Impressione artistica di un pianeta delle dimensioni di Nettuno, a sinistra, intorno a una stella blu di tipo A. Gli astronomi di Uc Berkeley hanno scoperto un gigante gassoso difficile da trovare intorno a una di queste stelle luminose ma di breve durata, proprio sul bordo del deserto nettuniano, dove la forte radiazione della stella probabilmente rimuove qualsiasi pianeta gigante dal suo gas. Crediti: Steven Giacalone, Uc Berkeley
Negli ultimi 25 anni sono stati trovati migliaia di esopianeti attorno alle stelle della nostra galassia, più del 99 per cento dei quali in orbita attorno a stelle di piccola massa, dalle nane rosse a stelle leggermente più massicce del Sole, che è considerato una stella di media grandezza. Pochi esopianeti sono stati scoperti intorno a stelle più massicce, come le stelle di tipo A – stelle blu, brillanti e il doppio più grandi e calde del Sole (Sirio, Deneb, Altair e Vega, tra le più brillanti del cielo notturno, sono stelle di tipo A) – e la maggior parte degli esopianeti che sono stati osservati attorno a queste stelle hanno dimensioni paragonabili a quelle di Giove o più grandi.
Gli astronomi dell’Università della California, Berkeley, hanno trovato un nuovo pianeta delle dimensioni di Nettuno attorno a una di queste stelle di tipo A. Si chiama Hd 56414 b ed è stato scoperto dalla missione Tess della Nasa mentre transitava attorno alla sua stella, Hd 56414, che è stata confermata essere di tipo A grazie agli spettri ottenuti con il telescopio da 1,5 metri operato dal consorzio Small and Moderate Aperture Research Telescope System (Smarts) a Cerro Tololo, in Cile.
Il pianeta ha un raggio 3,7 volte quello della Terra e orbita attorno alla stella ogni 29 giorni, a una distanza pari a circa un quarto della distanza tra la Terra e il Sole. Il sistema ha circa 420 milioni di anni, ed è quindi molto più giovane del Sole, che di anni ne ha 4 miliardi e mezzo.
Se visualizzate in un grafico la dimensione degli esopianeti in funzione del loro periodo orbitale, lo trovate in basso a destra (la stellina gialla nell’immagine sottostante). Nello stesso grafico, potete notare che esiste una regione particolare (evidenziata in rosso) pressoché vuota che gli astronomi chiamano deserto dei nettuniani caldi. Un pianeta che andasse ad occupare tale regione del diagramma, si troverebbe ad orbitare attorno alla propria stella in meno di 4 giorni e avrebbe un raggio inferiore a dieci raggi terrestri, con una massa pari a circa un decimo di quella di Giove, ovvero prossima a quella di Nettuno. Tale pianeta verrebbe rapidamente privato della sua atmosfera dalla forte radiazione stellare e ridotto a un nucleo non rilevabile. Sebbene questa ipotesi sia stata proposta per spiegare la regione vuota del diagramma attorno alle stelle più rosse, non si sapeva se fosse ragionevole anche per le stelle più calde a causa della scarsità di pianeti conosciuti intorno ad alcune delle stelle più luminose della galassia.
Gli astronomi hanno trovato migliaia di esopianeti (punti neri) attorno alle stelle della Via Lattea, ma pochi pianeti delle dimensioni di Nettuno sono stati scoperti in orbite di breve periodo attorno alle loro stelle, creando quello che gli astronomi chiamano un deserto dei nettuniani caldi (regione rosa, che rappresenta i pianeti con raggi 3-10 volte quello della Terra con periodi orbitali inferiori a 3 giorni). Un nuovo pianeta delle dimensioni di Nettuno (stella gialla) suggerisce che non sopravvivono abbastanza a lungo per essere individuati. I pianeti in questo grafico sono stati scoperti quando hanno transitato davanti alla loro stella, attenuandone la luce. Le tecniche attuali si limitano a trovare pianeti in orbite ravvicinate di breve periodo, inferiori a circa 100 giorni. Crediti: Steven Giacalone/Nasa
Gli attuali metodi di rilevamento degli esopianeti trovano più facilmente pianeti con periodi orbitali brevi, ma il pianeta scoperto dagli autori ha un periodo orbitale più lungo rispetto alla maggior parte di quelli scoperti fino ad oggi. «È uno dei pianeti più piccoli che conosciamo attorno a queste stelle davvero massicce», spiega Steven Giacalone, della Uc Berkeley. «In effetti, questa è la stella più calda che conosciamo con un pianeta più piccolo di Giove. Questo pianeta è interessante soprattutto perché pianeti di questo tipo sono davvero difficili da trovare e probabilmente non ne troveremo molti altri nel prossimo futuro».
