55 Cancri: nuove scoperte sul pianeta “infernale”

Una nuova ricerca fa luce su come il “pianeta infernale”, 55 Cancri o Janssen, sia diventato così estremamente caldo. 55 Cancri orbita attorno alla sua stella così vicino che un anno dura solo 18 ore, la sua superficie è essenzialmente un oceano di lava e il suo interno è considerato brulicante di diamanti.

L’evoluzione di 55 Cancri

Precedenti ricerche suggerivano che la vicina orbita della nana rossa abbia provocato il disallineamento dei pianeti rispetto a Copernico.

Nel nuovo studio, i ricercatori propongono che le interazioni tra i corpi celesti abbiano spostato 55 Cancri verso la sua infernale posizione attuale. Man mano che 55 Cancri si avvicinava a Copernico, la gravità della stella diventava sempre più dominante. Poiché il pianeta ruota, la forza centrifuga ha provocato un leggero rigonfiamento della sua parte centrale verso l’esterno e l’appiattimento della parte superiore e inferiore. Quell’asimmetria ha influenzato la gravità percepita da 55 Cancri, allineando il pianeta con l’equatore più spesso della stella.

Le nuove intuizioni arrivano grazie a un nuovo strumento chiamato EXPRES che ha catturato misurazioni ultra precise della luce stellare che brilla dal Sole di 55 Cancri. Le misurazioni della luce si sono leggermente spostate mentre 55 Cancri si spostava tra la Terra e la stella (un effetto simile alla nostra luna che blocca il sole durante un’eclissi solare).

Analizzando queste misurazioni, gli astronomi hanno scoperto che 55 Cancri orbita attorno a Copernico lungo l’equatore della stella, a differenza degli altri pianeti di Copernico, che si trovano su percorsi orbitali così diversi da non incrociarsi mai tra la stella e la Terra.

L’implicazione è che probabilmente 55 Cancri si sia formato in un’orbita relativamente più fredda e lontana, e nel tempo sia caduto lentamente verso Copernico. Man mano che 55 Cancri si avvicinava, la forte attrazione gravitazionale di Copernico alterava l’orbita del pianeta.

“Abbiamo appreso come questo sistema multi-planetario sia entrato nel suo stato attuale”, ha affermato l’autrice principale dello studio Lily Zhao, ricercatrice presso il Flatiron Institute’s Center for Astrofisica Computazionale (CCA) a New York City.

“Probabilmente anche nella sua orbita originale il pianeta sarebbe stato così caldo che nulla di cui siamo a conoscenza sarebbe stato in grado di sopravvivere sulla sua superficie”, ha dichiarato Zhao. Tuttavia, le nuove scoperte potrebbero aiutare gli scienziati a capire meglio come si formano e si muovono i pianeti nel tempo. Tali informazioni sono fondamentali per scoprire quanto siano comuni gli ambienti simili alla Terra nell’universo e, quindi, quanto possa essere abbondante la vita extraterrestre.

Il nostro sistema solare, dopotutto, è l’unico posto nel cosmo in cui sappiamo che esiste la vita.

Tutti i pianeti orbitano a pochi gradi l’uno dall’altro, essendosi formati dallo stesso disco di gas e polvere. Quando le missioni di caccia agli esopianeti iniziarono a scoprire mondi attorno a stelle lontane, trovarono molti pianeti che non orbitavano attorno alle loro stelle ospiti su un piano piatto. Ciò ha sollevato la questione se il nostro sistema solare simile a una frittella sia davvero una rarità.

Il sistema planetario di Copernico, che dista solo 40 anni luce dalla Terra, è di particolare interesse data la sua complessità e i suoi studi: cinque esopianeti orbitano attorno a una stella di sequenza principale (la categoria di stelle più comune) in una coppia binaria con un stella nana rossa. In effetti, 55 Cancri è stata la prima “super-Terra” scoperta attorno a una stella della sequenza principale. Sebbene 55 Cancri abbia una densità simile alla Terra ed è probabilmente roccioso, è circa otto volte più massiccio e due volte più largo.

Dopo la sua scoperta e conferma, 55 Cancri è diventato il primo esempio conosciuto di un pianeta a periodo ultra breve. L’orbita di 55 Cancri ha un raggio minimo di circa 2 milioni di chilometri. Per fare un confronto, quella di Mercurio è di 46 milioni di chilometri e quella della Terra è di circa 147 milioni. L’orbita di 55 Cancri è così aderente attorno a Copernico che all’inizio alcuni astronomi dubitarono della sua esistenza.

In che modo gli scienziati hanno misurato il percorso orbitale?

Determinare il percorso di 55 Cancri attorno a Copernico potrebbe rivelare molto sulla storia del pianeta, ma effettuare tali misurazioni è stato incredibilmente difficile. Gli astronomi hanno studiato 55 Cancri misurando il calo di luminosità di Copernico ogni volta che il pianeta si frapponeva tra la stella e la Terra.

Questo metodo rivela esattamente in quale direzione si sta muovendo il pianeta. Per scoprirlo, gli astronomi hanno sfruttato lo stesso effetto Doppler utilizzato negli autovelox. Quando una fonte di luce si muove verso di te, la lunghezza d’onda della luce che vedi è più corta e quindi più blu. Quando si allontana, la frequenza é più ampia e la luce è più rossa.

La differenza risultante nella luce delle stelle, tuttavia, è quasi incommensurabilmente piccola. Gli scienziati in passato avevano già provato a determinare con precisione il percorso orbitale del pianeta ma non erano riusciti. La svolta nella nuova ricerca è arrivata grazie dall’EXtreme PREcision Spectrometer (EXPRES) presso il Lowell Discovery Telescope dell’Osservatorio Lowell in Arizona. Fedele al suo nome, lo spettrometro ha offerto la precisione necessaria per notare i minuscoli spostamenti di rosso e blu della luce.

Le misurazioni di EXPRES hanno rivelato che l’orbita di 55 Cancri è approssimativamente allineata con l’equatore di Copernico, un percorso che rende 55 Cancri unico tra i suoi fratelli.

Zhao e i suoi colleghi ora stanno pianificando di studiare altri sistemi planetari. “Speriamo di trovare sistemi planetari simili al nostro, e di comprendere meglio i sistemi che conosciamo”.

Fonte: Nature Astronomy

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