GRAZIE A FENOMENI CHE RALLENTANO LA PERDITA DI ATMOSFERA

Idrogeno nelle super-Terre in rotazione sincrona

Un modello messo a punto da un team guidato da Darius Modirrousta-Galian dell’Inaf di Palermo descrive come anche le super-Terre più calde, quali per esempio 55 Cancri e, se bloccate marealmente possano avere un’atmosfera ricca di idrogeno – e persino ospitare oceani di acqua liquida. Lo studio è pubblicato su The Astrophysical Journal

     26/02/2020
Social buttons need cookies

Rappresentazione artistica di un “eyeball planet”. Crediti: Nasa

Le super-Terre sono esopianeti rocciosi con una massa compresa tra quella della Terra e quella di Urano. Alcuni di questi pianeti possono avere orbite molto strette attorno la propria stella. Ad esempio, la super-Terra 55 Cancri econ una massa pari a 8.6 masse terrestri, orbita attorno la propria stella a una distanza di circa 0.016 unità astronomiche (Ua, la distanza media tra Terra e Sole, pari a 150 milioni di km): per confronto, il semiasse minore dell’orbita di Mercurio è di circa 0.3 Ua. A distanze così ravvicinate, non solo la temperatura di questi pianeti è molto alta, oltre i mille gradi, ma anche l’irradiazione da un flusso di raggi ultravioletti che li investe è estremamente elevata.

Queste condizioni fanno ritenere che super-Terre in orbite molto strette non possano ospitare un’atmosfera ricca di idrogeno. Come spesso capita, però, le osservazioni forniscono indicazioni contraddittorie. Da un lato esistono pianeti come 55 Cancri e che, nonostante l’orbita ravvicinata attorno la propria stella e una temperatura nella faccia esposta alla radiazione stellare superiore ai 2000 gradi, sono noti per avere un’atmosfera ricca di idrogeno. Altri pianeti, come CoRoT-7b, pur avendo caratteristiche simili, sono invece privi di atmosfera.

Esempio semplificato della struttura dell’atmosfera di una super-Terra nelle condizioni descritte dal modello di Modirrousta-Galian et al.

Un modello sviluppato dall’astronomo dell’Inaf di Palermo Darius Modirrousta-Galian, descritto in un articolo pubblicato a gennaio su The Astrophysical Journal, propone una spiegazione per la presenza di atmosfera nelle super-Terre simili a 55 Cancri e. Secondo questo modello, un pianeta può diventare bloccato marealmente con la propria stella – ossia, rivoluzione e rotazione sono sincrone, come la Luna attorno la Terra – prima di perdere completamente la propria atmosfera. In questo caso possono innescarsi due fenomeni che rallentano la perdita di atmosfera. Innanzitutto, è importante che l’atmosfera si arricchisca di elementi pesanti liberati dall’oceano di magma presente sul pianeta. Questi atomi pesanti risentono delle forze centrifughe, che sovrastano le forze dovute alla differenza di pressione tra la faccia esposta alla luce stellare e quella non esposta – ossia, rispettivamente, le facce diurna e notturna.

Darius Modirrousta-Galian, ricercatore all’Inaf – Osservatorio astronomico di Palermo

Di fatto, quindi, gli atomi pesanti prodotti nella faccia notturna rimangono confinati. Questo rallenta anche la migrazione dalla faccia notturna a quella diurna degli atomi di idrogeno, che sono costretti a diffondere attraverso un’atmosfera ricca di elementi pesanti. Applicando questo modello, è anche possibile stimare quando un pianeta si è bloccato marealmente e la massa iniziale della sua atmosfera.

Ma un meccanismo come questo descritto potrebbe far sì che anche le molecole d’acqua restino intrappolate sul lato notturno? «La risposta è sì», dice Modirrousta-Galian a Media Inaf. «È possibile ipotizzare un pianeta che abbia un lato diurno molto caldo ma un lato notturno sufficientemente freddo per consentire la presenza di oceani d’acqua liquida e di pioggia. Pianeti di questo tipo si chiamo, in gergo, eyeball planets: pianeti bulbo oculare».

Per saperne di più: