Un pianeta orbita al contrario attorno a una nana rossa e non c’è un gigante da incolpare

Un pianeta a 72 anni luce dalla Terra sta orbitando attorno alla sua stella nel verso sbagliato. GJ 3090 b, un mondo grande poco più del doppio della Terra, ruota attorno alla sua nana rossa in direzione opposta alla rotazione della stella stessa, inclinato di circa 136 gradi rispetto a dove i pianeti dovrebbero trovarsi. È il primo pianeta mai scoperto a muoversi all’indietro attorno a una nana rossa, il tipo di stella più comune nella galassia.

I pianeti retrogradi sono rari, ma non sono una novità. In ogni caso precedente di un’orbita così fortemente disallineata in un sistema con più pianeti, gli astronomi potevano indicare un colpevole: una stella compagna o un gigante gassoso esterno la cui gravità, nel corso di milioni di anni, aveva trascinato un vicino fuori rotta. Attorno a GJ 3090 non esiste un simile bullo. Questa assenza è la vera notizia, perché suggerisce che il pianeta potrebbe essere nato in un disco di gas e polvere che già ruotava nel verso sbagliato.

“Con nostra grande sorpresa, non solo il pianeta GJ 3090 b si trova su un’orbita fortemente disallineata, ma orbita anche in modo retrogrado”, ha dichiarato Yann Carteret, dottorando all’Università di Ginevra e primo autore dello studio pubblicato su Astronomy & Astrophysics.

Il pianeta è un sub-Nettuno, con un raggio circa 2,2 volte quello terrestre e una massa 4,5 volte superiore, e completa un’orbita in circa 2,9 giorni. La sua stella, una nana rossa di tipo M nella costellazione australe della Fenice, è più piccola e più fredda del Sole. Il sistema ospita anche almeno un altro pianeta, un sub-Nettuno confermato su un’orbita di 16 giorni, più un candidato a 13 giorni.

Come hanno catturato un pianeta che va nel verso sbagliato

Nessuno può fotografare direttamente l’orbita. Il team l’ha invece letta dalla luce stellare, utilizzando un trucco noto come effetto Rossiter-McLaughlin. Una stella in rotazione ha un lato che ruota verso di noi e un lato che si allontana, quindi la luce della prima metà è leggermente spostata verso il blu e quella della seconda verso il rosso. Quando un pianeta attraversa il disco stellare, blocca una porzione di una metà e poi dell’altra. L’ordine in cui le copre rivela la direzione del moto.

Per un pianeta che procede nel verso normale, la metà in avvicinamento viene coperta per prima. GJ 3090 b le copre nell’ordine inverso.

Il segnale è minuscolo. Un transito qui dura circa un’ora e un quarto, il pianeta è piccolo e la stella ruota lentamente. Il team ha utilizzato NIRPS, uno spettrografo nel vicino infrarosso montato sul telescopio da 3,6 metri dell’Osservatorio Europeo Australe a La Silla, in Cile, costruito da un consorzio guidato dall’Università di Ginevra e dall’Université de Montréal. Le nane rosse brillano molto più intensamente nell’infrarosso che nella luce visibile, motivo per cui uno strumento infrarosso può fare ciò che quelli ottici faticano a ottenere.

I ricercatori hanno osservato sei transiti con NIRPS, quattro dei quali simultaneamente con il più vecchio spettrografo HARPS, raccogliendo 193 spettri in circa 23 ore. Invece di cercare la classica oscillazione nella velocità complessiva della stella, troppo debole per essere rilevata, hanno utilizzato un metodo chiamato RM Revolutions che analizza la luce proveniente dall’esatta striscia di stella nascosta dietro il pianeta in ogni istante. GJ 3090 b è ora il pianeta più piccolo attorno a una nana rossa con una misura completa dell’inclinazione tridimensionale.

Dove si collocano i 136 gradi

Nel nostro Sistema Solare, i pianeti orbitano entro circa 7 gradi dall’equatore del Sole, e tutti quanti vanno nella stessa direzione in cui ruota il Sole. Un angolo di 90 gradi significherebbe un’orbita polare, passante sopra i poli della stella. Oltre i 90 gradi si parla di orbita retrograda. A 136 gradi, GJ 3090 b è più vicino a essere completamente capovolto che laterale.

Ciò lo colloca tra i pianeti più inclinati per cui gli astronomi dispongono di una misura tridimensionale, insieme a due giganti gassosi, KELT-19 b e TOI-1710 b. È anche solo il sesto sistema confermato con più pianeti a contenerne uno inclinato di oltre 70 gradi. Negli altri cinque, osserva il team, c’è sempre o una stella compagna binaria larga o un massiccio pianeta esterno in grado di causare il danno.

Le nane rosse rendono il risultato ancora più strano. Si ritiene che i loro profondi e turbolenti strati esterni esercitino forti maree sui pianeti vicini, riportando gradualmente le orbite inclinate in linea. GJ 3090 b sembra essere sfuggito a questa correzione, molto probabilmente perché è piccolo e si trova abbastanza lontano, a circa 13 volte il raggio della stella, perché l’attrazione mareale rimanga debole.

Il colpevole mancante e un disco di seconda mano

Il team ha cercato un perturbatore nascosto. Combinando anni di dati di velocità radiale da HARPS e NIRPS, imaging speckle ad alta risoluzione e misurazioni del telescopio spaziale Gaia, hanno escluso qualsiasi stella compagna entro circa 3 unità astronomiche, e qualsiasi pianeta più pesante di Giove entro 15 unità astronomiche, assumendo che orbiti nello stesso piano di GJ 3090 b. Qualsiasi oggetto più pesante di 13 masse gioviane, la soglia oltre la quale gli oggetti sono considerati nane brune, è escluso fino a 100 unità astronomiche con la stessa assunzione.

