Un team internazionale di astronomi, compreso un gruppo dell'Università di Warwick, hanno scoperto il primo pianeta Ultra Hot Nettuno in orbita attorno alla vicina stella LTT 9779.

Il mondo orbita così vicino alla sua stella che il suo anno dura solo 19 ore, il che significa che la radiazione stellare riscalda il pianeta a oltre 1700 gradi Celsius.

A queste temperature, elementi pesanti come il ferro possono essere ionizzati nell'atmosfera e le molecole dissociate, fornendo un laboratorio unico per studiare la chimica dei pianeti al di fuori del sistema solare.

Anche se il mondo pesa il doppio di Nettuno, è anche leggermente più grande e quindi ha una densità simile. Perciò, LTT 9779b dovrebbe avere un enorme nucleo di circa 28 masse terrestri, e un'atmosfera che costituisce circa il 9% della massa planetaria totale.

Il sistema stesso ha circa la metà dell'età del Sole, a 2 miliardi di anni, e data l'intensa irradiazione, non ci si aspetterebbe che un pianeta simile a Nettuno mantenga la sua atmosfera così a lungo, fornire un intrigante puzzle da risolvere; come sia nato un sistema così improbabile.

LTT 9779 è una stella simile al Sole situata a una distanza di 260 anni luce, un tiro di schioppo in termini astronomici. È super ricco di metalli, avendo il doppio della quantità di ferro nella sua atmosfera rispetto al Sole. Questo potrebbe essere un indicatore chiave del fatto che il pianeta era originariamente un gigante gassoso molto più grande, poiché questi corpi si formano preferenzialmente vicino alle stelle con la più alta abbondanza di ferro.

Le prime indicazioni sull'esistenza del pianeta sono state fornite utilizzando il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), come parte della sua missione di scoprire piccoli pianeti in transito in orbita vicine e stelle luminose in tutto il cielo. Tali transiti si trovano quando un pianeta passa direttamente davanti alla sua stella madre, bloccando parte della luce delle stelle, e la quantità di luce bloccata rivela la taglia del compagno. Mondi come questi, una volta pienamente confermato, può consentire agli astronomi di investigare le loro atmosfere, fornendo una comprensione più profonda della formazione del pianeta e dei processi di evoluzione.

Il segnale di transito è stato rapidamente confermato all'inizio di novembre 2018 come proveniente da un corpo di massa planetario, utilizzando osservazioni prese con lo strumento High Accuracy Radial-velocity Planet Searcher (HARPS), montato sul telescopio da 3,6 m dell'Osservatorio dell'ESO la Silla nel nord del Cile. HARPS utilizza il metodo Doppler Wobble per misurare le masse dei pianeti e le caratteristiche orbitali come il periodo. Quando si trovano oggetti in transito, Le misurazioni Doppler possono essere organizzate per confermare la natura planetaria in modo efficiente. Nel caso di LTT 9779b, il team è stato in grado di confermare la realtà del pianeta dopo solo una settimana di osservazioni.

L'Università di Warwick è un'istituzione leader all'interno del consorzio Next-Generation Transit Survey (NGTS), i cui telescopi al Paranal in Cile hanno effettuato osservazioni di follow-up per aiutare a confermare la scoperta del pianeta. Il Dr. George King del Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick ha lavorato all'analisi dei risultati.

Ha detto:"Siamo stati molto contenti quando i nostri telescopi NGTS hanno confermato il segnale di transito da questo nuovo entusiasmante pianeta. Il calo di luminosità è solo di due decimi dell'uno percento, e pochissimi telescopi sono in grado di effettuare misurazioni così precise."

Il professor James Jenkins del Dipartimento di Astronomia dell'Universidad de Chile, che ha guidato il team, ha dichiarato:"La scoperta di LTT 9779b così presto nella missione TESS è stata una sorpresa completa; una scommessa vinta. La maggior parte degli eventi di transito con periodi inferiori che un giorno si sono rivelati falsi positivi, normalmente stelle binarie ad eclisse sullo sfondo."

