Come Vladimir ed Estragon, la strampalata coppia protagonista di Aspettando Godot, celeberrima opera di Samuel Beckett che vede i due personaggi in attesa di un misterioso individuo che non arriva mai. Personaggi che non possono essere più diversi, l’uno che dimentica ogni cosa e l’altro dalla memoria impeccabile, l’uno impulsivo e lamentevole e l’altro equilibrato e paziente, ma che nonostante le sopradette differenze rimangono lì, insieme, su un sentiero sgangherato, uniti dal sodalizio di una desolante attesa. In modo affine due pianeti se ne stanno, uno grosso e bollente e l’altro tiepido e piccino, mondi che nulla parrebbero spartire, e che pure sono avvinti al giogo gravitazionale della propria stella, l’uno dentro l’orbita dell’altro.
La loro scoperta risale al 2020, quando l’astronoma Chelsea Huang s’accorse che un mini-Nettuno – così vengono chiamati i pianeti gassosi con composizione simile a quella di Nettuno ma più piccini – girovagava attorno alla propria stella in compagnia di un compagno inusuale. Oggetto, quest’ultimo, che aveva le fattezze di un pianeta gioviano caldo, ovvero un corpo celeste grosso quanto Giove ma che anziché trascinarsi pigramente nelle periferie del proprio sistema planetario circola di buona lena in prossimità della stella centrale. In soli otto giorni, in questo caso. Quattro in più del suo piccolo compagno.
Rappresentazione artistica della coppia di pianeti che orbita attorno alla stella Toi-1130. A sinistra vediamo il mini-Nettuno mentre a destra il Giove caldo. Crediti: Jose-Luis Olivares, Mit
Sodalizio decisamente inconsueto questo qui. I gioviani caldi sono esseri amanti della solitudine. «Si trattava di un sistema unico nel suo genere», dice Huang. «I pianeti gioviani caldi sono “solitari”, nel senso che non hanno pianeti compagni nelle loro orbite. Sono così massicci e la loro gravità è così forte che qualsiasi cosa si trovi all’interno della loro orbita viene semplicemente dispersa. Ma in qualche modo, in questo Giove caldo, un compagno interno è sopravvissuto. E questo solleva interrogativi su come un sistema del genere possa essersi formato».
Conseguentemente, Huang e collaboratori decisero di approfondire la natura dell’anomalo legame. Usando niente meno che il James Webb Space Telescope, occhio formidabile per indagare le atmosfere dei pianeti. E così s’arriva alla notizia della scorsa settimana. In uno studio pubblicato su The Astrophysical Journal Letters gli astronomi sono riusciti a svelare di che pasta è fatta l’atmosfera del mini-Nettuno. È la prima volta che questa misura viene effettuata per un mini-Nettuno la cui orbita sta dentro quella di un Giove caldo.
Vapor d’acqua, anidride carbonica, diossido di zolfo e tracce di metano. Sarebbero questi gli ingredienti mescolati nell’atmosfera del piccolo pianeta. La composizione dell’atmosfera del mini-Nettuno ci parla niente meno che delle sue origini. Mai, secondo gli scienziati, tali elementi avrebbero potuto essere acquisiti dal pianeta se si fosse formato lì dove si trova ora, a un tiro di schioppo dalla stella centrale. Bisogna che un tempo il minuto pianeta, assieme al decisamente più vasto compagno, si trovasse altrove, nella periferia del sistema planetario di cui fa parte. Solo formandosi in quelle fredde lontananze il piccolo Nettuno avrebbe potuto acquisire la pesante atmosfera che lo caratterizza. Nel corso del tempo, i due pianeti sarebbero lentamente migrati nelle vicinanze della stella. Mantenendo intatte le proprie atmosfere.
Lo studio dimostra che i mini-Nettuno possono formarsi al di là della cosiddetta linea di neve, confine oltre il quale la temperatura è abbastanza bassa cosicché l’acqua si trasformi istantaneamente in ghiaccio. «Questa è la prima volta che osserviamo l’atmosfera di un pianeta che si trova all’interno dell’orbita di un Giove caldo», dice Saugata Barat, ricercatore di post-dottorato presso il Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del Mit e primo autore dello studio. «Questa misurazione ci dice che questo mini-Nettuno si è effettivamente formato oltre la linea di neve, confermando l’esistenza di questo canale di formazione».
Rappresentazione artistica della “linea di neve” di un sistema planetario. Al di là di essa l’acqua condensa istantaneamente in ghiaccio. È oltre questa linea che la coppia di pianeti studiata da Barat e collaboratori si pensa che si sia formata. Crediti: A. Angelich, Alma
I mini-Nettuno, come si diceva, sono pianeti piccoli e gassosi che hanno un nucleo roccioso. Nella Via Lattea sono i pianeti più comuni benché, curiosamente, nel Sistema solare non se ne contino esemplari. La stella nei pressi della quale la strana coppia è stata localizzata si chiama Toi-1130 e si trova a centonovant’anni luce dalla Terra.
Non fu cosa facile determinare il momento propizio perché il mini-Nettuno potesse mostrarsi con chiarezza all’occhio infrarosso di Webb. A differenza della maggior parte dei pianeti, che si muovono su traiettorie regolari, il mini-Nettuno e il Giove caldo, essendo così prossimi, non fanno che sbatacchiarsi a vicenda, producendo variazioni nel periodo orbitale di ciascuno. Il peggio che si può desiderare quando si deve puntare uno strumento come Webb.
«Era una previsione difficile e dovevamo azzeccarci in pieno», commenta Barat. Combinando numerose vedute passate dei due pianeti, i ricercatori sono riusciti a predire con accuratezza la loro posizione e infine a immortalarli entrambi.
«La bellezza di Webb sta nel fatto che non osserva solo in un colore, ma in diversi colori, o lunghezze d’onda», spiega Barat. «E le specifiche lunghezze d’onda che un pianeta assorbe possono rivelare molto sulla composizione della sua atmosfera».
In questo modo i ricercatori hanno potuto acclarare la natura dell’atmosfera di Toi-1130b – questo il nome del mini-Nettuno – trovandola ricca di molecole. Molecole che testimoniano l’origine periferica del sistema planetario. In caso contrario l’atmosfera di Toi-1130b sarebbe stata costituita da elementi leggeri quali idrogeno e elio.
«Questo sistema rappresenta una delle architetture più rare che gli astronomi abbiano mai scoperto», conclude Barat. «Le osservazioni di Toi-1130b forniscono il primo indizio che tali mini-Nettuno, che si formano oltre la linea di confine tra acqua e ghiaccio, siano effettivamente presenti in natura».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “JWST Unveils a High Mean Molecular Weight Atmosphere for Mini-Neptune TOI-1130 b: Evidence for Formation Beyond the Water Ice Line” di Saugata Barat, Tyler Fairnington, Shelby Courreges, Chelsea Huang, Andrew Vanderburg, Caroline V. Morley, Judith Korth, Hannu Parviainen, Alexis Brandeker, George Zhou, Thomas M. Evans-Soma, Lizhou Sha, Douglas N. C. Lin, Duncan Wright, Ava Morrissey, Emma Nabbie, Karen A. Collins, Phil Evans, Tristan Guillot, Keith Horne, Don J. Radford, Richard P. Schwarz, Avi Shporer, Gregorg Srdoc e Olga Suarez