Un esopianeta gigante gassoso, il più soffice mai scoperto, è stato rilevato in orbita attorno a una fredda stella nana rossa.
Gli astronomi utilizzando il telescopio WIYN da 3,5 metri al Kitt Peak National Observatory in Arizona, hanno osservato un insolito pianeta simile a Giove in orbita attorno a una fredda stella nana rossa.
Situato a circa 580 anni luce dalla Terra nella costellazione dell’Auriga, questo pianeta, identificato come TOI-3757 b, è il pianeta a più bassa densità mai rilevato attorno a una stella nana rossa e si stima che abbia una densità media simile a quella di un marshmallow.
Le nane rosse sono i membri più piccoli e più deboli delle cosiddette stelle di sequenza principale – stelle che convertono l’idrogeno in elio nei loro nuclei ad un ritmo costante.
Sebbene “fredde” rispetto a stelle come il nostro Sole, le nane rosse possono essere estremamente attive ed eruttare con potenti brillamenti in grado di spogliare un pianeta della sua atmosfera, rendendo questo sistema stellare un luogo apparentemente inospitale per formare un pianeta così gossamer.
“I pianeti giganti attorno alle stelle nane rosse sono stati tradizionalmente ritenuti difficili da formare“, afferma Shubham Kanodia, ricercatore presso il Carnegie Institution for Science’s Earth and Planets Laboratory e primo autore di un articolo pubblicato su The Astronomical Journal.
Ci sono ancora misteri inspiegabili che circondano TOI-3757 b: il più grande è come un pianeta gigante gassoso possa formarsi attorno a una stella nana rossa, e in particolare un pianeta a così bassa densità. Il team di Kanodia, tuttavia, pensa che potrebbero avere una soluzione a quel mistero.
Propongono che la densità extra-bassa di TOI-3757 b potrebbe essere il risultato di due fattori. Il primo riguarda il nucleo roccioso del pianeta; Si pensa che i giganti gassosi inizino come massicci nuclei rocciosi circa dieci volte la massa della Terra, a quel punto attirano rapidamente grandi quantità di gas vicini per formare i giganti gassosi che vediamo oggi.
La stella di TOI-3757b ha una minore abbondanza di elementi pesanti rispetto ad altre nane con giganti gassosi, e questo potrebbe aver portato alla formazione più lenta del nucleo roccioso, ritardando l’inizio dell’accrescimento di gas e quindi influenzando la densità complessiva del pianeta.
Il secondo fattore potrebbe essere l’orbita del pianeta, che si pensa sia leggermente ellittica. Ci sono momenti in cui si avvicina alla sua stella rispetto ad altre volte, con conseguente sostanziale eccesso di riscaldamento che può causare il gonfiore dell’atmosfera del pianeta.
Il pianeta è stato inizialmente individuato dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA. Il team di Kanodia ha poi effettuato osservazioni di follow-up utilizzando strumenti terrestri, tra cui NEID e NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager), entrambi ospitati presso il telescopio WIYN da 3,5 metri; l’Habitable-zone Planet Finder (HPF) sul telescopio Hobby-Eberly; e il Red Buttes Observatory (RBO) nel Wyoming.
TESS ha esaminato l’incrocio di questo pianeta TOI-3757 b davanti alla sua stella, che ha permesso agli astronomi di calcolare il diametro del pianeta di circa 150.000 chilometri, leggermente più grande di quello di Giove.
Il pianeta termina un’orbita completa attorno alla sua stella ospite in soli 3,5 giorni, 25 volte meno del pianeta più vicino nel nostro Sistema Solare – Mercurio – che impiega circa 88 giorni per farlo.
Gli astronomi hanno quindi usato NEID e HPF per misurare il moto apparente della stella lungo la linea di vista, nota anche come velocità radiale. Queste misurazioni hanno fornito la massa del pianeta, che è stata calcolata essere circa un quarto di quella di Giove, o circa 85 volte la massa della Terra.
Conoscere le dimensioni e la massa ha permesso al team di Kanodia di calcolare la densità media di TOI-3757 b come 0,27 grammi per centimetro cubo, il che lo renderebbe meno denso della metà di Saturno (il pianeta a più bassa densità nel Sistema Solare), circa un quarto della densità dell’acqua (il che significa che galleggerebbe se posto in una vasca da bagno gigante piena d’acqua).
“Potenziali osservazioni future dell’atmosfera di questo pianeta utilizzando il nuovo telescopio spaziale James Webb della NASA potrebbero aiutare a far luce sulla sua natura gonfia”, afferma Jessica Libby-Roberts, ricercatrice post-dottorato presso la Pennsylvania State University e seconda autrice di questo articolo.
“Trovare più sistemi simili con pianeti giganti – che una volta erano teorizzati essere estremamente rari intorno alle nane rosse – fa parte del nostro obiettivo di capire come si formano i pianeti”, dice Kanodia.
La scoperta evidenzia l’importanza di NEID nella sua capacità di confermare alcuni degli esopianeti candidati attualmente scoperti dalla missione TESS della NASA, fornendo importanti obiettivi per il nuovo James Webb Space Telescope (JWST) per seguire e iniziare a caratterizzare le loro atmosfere.
Questo a sua volta informerà gli astronomi di cosa sono fatti i pianeti e come si sono formati e, per i mondi rocciosi potenzialmente abitabili, se potrebbero essere in grado di sostenere la vita.
Immagine: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani
