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La rotazione dei pianeti nascondeva un indizio inatteso su come nascono i mondi, e a rivelarlo è stata una campagna di osservazioni condotta con uno degli strumenti più sofisticati a disposizione degli astronomi. Misurando la velocità con cui ruotano decine di pianeti giganti e nane brune attorno a stelle lontane, un gruppo internazionale di ricercatori ha trovato qualcosa che mette in discussione le idee più semplici sul rapporto tra massa e velocità di rotazione. In sostanza, i pianeti giganti possono girare più in fretta di nane brune ben più massicce. Per anni si è pensato che la massa di un corpo celeste e la sua velocità di rotazione fossero collegate in modo abbastanza diretto. Nel nostro Sistema solare gli esempi non mancano. Giove e Saturno, nonostante le dimensioni enormi, completano un giro su se stessi in circa 10 ore e contengono buona parte dell'energia rotazionale di tutto il sistema. Sembrava una regola ragionevole, ma per capire se valesse anche oltre i confini di casa nostra serviva guardare altrove. Pianeti giganti: misurare la rotazione di mondi lontanissimi Gli astronomi hanno puntato il W. M. Keck Observatory, sulla cima del Maunakea alle Hawaii, verso un campione piuttosto ampio di mondi distanti. Nello studio sono finiti 32 tra giganti gassosi e nane brune compagne in altri sistemi stellari, di cui 6 pianeti più grandi di Giove e 25 nane brune. Quando si tengono in conto fattori come massa, dimensioni ed età, salta fuori una tendenza curiosa. Ovvero che i giganti gassosi tendono a ruotare più velocemente delle nane brune più massicce. Per rendere l'analisi più solida i ricercatori hanno aggiunto anche misure di rotazione raccolte in lavori precedenti, arrivando a un insieme di dati con 43 compagne stellari e substellari più pianeti giganti, insieme a 54 nane brune e oggetti di massa planetaria che vagano liberi. Il lavoro è stato guidato dagli scienziati del Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics della Northwestern University, con la collaborazione di istituti come la UC San Diego, Caltech, lo stesso Keck Observatory e il Jet Propulsion Laboratory della NASA. I risultati sono stati pubblicati su The Astronomical Journal. Molti dei pianeti studiati orbitano attorno alle loro stelle a distanze enormi, da decine fino a centinaia di unità astronomiche, dove una unità astronomica corrisponde alla distanza tra la Terra e il Sole. Come si formino questi mondi così remoti è ancora una domanda aperta. Alcuni potrebbero nascere piano piano dentro dischi di gas e polvere intorno a stelle giovani, altri attraverso un processo più simile al collasso che dà vita alle stelle stesse. Per indagare i ricercatori hanno usato il Keck Planet Imager and Characterizer, o KPIC, uno strumento capace di isolare la luce che arriva direttamente da questi oggetti. Mentre un pianeta ruota, le caratteristiche della sua atmosfera allargano in modo sottile il suo spettro, e misurando queste variazioni si capisce quanto in fretta sta girando. Dino Chih-Chun Hsu, primo autore dello studio e ricercatore al CIERA, lo ha spiegato così. La rotazione è una specie di fossile che racconta come si è formato un pianeta. Misurando quanto velocemente girano questi mondi, si possono ricostruire i processi fisici che li hanno plasmati decine o centinaia di milioni di anni fa. Secondo lui, sia la massa del pianeta sia il rapporto tra la massa del pianeta e quella della stella influenzano la velocità finale di rotazione. Un gigante che gira più in fretta di un vicino enorme L'esempio più chiaro arriva dal sistema HR 8799. Qui un gigante gassoso con una massa circa 7 volte quella di Giove ruota sei volte più in fretta di una nana bruna compagna che pesa più o meno 24 volte Giove. La differenza, secondo i ricercatori, potrebbe legarsi alle interazioni magnetiche nei primi tempi di vita di questi corpi. Un campo magnetico più forte interagisce in modo più intenso con il disco che circonda il pianeta, frenandone la rotazione col tempo. In questo caso la nana bruna, più massiccia, avrebbe perso una fetta più grande della sua rotazione originaria proprio per via del suo campo magnetico più potente. Tutto questo aiuta a capire meglio non solo i sistemi planetari lontani ma anche le origini del nostro. Il modo in cui il momento angolare si distribuisce tra i pianeti, ha osservato Hsu, influenza l'architettura complessiva di un sistema. Persino la rotazione della Terra e il suo campo magnetico, alla fine, dipendono da come quel budget di rotazione fu suddiviso alla nascita del Sistema solare. KPIC è il primo strumento del suo genere e ha permesso di misurare proprietà come la rotazione che prima erano quasi impossibili da rilevare. Il gruppo intende ora allargare il lavoro studiando la rotazione dei pianeti che vagano liberi, i cosiddetti pianeti vagabondi, e indagare la composizione chimica delle loro atmosfere. Le osservazioni future potranno contare su nuova tecnologia. Tra cui il futuro HISPEC del Keck Observatory, uno spettrografo a infrarossi ad alta risoluzione previsto in funzione nel 2027. Secondo Hsu, il nuovo strumento permetterà di studiare mondi più piccoli e più distanti di quanto sia stato possibile finora. Jason Wang, professore alla Northwestern University e coautore dello studio, ha spiegato che le lezioni imparate con KPIC sono state riversate in HISPEC, che avrà sensibilità migliore, risoluzione spettrale più alta e una copertura più ampia delle lunghezze d'onda. Con HISPEC sarà possibile aumentare di molto il numero di pianeti di cui misurare la rotazione, e in particolare studiare pianeti più simili al nostro Giove per capire se Giove sia un caso tipico oppure no. Fonte

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Pianeti giganti più veloci delle nane brune: lo studio che ribalta tutto