L'immagine di un artista di un esopianeta dall'atmosfera gonfia.
(Immagine: © NASA)
Si scopre che gli esopianeti possono essere dolci come un viaggio alla fiera statale: due mondi scoperti dal Kepler Space Telescope della NASA hanno circa la stessa densità di un pacchetto di zucchero filato. I due pianeti, che orbitano attorno a una giovane stella di circa 500 milioni di anni, sono mondi neonati larghi quasi quanto i giganti gassosi, sebbene pesino meno di 10 volte la massa della Terra.
Usando il telescopio spaziale Hubble della NASA, i ricercatori hanno fatto osservazioni di follow-up dei due mondi "deliziosi", noti come Kepler-51b e Kepler-51d. Scoprirono che le atmosfere gonfie dei mondi contenevano molto probabilmente una foschia che si estende in alto sopra la loro superficie. Le atmosfere espanse dei mondi li collocarono in una rara classe di esopianeti, i super-bignè.
"Questi sono gli esopianeti a più bassa densità fino ad oggi", ha detto Jessica Roberts il mese scorso. Ha presentato i risultati preliminari durante la 232a riunione semestrale dell'American Astronomical Society a Denver. Uno studente laureato presso l'Università del Colorado, Boulder, Roberts ha aiutato a realizzare un confronto simile alla Terra per i pianeti. Ha trovato un analogo insolito per i super-sbuffi: una dolce sorpresa. [Le scoperte del pianeta alieno più intriganti del 2017]
"Voglio che immagini dei pianeti giganti fatti di zucchero filato", disse.
"Titani davvero soffici"
Nel 2011, Keplero individuò un mondo a bassa densità in orbita attorno alla giovane stella Keplero 51; studi successivi hanno confermato che il pianeta aveva due fratelli. Tutti e tre i pianeti hanno un'atmosfera rigonfia e le osservazioni iniziali hanno suggerito la loro bassa densità.
I super-sbuffi attirarono l'attenzione del consigliere di dottorato di Roberts a Boulder, Zachory Berta-Thompson, che sospettava che le atmosfere gonfie sarebbero state più facili da studiare rispetto alle atmosfere più stabili di altri mondi. Insieme a diversi colleghi, gli scienziati hanno usato Hubble per sondare la chimica delle atmosfere di 51b e 51d mentre la coppia passava due volte tra la loro stella e la Terra. Il terzo mondo, il 51c, tagliava solo il bordo del sole del sistema, mantenendo nascosta la sua atmosfera, e quindi non faceva parte del nuovo studio.
I ricercatori hanno scoperto che entrambi i pianeti producevano un segnale che suggeriva che minuscole particelle chiamate aerosol dominavano le atmosfere. Questi aerosol potrebbero essere creati da enormi banchi di nuvole o potrebbero essere il segno di una foschia che circonda il pianeta.
"La nostra ipotesi migliore è che non abbiamo a che fare con un qualche tipo di condensazione del cloud", ha detto Roberts. "Ciò con cui probabilmente abbiamo a che fare è un tipo di foschia fotochimica di cui non sappiamo di che pasta sia fatto."
Nel sistema solare, la più grande luna di Saturno, Titano, è l'unica ad essere dominata da uno strato di foschia fatto di idrocarburi, molto probabilmente metano ed etano. La luna massiccia può fornire informazioni sui super-soffi, che potrebbero sopportare una versione estesa della foschia.
"Potremmo guardare alcuni Titani davvero soffici", ha detto Roberts. [Twilight Haze brilla sulla grande luna di Saturno Titano nella splendida foto di Cassini]
Pianeti di zucchero filato
Il calcolo della densità di un pianeta richiede un ritorno alla fisica delle scuole superiori. La densità di un oggetto è la sua massa divisa per il suo volume; il volume è determinato dal suo raggio. Le misurazioni precise di Hubble hanno aiutato i ricercatori a limitare meglio la massa degli esopianeti. Per trovare il loro raggio - e quindi il loro volume - gli scienziati confrontano le dimensioni del pianeta con la sua stella. Rivisitando ciò che si sapeva della stella, Roberts e i suoi colleghi sono stati in grado di determinare un raggio più preciso.
