Concetto artistico di un pianeta delle dimensioni di Nettuno, a sinistra, attorno a una stella blu di tipo A. Gli astronomi dell'Università di Berkeley hanno scoperto un gigante gassoso difficile da trovare attorno a una di queste stelle luminose, ma di breve durata, proprio ai margini del caldo deserto di Nettuno, dove la forte radiazione della stella probabilmente spoglia qualsiasi pianeta gigante del suo gas. Credito:Steven Giacalone, UC Berkeley
Negli ultimi 25 anni, gli astronomi hanno trovato migliaia di esopianeti attorno alle stelle della nostra galassia, ma oltre il 99% di essi orbita attorno a stelle più piccole, dalle nane rosse alle stelle leggermente più massicce del nostro Sole, che è considerato una stella di dimensioni medie.
Pochi sono stati scoperti intorno a stelle ancora più massicce, come le stelle di tipo A - stelle blu brillante due volte più grandi del Sole - e la maggior parte degli esopianeti che sono stati osservati hanno le dimensioni di Giove o più grandi. Alcune delle stelle più luminose del cielo notturno, come Sirio e Vega, sono stelle di tipo A.
Gli astronomi dell'Università della California, a Berkeley, ora riportano un nuovo pianeta delle dimensioni di Nettuno, chiamato HD 56414 b, attorno a una di queste stelle di tipo A che bruciano caldo, ma di breve durata, e forniscono un suggerimento sul perché così pochi giganti gassosi più piccoli di Giove sono stati visti intorno all'1% più luminoso delle stelle della nostra galassia.
Gli attuali metodi di rilevamento degli esopianeti trovano più facilmente pianeti con periodi orbitali brevi e rapidi attorno alle loro stelle, ma questo pianeta appena scoperto ha un periodo orbitale più lungo rispetto alla maggior parte di quelli scoperti fino ad oggi. I ricercatori suggeriscono che un pianeta delle dimensioni di Nettuno più facile da trovare seduto più vicino a una stella luminosa di tipo A verrebbe rapidamente privato del suo gas dalla forte radiazione stellare e ridotto a un nucleo non rilevabile.
Sebbene questa teoria sia stata proposta per spiegare i cosiddetti deserti caldi di Nettuno attorno a stelle più rosse, non era noto se questo si estendesse a stelle più calde - le stelle di tipo A sono circa 1,5 o 2 volte più calde del sole - a causa della scarsità di pianeti conosciuti intorno alcune delle stelle più luminose della galassia.
"È uno dei pianeti più piccoli che conosciamo attorno a queste stelle davvero massicce", ha detto Steven Giacalone, studente laureato alla UC Berkeley. "In effetti, questa è la stella più calda che conosciamo con un pianeta più piccolo di Giove. Questo pianeta è interessante prima di tutto perché questi tipi di pianeti sono davvero difficili da trovare e probabilmente non ne troveremo molti come loro nel prossimo futuro."
Il caldo deserto di Nettuno
La scoperta di quello che i ricercatori chiamano un "caldo Nettuno" appena fuori dalla zona in cui il pianeta sarebbe stato privato del suo gas suggerisce che le stelle luminose di tipo A potrebbero avere numerosi nuclei invisibili all'interno della calda zona di Nettuno che aspettano di essere scoperti attraverso tecniche più sensibili.
"Potremmo aspettarci di vedere un accumulo di nuclei di Nettuniano residui a brevi periodi orbitali" attorno a tali stelle, hanno concluso i ricercatori nel loro articolo.
La scoperta si aggiunge anche alla nostra comprensione di come si evolvono le atmosfere planetarie, ha affermato Courtney Dressing, assistente professore di astronomia alla UC Berkeley.
"C'è una grande domanda su come i pianeti conservano la loro atmosfera nel tempo", ha detto Dressing. "Quando osserviamo i pianeti più piccoli, stiamo guardando l'atmosfera con cui si è formato quando si è originariamente formato da un disco di accrescimento? Stiamo guardando un'atmosfera che è stata degassata dal pianeta nel tempo? Se siamo in grado per guardare i pianeti che ricevono diverse quantità di luce dalla loro stella, in particolare diverse lunghezze d'onda della luce, che è ciò che le stelle A ci permettono di fare - ci permette di cambiare il rapporto tra i raggi X e la luce ultravioletta - quindi possiamo provare a guarda come esattamente un pianeta mantiene la sua atmosfera nel tempo."
