Questo nuovo super-Terra appena scoperto potrebbe aver spazzato via la propria atmosfera

Un’impressione artistica di un esopianeta super-Terra. (Credito immagine: NASA/Ames/JPL–Caltech) Una super-Terra che potrebbe spiegare la misteriosa mancanza di certi esopianeti nell’universo è stata scoperta dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA e dallo strumento di misurazione dei pianeti ESPRESSO sul Very Large Telescope in Cile. “È una piccola aggiunta alla già lunga lista di pianeti conosciuti, ma tali scoperte sono essenziali per migliorare la nostra comprensione dei meccanismi di formazione ed evoluzione dei pianeti,” ha detto José Rodrigues dell’Istituto di Astrofisica di Porto, che ha guidato lo studio, in una dichiarazione. “Molti più [pianeti] saranno necessari per trasformare le nostre ipotesi in certezze scientifiche.” L’esopianeta, chiamato TOI-512b, si trova a 218 anni luce di distanza. È stato identificato per la prima volta da TESS nel 2020, che ha osservato il transito del pianeta, ovvero il suo passaggio regolare davanti alla sua stella, bloccando parte della luce della stella dal raggiungere il nostro punto di osservazione nel cosmo. Basandosi sulla quantità di luce bloccata, gli astronomi hanno misurato il raggio di TOI-512b, determinandolo essere 1,54 volte la dimensione della Terra. Per confermare che TOI-512b è un vero pianeta e non un falso positivo causato dall’attività della stella, lo strumento ESPRESSO (Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observation) sul Very Large Telescope ha misurato la velocità radiale della stella del pianeta. Questa è l’“oscillazione” nella rotazione della stella causata dalla gravità del pianeta in orbita che tira la stella. Le misurazioni di ESPRESSO hanno determinato che la massa di TOI-512b è 3,57 volte quella della Terra. Conoscendo il suo raggio e la sua massa, gli astronomi hanno potuto calcolare la densità media di TOI-512b, determinando che ha una densità di massa di 5,62 grammi per centimetro cubo. Questo è leggermente più denso della Terra, che ha una densità media di 5,52 grammi per centimetro cubo. Se TOI-512b fosse della dimensione della Terra con questa densità, si potrebbe dedurre che sia un pianeta solidamente roccioso, ma TOI-512b è più grande e più massiccio della Terra, quindi la storia è più complessa. TOI-512b orbita la sua stella ogni 7,1 giorni a una distanza di soli 9.863.797 chilometri (6.129.079 miglia). Questo significa che diventa piuttosto caldo — è troppo vicino alla sua stella per essere nella zona abitabile, ricevendo 112 volte più calore dalla sua stella rispetto alla Terra. La sua dimensione lo colloca anche appena sotto quello che i ricercatori chiamano il “deserto dei Nettuno caldi.” Gli astronomi stanno trovando esopianeti di varie dimensioni e masse, ma sembra esserci una drammatica scarsità di mondi con un raggio compreso tra circa 1,8 e 2,4 volte quello della Terra. Questo è il suddetto deserto, e una teoria è che mentre i mondi delle dimensioni di Nettuno ricchi di gas e ghiaccio migrano verso la loro stella, la radiazione stellare soffia via la loro atmosfera, rimuovendo gran parte del gas e lasciando un mondo più piccolo alla fine del processo. L’altra possibilità è che sia il calore residuo dalla formazione di un pianeta a fuoriuscire dal suo interno e nella sua spessa coltre gassosa, riscaldandola in modo che possa sfuggire più facilmente. Questo è chiamato perdita di massa alimentata dal nucleo. TOI-512b potrebbe essere stato un mondo simile a Nettuno che ha perso la maggior parte del suo gas. Basandosi sulla sua densità, massa e volume, il team di Rodrigues ha modellato quale potrebbe essere la struttura interna del pianeta. Concludono che il modello migliore descrive un piccolo nucleo interno che costituisce il 13% della massa del pianeta, un mantello che contribuisce al 69% e uno strato d’acqua fino al 16% della massa del pianeta, con il restante 2% riservato allo strato gassoso ora esaurito. Confrontalo con la Terra, dove la frazione di massa dell’acqua è solo dello 0,02%. Tuttavia, se TOI-152b fosse stato ridotto dalla radiazione stellare, non ci sarebbe più acqua o atmosfera. Invece, il team di Rodrigues suggerisce che la perdita di massa alimentata dal nucleo sia la spiegazione migliore, in particolare per l’età di TOI-152b di 8,235 miliardi di anni (sebbene con un’incertezza di 4,386 miliardi di anni), poiché la perdita di massa alimentata dal nucleo è un processo che può durare miliardi di anni. Questo non significa che tutti i pianeti che attraversano il deserto dei Nettuno caldi perdano i loro involucri gassosi nello stesso modo. È possibile che il loro strato gassoso possa essere rimosso da una o entrambe le radiazioni solari e dalla perdita di massa alimentata dal nucleo, a seconda del pianeta e della stella. Come ha affermato Rodrigues all’inizio di questo articolo, gli astronomi hanno bisogno di molti più esempi prima di poter iniziare a trarre conclusioni solide. Lo studio ha anche escluso un secondo pianeta candidato che era stato suggerito nelle osservazioni di TESS. Per quanto riguarda i seguiti, il pianeta potrebbe essere un po’ troppo distante e difficile per il James Webb Space Telescope per eseguire la spettroscopia di transito — cioè, studiare l’atmosfera di un pianeta quando quel pianeta transita la sua stella e parte della luce stellare viene filtrata attraverso l’atmosfera — con il team di Rodrigues che suggerisce che questo processo con il JWST potrebbe essere “tedioso.” Invece, propongono che lo spettrometro ANDES (Armazones high Dispersion Echelle Spectrograph) sul prossimo Telescopio Estremamente Grande da 39 metri (128 piedi) all’Osservatorio Europeo Australe in Cile potrebbe avere più fortuna. I risultati su TOI-512b sono stati pubblicati il 25 marzo su Astronomy & Astrophysics.