Ricostruzione artistica di uno degli oltre 50 nuovi pianeti extrasolari trovati da HARPS: la super-Terra rocciosa HD 85512 b

Introduzione

Mini-Nettuno e super-Terre fino a quattro volte la dimensione della nostra sono gli esopianeti più comuni che orbitano intorno alle stelle oltre il nostro sistema solare. Fino ad ora, si pensava che le super-Terre fossero i nuclei rocciosi di mini-Nettuni le cui atmosfere gassose venivano spazzate via.

In un nuovo studio pubblicato su The Astrophysical Journal, gli astronomi della McGill University, mostrano che alcuni di questi esopianeti non hanno mai avuto atmosfere gassose; questa ricerca getta nuova luce sulle loro origini misteriose.

Simulazioni con calcoli termodinamici

Dalle osservazioni, sappiamo che circa il 30-50% delle stelle ospiti hanno l’uno o l’altro e le due popolazioni appaiono in proporzione uguale. Ma da dove vengono?

Una teoria è che la maggior parte degli esopianeti sono nati come mini-Nettuno, ma alcuni sono stati spogliati dei loro gusci di gas dalle radiazioni delle stelle ospiti, lasciando solo un nucleo denso e roccioso. Questa teoria prevede che la nostra Galassia abbia pochissimi esopianeti di dimensioni terrestri e più piccoli, noti come Terre e mini-Terre. Tuttavia, recenti osservazioni mostrano che questo potrebbe non essere il caso.

Per saperne di più, gli astronomi hanno usato una simulazione per seguire l’evoluzione di questi misteriosi esopianeti. Il modello ha usato calcoli termodinamici basati su quanto sono massicci i loro nuclei rocciosi, quanto sono lontani dalle loro stelle ospiti e quanto è caldo il gas circostante.

Contrariamente alle teorie precedenti, il nostro studio dimostra che alcuni esopianeti non possono mai costruire atmosfere gassose“, dice la co-autorice Eve Lee, prof.ssa assistente del Dipartimento di Fisica alla McGill University e del McGill Space Institute.

I risultati suggeriscono che non tutte le super-Terre sono resti di mini-Nettuni. Piuttosto, gli esopianeti sono stati formati da una singola distribuzione di rocce, nata in un disco rotante di gas e polvere intorno alle stelle ospiti. “Alcune delle rocce sono si sono sviluppate in gusci di gas, mentre altre sono emerse e sono rimaste super-Terre rocciose“, dice.

Come nascono le mini-Nettuno e le super-Terre

Si pensa che i pianeti si formino in un disco rotante di gas e polvere intorno alle stelle. Rocce più grandi della luna hanno abbastanza attrazione gravitazionale da attirare il gas circostante per formare un guscio intorno al suo nucleo. Nel corso del tempo questo guscio di gas si raffredda e si restringe, creando spazio per più gas circostante da attirare e facendo crescere l’esopianeta. Una volta che l’intero guscio si raffredda alla stessa temperatura del gas nebulare circostante, il guscio non può più restringersi e la crescita si ferma.

Per i nuclei più piccoli, questo guscio è minuscolo, quindi rimangono esopianeti rocciosi. La distinzione tra super-Terre e mini-Nettuni deriva dalla capacità di queste rocce di crescere e trattenere i gusci di gas.

I nostri risultati aiutano a spiegare l’origine delle due popolazioni di esopianeti e, forse, la loro preponderanza” dice Lee. “Usando la teoria proposta nello studio, potremmo alla fine decifrare quanto comuni possano essere gli esopianeti rocciosi come le Terre e le mini-Terre“.

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