Un nuovo studio potrebbe spiegare come mai si trovano pochi esopianeti delle dimensioni tra le super-Terre e i sub-nettuniani.
Gli esopianeti (pianeti al di fuori del nostro sistema solare) sono disponibili in una varietà di dimensioni, da piccoli pianeti rocciosi a colossali giganti gassosi. Nel mezzo si trovano le super-Terre rocciose e i sub-Nettuno più grandi con atmosfere gonfie. Ma c’è un’evidente assenza – un “divario dimensionale” – di pianeti che rientrano tra 1,5 e 2 volte la dimensione della Terra (o tra super-Terre e sub-Nettuno) che gli scienziati hanno lavorato per comprendere meglio. Alcuni esopianeti sembrano perdere la loro atmosfera e ridursi di dimensione. In un nuovo studio utilizzando il telescopio spaziale Kepler della NASA, è stata scoperta la possibile ragione per cui alcuni esopianeti si riducono di dimensione: i loro nuclei stanno spingendo via le loro atmosfere dall’interno verso l’esterno.
Dimensioni specifiche
Gli scienziati hanno ad oggi confermato il rilevamento di oltre 5.000 esopianeti, ma ci sono meno pianeti del previsto con un diametro compreso tra 1,5 e 2 volte quello della Terra. I dati raccolti sono sufficienti per dire che questo divario non sia casuale, ma c’è qualcosa che impedisce ai pianeti di raggiungere e/o rimanere in quella gamma di dimensioni.
I ricercatori pensano che questo divario potrebbe essere spiegato dal fatto che alcuni sub-nettuniani perdono la loro atmosfera nel tempo. Questa perdita avverrebbe se il pianeta non avesse massa sufficiente, e quindi forza gravitazionale, per trattenere la sua atmosfera. Quindi i sub-Nettuno che non sono abbastanza massicci si ridurrebbero fino alle dimensioni di una super-Terra, lasciando il divario tra le due dimensioni dei pianeti.
Ma esattamente come questi esopianeti stiano perdendo la loro atmosfera è rimasto un mistero. Gli scienziati hanno individuato due probabili meccanismi: uno è chiamato perdita di massa alimentata dal nucleo e l’altro “fotoevaporazione”. Lo studio ha scoperto nuove prove a sostegno della prima.
Il mistero degli esopianeti mancanti
La perdita di massa alimentata dal nucleo si verifica quando la radiazione emessa dal nucleo caldo di un pianeta spinge l’atmosfera lontano dal pianeta nel tempo e quella radiazione spinge sull’atmosfera dal basso.
L’altra spiegazione principale del divario planetario, la fotoevaporazione, avviene quando l’atmosfera di un pianeta viene sostanzialmente spazzata via dalla radiazione calda della sua stella ospite. In questo scenario la radiazione ad alta energia proveniente dalla stella si comporta come un asciugacapelli su un cubetto di ghiaccio.
Mentre si pensa che la fotoevaporazione avvenga durante i primi 100 milioni di anni di un esopianeta, si ritiene che la perdita di massa alimentata dal nucleo avvenga molto più tardi, più vicino a 1 miliardo di anni. Ma per entrambi i meccanismi, se non hai abbastanza massa non puoi resistere, perdi la tua atmosfera e ti rimpicciolisci.
Per questo studio gli autori hanno utilizzato i dati del K2 della NASA, una missione estesa del telescopio spaziale Kepler, per osservare gli ammassi stellari del Presepe e delle Iadi, che hanno dai 600 agli 800 milioni di anni. Poiché si ritiene generalmente che i pianeti abbiano la stessa età della loro stella ospite, gli esopianeti sub-nettuniani in questo sistema avrebbero superato l’età in cui avrebbe potuto aver luogo la fotoevaporazione, ma non abbastanza vecchi da aver subito una perdita di massa alimentata dal nucleo.
Se ci fossero molti esopianeti sub-nettuniani nelPresepe e nelle Iadi rispetto alle stelle più vecchie in altri ammassi, si potrebbe concludere che la fotoevaporazione non ha avuto luogo. In tal caso, la perdita di massa alimentata dal nucleo sarebbe la spiegazione più probabile di ciò che accade nel tempo ai sub-nettuniani meno massicci.
I risultati della ricerca
Osservando Praesepe e Hyades, i ricercatori hanno scoperto che quasi il 100% delle stelle in questi ammassi hanno ancora un esopianeta sub-nettuniano o un candidato nella loro orbita. A giudicare dalle dimensioni di questi pianeti, i ricercatori ritengono che abbiano conservato la loro atmosfera. Ciò differisce dalle altre stelle più vecchie osservate da K2 (stelle con più di 800 milioni di anni), solo il 25% delle quali ha orbitanti sub-nettuniani. L’età più avanzata di queste stelle è più vicina al periodo in cui si ritiene che avvenga la perdita di massa alimentata dal nucleo.
Da queste osservazioni, il team ha concluso che la fotoevaporazione non avrebbe potuto avere luogo in Praesepe e nelle Iadi. Se così fosse, si sarebbe verificata centinaia di milioni di anni prima e su questi pianeti sarebbe rimasta poca, se non nessuna, atmosfera. Ciò lascia la perdita di massa alimentata dal nucleo come la spiegazione principale di ciò che probabilmente accade alle atmosfere di questi pianeti.
Il team ha trascorso più di cinque anni a costruire il catalogo dei pianeti candidati necessario per lo studio. Ma la ricerca è lungi dall’essere completa ed è possibile che l’attuale comprensione della fotoevaporazione e/o della perdita di massa alimentata dal nucleo possa evolversi. I risultati saranno probabilmente messi alla prova da studi futuri prima che qualcuno possa dichiarare risolto una volta per tutte il mistero di questo divario planetario.
Da sempre Passione Astronomia prova a costruire, attraverso la divulgazione scientifica, una comunità di persone più informate e consapevoli. È anche il motivo per cui molte persone come te si sono abbonate a Passione Astronomia e ne diventano ogni giorno parte integrante. Più siamo e meglio stiamo, e per questo invitiamo anche te a prenderlo in considerazione e diventare membro: il tuo supporto ci aiuta a portare avanti il nostro progetto.
Fonte: NASA\JPL
