Immagine artistica del pianeta gigante appena scoperto – Toi-6894 b in orbita attorno a una stella ospite con massa pari ad appena il venti per cento di quella del Sole. Crediti: Università di Warwick/Mark Garlick
La stella Toi-6894 è simile a molte altre nella nostra galassia: una piccola nana rossa con una massa pari solo al 20 per cento di quella del Sole. E come molte stelle di piccole dimensioni, non si ritiene che possa offrire condizioni adeguate alla formazione di un pianeta di grandi dimensioni. Invece, è stato pubblicato ieri su Nature Astronomy un articolo in cui si afferma di aver trovato l’inconfondibile traccia di un pianeta gigante, Toi-6894b, in orbita attorno alla piccola stella. Traccia che appare nei dati del Transiting Exoplanet Survey Satellite, Tess, in un’indagine su larga scala che cercava proprio pianeti giganti attorno a stelle di bassa massa. Il caso in questione, però, è molto più estremo di quanto si aspettavano gli autori della scoperta e porta con sé alcuni primati, come vedremo in seguito.
«Sono stato molto entusiasta di questa scoperta. Inizialmente cercavo pianeti giganti tra le osservazioni Tess di oltre 91mila stelle nane rosse di bassa massa», dice Edward Bryant, ricercatore postdoc all’Università di Warwick, primo autore dello studio e alla guida del programma osservativo. «Poi, utilizzando le osservazioni effettuate con uno dei telescopi più grandi al mondo, il Vlt dell’Eso, ho scoperto Toi-6894b, un pianeta gigante in transito attorno alla stella di massa più bassa conosciuta fino ad oggi che ospita un pianeta di questo tipo. Non ci aspettavamo che pianeti come Toi-6894b potessero formarsi attorno a stelle di massa così bassa. Questa scoperta sarà fondamentale per comprendere gli estremi della formazione dei pianeti giganti».
E il primo record l’ha rivelato proprio Bryant: si tratta del pianeta gigante in transito attorno alla stella di più piccola massa conosciuta. Il pianeta è stato catalogato infatti come “gigante gassoso” (categoria alla quale appartengono anche Giove, Saturno e Urano nel Sistema solare, ad esempio), ha un raggio leggermente superiore a quello di Saturno, ma una densità molto inferiore dato che ha solamente il 50 per cento circa della massa di Saturno. La stella, dicevamo, è la stella con la massa più bassa che abbia mai ospitato un pianeta gigante in transito e ha una dimensione pari solo al 60 per cento della seconda in classifica.
E se da un lato gli scienziati ancora non hanno una teoria di formazione planetaria che riesca a spiegare in maniera soddisfacente la strana presenza del gigante attorno alla piccola nana rossa, dall’altro questa scoperta crea un precedente: dato che di stelle come Toi-6894 ce ne sono tante, nella nostra galassia, la stima del numero di pianeti giganti esistenti va probabilmente rivista a rialzo.
Tornando alle ipotesi, la teoria oggi più diffusa sulla formazione dei pianeti è chiamata teoria dell’accrescimento del nucleo (in inglese, core accretion theory). In sostanza, il nucleo planetario si formerebbe attraverso il graduale accumulo di materiale dal disco protoplanetario e, man mano che diventa più massiccio, comincia ad attrarre i gas che formano l’atmosfera. In questa fase, il pianeta in formazione potrebbe accumulare abbastanza massa da entrare in un processo di accrescimento di gas incontrollato e diventare, alla fine, un gigante gassoso. In questo processo, però, la formazione di giganti gassosi è più difficile intorno alle stelle di bassa massa perché la quantità di gas e polvere nel disco protoplanetario attorno alla stella (la materia prima della formazione dei pianeti) è troppo limitata per consentire la formazione di un nucleo sufficientemente massiccio e innescare l’accrescimento incontrollato. Va cercata quindi una teoria alternativa. Potrebbe essere l’accrescimento graduale di materiale e gas senza la fase di accrescimento incontrollato, oppure il disco protoplanetario di partenza potrebbe essere gravitazionalmente instabile. In questo caso, il disco potrebbe frammentarsi, e il gas e la polvere in esso contenuti collassare per formare un pianeta. Tutte ipotesi che, considerando i dati attualmente disponibili, ancora non spiegano completamente la formazione di Toi-6894b.
Un modo per far luce sulla questione sarebbe quindi condurre un’analisi dettagliata dell’atmosfera del pianeta. Misurando la distribuzione del materiale all’interno del pianeta, sarebbe possibile determinare le dimensioni e la struttura del suo nucleo e comprendere quale percorso di formazione fra quelli descritti sopra abbia seguito Toi-6894b. Non solo, l’analisi spettroscopica sarebbe interessante anche perché, secondo quanto misurato finora, l’atmosfera del pianeta sarebbe insolitamente fredda per un gigante gassoso. La maggior parte di quelli scoperti finora sono infatti gioviani caldi, giganti gassosi massicci con temperature comprese tra circa 1000 e 2000 kelvin. Toi-6894b, invece, ha una temperatura di soli 420 kelvin – vale a dire, 147 gradi Celsius.
«Sulla base dell’irraggiamento stellare di Toi-6894b, prevediamo che l’atmosfera sia dominata dalla chimica del metano, che è estremamente rara da identificare», spiega Amaury Triaud, professore dell’Università di Birmingham e coautore dello studio. «Le temperature sono sufficientemente basse da consentire alle osservazioni atmosferiche di rilevare anche l’ammoniaca, che sarebbe la prima volta che viene trovata nell’atmosfera di un esopianeta. Toi-6894b rappresenta probabilmente un esopianeta di riferimento per lo studio delle atmosfere dominate dal metano e il miglior “laboratorio” per studiare un’atmosfera planetaria contenente carbonio, azoto e ossigeno al di fuori del Sistema solare».
L’atmosfera di Toi-6894b è già stata programmata per essere osservata dal telescopio spaziale James Webb – chi, se non lui – nei prossimi dodici mesi. Speriamo di tornare con aggiornamenti interessanti da scrivere, quindi, il prossimo anno.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “A transiting giant planet in orbit around a 0.2-solar-mass host star“, di Edward M. Bryant, Andrés Jordán, Joel D. Hartman, et al.