Wasp-107b: l’esopianeta a bassa densità

WASP-107b, definito “cotton-candy” dagli astrofisici per via della sua massa gassosa, potrebbe rivoluzionare i calcoli passati sugli studi degli Esopianeti

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A 211 anni luce dalla Terra, nella costellazione della Vergine, è stato scoperto il Wasp-107b, un esopianeta le cui condizioni stanno letteralmente modificando il modo di comprendere e studiare i giganti gassosi.

L’indagine, ad opera del team della ricercatrice Caroline Piaulet, fisica dell’Istituto per la ricerca sugli esopianeti (iREx) della UdeM, ha evidenziato come questo gioiello astronomico, poco più piccolo di Giove, potrebbe rappresentare davvero una svolta epocale nello studio degli esopianeti.

Ma non solo. Il corpo celeste, che orbita intorno ad una stella nana color arancio, risulta come uno dei pianeti con la più bassa densità mai osservati fino ad oggi.

Il gruppo di astronomi e fisici, è riuscito dunque a individuare, grazie ai dati dell’Osservatorio Keck, che la massa del nucleo di Wasp-107b è molto inferiore rispetto a ogni aspettativa di calcolo. Inoltre, hanno affermato che questo esopianeta, estremamente vaporoso, sta cambiando la loro comprensione della formazione planetaria.

Un esopianeta che ribalta le teorie passate

Wasp-107b, orbita intorno a una stella nana, ed era già noto come uno degli esopianeti a più bassa densità quando la sua scoperta fu annunciata nel 2017. Una nuova analisi mostra che il pianeta vaporoso, paragonato per imprinting allo zucchero filato dagli stessi astrofisici, (super-puff “super gonfi” – o cotton-candy “di zucchero filato”) è ancora più gonfio di quanto gli astronomi pensassero.



Il nuovo esopianeta “soffice”(preferibilmente a bassa densità) è poco più piccolo di Giove. Si stima che abbia una massa del 10% in meno rispetto a quest’ultimo; e la densità di 0,13 grammi per cm₂. Inoltre la vicinanza orbitale alla sua stella, decisamente ridotta, ha un periodo di 5,7 giorni con una temperatura celsius di 462°. La sua atmosfera sta evaporando in fretta.

La documentazione, pubblicata sulla rivista Astronomical Journal, ha coinvolto astromi in Canada, Stati Uniti, Germania e Giappone.

«La nuova analisi della struttura interna di Wasp-107b ha grandi implicazioni», afferma Björn Benneke, coautore dello studio. «Questo lavoro affronta le basi stesse di come i pianeti giganti possono formarsi e crescere. Fornisce una prova concreta del fatto che può essere innescato un massiccio accumulo di un involucro di gas nel caso di nuclei che sono molto meno massicci di quanto si pensasse in precedenza».

Secondo l’équipe, i pianeti super-puff, come sono noti i pianeti a bassa densità, sono piuttosto rari e strani.

Il nuovo rapporto, condotto dalla fisica Caroline Piaulet dell’Università di Montreal, ha dapprima perfezionato la massa del WASP-107b, utilizzando quattro anni di osservazioni effettuate dall’Osservatorio di Keck per misurare quanto la stella oscillasse in risposta al movimento gravitazionale dell’esopianeta in orbita.

L’analisi dell’esopianeta

Utilizzando questo nuovo calcolo, il team ha effettuato un’analisi dettagliata della struttura del WASP-107b. Con loro grande sorpresa, hanno scoperto che il nucleo solido dell’esopianeta non poteva essere superiore a circa 4,6 volte la massa della Terra. Ciò significherebbe che più dell’85% della massa dell’esopianeta si trova nella sua atmosfera gonfiata.

Eppure, non è così strano di per sé; si pensi ad esempio che il nucleo di Giove è circa il 5-15% della massa planetaria. Ma Giove è complessivamente più massiccio, il che significa che anche il suo nucleo è più massiccio. Giove però, è anche molto più lontano dalla sua stella. E tutto questo solleva molti interrogativi.

Come può formarsi un pianeta di così bassa densità? E come ha fatto a impedire la fuga del suo enorme strato di gas, soprattutto data la vicinanza del pianeta alla sua stella?”. Rileva Piaulet. “Questo ci ha motivato a fare un’analisi approfondita per determinare la sua storia di formazione”.

Fino ad ora, la nostra comprensione della formazione dei giganti gassosi si è basata principalmente su quelli che possiamo studiare più facilmente, ovvero Giove e Saturno.

Entrambi hanno nuclei enormi che raggiungono una massa 10 volte superiore a quella della Terra; quindi gli astronomi hanno dedotto che un nucleo così massiccio fosse un prerequisito per la formazione di giganti gassosi.

Esso fornirebbe la massa necessaria per innescare l’accrescimento incontrollato e accumulare rapidamente più gas e polvere possibile; prima che non ce ne sia più a sufficienza nel disco protoplanetario di materiale che orbita attorno a una stella appena nata.

L’esopianeta Wasp-107c

Tuttavia, ci sono indizi nel sistema WASP-107 che indicano una possibile rotta di formazione per il WASP-107b. La sua bassa massa centrale potrebbe essere una sola. C’è il fatto che l’esopianeta sta evaporando, suggerendo che sarebbe molto più difficile per lui formarsi nella sua attuale orbita ravvicinata.

E c’è un’altra scoperta che il team ha fatto. Nelle loro lunghe osservazioni della stella, hanno trovato prove di un secondo esopianeta – WASP-107c – molto più lontano, su un’orbita di 1.088 giorni. Anche quell’orbita è estremamente eccentrica, o di forma ovale, il che suggerisce un’interazione gravitazionale con un altro corpo celeste.

Per il WASP-107b, lo scenario più plausibile è che il pianeta si sia formato lontano dalla stella, dove il gas nel disco è abbastanza freddo da far sì che l’accumulo di gas possa avvenire molto rapidamente“; ha dichiarato l’astronoma Eve Lee della McGill University in Canada. “Il pianeta è stato poi in grado di migrare nella sua posizione attuale, sia attraverso le interazioni con il disco che con altri pianeti del sistema“.

I ricercatori ritengono che il WASP-107b sia forse uno dei migliori esempi di esopianeta che si è avvicinato molto prima che il processo fosse interrotto, forse per interazioni con il WASP-107c, che l’ha spinto verso l’interno verso, la stella.

Conclusioni e deduzioni

Questo potrebbe renderlo un eccellente esopianeta per studiare quanto grande deve essere un nucleo per innescare la formazione di giganti gassosi. Il team ha in programma di rivisitare il WASP-107b con strumenti più sensibili per aiutare a svelare questo mistero.

Gli esopianeti come il WASP-107b che non hanno un analogo nel nostro Sistema Solare ci permettono di comprendere meglio i meccanismi della formazione dei pianeti in generale e la conseguente varietà di esopianeti“. Conclude Piaulet. “Ci motiva a studiarli nei minimi dettagli“.

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