Gli astronomi hanno scoperto una nuova caratteristica nella distribuzione dei pianeti al di fuori del sistema solare, e questa scoperta potrebbe aiutarci a comprendere le dinamiche che determinano la formazione degli esopianeti vicino alle loro stelle. Questa scoperta, effettuata da un team di scienziati dell’Università di Ginevra, del gruppo NCCR Planets e del Centro de Astrobiología (CAB), è stata definita “crestina Neptuniana”. La crestina Neptuniana è una caratteristica nella distribuzione degli esopianeti di dimensioni simili a Nettuno, che si trova tra il “deserto Neptuniano”, dove non ci sono pianeti Neptuniani vicini alla loro stella, noti anche come “hot-Neptunes”, e la “savanna Neptuniana”, dove esiste un’abbondanza di questi mondi più distanti dalla loro stella. Il deserto Neptuniano è stato a lungo un enigma per astronomi e planetologi, segnalando strane anomalie nell’evoluzione dei sistemi planetari. “Abbiamo trovato un’overdensità di pianeti in questa regione, indicando una transizione netta tra il deserto Neptuniano desolato e la più popolata savanna Neptuniana”, ha affermato Vincent Bourrier, Professore Associato presso il Dipartimento di Astronomia della Facoltà di Scienze dell’UNIGE e co-autore dello studio, ha dichiarato in un comunicato. Questa nuova crestina identificata segna una zona critica in cui i pianeti sono riusciti a migrare verso l’interno pur resistendo a intense radiazioni vicino alle loro stelle.
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Il deserto, la crestina e la savanna
Per comprendere da dove proviene il concetto di deserto Neptuniano, è utile considerare come gli scienziati talvolta classificano i pianeti oltre il sistema solare. Dalla scoperta del primo pianeta extrasolare a metà degli anni ’90, gli scienziati hanno scoperto oltre 6.000 pianeti al di fuori del sistema solare, con migliaia di altri in attesa di conferma.
Gli esopianeti possono avere una vasta gamma di dimensioni e masse e possono esistere a diverse distanze dalle loro stelle. Di solito vengono confrontati con mondi all’interno del sistema solare per che gli scienziati possano comprendere alcune delle loro caratteristiche. Così, i “super-Giove” sono pianeti più massicci del Giove, i super-Terra sono più massicci della Terra e i sub-Nettuni sono pianeti più piccoli di Nettuno. Il prefisso “hot” descrive un pianeta abbastanza vicino alla sua stella da completare un’orbita in pochi giorni o addirittura in poche ore.
Riferirsi a un pianeta come “Nettuno” non implica, tuttavia, che sia un gigante di ghiaccio, come il nostro Nettuno. Allo stesso modo, i super-Terra non devono necessariamente essere pianeti terrestri: potrebbero essere piccoli pianeti gassosi. “Super-Giove” e “hot-Giove” sono più propensi ad essere giganti gassosi come Giove, a causa delle loro dimensioni enormi.
Un’illustrazione mostra l’atmosfera di un hot-Jupiter rimossa dalla radiazione della sua stella (Crediti immagine: NASA/CXC/M.Weiss)
Quando gli scienziati hanno iniziato a tracciare gli esopianeti in base a fattori come le loro larghezze e il tempo necessario per orbitare attorno alle loro stelle, sono emersi molti modelli curiosi e affascinanti di distribuzione planetaria. Uno di questi era la mancanza di mondi di dimensioni simili a Nettuno che orbitano vicino alle loro stelle: hot-Neptunes. Gli scienziati ipotizzano che questa assenza esista perché vicino alle stelle, le radiazioni dannose strappano via le atmosfere dei pianeti, “riducendoli”. Questo processo è chiamato fotoevaporazione.
Inoltre, oltre al paesaggio figurato desolato del deserto Neptuniano si trova una regione in cui i mondi di dimensioni simili a Nettuno sono facilmente reperibili. Questa è la savanna Neptuniana. Qui, a distanze maggiori dalle loro stelle, i mondi possono mantenere le loro atmosfere e preservare le loro dimensioni. Si ritiene che i pianeti Neptuniani presenti nella savanna Neptuniana migrino dalle loro posizioni più lontane dalle stelle verso il deserto Neptuniano, dove si avvicinano a quelle stelle e vengono rapidamente privati delle loro atmosfere.
Per comprendere come si siano evoluti il deserto e la savanna Neptuniani, Bourrier e i suoi colleghi hanno utilizzato dati dal telescopio spaziale Kepler della NASA. Definendo regioni precise del “paesaggio Neptuniano”, hanno trovato una regione distinta tra il deserto e la savanna, che rappresenta un periodo orbitale di 3,2 a 5,7 giorni terrestri. Hanno chiamato questa la “crestina Neptuniana”, scoprendo che essa svela alcuni dei processi intricati della migrazione dei pianeti Neptuniani.
Un grafico mostra la distribuzione di esopianeti di dimensioni simili a Nettuno che segna il deserto Neptuniano caldo (Crediti immagine: NASA, ESA e A. Feild (STScI))
“La crestina Neptuniana si erge sopra il deserto e la savanna”, ha detto Bourrier. “Ci fornisce una chiave per comprendere i meccanismi fisici che plasmano il deserto.” Il fatto che questa crestina esista suggerisce che alcuni pianeti di dimensioni simili a Nettuno siano portati in questa regione da un tipo di movimento chiamato “migrazione ad alta eccentricità”. Questo avviene più tardi nella vita di un pianeta e permette a un mondo di resistere all’erosione della sua atmosfera dovuta alla radiazione proveniente dalla sua stella.
Questi processi migratori e la fotoevaporazione delle atmosfere sono probabilmente ciò che plasma il deserto, la crestina e la savanna Neptuniana osservati nel paesaggio Neptuniano. Il team si concentrerà ora sul Very Large Telescope (VLT) e sul suo strumento ESPRESSO (Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) per approfondire la conoscenza del deserto, della savanna e della crestina Neptuniani. Questo dovrebbe permettere ai ricercatori di esaminare l’orientamento di un campione di rari hot-Neptunes. Conoscere l’orientamento di un pianeta è importante perché è un fattore fondamentale nella comprensione di qualsiasi processo migratorio degli esopianeti, il che significa che è un pezzo cruciale di informazione mancante sull’evoluzione dei pianeti vicini e sul perché tendono a non essere di dimensioni simili a Nettuno.
“La crestina Neptuniana è solo l’inizio”, ha affermato il primo autore della ricerca Amadeo Castro-González, uno studente di dottorato presso il Centro per l’Astrobiologia di Madrid. “Con i risultati futuri di questo programma obiettivo, saremo in grado di testare le nostre ipotesi sulle origini e l’evoluzione di questi mondi affascinanti, fornendo una visione più completa del paesaggio Neptuniano vicino.” La ricerca del team è stata pubblicata martedì (17 settembre) nella rivista Astronomia e Astrofisica.