Il mistero delle super-Terre e dei mini-Nettuno “mancanti” potrebbe finalmente essere risolto

Gli astronomi potrebbero essere pronti a spiegare la mancanza nel nostro universo di esopianeti con un raggio doppio rispetto a quello della Terra
MeteoWeb

Nel corso degli anni, gli scienziati sono riusciti a osservare molti esopianeti più piccoli o più grandi della Terra, ma i pianeti tra 1,6 e 2,2 volte più grandi del nostro mondo sono relativamente scarsi. In particolare, sembrano mancare nello spazio gli esopianeti definiti super-Terre o mini-Nettuno. Sono classificati come tali se sono poco più grandi del doppio del nostro pianeta, ma comunque più piccoli del gigante di ghiaccio Nettuno. L’assenza di questi pianeti è quindi diventata nota come “valle del raggio” o “gap del raggio” e ha preoccupato gli scienziati per molto tempo.

Ma ora, una nuova ricerca suggerisce che le super-Terre e i mini-Nettuno “mancanti” potrebbero aver semplicemente preso percorsi diversi fuori dalla valle del raggio. Gli astronomi, infatti, hanno scoperto che alcuni pianeti potrebbero migrare verso il cuore dei loro sistemi planetari nelle prime fasi della loro vita.

Sei anni fa, una nuova analisi dei dati del telescopio spaziale Kepler ha rivelato una carenza di esopianeti con dimensioni intorno a due raggi terrestri“, ha detto in una nota Remo Burn, un esperto di esopianeti presso il Max Planck Institute for Astronomy.

Gli scienziati sanno da molti anni che i pianeti possono avvicinarsi o allontanarsi dalle loro stelle madri dopo la formazione, ma ciò che prima non si sapeva era quanto efficace sarebbe stata questa migrazione nel creare la valle del raggio. La spiegazione più comune per la valle, dice Burn, ha a che fare con le stelle che irradiano i pianeti che li circondano, strappando le atmosfere di quei mondi e facendoli restringere. Questa teoria da sola, tuttavia, non era soddisfacente per lui. “Questa spiegazione trascura l’influenza della migrazione planetaria“, ha spiegato Burn.

Pertanto, l’esperto ha guidato un team di ricercatori che ha deciso di indagare se la migrazione planetaria potesse integrare la spiegazione standard e spiegare ulteriormente il motivo per cui si vedono così poche super-Terre e mini-Nettuno orbitare vicino alle loro stelle.

Le Super-Terre si restringono mentre i sub-Nettuno crescono

Poiché i due pianeti che occupano il gap del raggio, le super-Terre e i mini-Nettuno, sono entrambi assenti dal Sistema Solare, gli scienziati non possono studiarli da vicino. Tuttavia, i ricercatori sono abbastanza sicuri che le super-Terre siano pianeti rocciosi o terrestri, mentre le caratteristiche dei mini-Nettuno sono molto meno certe. Ciò su cui anche gli scienziati concordano è che i mini-Nettuno, noti anche come sub-Nettuno, dovrebbero avere atmosfere che si estendono ben oltre quelle dei pianeti rocciosi.

Burn e il team volevano sapere se questo fatto potesse avere un ruolo nella creazione della valle del raggio, e se l’esistenza stessa di quella valle potesse suggerire formazioni ed evoluzioni molto diverse per le super-Terre e i mini-Nettuno.

Eseguendo una nuova analisi di una simulazione condotta dal team nel 2020, Burn e colleghi hanno preso in considerazione i processi nei dischi di gas e polvere che circondano le giovani stelle che danno origine a nuovi pianeti, l’emergere di atmosfere e la migrazione dei pianeti. Fondamentale per la simulazione e per lo sviluppo di una potenziale soluzione per la valle del raggio – che è anche un fattore nella migrazione planetaria – è stato capire come l’acqua agisce in un’ampia gamma di pressioni e temperature. Questo perché questi parametri consentono un calcolo più realistico del comportamento dei sub-Nettuno.

È notevole come, come in questo caso, le proprietà fisiche a livello molecolare influenzino processi astronomici su larga scala come la formazione di atmosfere planetarie”, ha affermato Thomas Henning, membro del team e direttore dell’MPIA.

Il team ha scoperto che lo spostamento verso una stella madre ha avuto effetti drasticamente diversi sia sulle super-Terre che sui mini-Nettuno. I mini-Nettuno nascono lontano dalle loro stelle madri nelle regioni ghiacciate esterne dei loro sistemi. Mentre alcuni di questi pianeti rimangono nel luogo di nascita, ricevendo basse dosi di radiazioni dalla loro stella, i mini-Nettuno che migrano verso l’interno verso la loro stella vedrebbero il loro materiale ghiacciato scongelarsi, ha realizzato il team. Ciò creerebbe una densa atmosfera d’acqua attorno a questi esopianeti, aumentando così il loro raggio e spostando la loro larghezza oltre i pianeti nel gap del raggio. Ciò è possibile perché le attuali osservazioni di mondi al di fuori del Sistema Solare non sono in grado di distinguere tra l’atmosfera di un esopianeta e le parti solide quando si calcola la larghezza. Questo effetto, stimano quindi gli scienziati, provoca un picco di esopianeti 2,4 volte più grandi della Terra.

D’altra parte, le super-Terre che migrano verso la loro stella ospite o nascono molto vicine vedrebbero la loro atmosfera strappata dall’intensa radiazione delle loro stelle. Ciò costringerebbe i mondi a perdere la loro atmosfera e a diventare più piccoli. Questo effetto, dice il team, creerebbe un nucleo roccioso nudo e causerebbe un picco nelle dimensioni degli esopianeti a solo 1,4 volte la larghezza della Terra.

In parole povere, ciò significa che mentre i mini-Nettuno si stanno spostando fuori dalla valle del raggio in un modo, le super-Terre lo stanno evacuando attraverso l’uscita opposta. Ed entrambi i meccanismi si traducono in una carenza di pianeti circa il doppio della larghezza della Terra.

Impatti sulla scienza degli esopianeti

Le simulazioni del team utilizzate per svelare potenzialmente questo mistero potrebbero avere un impatto anche in altre aree della scienza degli esopianeti. “Se dovessimo espandere i nostri risultati alle regioni più fredde, dove l’acqua è liquida, ciò potrebbe suggerire l’esistenza di mondi acquatici con oceani profondi“, ha affermato Christoph Mordasin, membro del team e capo della Divisione di ricerca spaziale e scienze planetarie presso l’Università di Berna. “Tali pianeti potrebbero potenzialmente ospitare la vita e, grazie alle loro dimensioni, costituirebbero obiettivi relativamente semplici per la ricerca di biomarcatori”.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Astronomy.

Condividi