Rappresentazione artistica di un pianeta delle dimensioni di Nettuno nel deserto di Nettuno. È estremamente raro trovare un oggetto di queste dimensioni e densità così vicino alla sua stella. Credito:Università di Warwick/Mark Garlick
Il nucleo superstite di un gigante gassoso è stato scoperto in orbita attorno a una stella lontana dagli astronomi dell'Università di Warwick, offrendo uno sguardo senza precedenti all'interno di un pianeta.
Il centro, che ha le stesse dimensioni di Nettuno nel nostro sistema solare, si crede che sia un gigante gassoso che è stato privato della sua atmosfera gassosa o che non è riuscito a formarne una nella sua prima infanzia.
Il team del Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick riporta oggi la scoperta sulla rivista Natura , e si pensa che sia la prima volta che viene osservato il nucleo esposto di un pianeta.
Offre l'opportunità unica di sbirciare all'interno di un pianeta e conoscere la sua composizione.
Situato intorno a una stella molto simile alla nostra a circa 730 anni luce di distanza, il centro, chiamato TOI 849 b orbita così vicino alla sua stella ospite che un anno è solo 18 ore e la sua temperatura superficiale è di circa 1800K.
TOI 849 b è stato trovato in un sondaggio di stelle effettuato dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, utilizzando il metodo del transito:osservare le stelle per il calo di luminosità rivelatore che indica che un pianeta è passato davanti a loro. Si trovava nel "deserto di Nettuno", un termine usato dagli astronomi per indicare una regione vicina alle stelle dove raramente vediamo pianeti della massa di Nettuno o più grande.
L'oggetto è stato quindi analizzato utilizzando lo strumento HARPS, su un programma guidato dall'Università di Warwick, all'Osservatorio di La Silla dell'Osservatorio europeo australe in Cile. Questo utilizza l'effetto Doppler per misurare la massa degli esopianeti misurando la loro "oscillazione" - piccoli movimenti verso e lontano da noi che si registrano come piccoli spostamenti nello spettro di luce della stella.
Il team ha determinato che la massa dell'oggetto è 2-3 volte superiore a quella di Nettuno ma è anche incredibilmente densa, con tutto il materiale che compone quella massa schiacciato in un oggetto delle stesse dimensioni.
La linea rossa mostra la traccia evolutiva di un pianeta simulato che ha finalmente proprietà simili a quelle del pianeta reale TOI-849b, come si trova nel modello di Berna sulla formazione e l'evoluzione dei pianeti. La traccia è mostrata nel piano del semiasse maggiore in unità astronomiche (AU), questa è la distanza orbitale dalla stella, sull'asse x, e il raggio del pianeta in unità di raggi gioviani sull'asse y. I punti blu-rossi mostrano altri pianeti previsti dal modello. La Terra e Giove sono mostrati nelle loro posizioni per il confronto. Il pianeta inizia a formarsi al tempo iniziale t=0 anni come un piccolo embrione planetario a circa 6 UA. Il protopianeta cresce di massa nel successivo milione di anni, il che aumenta il suo raggio. In questa fase, il raggio del pianeta è ancora molto grande, poiché è incorporato nel disco protoplanetario in cui si forma. La massa crescente del protopianeta lo fa migrare verso l'interno, verso la stella. Questo riduce di nuovo le dimensioni del pianeta. Dopo 3,5 milioni di anni, il pianeta è migrato verso il bordo interno del disco. Là, subisce un impatto gigante molto energetico con un altro protopianeta nel suo sistema planetario. L'enorme calore liberato nella collisione gonfia fortemente l'involucro gassoso del pianeta. La busta viene persa tramite l'overflow del lobo di Roche, e nasce un nucleo planetario scoperto. Nei successivi miliardi di anni, il nucleo esposto si muove lentamente a spirale verso la sua stella ospite a causa delle interazioni di marea. Il pianeta simulato ora ha proprietà come una massa, raggio, e distanza orbitale che sono molto simili alle proprietà osservate di TOI-849b che è mostrato da un simbolo nero-giallo. Alla fine, dopo circa 9,5 miliardi di anni, il pianeta cade nella sua stella ospite. Credito:© Università di Berna
L'autore principale, il dott. David Armstrong del Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick, ha dichiarato:"Anche se questo è un pianeta insolitamente massiccio, è molto lontano dal più massiccio che conosciamo. Ma è il più massiccio che conosciamo per le sue dimensioni, ed estremamente denso per qualcosa delle dimensioni di Nettuno, il che ci dice che questo pianeta ha una storia molto insolita. Anche il fatto che si trovi in una posizione strana per la sua massa aiuta:non vediamo pianeti con questa massa in questi brevi periodi orbitali.
"TOI 849 b è il pianeta terrestre più massiccio, che ha una densità simile alla terra, scoperto. Ci aspetteremmo che un pianeta così massiccio abbia accumulato grandi quantità di idrogeno ed elio quando si è formato, crescendo in qualcosa di simile a Giove. Il fatto che non vediamo quei gas ci fa sapere che si tratta di un nucleo planetario esposto.
"Questa è la prima volta che scopriamo un nucleo intatto esposto di un gigante gassoso attorno a una stella".
Ci sono due teorie sul motivo per cui stiamo vedendo il nucleo del pianeta, piuttosto che un tipico gigante gassoso. Il primo è che un tempo era simile a Giove, ma ha perso quasi tutto il suo gas esterno attraverso una varietà di metodi. Questi potrebbero includere l'interruzione delle maree, dove il pianeta è fatto a pezzi dall'orbitare troppo vicino alla sua stella, o anche una collisione con un altro pianeta. Anche la fotoevaporazione su larga scala dell'atmosfera potrebbe svolgere un ruolo, ma non può spiegare tutto il gas che è stato perso.
In alternativa, potrebbe essere un gigante gassoso "fallito". Gli scienziati ritengono che una volta formato il nucleo del gigante gassoso, qualcosa potrebbe essere andato storto e non ha mai formato un'atmosfera. Questo sarebbe potuto accadere se ci fosse stato un vuoto nel disco di polvere da cui si è formato il pianeta, o se si è formato tardi e il disco ha esaurito il materiale.
Il dottor Armstrong aggiunge:"In un modo o nell'altro, TOI 849 b o era un gigante gassoso o è un gigante gassoso "fallito".
"E' il primo, dicendoci che pianeti come questo esistono e possono essere trovati. Abbiamo l'opportunità di guardare il nucleo di un pianeta in un modo che non possiamo fare nel nostro sistema solare. Ci sono ancora grandi domande aperte sulla natura del nucleo di Giove, Per esempio, esopianeti così strani e insoliti come questo ci danno una finestra sulla formazione dei pianeti che non abbiamo altro modo di esplorare.
"Anche se non abbiamo ancora alcuna informazione sulla sua composizione chimica, possiamo seguirlo con altri telescopi. Perché TOI 849 b è così vicino alla stella, qualsiasi atmosfera rimanente intorno al pianeta deve essere costantemente reintegrata dal nucleo. Quindi, se possiamo misurare quell'atmosfera, possiamo avere un'idea della composizione del nucleo stesso".
