C'è un tipo di esopianeta che a volte gli astronomi chiamano pianeti di zucchero filato o super-bignè. Sono misteriosi, perché le loro masse non corrispondono ai loro raggi estremamente grandi. Le due caratteristiche implicano un pianeta con una densità estremamente bassa.
Nel nostro Sistema Solare, non c'è niente di simile a loro, e trovarli in sistemi solari distanti è stato sconcertante. Ora un paio di astronomi potrebbero averlo capito.
Gli astronomi sono Anthony Piro della Carnegie University e Shreyas Vissapragada, a Caltech. Il loro articolo si intitola "Esplorare se i Super puff possono essere spiegati come esopianeti con anelli". È pubblicato su The Astronomical Journal.
"Abbiamo iniziato a pensare, e se questi pianeti non fossero affatto ariosi come lo zucchero filato", ha detto Piro in un comunicato stampa. "E se i super-bignè sembrano così grandi perché in realtà sono circondati da anelli?"
I cacciatori di pianeti hanno trovato oltre 4.000 pianeti extrasolari confermati. Con un'attenta osservazione, gli astronomi possono limitare le caratteristiche degli esopianeti come densità, massa, dimensioni e anche se si trovano nella zona abitabile della loro stella. Ma non esiste un modo reale per determinare se questi oggetti distanti hanno anelli.
Sarebbe sorprendente se nessuno lo facesse. Tutti i giganti del gas e dei giganti del ghiaccio nel nostro Sistema Solare hanno anelli, sebbene solo quelli di Saturno siano facilmente riconoscibili.
La maggior parte degli esopianeti viene scoperta con il metodo di transito. Ciò implica osservare attentamente un pianeta mentre passa tra la sua stella ospite e noi. Sulla base della minuscola diminuzione della luce stellare causata dal transito del pianeta, gli astronomi possono rilevare un pianeta. È anche il modo in cui determinano le altre caratteristiche di un pianeta, oltre a guardare mentre la stella oscilla in risposta al movimento del pianeta.
Ma il metodo di transito non può dire agli astronomi se un pianeta ha anelli. In un esperimento mentale, gli astronomi si sono chiesti come sarebbero stati i pianeti come Saturno per un osservatore distante.
"Abbiamo iniziato a chiederci, se dovessi guardarci indietro da un mondo lontano, riconosceresti Saturno come un pianeta inanellato o sembrerebbe essere un pianeta gonfio per un astronomo alieno?" Chiese Vissapragada.
Nel loro articolo i ricercatori affermano che "Un esempio utile da considerare è quello di Saturno: mediata durante la stagione, se un osservatore esterno misurasse le dimensioni di Saturno in transito senza tenere conto degli anelli, ne sottovaluterebbe la densità reale di circa un fattore due".
Si basarono su quell'esperimento mentale con un esperimento o simulazione reale. I ricercatori hanno simulato un pianeta inanellato che passa di fronte al Sole e che aspetto avrebbe un astronomo distante con i potenti strumenti di osservazione. Hanno anche studiato i tipi di materiale negli anelli che potrebbero influenzare le osservazioni.
I risultati sono stati contrastanti. Secondo il loro lavoro, gli anelli possono spiegare alcuni pianeti di soffio, ma non tutti. Nel loro articolo dicono: "Troviamo che questa spiegazione funzioni per alcuni dei super-bignè, ma per altri ha difficoltà". Parte della spiegazione di questi risultati include gli spettri senza caratteristiche dei pianeti di soffio.
Nel loro articolo gli autori affermano che "qui consideriamo se loro <pianeti soffio" potrebbero avere raggi inferiti di grandi dimensioni perché in effetti sono inanellati. Ciò spiegherebbe naturalmente perché finora i super-soffi hanno mostrato solo spettri di transito senza caratteristiche. " Normalmente un esopianeta avrà uno spettro, ma con gli anelli non ce n'è.
Gli autori continuano: “Scopriamo che questa ipotesi può funzionare in alcuni casi, ma non in tutti. La stretta vicinanza dei super-sbuffi alle loro stelle madri richiede anelli con una composizione rocciosa piuttosto che ghiacciata. " Ciò a sua volta pone un limite ai raggi degli anelli stessi.
E il limite dei raggi significa che gli anelli potrebbero spiegare alcuni pianeti di soffio, ma non tutti. Secondo il documento, ciò "rende difficile spiegare le grandi dimensioni di Keplero 51b, 51c, 51d e 79d a meno che gli anelli non siano composti da materiale poroso". I tre pianeti di Keplero 51 sono tutti pianeti a sbuffo e sono i tre con le densità più basse conosciute. In realtà, sebbene siano tutti pianeti delle dimensioni di Giove, le loro masse sono solo poche volte superiori a quelle della Terra.
In un comunicato stampa, il coautore Piro lo ha spiegato in questo modo: “Questi pianeti tendono ad orbitare in prossimità delle loro stelle ospiti, il che significa che gli anelli dovrebbero essere rocciosi, piuttosto che ghiacciati. Ma i raggi dell'anello roccioso possono essere solo così grandi, a meno che la roccia non sia molto porosa, quindi non tutti i super-soffi si adattano a questi vincoli. "
Il materiale che costituisce un anello roccioso può essere solo così denso e può solo costituire anelli di una certa dimensione. Se è troppo denso e troppo distante dal pianeta, si combinerà invece in satelliti.
La coppia di ricercatori afferma che almeno tre pianeti osservati possono essere spiegati dagli anelli: Kepler 87c e 177c e HIP 41378f. Kepler 87c è grande come Nettuno, eppure è solo circa 6,4 volte più massiccio della Terra. Gli altri due nella loro lista hanno una discrepanza simile tra dimensioni e massa.
Sfortunatamente, come molti problemi di astronomia, non abbiamo il potere di osservazione per scoprire se questa ricerca è accurata. Le osservazioni al suolo si sono avvicinate per bersagli luminosi, ma le stelle ospiti per pianeti a soffio noti sono troppo deboli. (L'unica eccezione è HIP 41278 f, che è stato annunciato come un nuovo pianeta puff quando la coppia di autori stava completando questo documento.) Come altri problemi in astronomia, dobbiamo aspettare che il James Webb Space Telescope faccia luce il problema. Nessuna attuale struttura di osservazione è in grado di rilevare anelli attorno agli esopianeti.
Se si conferma che uno di questi esopianeti ha anelli, sarà uno sviluppo importante. Darò agli astronomi una comprensione molto migliore di come si sono formati i sistemi planetari e di come si sono evoluti.
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