Nuove ricerche condotte dall’Università di St Andrews utilizzando le osservazioni del telescopio spaziale James Webb (JWST) hanno rivelato che i pianeti solitari giganti che vagano liberamente non legati a una stella (pianeti erranti, o rogue planet in inglese), hanno il potenziale per formare i propri sistemi planetari in miniatura. Questa scoperta rivoluzionaria sfida le idee tradizionali su come si formino i sistemi planetari.
La dottoressa Belinda Damian, autrice principale della ricerca, sottolinea che la formazione di sistemi planetari non è quindi esclusiva delle stelle ma potrebbe concretizzarsi anche attorno a mondi solitari e senza stelle.
Cosa sono i pianeti solitari, o rogue planet?
Sono corpi con massa planetaria che fluttuano liberamente nello spazio, non orbitando attorno a una stella madre. Finora ne sono stati individuati con masse stimate tra 5 e 10 volte quella di Giove. Sono difficili da scovare, in quanto appaiono molto deboli quanto nello spettro elettromagnetico e irradiano principalmente nell’infrarosso, oscuri nella gamma della luce visibile. Il JWST, con i suoi strumenti a infrarossi estremamente sensibili, è stato fondamentale per queste osservazioni.
Alcune teorie suggeriscono che questi giganti gassosi dotati di un sistema planetario siano oggetti di massa inferiore a una stella ma come esse formati dal collasso di nubi di gas giganti. A differenza delle stelle, tuttavia, non accumulano massa sufficiente per innescare reazioni di fusione nei loro nuclei. Un’altra possibilità è che si formino in orbita attorno a una stella e successivamente vengano espulsi dai loro vivai planetari.
L’osservazione nell’infrarosso dei dischi planetari
I ricercatori hanno osservato 8 di questi oggetti, tutti molto giovani, tra agosto e ottobre 2024. Le analisi dettagliate hanno confermato che essi hanno masse paragonabili a Giove. Sei di questi otto oggetti hanno mostrato emissioni in eccesso nell’infrarosso causate da polvere calda nelle loro immediate vicinanze. È una caratteristica distintiva dei dischi di formazione planetaria.
Le osservazioni hanno anche mostrato emissioni da grani di silicato (frammenti o cristalli di minerali che contengono silicio e ossigeno, elementi fondamentali nella composizione di molte rocce e minerali della crosta terrestre) nei dischi, con chiari segni di crescita e cristallizzazione della polvere, i tipici primi passi nella formazione dei pianeti rocciosi. È la prima volta che l’emissione di silicati viene rilevata in oggetti con massa planetaria, essendo stata precedentemente trovata solo intorno a stelle e nane brune.
Questo lavoro si basa su uno studio precedente dell’Università di St Andrews che suggeriva che i dischi intorno agli oggetti con massa planetaria sganciati da una stella possono persistere per diversi milioni di anni, tempo sufficiente per la formazione di pianeti.
Implicazioni per la comprensione della formazione planetaria
Queste scoperte suggeriscono un’ampia ridefinizione della nostra comprensione della formazione planetaria. Il dottor Aleks Scholz, Principal Investigator del progetto, ha affermato: “Presi insieme, questi studi mostrano che oggetti con masse paragonabili a quelle dei pianeti giganti hanno il potenziale di formare i propri sistemi planetari in miniatura. Tali sistemi potrebbero essere come il sistema solare, solo ridotti di un fattore 100 o più in massa e dimensioni”.
La dottoressa Damian ribadisce che “queste scoperte mostrano che gli elementi costitutivi per la formazione dei pianeti possono essere trovati anche attorno a oggetti che sono a malapena più grandi di Giove vaganti nello spazio. Ciò significa che la formazione di sistemi planetari non è esclusiva delle stelle, ma potrebbe funzionare anche attorno a mondi solitari e senza stelle”.
Nonostante le solide prove della possibilità di tali sistemi, la loro effettiva esistenza deve ancora essere dimostrata con osservazioni dirette. Il dottor Scholz conclude: “Se tali sistemi esistano o meno, resta da dimostrare”.
Questo lavoro segna un passo significativo nel campo dell’astrofisica, aprendo nuove prospettive sulla diversità dei sistemi planetari nell’Universo e sulla possibilità della vita in ambienti inaspettati. I risultati implicano che l’universo potrebbe ospitare molti più sistemi planetari di quanto si pensasse, benché su scale molto più piccole del nostro.
La ricerca Spectroscopy of Free-Floating Planetary-Mass Objects and their disks with JWST è stata pubblicata su arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2507.05155
