Per la prima volta, astronomi del MIT e di altri luoghi hanno osservato una stella che pulsa in risposta al suo pianeta orbitante.

La stella, che va sotto il nome HAT-P-2, si trova a circa 400 anni luce dalla Terra ed è circondato da un gigante gassoso che misura otto volte la massa di Giove, uno degli esopianeti più massicci conosciuti oggi. Il pianeta, denominato HAT-P-2b, segue la sua stella in un'orbita altamente eccentrica, volare estremamente vicino e intorno alla stella, poi sfrecciando lontano prima di tornare indietro.

I ricercatori hanno analizzato più di 350 ore di osservazioni di HAT-P-2 prese dallo Spitzer Space Telescope della NASA, e ha scoperto che la luminosità della stella sembra oscillare leggermente ogni 87 minuti. In particolare, la stella sembra vibrare ad armoniche esatte, o multipli della frequenza orbitale del pianeta, la velocità con cui il pianeta gira intorno alla sua stella.

Le pulsazioni precisamente cronometrate hanno portato i ricercatori a credere che, contrariamente alla maggior parte delle previsioni basate su modelli teorici del comportamento esoplanetario, HAT-P-2b potrebbe essere abbastanza massiccio da distorcere periodicamente la sua stella, facendo brillare la superficie fusa della stella, o pulsare, in risposta.

"Pensavamo che i pianeti non potessero davvero eccitare le loro stelle, ma troviamo che questo lo fa, "dice Julien de Wit, un postdoc presso il Dipartimento della Terra del MIT, Scienze dell'atmosfera e planetarie. "C'è un legame fisico tra i due, ma in questa fase in realtà non possiamo spiegarlo. Quindi queste sono pulsazioni misteriose indotte dalla compagna della stella".

De Wit è l'autore principale di un documento che dettaglia i risultati, pubblicato oggi in Lettere per riviste astrofisiche .

Ottenere un impulso

La squadra si è imbattuta per caso nelle pulsazioni stellari. Originariamente, i ricercatori hanno cercato di generare una mappa precisa della distribuzione della temperatura di un esopianeta mentre orbita attorno alla sua stella. Una tale mappa aiuterebbe gli scienziati a monitorare come l'energia viene fatta circolare nell'atmosfera di un pianeta, che possono dare indizi sui modelli e sulla composizione del vento di un'atmosfera.

Con questo obiettivo in mente, il team ha considerato HAT-P-2 come un sistema ideale:poiché il pianeta ha un'orbita eccentrica, oscilla tra temperature estreme, girando
freddo mentre si allontana dalla sua stella, quindi riscaldandosi rapidamente mentre oscilla molto vicino.

"La stella scarica un'enorme quantità di energia nell'atmosfera del pianeta, e il nostro obiettivo originale era vedere come l'atmosfera del pianeta ridistribuisce questa energia, "dice de Wit.

I ricercatori hanno ottenuto 350 ore di osservazioni di HAT-P-2, scattata a intermittenza dal telescopio a infrarossi di Spitzer tra luglio 2011 e novembre 2015. Il set di dati rappresenta uno dei più grandi mai catturati da Spitzer, dando a de Wit e ai suoi colleghi molte osservazioni per consentire di rilevare i segnali incredibilmente piccoli necessari per mappare la distribuzione della temperatura di un esopianeta.

Il team ha elaborato i dati e si è concentrato sulla finestra in cui il pianeta si è avvicinato maggiormente, passando prima davanti e poi dietro la stella. Durante questi periodi, i ricercatori hanno misurato la luminosità della stella per determinare la quantità di energia, sotto forma di calore, trasferiti sul pianeta.

Ogni volta che il pianeta passava dietro la stella, i ricercatori hanno visto qualcosa di inaspettato:invece di una linea piatta, che rappresenta una goccia momentanea mentre il pianeta è mascherato dalla sua stella, osservarono minuscoli picchi, oscillazioni nella luce della stella, con un tempo di circa 90 minuti, si trattava di multipli esatti della frequenza orbitale del pianeta.

"Erano segnali molto piccoli, " dice de Wit. "È stato come captare il ronzio di una zanzara che passa accanto a un motore a reazione, entrambe le miglia di distanza."

tante teorie, un grande mistero

Le pulsazioni stellari possono verificarsi costantemente mentre la superficie di una stella bolle e si capovolge naturalmente. Ma le minuscole pulsazioni rilevate da de Wit e dai suoi colleghi sembrano essere in concerto con l'orbita del pianeta. I segnali, hanno concluso, non deve essere dovuto a nulla nella stella stessa, ma al pianeta che gira oa un effetto negli strumenti di Spitzer.

I ricercatori hanno escluso quest'ultimo dopo aver modellato tutti i possibili effetti strumentali, come vibrazioni, che avrebbe potuto influenzare le misurazioni, e trovando che nessuno degli effetti avrebbe potuto produrre le pulsazioni che osservavano.

"Pensiamo che queste pulsazioni debbano essere indotte dal pianeta, che è sorprendente, " dice de Wit. "L'abbiamo visto in sistemi con due stelle rotanti che sono supermassicci, dove uno può davvero distorcere l'altro, rilasciare la distorsione, e l'altro vibra. Ma non ci aspettavamo che questo accadesse con un pianeta, anche uno così massiccio".

"Questo è davvero emozionante perché, se le nostre interpretazioni sono corrette, ci dice che i pianeti possono avere un impatto significativo sui fenomeni fisici che operano nelle loro stelle ospiti, ", afferma la coautrice Victoria Antoci, un postdoc presso l'Università di Aarhus in Danimarca. "In altre parole, la stella 'sa' del suo pianeta e reagisce alla sua presenza."

Il team ha alcune teorie su come il pianeta potrebbe far pulsare la sua stella. Per esempio, forse l'attrazione gravitazionale transitoria del pianeta sta disturbando la stella quanto basta per farla inclinare verso una fase auto-pulsante. Ci sono stelle che pulsano naturalmente, e forse HAT-P-2b sta spingendo la sua stella verso quello stato, il modo in cui l'aggiunta di sale a una pentola d'acqua bollente può farla bollire. De Wit dice che questa è solo una delle tante possibilità, ma arrivare alla radice delle pulsazioni stellari richiederà molto più lavoro.

"È un mistero, ma è fantastico, perché dimostra che la nostra comprensione di come un pianeta influenza la sua stella non è completa, " dice de Wit. "Quindi dovremo andare avanti e capire cosa sta succedendo lì".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.