Da quando gli astronomi hanno misurato per la prima volta le dimensioni di un pianeta extrasolare diciassette anni fa, hanno lottato per rispondere alla domanda:come hanno fatto i pianeti più grandi a diventare così grandi? Grazie alla recente scoperta di pianeti gemelli da parte di un team dell'Istituto di Astronomia dell'Università delle Hawaii guidato dallo studente laureato Samuel Grunblatt, ci stiamo avvicinando a una risposta.

I pianeti giganti gassosi sono fatti principalmente di idrogeno ed elio, e sono almeno 4 volte il diametro della Terra. I pianeti giganti gassosi che orbitano vicino alle stelle che li ospitano sono conosciuti come "hot Jupiters". Questi pianeti hanno masse simili a Giove e Saturno, ma tendono ad essere molto più grandi - alcuni sono gonfiati fino a dimensioni anche più grandi delle stelle più piccole.

Le dimensioni insolitamente grandi di questi pianeti sono probabilmente legate al calore che scorre dentro e fuori le loro atmosfere, e diverse teorie sono state sviluppate per spiegare questo processo. "Però, poiché non abbiamo milioni di anni per vedere come si evolve un particolare sistema planetario, le teorie dell'inflazione del pianeta sono state difficili da dimostrare o confutare, " disse Grunblatt.

Per risolvere questo problema, Grunblatt ha cercato tra i dati raccolti dalla missione K2 della NASA per cacciare le stelle giganti rosse di Giove in orbita. queste stelle, che sono nelle ultime fasi della loro vita, diventano significativamente più grandi durante la vita del loro pianeta compagno. Seguendo una teoria avanzata da Eric Lopez del Goddard Space Flight Center della NASA, Giove caldi orbitanti stelle giganti rosse dovrebbero essere altamente gonfiati se l'input di energia diretta dalla stella ospite è il processo dominante che gonfia i pianeti.

La ricerca ha ora rivelato due pianeti, ciascuno in orbita attorno alla propria stella ospite con un periodo di circa 9 giorni. Usando le oscillazioni stellari per calcolare con precisione i raggi sia delle stelle che dei pianeti, il team ha scoperto che i pianeti sono il 30% più grandi di Giove. Le osservazioni utilizzando l'Osservatorio W. M. Keck su Maunakea hanno anche mostrato che, nonostante le loro grandi dimensioni, i pianeti erano massicci solo la metà di Giove. Sorprendentemente, i due pianeti sono quasi gemelli in termini di periodi orbitali, raggi, e masse.

Utilizzando modelli per tracciare l'evoluzione dei pianeti e delle loro stelle nel tempo, il team ha calcolato l'efficienza dei pianeti nell'assorbire il calore dalla stella e trasferirlo ai loro interni profondi, facendo sì che l'intero pianeta si espanda di dimensioni e diminuisca di densità. Le loro scoperte mostrano che questi pianeti probabilmente avevano bisogno della maggiore radiazione della stella gigante rossa per gonfiarsi, ma anche la quantità di radiazioni assorbite è stata inferiore al previsto.

È rischioso tentare di giungere a conclusioni forti con solo due esempi. Ma questi risultati iniziano a escludere alcune spiegazioni dell'inflazione del pianeta, e sono coerenti con uno scenario in cui i pianeti vengono gonfiati direttamente dal calore delle stelle che li ospitano. Le crescenti prove scientifiche sembrano suggerire che le sole radiazioni stellari possono alterare direttamente le dimensioni e la densità di un pianeta.

Il nostro Sole alla fine diventerà una stella gigante rossa, quindi è importante quantificare l'effetto che la sua evoluzione avrà sul resto del Sistema Solare. "Studiare come l'evoluzione stellare influenza i pianeti è una nuova frontiera, sia in altri sistemi solari che nel nostro, " ha detto Grunblatt. " Con una migliore idea di come i pianeti rispondono a questi cambiamenti, possiamo iniziare a determinare come l'evoluzione del Sole influenzerà l'atmosfera, oceani, e la vita qui sulla Terra."

La ricerca di pianeti giganti gassosi attorno alle stelle giganti rosse continua poiché ulteriori sistemi potrebbero distinguere in modo definitivo tra scenari di inflazione planetaria. Grunblatt e il suo team hanno ricevuto del tempo con il telescopio spaziale Spitzer della NASA per misurare le dimensioni di questi pianeti gemelli in modo più accurato. Inoltre, la ricerca di pianeti intorno alle giganti rosse con la missione K2 della NASA continuerà per almeno un altro anno, e il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, lancio nel 2018, osserverà centinaia di migliaia di giganti rosse in tutto il cielo.

"Vedere doppio con K2:testare la riinflazione con due pianeti notevolmente simili in orbita attorno a giganti rosse" è stato pubblicato nell'edizione del 27 novembre di The Giornale Astronomico .