsar binarie e per studiare cosa accade negli ammassi stellari vicini a coppie di buchi neri supermassicci. Una conferma ulteriore del fatto che la teoria di Einstein, a oltre un secolo dalla sua formulazione, continua a rivelare aspetti inattesi dell’universo.
