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Già colossi o il prodotto di uno scontro tra titani?
I super-Giove sono pianeti giganti con una massa pari a diverse volte quella di Giove, alcuni dei quali talmente grandi da raggiungere il limite massimo per essere ancora classificati come pianeti e non come nane brune. Il meccanismo alla base della loro formazione è stato a lungo dibattuto. Nascono già con una massa straordinariamente elevata, formandosi da enormi ammassi di gas e polveri nel disco protoplanetario attorno a una stella neonata, o crescono progressivamente attraverso fusioni con altri pianeti gassosi? Un recente studio, pubblicato su The Astronomical Journal, suggerisce che i giganti gassosi nell’universo possono spesso scontrarsi e fondersi, creando pianeti gassosi ancora più grandi, i super-Giove, appunto.
Un team del Flatiron Institute, guidato da Jiayin Dong, prima autrice dello studio, ha utilizzato simulazioni al computer per osservare l’evoluzione di diversi sistemi stellari teorici, confrontandoli poi con i dati osservativi relativi a masse e orbite di giganti gassosi reali. I modelli mostrano che collisioni catastrofiche tra giganti gassosi portano spesso alla formazione di super-Giove con orbite che replicano quelle osservate dagli astronomi. In particolare, i pianeti gassosi insolitamente grandi fin dalla nascita mostrano una variegata gamma di orbite: alcune circolari, altre altamente eccentriche, altre ancora intermedie. Secondo, invece, le simulazioni sulla formazione di super-Giove attraverso una sequenza di collisioni, i pianeti risultanti mostrano prevalentemente orbite molto eccentriche, ovvero traiettorie più simili a ellissi allungate che a cerchi, indice di un passato caratterizzato da violenti eventi gravitazionali, dove le interazioni con altri pianeti hanno deformato l’orbita originariamente circolare.
Un aspetto interessante è che i super-Giove con orbite eccentriche si formano con maggiore probabilità in sistemi stellari turbolenti, dove sono frequenti sia le collisioni sfiorate che quelle dirette tra pianeti. Al contrario, i giganti gassosi più piccoli hanno meno probabilità di sopravvivere in un simile contesto. Con masse inferiori, tendono infatti a essere espulsi dal sistema stellare o a essere inglobati da un super-Giove in formazione, contribuendo ulteriormente alla sua crescita.
Emblematico è il caso di TOI-2145b, un super-Giove caldo con una massa pari a quasi sei volte quella di Giove. Dong e colleghi hanno analizzato le proprietà orbitali e fisiche di questo pianeta. TOI-2145b potrebbe essersi formato attraverso due condizioni principali: da un massiccio agglomerato di gas nel disco protoplanetario o attraverso una sequenza di collisioni tra giganti gassosi più piccoli. Le simulazioni indicano che lo scenario delle collisioni sembra descriverne meglio la formazione, con eccentricità e inclinazione frutto di interazioni con il disco protoplanetario o di un’evoluzione dinamica post-formazione con altri pianeti nel sistema.
Capire se TOI-2145b (in foto) sia nato con questa massa o l’abbia acquisita attraverso collisioni è fondamentale per interpretare i processi che plasmano questi mondi giganti e a spiegare perché il nostro Sistema Solare non possieda un suo super-Giove.
Per approfondire ulteriormente queste dinamiche, il team di Dong sta pianificando osservazioni con strumenti avanzati, come lo spettrografo Planet Finder sul telescopio Magellan, in Cile e il NEID sul telescopio WIYN, in Arizona. L’obiettivo è raccogliere dati su una gamma più ampia di pianeti gassosi, incluse le loro orbite, composizioni atmosferiche e inclinazioni orbitali, per costruire un quadro più completo della formazione e dell’evoluzione di simili sistemi planetari.
