DIMENSIONE MODELLATA DALLA RADIAZIONE UV DELLE STELLE

Esopianeti, l’ultravioletto sfina

La distribuzione bimodale di raggi degli esopianeti è una conseguenza della perdita di atmosfera causata della radiazione ultravioletta emessa dalla stella centrale e incidente sui pianeti. Lo dimostra uno studio guidato da Darius Modirrousta-Galian dell’Inaf di Palermo, che prevede anche l’esistenza di un numero relativamente elevato di super-Terre

     09/04/2020
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Distribuzione di raggi planetari osservata nel 2017 e riprodotta dal modello sviluppato in questo studio. Crediti: D. Modirrousta-Galian et al., ApJ, 2020

A oggi sono stati confermati 4144 esopianeti in 3074 sistemi planetari, con 5075 candidati esopianeti che attendono conferma (qui il conteggio aggiornato quotidianamente dalla Nasa). Il numero di esopianeti identificati e confermati è grande abbastanza da permettere agli astronomi di studiare le proprietà globali, come la distribuzione di massa, parametri orbitali, dimensioni e composizione, degli esopianeti mettendole anche in relazione con le caratteristiche della stella centrale. La stella, infatti, può influenzare il processo di formazione planetaria e l’evoluzione dei propri pianeti in diversi modi. Ad esempio, la radiazione ultravioletta e ai raggi X emessa dalle stelle può influenzare diverse proprietà fisiche dell’ambiente in cui si formano i pianeti, può far evaporare parte – se non tutta – l’atmosfera dei pianeti in orbite strette e può influenzarne l’evoluzione chimica.

La spiegazione di molte delle proprietà globali degli esopianeti identificati fino a oggi è ancora dibattuta. Uno degli esempi più lampanti è la distribuzione dei raggi degli esopianeti pubblicata in uno studio nel 2017 sulla rivista The Astronomical Journal. In questo studio, si dimostra che i raggi degli esopianeti identificati fino ad allora seguono una distribuzione bimodale (vedi immagine in alto), con un primo picco attorno 1.3 raggi terrestri, un secondo picco attorno 2.4 raggi terrestri, separati da un minimo a circa 1.75 raggi terrestri. Gli esopianeti scoperti dal 2017 a oggi confermano questa distribuzione.

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

Le teorie più accreditate per spiegare questa distribuzione bimodale dei raggi degli esopianeti richiamano diversi aspetti del processo di formazione planetaria. In uno studio recentemente pubblicato su The Astrophysical Journal, l’astronomo Darius Modirrousta-Galian, ricercatore all’Inaf di Palermo, presenta una spiegazione alternativa. Secondo questo studio, la distribuzione di raggi degli esopianeti è una conseguenza della perdita di atmosfera a causa della radiazione Uv emessa dalla stella centrale e incidente sui pianeti. Nelle loro simulazioni, gli autori hanno prodotto una popolazione sintetica di un milione di esopianeti, e seguito la loro evoluzione considerando la perdita di atmosfera a causa del flusso di radiazione Uvincidente. Questa radiazione è calcolata da valori noti di luminosità Uv di stelle di varia massa. Le simulazioni riproducono una distribuzione bimodale di raggi planetari a patto che la massa iniziale degli esopianeti sia distribuita con un deficit di pianeti più massivi di 8 masse terrestri e meno massivi di 3 masse terrestri.

«Pensiamo all’arte rinascimentale italiana, quella che molti ritengono la migliore forma d’arte mai prodotta dall’umanità. Sarebbe accurato descriverne solo i colori? O solo le forme? O, ancora, solo il significato storico? Chiaramente no, è importante considerarla nella sua magnifica totalità. In modo analogo», spiega a Media Inaf Modirrousta-Galian, «anche quell’immensa opera d’arte che è l’universo andrebbe modellata attraverso un approccio il più olistico possibile. È esattamente ciò che io e i miei colleghi abbiamo cercato di fare con gli esopianeti. Abbiamo preso in considerazione il maggior numero possibile di parametri, quali masse, raggi, composizioni interne, masse atmosferiche, distanze orbitali e altro ancora. Regolando i parametri dei nostri modelli in modo da mantenerli il più aderenti possibile alla realtà dell’universo, siamo stati in grado di riprodurre la distribuzione bimodale nei raggi esopianeti e, contemporaneamente, di formulare diverse previsioni. Prevediamo che vi sia scarsità di esopianeti con massa superiore a 8 masse terrestri e inferiore a 3 masse terrestri. Inoltre, prevediamo che esista un numero relativamente elevato di super-Terre – vale a dire, pianeti rocciosi con massa superiore a 10 masse terrestri».

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