Illustrazione di uno dei candidati esotici di super-terre, 55 Cnc, ricchi di zaffiri e rubini e che pertanto potrebbero luccicare nei colori blu e rosso. Crediti: Thibaut Roger
A ventuno anni luce di distanza, nella bellissima costellazione di Cassiopea, un pianeta chiamato Hd 219134b, con una massa quasi cinque volte quella della Terra, orbita attorno alla sua stella in soli tre giorni. Siamo al cospetto di un oggetto conosciuto con il nome di super-Terra. A differenza del nostro pianeta, tuttavia, molto probabilmente non ha un nucleo di ferro ma è invece ricco di calcio e alluminio. «Forse brilla di rosso e di blu, come rubini e zaffiri, visto che queste gemme sono costituite da ossidi di alluminio, comuni sull’esopianeta», dice Caroline Dorn, astrofisica presso l’Institute for Computational Science dell’Università di Zurigo. Hd 219134b è uno dei tre candidati che potrebbero appartenere a una nuova classe esotica di pianeti extrasolari, come riportano su Mnras Dorn e i suoi colleghi dell’Università di Zurigo e di Cambridge.
I ricercatori usano modelli teorici per studiare la formazione dei pianeti e confrontare i risultati ottenuti dai loro modelli con i dati provenienti dalle osservazioni. È noto che durante la formazione stellare, stelle come il Sole dovevano essere circondate da un disco di gas e polvere dal quale nacquero i pianeti. I pianeti rocciosi come la Terra sono stati formati dai corpi solidi rimasti quando il disco del gas proto-planetario si è disperso. Questi elementi si sono condensati mentre il disco si è raffreddato. «Normalmente questi blocchi si sono formati in regioni nelle quali gli elementi che costituiscono le rocce, come ferro, magnesio e silicio, si sono condensati», spiega Dorn. I pianeti risultanti hanno una composizione simile alla Terra, con un nucleo di ferro. La maggior parte delle super-terre conosciute finora sono state formate in tali regioni.
Ma la realtà sembra essere più varia del previsto.
Ci sono regioni, vicine alla stella, dove è molto più caldo. «Molti elementi sono ancora nella fase gassosa e gli elementi che costituiscono i pianeti hanno una composizione completamente diversa», dice l’astrofisica. Con i loro modelli, i ricercatori hanno calcolato che aspetto avrebbe un pianeta formato in una regione così calda. Hanno scoperto che calcio e alluminio sarebbero i principali costituenti, accanto a magnesio e silicio. Il ferro, in questo caso, sembra non essere presente. «Questo è il motivo per cui tali pianeti non possono avere un campo magnetico come la Terra», spiega Dorn. E poiché la struttura interna è così diversa, anche il loro comportamento e le loro atmosfere differiscono da quelli delle normali super-terre. Pertanto, sembra che sia necessario introdurre una nuova classe esotica di super-terre formata da condensati ad alta temperatura.
«La cosa interessante è che questi oggetti sono completamente diversi dalla maggior parte dei pianeti simili alla Terra», continua Dorn, «sempre che effettivamente esistano». Ma la probabilità che esistano è molto alta, come spiegano gli astrofisici nel loro articolo. «Dai nostri calcoli abbiamo scoperto che questi pianeti hanno densità inferiori del 10-20 per cento rispetto alla Terra», osserva Dorn. Il team ha anche analizzato altri pianeti extrasolari con densità analogamente basse. «Abbiamo esaminato diversi scenari per spiegare le densità osservate», aggiunge Dorn. Ad esempio, un’atmosfera densa potrebbe portare a una densità complessiva inferiore. Ma due degli esopianeti studiati, 55 Cancri e Wasp-47e, orbitano così vicino alla loro stella che la loro temperatura superficiale è di quasi 3.000 gradi e avrebbero perso questo involucro di gas molto tempo fa. «Su Hd 219134b fa meno caldo e la situazione è più complicata», dice Dorn. A prima vista, la densità inferiore potrebbe anche essere spiegata dall’esistenza di profondi oceani. Ma un secondo pianeta in orbita attorno alla stella un po’ più lontano rende improbabile questo scenario. Un confronto tra i due oggetti ha infatti mostrato che il pianeta interno non può contenere più acqua o gas di quello esterno. Non è ancora chiaro se oceani magmatici possano contribuire alla densità inferiore.
«Abbiamo trovato tre candidati appartenenti a una nuova classe di super-terre con questa composizione esotica», riassume l’astrofisica. Inoltre, i ricercatori stanno correggendo la loro visione di super-Terra di 55 Cancri alla quale, nel 2012, era stato attribuito l’appellativo di diamante nel cielo. I ricercatori avevano infatti supposto che il pianeta fosse costituito in gran parte da carbonio, ma ora si stanno rendendo conto, sulla base di nuove osservazioni, che il principale costituente sembra essere un altro e che il presunto pianeta di diamante in realtà sembra essere un pianeta di zaffiro. Sempre prezioso rimane.
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo “A new class of Super-Earths formed from high-temperature condensates: HD219134 b, 55 Cnc e, WASP-47 e” di C. Dorn, J.H.D. Harrison, A. Bonsor e T. Hands (in uscita su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)