Kepler-51b ha una massa circa il doppio di quella della Terra e un raggio circa sette volte più grande, e orbita attorno alla sua stella ogni 45 giorni. Con un'orbita di 130 giorni, Kepler-51d è un po 'più grande, circa 7,5 volte più massiccio della Terra con un raggio quasi dieci volte quello del nostro pianeta. Il terzo fratello, Kepler-51c, impiega 85 giorni per viaggiare intorno alla stella e ha circa quattro volte il raggio della Terra.
Combinando la massa aggiornata con il raggio rivisto, i ricercatori hanno potuto calcolare che la densità dei pianeti variava da 0,03 grammi a 0,06 grammi per centimetro cubo. È un decimo denso come Saturno, il pianeta meno denso del sistema solare, e uno che galleggerebbe nell'acqua se potessi trovare una vasca abbastanza grande.
Capire cosa significherebbe in termini reali richiederebbe un po 'più di lavoro, ma Roberts era determinato.
Il suo primo pensiero fu di marshmallow. Ha sciolto un lotto nel microonde ma ha scoperto che le prelibatezze bianche erano ancora troppo dense.
"È stato solo un casino orribile", ha detto a Space.com.
Per le sue deduzioni di zucchero filato, andò in un negozio di alimentari e comprò contenitori di zucchero filato. Il materiale appena filato non era abbastanza denso, ma sperava che le vasche preconfezionate potessero funzionare. Misurò il volume del contenitore e pesò il materiale per calcolare la sua densità, che era una corrispondenza ravvicinata per i super-soffi.
"Ho comprato così tante di queste vasche, il [cassiere] era tipo, devi essere un fan dello zucchero filato", ha detto Roberts.
"Ero tipo, è per la scienza."
Pianeti giovani
Perché questi mondi sono così densi? Roberts pensa che la loro giovinezza possa svolgere un ruolo chiave. I pianeti si formano quando polvere e rocce si scontrano per costruire un mondo. Quando il nucleo roccioso è abbastanza massiccio, la sua gravità attira gas più leggero per creare un'atmosfera.
Secondo i modelli, i tre super-soffi si formavano al di fuori della linea di neve del loro sistema, il confine invisibile attorno alle stelle centrali dove il gas è abbastanza freddo da condensare nel ghiaccio. I pianeti migrarono quindi verso l'interno, raggiungendo le loro orbite attuali. Mentre si avvicinavano alla stella calda, il loro ghiaccio si scioglieva e creava un'atmosfera gassosa che inizia a gonfiarsi.
Mentre i pianeti iniziano a scaldarsi dalle collisioni che li hanno formati, si raffreddano nel tempo, causando una contrazione del materiale. Allo stesso tempo, i venti stellari spogliano parte della loro atmosfera. Secondo Roberts, i modelli suggeriscono che nei prossimi 5 miliardi di anni, quando sarà un po 'più vecchio della Terra oggi, il 51b sembrerà più un tipico pianeta Nettuno. Perché è più lontano dalla stella, ha detto che "probabilmente il 51d sarà un po 'strano, perché non ha la stessa atmosfera spogliata".
"Tra qualche miliardo di anni vedremo questi pianeti più piccoli di quanto non siano ora", ha detto Roberts.
Se potessi stare su uno dei super-soffi (supponendo che abbia una superficie rocciosa), la pressione dell'atmosfera sarebbe probabilmente incredibilmente alta, ha detto Roberts. Faresti meglio a galleggiare più in alto nell'atmosfera dove la pressione sarebbe più bassa, ha aggiunto.
All'inizio della sua vita, la Terra probabilmente vantava la propria atmosfera gonfia, disse, anche se probabilmente la perse molto rapidamente.
Gli scienziati hanno in programma di presentare le loro ricerche per la pubblicazione entro la fine dell'estate.
Ora abbiamo solo bisogno dei dolci mondi per sfoggiare colori di zucchero filato, come blu, rosa, viola o verde!