Gli astronomi hanno trovato migliaia di esopianeti (punti neri) attorno alle stelle della Via Lattea, ma pochi pianeti delle dimensioni di Nettuno sono stati scoperti in orbite di breve periodo attorno alle loro stelle, creando quello che gli astronomi chiamano un deserto di Nettuno caldo (regione rosa, che rappresenta i pianeti con raggi 3-10 volte quello della Terra con periodi orbitali inferiori a 3 giorni). Un nuovo pianeta delle dimensioni di Nettuno (stella gialla) suggerisce che non sopravvivono abbastanza a lungo per essere individuati. I pianeti su questa carta sono stati scoperti quando hanno attraversato o transitato davanti alla loro stella, attenuandone la luce. Le tecniche attuali si limitano a trovare pianeti in orbite ravvicinate di breve periodo, inferiori a circa 100 giorni. Credito:Grafico di Steven Giacalone, utilizzando i dati per gentile concessione della NASA
Giacalone e Dressing hanno riportato la loro scoperta in un articolo accettato da The Astrophysical Journal Letters e pubblicato online.
Secondo Dressing, è assodato che i pianeti delle dimensioni di Nettuno altamente irradiati in orbita attorno a stelle meno massicce e simili al Sole sono più rari del previsto. Ma non è noto se ciò valga per i pianeti in orbita attorno a stelle di tipo A, perché questi pianeti sono difficili da rilevare.
E una stella di tipo A è un animale diverso dalle nane F, G, K e M più piccole. I pianeti ravvicinati in orbita attorno a stelle simili al sole ricevono elevate quantità di raggi X e radiazioni ultraviolette, ma i pianeti ravvicinati in orbita attorno a stelle di tipo A subiscono molte più radiazioni ultraviolette rispetto alle radiazioni a raggi X o alle radiazioni ultraviolette estreme.
"Determinare se il caldo deserto di Nettuno si estende anche alle stelle di tipo A fornisce informazioni sull'importanza delle radiazioni quasi ultraviolette nel governare la fuga atmosferica", ha affermato. "Questo risultato è importante per comprendere la fisica della perdita di massa atmosferica e studiare la formazione e l'evoluzione dei piccoli pianeti."
Il pianeta HD 56414 b è stato rilevato dalla missione TESS della NASA mentre transitava sulla sua stella, HD 56414. Dressing, Giacalone e i loro colleghi hanno confermato che HD 56414 era una stella di tipo A ottenendo spettri con il telescopio da 1,5 metri operato dal Small and Consorzio Moderate Aperture Research Telescope System (SMARTS) a Cerro Tololo in Cile.
Il pianeta ha un raggio 3,7 volte quello della Terra e orbita attorno alla stella ogni 29 giorni a una distanza pari a circa un quarto della distanza tra la Terra e il Sole. Il sistema ha circa 420 milioni di anni, molto più giovane dell'età di 4,5 miliardi di anni del nostro sole.
I ricercatori hanno modellato l'effetto che la radiazione della stella avrebbe sul pianeta e hanno concluso che, sebbene la stella si stia lentamente attenuando nella sua atmosfera, probabilmente sopravviverà per un miliardo di anni, oltre il punto in cui ci si aspetta che la stella brucia e collassa, producendo una supernova.
Giacalone ha affermato che i pianeti delle dimensioni di Giove sono meno suscettibili alla fotoevaporazione perché i loro nuclei sono abbastanza massicci da trattenere il loro gas idrogeno.
"C'è questo equilibrio tra la massa centrale del pianeta e quanto è gonfia l'atmosfera", ha detto. "Per i pianeti delle dimensioni di Giove o più grandi, il pianeta è abbastanza massiccio da trattenere gravitazionalmente la sua atmosfera gonfia. Mentre ti sposti su pianeti delle dimensioni di Nettuno, l'atmosfera è ancora gonfia, ma il pianeta non è così massiccio, quindi possono perdere le loro atmosfere più facilmente."
Giacalone e Dressing continuano a cercare altri esopianeti delle dimensioni di Nettuno attorno alle stelle di tipo A, nella speranza di trovarne altri dentro o vicino al caldo deserto di Nettuno, per capire dove si formano questi pianeti nel disco di accrescimento durante la formazione stellare, se si muovono verso l'interno o verso l'esterno nel tempo e come si evolvono le loro atmosfere. + Esplora ulteriormente
