Avete presente quando da bambini disegnavate i pianeti tutti in fila? Vederli lì, tutti assieme, dava un senso di ordine. Sembrava di avere l’intero sistema solare a portata di mano, a imprimere su un foglio quello che altrimenti, sarebbe troppo vasto anche solo per poter essere pensato. Così, pastello alla mano, si disegna un bel Sole grande, poi Mercurio, Venere, la Terra e Marte tutti vicini alla nostra stella. Poi Giove, Saturno, Urano e Nettuno, giganti gassosi e ghiacciati, che orbitano più distanti, in ampie orbite.
Ma questa distribuzione di pianeti, ovvero i piccoli e rocciosi vicino alla stella e i gassosi e ghiacciati lontano, è davvero la norma? Oppure ci sono altre configurazioni possibili?
Hanno provato a dare una risposta a questa domanda alcuni ricercatori delle Università di Berna e Ginevra e del Centro nazionale di competenza nella ricerca (NCCR) PlanetS. In realtà, la distribuzione di pianeti nel nostro sistema planetario non è affatto comune, ma è piuttosto rara.
Come i piselli in un baccello
Più di un decennio fa, il telescopio Kepler aveva mostrato che i pianeti di altri sistemi stellari, solitamente, assomigliano ai loro rispettivi vicini per dimensioni e massa. Proprio come piselli in un baccello. Tuttavia, per molto tempo non è stato chiaro se questa affermazione fosse dettata dalle limitazioni dei metodi osservativi oppure fosse davvero la realtà delle cose.
Successivamente è stato sviluppato un sistema per determinare le differenze e le somiglianze tra i pianeti degli stessi sistemi, e questo ha permesso di scoprire che ci sono ben quattro architetture possibili in un sistema stellare.
Queste classi vengono chiamate, rispettivamente, ‘simili’, ‘ordinate’, ‘anti-ordinate’ e ‘miste’“. I sistemi planetari in cui le masse dei pianeti vicini sono simili tra loro, hanno un’architettura simile. I sistemi planetari ordinati sono quelli in cui la massa dei pianeti tende ad aumentare con la distanza dalla stella, come avviene nel Sistema solare.
Se poi la massa dei pianeti diminuisce con la distanza dalla stella, si parla di architettura anti-ordinata del sistema. Infine, se le masse planetarie in un sistema variano notevolmente da pianeta a pianeta, si parla di architettura mista.
La potenza di questo sistema è che può essere applicato anche a qualsiasi altra misurazione, come raggio, densità o frazioni d’acqua, in modo da confrontare il Sistema solare con altri sistemi.
Ma quale di queste architetture è la più comune? E cosa controlla l’emergere di un tipo di architettura rispetto all’altro?
Dallo studio emerge che i sistemi planetari ‘simili’ sono il tipo più comune di architettura. Ben otto sistemi planetari su dieci attorno a stelle visibili nel cielo notturno hanno questo tipo di struttura. Quindi, questo risponde alla domanda che gli astronomi si erano fatti in passato, trovando pianeti simili vicini.
Al contrario, la nostra, l’architettura “ordinata”, sembra essere la classe più rara.
Sebbene le interazioni dinamiche tra pianeti, come collisioni o espulsioni, influenzino l’architettura finale, un ruolo importante nella formazione di una struttura rispetto ad un’altra viene occupato anche dalla massa del disco di gas e polvere da cui emergono i pianeti e dall’abbondanza di elementi pesanti all’interno della stella.
Se il disco da cui si formano i pianeti è piccolo e la stella ha pochi elementi pesanti, molto probabilmente si formerà un sistema “simile”.
Al contrario, dischi grandi e massicci con molti elementi pesanti nella stella daranno origine a sistemi più ordinati e anti-ordinati. I sistemi misti emergono da dischi di medie dimensioni.
