La stella turbolenta e il pianeta gigante

Nel sistema solare i pianeti giganti Giove, Saturno, Urano e Nettuno sono molto distanti dal Sole compiendo il loro anno in molti anni terrestri. La ricerca degli esopianeti ha scoperto che nei sistemi esoplanetari, al contrario, i pianeti giganti orbitano attorno alla loro stella madre in pochissimi giorni e a distanza ravvicinata.

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Gli astronomi in passato ritenevano che il nostro sistema solare fosse “unico” nell’Universo in quanto le teorie proposte per spiegarne la formazione erano catastrofici incontri che permettevano a una stella di rubare del materiale da un’altra che in seguito avrebbe dato vita a uno stuolo di pianeti. Con la scoperta di migliaia di esopianeti negli ultimi 25 anni gli astronomi hanno capito che i sistemi planetari sono molto comuni nella nostra galassia e probabilmente lo sono in tutto l’Universo.
I sistemi planetari in orbita attorno a stelle diverse dal Sole sono, tuttavia, molto diversi dal nostro. Il sistema solare è composto da pianeti relativamente piccoli e rocciosi, i pianeti interni tra i quali la Terra e da pianeti giganteschi, alcuni gassosi altri detti giganti di ghiaccio.
Nel sistema solare i pianeti giganti Giove, Saturno, Urano e Nettuno sono molto distanti dal Sole compiendo il loro anno in molti anni terrestri. La ricerca degli esopianeti ha scoperto che nei sistemi esoplanetari, al contrario, i pianeti giganti orbitano attorno alla loro stella madre in pochissimi giorni e a distanza ravvicinata.
Un esempio lo dobbiamo a due missioni veterane della NASA che hanno scoperto un pianeta simile a Nettuno che orbita attorno alla sua giovane stella in poco più di una settimana terrestre. Un pianeta del genere, per quanto ne sappiamo, non è abitabile in quanto la stella è molto turbolenta.
Il pianeta è stato chiamato AU Microscopii b (Mic b) ed è stato scoperto nel flusso di dati raccolti dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, nonché dal telescopio spaziale Spitzer della NASA recentemente ritirato. I ricercatori sperano di saperne di più su AU Mic b e su come si evolvono i pianeti,e come le loro atmosfere si formano e interagiscono con le loro stelle madri.
La stella (AU Mic) è una giovane stella nana rossa visibile nella costellazione del Microscopio; lontana 32 anni luce dal sistema solare, quasi otto volte la distanza che separa il Sole da Proxima Centauri.
La stella fa parte dell’Associazione di Beta Pictoris e potrebbe essere legata gravitazionalmente alla stella binaria AT Microscopii. Come β Pictoris, AU Microscopii è circondata da un disco di detriti. AU Microscopii è una tipica nana rossa di classe M, con una massa circa la metà della massa del Sole ed un raggio pari al 60% di quello solare. La temperatura superficiale, pari a 3730 K, associata alla piccola superficie radiante da un valore della luminosità equivalente a un decimo della luminosità della nostra stella. Scoperta nel 1973, la variabilità della stella, di tipo UV Ceti, si mostra attraverso l’emissione di imponenti brillamenti visibili alle diverse lunghezze d’onda dello spettro elettromagnetico.
Le stelle nane sono un terreno di caccia ottimo per cercare nuovi esopianeti per via delle loro dimensioni ridotte che ne rendono più semplice l’individuazione mentre transitano davanti alla loro superficie.
Mentre AU Mic b non dovrebbe essere un mondo abitabile, date le sue dimensioni e una stella madre particolarmente attiva, gli astronomi hanno già trovato diverse metriche chiave nel sistema per comprendere meglio la formazione planetaria in generale; il co-autore Bryson Cale, dottorando presso La George Mason University della Virginia, ha spiegato in una dichiarazione della NASA: “È circondato da un vasto disco di detriti in cui sono stati rintracciati ciuffi di polvere in movimento e ora, grazie a TESS e Spitzer, [sappiamo] ha un pianeta con una misura diretta delle dimensioni“, ha detto Cale. “Non esiste nessun altro sistema noto che controlli tutte queste caselle importanti“.
AU Mic è una stella giovane, brilla grazie al calore che genera mentre la gravità la comprime. Mentre il nostro Sole e altre stelle mature e stabili fondono l’idrogeno in elio per creare energia, AU Mic, che si sta ancora riducendo, produce meno del 10% della sua energia grazie alla fusione nucleare.
AU Mic b orbita attorno alla sua stella ogni 8,5 giorni terrestri ed è circa 58 volte la massa terrestre. I due pianeti di Beta Pictoris, al contrario, impiegano rispettivamente 21 e 3,3 anni per orbitare attorno alla loro stella madre. I pianeti di Beta Pictoris hanno almeno 50 volte più massa ciascuno di AU Mic b.
Il team di ricerca suggerisce che questi sistemi planetari hanno storie di formazione molto diverse. Come ha dichiarato il coautore Thomas Barclay, uno scienziato associato del progetto TESS presso Il Goddard Space Flight Center della NASA nel Maryland: “Pensiamo che AU Mic b si sia formato lontano dalla stella e sia migrato verso l’interno nella sua orbita attuale, cosa che può accadere quando i pianeti interagiscono gravitazionalmente con un disco di gas o con altri pianeti. Al contrario, l’orbita di Beta Pictoris b non sembra essere migrata molto“. Barclay è inoltre ricercatore associato presso l’Università del Maryland, nella contea di Baltimora.
A causa della grande attività della sua stella, trovare AU Mic b è stato difficile dato che quando è attiva è coperta da macchie solari, regioni scure che producono disturbi sulla stella che possono sembrare pianeti in transito. Il team ha dovuto rimuovere con cura gli effetti di flare dai dati TESS dopo che ha osservato AU Mic a luglio e agosto 2018.
Durante quel periodo, TESS ha osservato un potenziale pianeta in transito su AU Mic, ma aveva bisogno di osservare almeno un altro transito per confermare che il segnale era reale. Il team ha guadagnato tempo sul telescopio spaziale Spitzer della NASA per dare seguito alla loro scoperta. Spitzer ha confermato altri due transiti nel 2019, rendendo ufficiale la scoperta. Le osservazioni di TESS e Spitzer hanno ridotto le dimensioni del pianeta dopo che il team ha analizzato la quantità di luce bloccata dal transito planetario, nonché la distanza dalla stella. I calcoli hanno mostrato che il pianeta è circa l’8% più grande di Nettuno.
La massa del pianeta è stata ottenuta mediante una tecnica chiamata velocità radiale, con osservazioni eseguite dal WM Keck Observatory alle Hawaii, dall’Infrared Telescope Facility della NASA alle Hawaii e dall’Osservatorio europeo meridionale in Cile. Gli scienziati sospettano che ci siano altri pianeti in orbita attorno a AU Mic. TESS e altri osservatori potrebbero presto dare un’altra occhiata al sistema per cercare di trovarli.
C’è un ulteriore evento di transito candidato visto nei dati TESS, e speriamo che TESS rivedrà AU Mic entro la fine dell’anno“, ha detto l’autore principale Peter Plavchan, assistente professore di fisica e astronomia presso la George Mason University, nella stessa dichiarazione. “Stiamo continuando a monitorare la stella“, ha detto Plavchan.
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