“L’assenza di un compagno massiccio per spiegare quest’orbita insolita ci porterà a esplorare altre ipotesi”, ha dichiarato il co-autore Vincent Bourrier dell’Università di Ginevra.

La loro spiegazione preferita è un disco di seconda generazione. Dopo che il disco originale della stella si era dissipato, la giovane nana rossa potrebbe aver raccolto nuovo gas e polvere dallo spazio interstellare. Quel materiale arriverebbe con un orientamento casuale, e in questo caso è arrivato ruotando in senso contrario alla stella. I pianeti si sarebbero quindi formati all’interno di questo disco inclinato e sarebbero migrati verso l’interno insieme. Gli autori collegano l’idea ai cosiddetti dischi di Peter Pan, dischi di nane rosse che continuano ad alimentare le loro stelle per decine di milioni di anni, molto più a lungo di quanto i modelli si aspettino.

Il loro calcolo aggiunge un vincolo. Affinché la stella non si riallineasse con il nuovo disco, avrebbe potuto inghiottire meno di circa 1.500 masse terrestri di materiale, che in proporzioni standard significa circa 15 masse terrestri di polvere. I soli pianeti rappresentano una grande parte di questo totale, quindi la maggior parte della polvere nel disco deve essere finita nei pianeti piuttosto che cadere sulla stella.

Cosa non risolve

Il valore di 136 gradi presenta ampie barre d’errore, da circa 118 a 160 gradi. Il team esclude un’orbita polare a 2,5 sigma, un risultato significativo ma ben al di sotto dello standard di 5 sigma che i fisici riservano alle scoperte. L’inclinazione tridimensionale completa dipende anche dalle stime del periodo di rotazione, del raggio e dell’inclinazione della stella, non solo dai dati di transito.

L’adattamento finale si basa su cinque notti di un singolo strumento. Un transito NIRPS con segnale debole è stato scartato, e i dati HARPS erano troppo deboli per vincolare l’angolo, quindi nessun secondo strumento conferma indipendentemente la direzione.

La ricerca di un compagno presenta una scappatoia che gli autori dichiarano apertamente. I loro limiti assumono che qualsiasi gigante nascosto orbiti nello stesso piano di GJ 3090 b. Un corpo massiccio su un’orbita fortemente inclinata non è completamente escluso. Lo scenario del disco di seconda generazione è un’inferenza basata su ciò che manca, non qualcosa che qualcuno abbia osservato.

Domande comuni sui pianeti retrogradi

Cos’è un pianeta retrogrado?

Un pianeta retrogrado orbita attorno alla sua stella nella direzione opposta alla rotazione della stella stessa. I pianeti si formano dallo stesso disco rotante che alimenta la loro stella, quindi normalmente condividono la sua direzione. Un’orbita retrograda significa che qualcosa ha inclinato il pianeta o il suo disco di nascita di oltre 90 gradi.

Come fanno gli astronomi a sapere in che direzione orbita un pianeta?

Osservano il pianeta mentre transita davanti alla sua stella e misurano come cambia il colore della luce stellare. Poiché un lato di una stella in rotazione si avvicina a noi e l’altro si allontana, l’ordine in cui il pianeta blocca ciascun lato mostra la sua direzione di moto. Questo è l’effetto Rossiter-McLaughlin.

C’è qualcosa che orbita all’indietro nel nostro Sistema Solare?

Nessun pianeta orbita attorno al Sole all’indietro, e tutti e otto rimangono vicini all’equatore solare. Alcune lune sì: la più grande luna di Nettuno, Tritone, orbita in senso contrario alla rotazione del pianeta e si pensa sia un oggetto catturato. Venere ruota all’indietro sul proprio asse, ma la sua orbita è nel verso normale.

GJ 3090 b potrebbe ospitare la vita?

Lo studio non dice nulla sulla vita. Il pianeta orbita attorno alla sua stella in meno di tre giorni, molto più vicino di quanto Mercurio sia al Sole. Con circa 4,5 masse terrestri e 2,2 raggi terrestri è un sub-Nettuno, una classe solitamente considerata dotata di uno spesso involucro gassoso piuttosto che di una superficie rocciosa esposta.

Il pianeta è stato identificato per la prima volta dal telescopio spaziale TESS della NASA e confermato nel 2022. I transiti NIRPS alla base della nuova misurazione sono stati registrati nel 2024, e l’articolo è stato accettato da Astronomy & Astrophysics nell’agosto 2026 e pubblicato a settembre. Lo scenario degli autori fa una previsione verificabile: se ogni pianeta del sistema si è formato nello stesso disco inclinato, i fratelli di GJ 3090 b dovrebbero condividere la sua inclinazione retrograda. Il passo successivo è misurare anche le loro orbite, cosa che sarà difficile perché il pianeta da 16 giorni non transita mai davanti alla sua stella dal nostro punto di vista.

Riferimento: Carteret et al., “Upside down: GJ 3090 b the first retrograde exoplanet around an M dwarf detected with NIRPS,” Astronomy & Astrophysics, 2026. DOI: 10.1051/0004-6361/202661989

Tag: ESO, esopianeti, GJ 3090 b, La Silla Observatory, NIRPS, orbita retrograda