Esistono corpi celesti che sembrano sfidare ogni teoria consolidata sulla formazione planetaria. Tra questi spiccano i cosiddetti "gioviani caldi eccentrici", giganti gassosi situati a migliaia di anni luce dalla Terra che seguono orbite stranamente allungate attorno alle loro stelle madri. La loro esistenza rappresenta un enigma astronomico di prima grandezza, tanto da spingere la comunità scientifica a rivedere profondamente i modelli teorici sulla nascita dei sistemi planetari.
Diego Muñoz, astronomo presso la Northern Arizona University, ha ottenuto un finanziamento triennale dalla National Science Foundation per sviluppare nuovi modelli matematici capaci di spiegare l'origine di questi pianeti anomali. La ricerca, che si concluderà nel 2028 e coinvolge anche ricercatori dell'Indiana University Bloomington, punta a comprendere non solo come si siano formati questi mondi estremi, ma anche se i meccanismi all'opera possano aver influenzato l'evoluzione del nostro stesso Sistema Solare.
La questione centrale ruota attorno a una particolarità che nessuna teoria attuale riesce a spiegare adeguatamente. Mentre i gioviani caldi classici, più vicini alle loro stelle, possono presentare inclinazioni orbitali variabili rispetto all'equatore stellare, i gioviani caldi mostrano una caratteristica sorprendente: sono quasi sempre perfettamente allineati con l'equatore della stella ospite. Ancora più intrigante è il fatto che maggiore risulta l'eccentricità dell'orbita - cioè quanto più questa è allungata - tanto più preciso diventa questo allineamento.
Per decenni gli scienziati hanno ritenuto che entrambe le categorie di giganti gassosi si formassero attraverso processi identici, nonostante le differenze nelle distanze orbitali. Tuttavia, con il miglioramento della precisione degli strumenti di osservazione e l'accumulo di dati sempre più dettagliati, è emerso chiaramente che i gioviani caldi potrebbero avere storie evolutive completamente diverse e molto più complesse rispetto ai loro "cugini" più prossimi alle stelle.
Muñoz sta costruendo un nuovo catalogo in espansione di questi pianeti utilizzando le informazioni raccolte dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA. Questi dati costituiranno la base per modelli completamente inediti che potrebbero finalmente svelare i meccanismi di formazione di questi mondi bizzarri. Come ha spiegato lo stesso ricercatore, l'evidenza osservativa indica chiaramente che i gioviani caldi non rappresentano semplicemente una variante estrema dei gioviani caldi, ma potrebbero aver seguito percorsi evolutivi radicalmente differenti.
La domanda fondamentale è se questi casi rappresentino anomalie rarissime, fenomeni che si verificano forse una volta ogni milione di sistemi planetari, oppure se rivelino l'esistenza di processi fisici fondamentali che fino ad oggi sono stati completamente trascurati dai modelli teorici. La risposta a questo interrogativo potrebbe illuminare aspetti nascosti dell'evoluzione del nostro Sistema Solare e di innumerevoli altri simili sparsi nella galassia.
Tra le ipotesi al vaglio, una suggerisce che questi gioviani eccentrici possiedano pianeti compagni capaci di alterare le loro orbite senza modificarne l'inclinazione rispetto all'equatore stellare. Dal punto di vista modellistico, è ben compreso come possano coesistere eccentricità e inclinazioni variabili, ma la presenza dell'una senza l'altra rimane un fenomeno di difficile interpretazione.
Una seconda possibilità riguarda le nebulose gassose primordiali all'interno delle quali si sono formati questi pianeti e le loro stelle. L'ipotesi è che durante le fasi iniziali dello sviluppo, le interazioni tra i pianeti nascenti e l'ambiente circostante possano essere avvenute in modi mai anticipati dagli astronomi. Scoperte di questo tipo potrebbero rivoluzionare completamente la comprensione della formazione planetaria.
L'ipotesi preferita da Muñoz, però, coinvolge direttamente le stelle ospiti. Essendo corpi fluidi, le stelle possono sviluppare onde interne che talvolta si infrangono ed estraggono energia dall'orbita di un pianeta in modi peculiari. È matematicamente plausibile che queste onde possano anche essere responsabili dell'allineamento così preciso dei gioviani caldi con l'equatore stellare, sebbene questa teoria richieda ancora verifiche approfondite.
Come ammette lo stesso astronomo, identificare quale tra queste teorie sia corretta rimane al momento un mistero. La sua ricerca sull'ipotesi delle onde stellari ha però prodotto risultati promettenti, con pubblicazioni previste nel prossimo futuro. Nel frattempo, Muñoz prevede di assumere uno studente di dottorato particolarmente abile nella risoluzione creativa di problemi complessi per supportare il lavoro di modellizzazione.
L'approccio metodologico spazia dall'utilizzo di computer ad alte prestazioni per simulazioni computazionalmente intensive fino ai calcoli teorici con carta e penna. Come sottolinea Muñoz, trattandosi di fenomeni che nessun modello precedente aveva previsto, il team adotterà le strategie più creative possibili per affrontare il problema. Una volta sviluppato un modello matematico soddisfacente, quello rappresenterà solo l'inizio di un percorso più ampio di comprensione. La straordinaria variabilità dei sistemi extrasolari, alcuni simili al nostro e altri completamente esotici, offre infatti l'opportunità di contestualizzare il nostro Sistema Solare all'interno dello spettro delle possibilità cosmiche, permettendo di valutare quanto sia stata media o eccezionale la nostra storia di formazione planetaria.