Il pianeta che non dovrebbe esistere

Risale a gennaio di quest’anno la notizia della scoperta, da parte di un team di scienziati del Caltech, della possibile esistenza di un nono pianeta, soprannominato appunto Planet Nine. Secondo i calcoli dovrebbe avere all’incirca la massa di Nettuno e dovrebbe muoversi lungo un’orbita ellittica, 10 volte più lontana dal Sole rispetto a quella di Plutone. Fin dalle prime ore che hanno seguito l’annuncio, si è acceso nella comunità scientifica il dibattito su come un pianeta di quelle dimensioni potesse trovarsi così lontano.

Uno studio condotto da due ricercatori dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) e dell’Università del Michigan prende in esame una serie di scenari e dimostra che la maggior parte di questi ha una bassa probabilità di verificarsi. Il mistero che avvolge la presenza del Planet Nine nel nostro sistema solare continua ad infittirsi.

«Ci sono forti indicazioni a favore dell’esistenza di Planet Nine, ma non è possibile spiegare con certezza come questo pianeta sia stato prodotto», dice Gongjie Li, astronomo presso il CfA e primo autore dell’articolo, accettato per la pubblicazione su Astrophysical Journal Letters.

Ciò che sappiamo di questo esotico pianeta è che orbita attorno al Sole a una distanza che va da 400 a 1.500 unità astronomiche (un’unità astronomica è la distanza media tra la Terra e il Sole, ovvero circa 150 milioni di km). Considerando che Plutone si trova a circa 40 unità astronomiche, questo significa che Planet Nine è molto più lontano di qualunque altro pianeta del Sistema solare. Ora viene da domandarsi se si sia formato in quella regione, oppure ci sia arrivato in un secondo momento.

Li e il suo co-autore Fred Adams, ricercatore presso l’Università del Michigan, hanno condotto milioni di simulazioni al computer prendendo in considerazione essenzialmente tre possibilità. La prima e più probabile riguarda il passaggio di una stella che ha tirato gravitazionalmente verso l’esterno Planet Nine. Un’interazione di questo tipo non solo avrebbe spinto l’orbita del pianeta più lontano, ma l’avrebbe anche resa molto ellittica. Siccome il Sole si è formato in un ammasso popolato da diverse migliaia di stelle, un incontro di questo tipo non è da escludersi nelle fasi iniziali di vita del Sistema solare.

Tuttavia, è più probabile che l’esito di un’intrusione simile sia l’espulsione di un pianeta da un sistema stellare anziché il suo allontanamento. I ricercatori hanno stimato che la probabilità di trovare Planet Nine nella sua orbita attuale a seguito di un’interazione stellare si aggira attorno al 10%. Inoltre, il pianeta avrebbe comunque dovuto avere una posizione di partenza molto lontana dal Sole rispetto agli altri.

Scott Kenyon, ricercatore presso il CfA, ritiene di avere una soluzione a questo dilemma. Insieme al collega Benjamin Bromley dell’Università dello Utah ha sviluppato simulazioni in grado di ricostruire scenari plausibili per la formazione di un pianeta simile al Planet Nine lungo un’orbita ampia. La loro proposta è che il Planet Nine si sia formato in una regione molto più vicina al Sole, e che poi siano state le interazioni con altri giganti gassosi, come Giove e Saturno, a deviare la sua orbita con una serie di spinte successive.

«Pensate ad esempio a quando spingete un bambino sull’altalena», spiega Kenyon. «Se si fornisce una spinta al momento giusto, e lo si fa un numero ripetuto di volte, il bambino andrà sempre più in alto. A quel punto il problema diventa non spingere troppo il pianeta verso l’esterno, perché si rischia di espellerlo del tutto dal Sistema solare». Questo inconveniente potrebbe essere ovviato grazie alle interazioni con il disco gassoso del sistema solare stesso, suggeriscono gli scienziati.

Kenyon e Bromley hanno esaminato anche la possibilità che il Planet Nine si sia formato a grande distanza agli albori del Sistema solare. Ciò che i due scienziati hanno scoperto è che, con la giusta combinazione di massa iniziale del disco protoplanetario e la sua durata di vita, si potrebbe ottenere la formazione del Planet Nine in tempo utile per ricevere lo strattone giusto dalla stella invocata da Li e Adams.

«L’aspetto interessante di questi scenari è che sono verificabili attraverso osservazioni», sottolinea Kenyon. «Un pianeta gigante, composto quasi esclusivamente da gas, sarà simile ad un Nettuno freddo, mentre un pianeta che si è formato a grande distanza sarà una specie di Plutone gigante privo di gas».

Il lavoro di Li e Adams permette anche di restringere i tempi per la formazione e/o la migrazione di Planet Nine. Il Sole è nato in un ammasso all’interno del quale le interazioni con altre stelle erano piuttosto frequenti. Un incontro di questo tipo, però, esporrebbe un ipotetico pianeta all’espulsione dal Sistema solare. Pertanto è più probabile che Planet Nine si sia unito al nostro sistema in un secondo momento, dopo che il Sole si era allontanato dal suo luogo di nascita.

Le altre due possibilità esaminate da Li e Adams, infine, sono le seguenti: Planet Nine è un pianeta extrasolare, catturato da un sistema stellare di passaggio, oppure un pianeta che vagava libero e che è stato catturato dopo essersi avvicinato al nostro Sistema solare. Tuttavia, le probabilità che uno di questi due scenari sia quello giusto è inferiore al 2%.

L’esistenza di questo misterioso pianeta comincia dunque ad assumere un aspetto più concreto, anche se una risposta definitiva è lontana dall’essere identificata. Attendiamo impazienti nuove simulazioni e dati osservativi per capire se la famiglia dei pianeti sia effettivamente destinata ad allargarsi.

Per saperne di più:

• Leggi l’articolo “Interaction CROSS Sections and Survival Rates for Proposed Solar System Member Planet Nine” di Gongjie Li e Fred Adams

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