L'illustrazione di questo artista mostra una gigantesca nuvola di idrogeno che fuoriesce da un caldo, Pianeta delle dimensioni di Nettuno a soli 97 anni luce dalla Terra. L'esopianeta è minuscolo rispetto alla sua stella, una nana rossa chiamata GJ 3470. L'intensa radiazione della stella sta riscaldando l'idrogeno nell'atmosfera superiore del pianeta fino a un punto in cui fugge nello spazio. Il mondo alieno sta perdendo idrogeno a un ritmo 100 volte più veloce di un Nettuno caldo osservato in precedenza, la cui atmosfera sta evaporando. Credito:NASA, ESA, e D. Player (STScI)
La velocità e la distanza con cui i pianeti orbitano attorno alle rispettive stelle ardenti possono determinare il destino di ciascun pianeta, se il pianeta rimane una parte di vecchia data del suo sistema solare o evapori più rapidamente nel cimitero oscuro dell'universo.
Nella loro ricerca per saperne di più sui pianeti lontani oltre il nostro sistema solare, gli astronomi hanno scoperto che un pianeta di medie dimensioni all'incirca delle dimensioni di Nettuno, GJ 3470b, sta evaporando a una velocità 100 volte più veloce di un pianeta di dimensioni simili scoperto in precedenza, GJ 436b.
Le scoperte, pubblicato oggi sulla rivista di Astronomia e astrofisica , far progredire la conoscenza degli astronomi su come si evolvono i pianeti.
"Questa è la prova che i pianeti possono perdere una frazione significativa della loro intera massa. GJ 3470b sta perdendo più massa di qualsiasi altro pianeta che abbiamo visto finora; tra pochi miliardi di anni da oggi, metà del pianeta potrebbe essere andato, " ha detto David Sing, Bloomberg Distinguished Professor alla Johns Hopkins e autore dello studio.
Lo studio fa parte del programma Pancromatico Comparative Exoplanet Treasury (PanCET), guidato da Canta, che mira a misurare le atmosfere di 20 esopianeti nell'ultravioletto, luce ottica e infrarossa, mentre orbitano attorno alle loro stelle. PanCET è il più grande programma di osservazione di esopianeti gestito con il telescopio spaziale Hubble della NASA.
Una questione di particolare interesse per gli astronomi è il modo in cui i pianeti perdono la loro massa per evaporazione. Pianeti come le Terre "super" e i Giove "caldi" orbitano più vicino alle loro stelle e sono quindi più caldi, facendo sì che lo strato più esterno delle loro atmosfere venga spazzato via dall'evaporazione.
Questo grafico traccia gli esopianeti in base alle loro dimensioni e alla distanza dalla loro stella. Ogni punto rappresenta un pianeta extrasolare. Pianeti delle dimensioni di Giove (situati nella parte superiore del grafico) e pianeti delle dimensioni della Terra e delle cosiddette super-Terre (in basso) si trovano sia vicini che lontani dalla loro stella. Ma i pianeti delle dimensioni di Nettuno (al centro della trama) sono poco vicini alla loro stella. Questo cosiddetto deserto di Nettuno caldo mostra che tali mondi alieni sono rari, o, erano abbondanti una volta, ma da allora sono scomparsi. Il rilevamento che GJ 3470b, un caldo Nettuno al confine del deserto, sta perdendo rapidamente la sua atmosfera suggerisce che Nettuno più caldo potrebbe essersi eroso fino a diventare più piccolo, super-Terre rocciose. Credito:NASA, ESA, e A. Feild (STScI)
Mentre questi esopianeti più grandi delle dimensioni di Giove e più piccoli della Terra sono abbondanti, gli esopianeti di medie dimensioni di Nettuno (circa quattro volte più grandi della Terra) sono rari. I ricercatori ipotizzano che questi Nettuni vengano privati delle loro atmosfere e alla fine diventino pianeti più piccoli. È difficile, però, per testimoniare attivamente che lo fanno perché possono essere studiati solo alla luce UV, che limita i ricercatori a esaminare stelle vicine a non più di 150 anni luce di distanza dalla Terra, non oscurato da materiale interstellare. GJ 3470b si trova a 96 anni luce di distanza e circonda una stella nana rossa nella direzione generale della costellazione del Cancro.
In questo studio, Hubble ha scoperto che l'esopianeta GJ 3470b aveva perso una massa significativamente maggiore e aveva un'esosfera notevolmente più piccola rispetto al primo esopianeta delle dimensioni di Nettuno studiato, GJ 436b, a causa della sua minore densità e della ricezione di un'esplosione di radiazioni più forte dalla sua stella ospite.
La densità inferiore di GJ 3470b lo rende incapace di aggrapparsi gravitazionalmente all'atmosfera riscaldata, e mentre la stella che ospita GJ 436b aveva tra i 4 miliardi e gli 8 miliardi di anni, la stella che ospita GJ 3470b ha solo 2 miliardi di anni; una stella più giovane è più attiva e potente, e, perciò, ha più radiazioni per riscaldare l'atmosfera del pianeta.
Il team di Sing stima che GJ 3470b potrebbe aver già perso fino al 35 percento della sua massa totale e, tra qualche miliardo di anni, tutto il suo gas può essere spogliato, lasciando dietro di sé solo un nucleo roccioso.
"Stiamo iniziando a capire meglio come sono modellati i pianeti e quali proprietà influenzano la loro composizione generale, " Sing ha detto. "Il nostro obiettivo con questo studio e il programma PanCET globale è quello di dare un'occhiata ampia alle atmosfere di questi pianeti per determinare come ogni pianeta è influenzato dal proprio ambiente. Confrontando diversi pianeti, possiamo iniziare a mettere insieme il quadro più ampio di come si evolvono".
Guardare avanti, Sing e il team sperano di studiare più esopianeti cercando l'elio nella luce infrarossa, che consentirà un raggio di ricerca più ampio rispetto alla ricerca di idrogeno nella luce UV.
Attualmente, pianeti, che sono costituiti in gran parte da idrogeno ed elio, può essere studiato solo tracciando l'idrogeno nella luce UV. Usando Hubble, l'imminente James Webb Space Telescope della NASA (che avrà una maggiore sensibilità all'elio), e un nuovo strumento chiamato Carmenes che Sing ha scoperto di recente può seguire con precisione la traiettoria degli atomi di elio, gli astronomi potranno ampliare la loro ricerca di pianeti lontani.
