IL SATELLITE TESS DELLA NASA SVELA LE STRAVAGANZE DEL SISTEMA KELT-9

Due estati addosso su Kelt-9b

Cosa succede a un esopianeta che gira su un'orbita polare attorno a una stella in rapidissima rotazione? Che attraversi due estati e due inverni all'anno, ad esempio. Questo è quanto ha determinato un team internazionale di astronomi analizzando i dati del satellite Tess della Nasa sulla stella Kelt-9 e sul suo pianeta, Kelt-9b: il più caldo dei gioviani ultra-caldi conosciuto. Tutti i dettagli su ApJ

     01/07/2020
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Illustrazione artistica di Kelt-9 ‘b’, in primo piano, in orbita attorno alla sua stella, Kelt-9, sullo sfondo. Per effetto dell’oscuramento gravitazionale, tra i poli caldi della stella e l’equatore freddo, le temperature variano di circa 800 gradi Celsius. Questo produce l’estate quando il pianeta si trova di fronte a un polo e l’inverno quando si trova invece di fronte all’equatore della stella. Ogni 36 ore, il periodo di rivoluzione del pianeta, Kelt-9b vive dunque due estati e due inverni. Crediti: Nasa’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (Usra)

Kelt-9b è un gigante gassoso situato a circa 670 anni luce di distanza nella costellazione del Cigno. È stato scoperto con il metodo dei transiti dalla collaborazione Kelt (Kilodegree Extremely Little Telescope) nel 2017 (ne abbiamo parlato qui) e, con una temperatura di circa 4300 gradi Celsius, è entrato di diritto nella hall of fame degli esopianeti più caldi che siano mai stati scoperti finora.

Tra luglio e settembre dello scorso anno, mentre scrutava il cielo settentrionale, il cacciatore di esopianeti della Nasa Tess ha posato i suoi “occhi” su di lui, osservando i transiti del pianeta attorno alla sua stella, Kelt-9. Osservazioni che al team di astronomi guidato da John P. Ahlers dell’Exoplanets and Stellar Astrophysics Laboratory del Goddard Space Flight Center della Nasa (Gsfc) hanno permesso di modellare il comportamento della stella e il suo impatto sul pianeta, migliorando la comprensione delle caratteristiche di questo strano, quanto curioso, sistema planetario.

Kelt-9b è circa 1.8 volte più grande di Giove, con 2.9 volte la sua massa. Le forze mareali cui è soggetto fanno sì che il corpo celeste sia in rotazione sincrona: impiega tanto tempo a ruotare attorno al proprio asse quanto a girarle attorno – 36 ore su un’orbita polare –  con il risultato che il pianeta rivolge alla sua stella sempre la stessa faccia. Stella dalla quale riceve 44000 volte più energia rispetto a quella che la Terra riceve dal Sole, cosa che porta la temperatura del pianeta intorno 4300 Celsius, poco meno di 1500 gradi Celsius di quella del Sole. Un intenso riscaldamento non senza conseguenze, visto che comporta la perdita nello spazio, per il pianeta, di gran parte della sua atmosfera.

La sua stella, Kelt-9, in quanto a stranezze, non è da meno: è circa il doppio della dimensione del Sole, in media circa il 56 per cento più calda e gira 38 volte più velocemente, completando una rotazione ogni 16 ore. Una rotazione così rapida da distorcerne la forma: schiacciata ai poli e slargata all’equatore. Un fenomeno, questo, chiamato oscuramento gravitazionale, che comporta che i poli siano più caldi e illuminati della regione equatoriale. Il risultato è una differenza di temperatura sulla superficie della stella di quasi 800 gradi Celsius.

L’orbita polare di Kelt-9b attorno alla stella appiattita produce transiti distintamente sbilenchi. Il pianeta inizia il suo passaggio vicino ai poli luminosi della stella per poi captare sempre meno luce mentre si appresta a raggiungere il suo equatore.

Questa asimmetria – che ha permesso al team di ricercatori di ricostruire la forma sferoidale della stella, il modo in cui essa è orientata nello spazio e le sue temperature superficiali – fa sì che Kelt-9b sperimenti due volte l’intera gamma di temperature stellari, producendo ciò che equivale a una peculiare sequenza stagionale: l’estate quando passa su ciascuno dei poli e l’inverno quando passa invece sopra l’equatore della stella. In pratica, se ci trovassimo su Kelt-9b, vivremmo due estati e due inverni ogni anno. Peccato che ogni stagione duri solo nove ore.

«È davvero interessante pensare a come il gradiente di temperatura della stella influisca sul pianeta» sottolinea a questo proposito Knicole Colón, ricercatrice al Goddard Space Flight Center e co-autrice dello studio, pubblicato su The Astronomical Journal, che riporta i risultati dell’analisi dei dati di Tess. «I vari livelli di energia ricevuti dalla sua stella producono probabilmente un’atmosfera estremamente dinamica».

«Dei sistemi planetari che abbiamo studiato tramite oscuramento gravitazionale» aggiunge Jason Barnes, professore di fisica all’Università dell’Idaho (U.S.A) e co-autore della pubblicazione «gli effetti su Kelt-9b sono di gran lunga i più spettacolari. Questo lavoro» conclude lo scienziato «contribuisce all’unificazione dell’oscuramento gravitazionale con altre tecniche che misurano l’allineamento planetario, che alla fine speriamo riesca a decifrare i segreti sulla formazione e la storia evolutiva dei pianeti attorno a stelle massicce».

Per saperne di più:

  • Leggi su The Astronomical Journal l’articolo “KELT-9 b’s Asymmetric TESS Transit Caused by Rapid Stellar Rotation and Spin–Orbit Misalignment” di John P. AhlersMarshall C. JohnsonKeivan G. StassunKnicole D. ColónJason W. BarnesDaniel J. StevensThomas BeattyB. Scott GaudiKaren A. CollinsJoseph E. RodriguezGeorge RickerRoland VanderspekDavid LathamSara SeagerJoshua WinnJon M. JenkinsDouglas A. CaldwellRobert F. GoekeHugh P. OsbornMartin PaegertPam Rowden e Peter Tenenbaum

Guarda il video sul canale YouTube della Nasa: