Scoperto il primo pianeta extrasolare nettuniano caldo

Un Nettuno ultra caldo è stato appena scoperto da un team internazionale di astronomi che ha collaborato con un gruppo di ricercatori dell’Università di Warwick. Il “Nettuno ultra caldo” percorre un’orbita cosi stretta attorno alla sua stella ospite denominata LTT 9779 che il suo anno dura appena 19 ore.
L’esopianeta riceve una dose di radiazioni cosi intense da surriscaldarsi raggiungendo una temperatura di oltre 1700 gradi Celsius. Con un calore del genere gli elementi pesanti come il ferro possono presentarsi sotto forma di ioni e le molecole dissociate potrebbero fornire un laboratorio unico per studiare la chimica dei pianeti al di fuori del sistema solare.
LTT 9779 pesa circa il doppio del nostro Nettuno, ma essendo un po’ più grande ha una densità simile. Pertanto, l’esopianeta dovrebbe avere un nucleo enorme di circa 28 masse terrestri e un’atmosfera che costituisce circa il 9% della massa planetaria totale. Il sistema che ospita l’esopianeta caldo ha meno della metà dell’età del Sole, 2 miliardi di anni, e data l’intensa irradiazione, non ci si aspetterebbe che un pianeta simile a Nettuno mantenga la sua atmosfera per così a lungo. Questo sistema è una nuova sfida per gli astronomi e darà modo di capire come nascono sistemi solari simili.
LTT 9779 è una stella simile al Sole posta a una distanza di 260 anni luce. Questa stella è particolarmente ricca di metalli, con il doppio della quantità di ferro 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.
La scoperta di LTT 9779b è stata fatta dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), che ha lo scopo di scoprire piccoli pianeti in transito davanti a stelle luminose in tutto il cielo. Tali transiti vengono scoperti quando un esopianeta passa davanti alla sua stella madre, bloccandone parte della luce. La quantità di luce bloccata rivela le dimensioni dell’esopianeta che la accompagna. Mondi come questi, una volta pienamente confermati, possono consentire agli astronomi di indagare sulle loro atmosfere, fornendo una comprensione più profonda della loro formazione dei processi di evolutivi.
Il transito di LTT 9779b è stato confermato all’inizio di novembre 2018 come proveniente da un corpo di massa planetaria, grazie alle osservazioni effettuate con lo strumento HARPS (High Accuracy Radial-velocity Planet Searcher), installatoato sul telescopio da 3,6 m dell’Osservatorio 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 scopre che gli oggetti transitano, 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 a Paranal in Cile hanno effettuato osservazioni di follow-up per confermare la scoperta del pianeta. Il dottor George King del Dipartimento di Fisica dell’Università di Warwick che ha lavorato all’analisi dei risultati ha spiegato: “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’Università del Cile, che ha guidato il team, ha dichiarato: “La scoperta di LTT 9779b così presto nella missione TESS è stata una completa sorpresa; una scommessa che ha pagato. La maggior parte degli eventi di transito con periodi inferiori più di un giorno l’affluenza alle urne per essere falsi positivi, normalmente lo sfondo eclissa stelle binarie”.
LTT 9779b è davvero una esopianeta particolare, che occupa una regione scarsamente popolata dello spazio se guardiamo i parametri planetari. “Il pianeta esiste in qualcosa noto come il ‘Deserto di Nettuno’, una regione priva di pianeti quando guardiamo la popolazione di masse e dimensioni planetarie. Anche se i giganti ghiacciati sembrano essere un sottoprodotto abbastanza comune del processo di formazione dei pianeti, questo questo sembra essere un caso assolutamente fuori dal comune essendo vicinissimo alla stella ospite… Crediamo che questi pianeti vengano privati ​​delle loro atmosfere nel corso di miliardi di anni, finendo per diventare i cosiddetti pianeti del periodo ultra corto”, ha spiegato Jenkins.
I calcoli del Dr. King hanno confermato LTT 9779b avrebbe dovuto essere spogliato della sua atmosfera attraverso un processo chiamato foto evaporazione. King ha chiarito: “I raggi X e gli intensi raggi ultravioletti della giovane stella madre avranno riscaldato l’atmosfera superiore del pianeta disperdendo i gas costituenti nello spazio”. D’altra parte, i calcoli del Dr. King hanno mostrato che non c’era abbastanza riscaldamento dovuto ai raggi X per LTT 9779b pse inizialmente era un gigante gassoso molto più massiccio. “La foto evaporazione avrebbe dovuto produrre una roccia nuda o un gigante gassoso“, ha spiegato. “Il che significa che deve esserci 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 dal nucleo gigante, ma soprattutto dovrebbero esistere da due a tre masse terrestri di gas atmosferico. Ma se la stella è così vecchia, perché Ebbene, se LTT 9779b fosse nato come gigante gassoso, un processo chiamato Roche Lobe Overflow avrebbe potuto trasferire quantità significative di gas atmosferico sulla stella”.
Il processo “Roche Lobe Overflow” è un processo in base al quale un pianeta si avvicina così tanto alla sua stella che l’intensa gravità può catturare gli strati esterni del pianeta, facendola trasferire sulla stella stessa e riducendo così in modo significativo la massa del pianeta. I modelli prevedono risultati simili a quelli del sistema LTT 9779, ma richiedono anche una regolazione fine.
“Potrebbe anche essere che l’LTT 9779b sia arrivato alla sua orbita attuale abbastanza tardi nel corso della giornata, e quindi non abbia avuto il tempo di essere privato dell’atmosfera. Collisioni con altri pianeti nel sistema potrebbero averlo proiettato verso l’interno verso la stella, dal momento che è un mondo così unico e raro, scenari più esotici possono essere plausibili “. ha aggiunto Jenkins.
Poiché il pianeta sembra avere un’atmosfera significativa e orbita attorno a una stella relativamente luminosa, studi futuri dell’atmosfera planetaria potrebbero svelare alcuni dei misteri relativi a come si formano tali pianeti , come si evolvono e di cosa sono composti. Jenkins ha concluso: “Il pianeta è molto caldo, il che motiva la ricerca di elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio, insieme ai nuclei atomici ionizzati. È preoccupante pensare che questo ‘improbabile pianeta’ è probabilmente così raro che non troveremo un altro laboratorio piace studiare in dettaglio la natura degli Ultra Hot Neptunes, quindi dobbiamo estrarre ogni grammo di conoscenza che possiamo da questo diamante grezzo, osservandolo con strumenti spaziali e terrestri nei prossimi anni”.
Il lavoro “An Ultra Hot Neptune in the Neptune Desert” è stato pubblicato su Nature Astronomy.
Fonte: https://phys.org/news/2020-09-ultra-hot-neptune-ltt-9779b-nature.html