Illustrazione artistica del sistema planetario V1298 Tau. Crediti: AIP / J. Fohlmeister
Quanta atmosfera evapori durante la vita di un pianeta dipende da proprietà quali la sua massa, la densità e anche, ovviamente, da quanto esso sia vicino al proprio sole. Ma quanto la stella può influenzare ciò che accade in miliardi di anni di evoluzione? È questa la domanda che gli astronomi del Leibniz Institute for Astrophysics di Potsdam (Aip), in Germania, si sono posti e alla quale hanno dato una risposta nel loro studio, i cui risultati sono stati pubblicati su Mnras, prendendo in esame il destino di quattro giovani mondi alieni, in orbita attorno al loro altrettanto giovane sole.
La stella in questione è V1298 Tau, una T Tauri situata a circa 350 anni luce nella costellazione del Toro, simile per dimensioni al Sole ma molto più giovane: 25 milioni di anni contro i 4.6 miliardi di anni della nostra stella. V1298 Tau emette una grande quantità di radiazione X, da mille a diecimila volte superiore a quella emessa dal Sole, motivo per il quale il sistema planetario è stato preso in esame per comprendere, attraverso sofisticate simulazioni, l’influenza nel tempo di questa radiazione sulle atmosfere dei suoi pianeti.
V1298 Tau ospita infatti quattro mondi, scoperti con il metodo dei transiti dal telescopio spaziale Kepler durante la missione K2: V1298 Tauri b, V1298 Tauri c, V1298 Tauri d e V1298 Tauri e.
V1298 Tauri “c” e “d” hanno all’incirca le dimensioni di Nettuno – 5.59 raggi terrestri il primo e 6.41 il secondo – e orbitano molto vicino alla loro stella, impiegando rispettivamente 8 e 12 giorni per compiere un giro completo. V1298 Tauri “b” ed “e” hanno invece le dimensioni di Saturno – circa 10 e 8 raggi terrestri rispettivamente – e orbitano più lontano dalla loro stella madre, impiegando 24 e 60 giorni circa per completare un’orbita. Il team di scienziati guidato da Katja Poppenhäge, ordinaria di Fisica Stellare ed Esopianeti presso l’Aip, ha simulato i possibili destini delle atmosfere di questi quattro esopianeti considerando l’evoluzione della stella. Evoluzione che si riflette anche nella quantità di radiazione emessa. Col tempo infatti, la rotazione della stella, il motore del suo magnetismo e dell’emissione di raggi X, rallenta e di pari passo diminuisce la radiazione X sprigionata.
«Abbiamo osservato lo spettro a raggi X della stella con il telescopio spaziale Chandra per avere un’idea di quanto fossero fortemente irradiate le atmosfere planetarie», osserva la scienziata. Utilizzando questi dati come base di partenza, i ricercatori hanno quindi simulato cosa potrebbe accadere nel futuro ai giovani mondi alieni tramite il codice Platypos (PLAneTarY PhOtoevaporation Simulator), uno strumento per stimare la perdita di massa atmosferica dei pianeti indotta dai raggi X stellari e dall’irradianza Uv estrema.
«L’evaporazione degli esopianeti dipende da quanto la stella ruoterà rapidamente o lentamente nel prossimo miliardo di anni: più rapidamente avviene la riduzione della velocità di rotazione, minore sarà la perdita di atmosfera» spiega la co-autrice dello studio Laura Ketzer, dottoranda presso lo stesso istituto tedesco e sviluppatrice del codice utilizzato per le simulazioni. I loro risultati mostrano che i due pianeti più interni del sistema (V1298 Tauri c e V1298 Tauri d) potrebbero perdere completamente le loro atmosfere gassose e diventare nuclei rocciosi se la stella rallentasse lentamente la propria rotazione, mentre il pianeta più esterno potrebbe continuare ad essere un gigante gassoso.
«Per il terzo pianeta» dice Matthias Mallonn, il terzo degli autori dello studio, «questo dipende da quanto è massiccio: un dato che al momento non conosciamo. Misurare le dimensioni degli esopianeti con la tecnica del transito funziona bene, ma determinare le masse planetarie è molto più impegnativo», ricorda a questo proposito il ricercatore.
«Le osservazioni in banda X delle stelle con pianeti sono per noi un pezzo chiave del puzzle per conoscere l’evoluzione a lungo termine delle atmosfere esoplanetarie», conclude Poppenhäger, che per il futuro prossimo aspetta di analizzare i dati del telescopio a raggi X sviluppato in parte dall’Aip, che sta conducendo osservazioni di centinaia di stelle ospitanti esopianeti: «Sono particolarmente entusiasta delle possibilità che otterremo nei prossimi anni attraverso le osservazioni in X con eRosita».
Per saperne di più:
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, l’articolo “X-ray irradiation and evaporation of the four young planets around V1298 Tau” di