La scoperta permette anche di soffermarsi su quella che è l’attuale comprensione di come si evolvono le atmosfere planetarie. «C’è una grande domanda su come i pianeti conservano nel tempo la loro atmosfera», dice Courtney Dressing, della Uc Berkeley. «Quando osserviamo i pianeti più piccoli, stiamo guardando l’atmosfera con cui si sono formati dal disco di accrescimento? Oppure stiamo guardando un’atmosfera che è stata svuotata di gas nel corso del tempo? Se siamo in grado di guardare pianeti che ricevono diverse quantità di luce dalla loro stella, specialmente a diverse lunghezze d’onda della luce, allora possiamo provare a vedere come esattamente un pianeta mantiene la sua atmosfera nel tempo».
Secondo Dressing, è chiaro che i pianeti delle dimensioni di Nettuno fortemente irradiati in orbita attorno a stelle meno massicce e simili al Sole sono più rari del previsto. Ma se questo vale anche per i pianeti in orbita attorno a stelle di tipo A, non si capisce perché non se ne trovano affatto. I pianeti in orbita stretta attorno a stelle simili al Sole ricevono elevate quantità di raggi X e radiazioni ultraviolette, ma i pianeti in orbita stretta attorno a stelle di tipo A risentono di radiazioni del vicino ultravioletto, piuttosto che raggi X o radiazioni ultraviolette estreme. «Determinare se il deserto dei nettuniani caldi riguarda anche stelle di tipo A fornisce informazioni sull’importanza delle radiazioni del vicino ultravioletto nel governare la fuga dell’atmosfera», spiega Dressing. «Questo risultato è importante per comprendere la fisica della perdita di massa atmosferica e per studiare la formazione e l’evoluzione dei piccoli pianeti».
Per capirlo, i ricercatori hanno modellato l’effetto che la radiazione della stella avrebbe sul pianeta e hanno concluso che, sebbene la sua atmosfera si stia lentamente attenuando, probabilmente sopravvivrà per un miliardo di anni, oltre il punto in cui ci si aspetta che la stella collassi, producendo una supernova. Gli autori sostengono infatti che i pianeti della dimensione di Giove e con masse superiori a otto masse terrestri sono meno suscettibili alla fotoevaporazione perché i loro nuclei sono abbastanza massicci da trattenere l’atmosfera durante tutto il tipico ciclo di vita in sequenza principale di un miliardo di anni, per una stella di tipo A. Il loro modello prevede anche che i pianeti le cui dimensioni sono simili a quelle di Nettuno con masse inferiori a 14 masse terrestri sono suscettibili alla perdita totale della loro atmosfera in oltre un miliardo di anni, suggerendo che il deserto nettuniano, precedentemente osservato intorno a stelle di tipo FGKM, probabilmente si estende anche alle stelle di classe A.
La scoperta del nettuniano caldo fuori dalla zona in cui il pianeta sarebbe stato privato del suo gas suggerisce che le stelle luminose di tipo A potrebbero avere numerosi nuclei invisibili all’interno del deserto nettuniano che aspettano di essere scoperti attraverso tecniche più sensibili. «Potremmo aspettarci di vedere un accumulo di nuclei residui di nettuniani con brevi periodi orbitali attorno a tali stelle», concludono i ricercatori nel loro articolo.
Giacalone e Dressing continueranno a cercare altri esopianeti delle dimensioni di Nettuno attorno alle stelle di tipo A, nella speranza di trovarne altri dentro o vicino al deserto nettuniano, per capire dove si formano questi pianeti nel disco di accrescimento, se nel tempo si muovono verso l’interno o verso l’esterno e come evolvono le loro atmosfere.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “HD 56414 b: A Warm Neptune Transiting an A-type Star” di Steven Giacalone, Courtney D. Dressing, A. García Muñoz, Matthew J. Hooton, Keivan G. Stassun, Samuel N. Quinn, George Zhou, Carl Ziegler, Roland Vanderspek, David W. Latham, S. Seager, Joshua N. Winn, Jon M. Jenkins, César Briceño, Chelsea X. Huang, David R. Rodriguez, Avi Shporer, Andrew W. Mann, David Watanabe e Bill Wohler