LTT 9779b è davvero una bestia rara, esistenti in una regione scarsamente popolata dello spazio dei parametri planetari. "Il pianeta esiste in qualcosa conosciuto come il 'Deserto di Nettuno', una regione priva di pianeti quando osserviamo la popolazione di masse e dimensioni planetarie. Sebbene i giganti ghiacciati sembrino essere un sottoprodotto abbastanza comune del processo di formazione dei pianeti, questo non è il caso molto vicino alle loro stelle. Crediamo che questi pianeti vengano spogliati delle loro atmosfere nel tempo cosmico, finiscono per diventare i cosiddetti pianeti a periodo ultracorto", ha spiegato Jenkins.

I calcoli del Dr. King hanno confermato che l'atmosfera di LTT 9779b avrebbe dovuto essere privata della sua atmosfera attraverso un processo chiamato fotoevaporazione. Ha detto:"I raggi X intensi e l'ultravioletto della giovane stella madre avranno riscaldato l'atmosfera superiore del pianeta e avrebbero dovuto spingere i gas atmosferici nello spazio". D'altra parte, I calcoli del Dr. King hanno mostrato che non c'era abbastanza riscaldamento a raggi X perché LTT 9779b fosse iniziato come un gigante gassoso molto più massiccio. "La fotoevaporazione avrebbe dovuto produrre una roccia nuda o un gigante gassoso, " ha spiegato. "Il che significa che ci deve essere qualcosa di nuovo e insolito che dobbiamo cercare di spiegare sulla storia di questo pianeta."

Il professor Jenkins ha osservato:"I modelli di struttura planetaria ci dicono che il pianeta è un mondo dominato da un nucleo gigante, ma soprattutto, dovrebbero esistere da due a tre masse terrestri di gas atmosferico. Ma se la stella è così vecchia, perché esiste un'atmosfera? Bene, se LTT 9779b nascesse come gigante gassoso, quindi un processo chiamato Roche Lobe Overflow potrebbe aver trasferito quantità significative di gas atmosferico sulla stella".

Roche Lobe Overflow è un processo per cui un pianeta si avvicina così tanto alla sua stella che la gravità più forte della stella può catturare gli strati esterni del pianeta, facendolo trasferire sulla stella e diminuendo così significativamente la massa del pianeta. I modelli prevedono risultati simili a quelli del sistema LTT 9779, ma richiedono anche una messa a punto.

"Potrebbe anche essere che LTT 9779b sia arrivato alla sua orbita attuale abbastanza tardi nel corso della giornata, e quindi non ha avuto il tempo di essere spogliato dell'atmosfera. Le collisioni con altri pianeti del sistema potrebbero averlo proiettato verso l'interno verso la stella. Infatti, poiché è un mondo così unico e raro, scenari più esotici potrebbero essere plausibili", ha aggiunto Jenkins.

Dal momento che il pianeta sembra avere un'atmosfera significativa, e che orbita intorno a una stella relativamente brillante, studi futuri dell'atmosfera planetaria potrebbero svelare alcuni dei misteri relativi a come si formano tali pianeti, come si evolvono, e i dettagli di cosa sono fatti. Jenkins ha concluso:"Il pianeta è molto caldo, che motiva la ricerca di elementi più pesanti dell'Idrogeno e dell'Elio, insieme a nuclei atomici ionizzati. Fa riflettere pensare che questo "pianeta improbabile" sia probabilmente così raro che non troveremo un altro laboratorio simile per studiare in dettaglio la natura di Nettuno ultra caldo. Perciò, dobbiamo estrarre ogni grammo di conoscenza che possiamo da questo diamante grezzo, osservandolo con strumenti sia spaziali che terrestri nei prossimi anni".

"Un Nettuno ultra caldo nel deserto di Nettuno" è pubblicato in Astronomia della natura .