Lo studio dei pianeti extra-solari ha rivelato alcune cose fantastiche e affascinanti. Ad esempio, delle migliaia di pianeti scoperti finora, molti sono stati molto più grandi delle loro controparti solari. Ad esempio, la maggior parte dei giganti gassosi che sono stati osservati in orbita vicino alle loro stelle (alias "Giove caldi") sono stati simili in massa a Giove o Saturno, ma hanno anche dimensioni significativamente maggiori.
Da quando gli astronomi hanno posto per la prima volta vincoli sulla dimensione di un gigante di gas extra-solare sette anni fa, il mistero del perché questi pianeti sono così enormi ha resistito. Grazie alla recente scoperta di pianeti gemelli nel sistema K2-132 e K2-97, fatta da un team dell'Istituto per l'astronomia dell'Università delle Hawaii che utilizza i dati del Kepler missione - gli scienziati ritengono che ci stiamo avvicinando alla risposta.
Lo studio che descrive in dettaglio la scoperta - “Seeing Double with K2: Test di reinflazione con due pianeti straordinariamente simili attorno a Red Giant Branch Stars ”- recentemente apparso in Il diario astrofisico. Il team era guidato da Samuel K. Grunblatt, uno studente laureato presso l'Università delle Hawaii, e comprendeva membri del Sydney Institute for Astronomy (SIfA), Caltech, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), NASA Goddard Space Flight Center , l'Istituto SETI e diverse università e istituti di ricerca.
A causa della natura "calda" di questi pianeti, si ritiene che le loro dimensioni insolite siano correlate al calore che scorre dentro e fuori dalle loro atmosfere. Sono state sviluppate diverse teorie per spiegare questo processo, ma non erano disponibili mezzi per testarle. Come ha spiegato Grunblatt, "dal momento che non abbiamo milioni di anni per vedere come si evolve un particolare sistema planetario, le teorie sull'inflazione del pianeta sono state difficili da dimostrare o confutare".
Per risolvere questo problema, Grunblatt e i suoi colleghi hanno cercato tra i dati raccolti dalla NASA Kepler missione (in particolare dalla sua K2 missione) per cercare "Hot Jupiter" in orbita attorno a stelle giganti rosse. Queste sono le stelle che sono uscite dalla sequenza principale della loro durata di vita ed sono entrate nella fase Red Giant Branch (RGB), caratterizzata da un'espansione massiccia e una diminuzione della temperatura superficiale.
Di conseguenza, i giganti rossi possono sorpassare i pianeti che orbitano vicino a loro mentre i pianeti che erano una volta distanti inizieranno ad orbitare da vicino. Secondo una teoria avanzata da Eric Lopez - un membro della direzione della scienza e dell'esplorazione della NASA Goddard - Hot Jupiter's che orbita i giganti rossi dovrebbe gonfiarsi se la produzione di energia diretta dalla loro stella ospite è il processo dominante che gonfia i pianeti.
Finora, la loro ricerca ha rivelato due pianeti - K2-132b e K2-97 b - che erano quasi identici in termini di periodi orbitali (9 giorni), raggi e masse. Sulla base delle loro osservazioni, il team è stato in grado di calcolare con precisione i raggi di entrambi i pianeti e determinare che erano più grandi del 30% rispetto a Giove. Osservazioni di follow-up del W.M. L'osservatorio di Keck a Maunakea, nelle Hawaii, ha anche mostrato che i pianeti erano solo la metà massicci di Giove.
Il team ha quindi utilizzato i modelli per tracciare l'evoluzione dei pianeti e delle loro stelle nel tempo, il che ha permesso loro di calcolare la quantità di calore assorbita dai pianeti dalle loro stelle. Mentre questo calore si stava trasferendo dai loro strati esterni ai loro interni profondi, i pianeti aumentarono di dimensioni e diminuirono di densità. I loro risultati hanno indicato che mentre i pianeti probabilmente avevano bisogno dell'aumentata radiazione per gonfiarsi, la quantità che ottennero era inferiore al previsto.
Mentre lo studio ha una portata limitata, lo studio di Grunblatt e del suo team è coerente con la teoria secondo cui enormi giganti gassosi sono gonfiati dal calore delle loro stelle ospiti. È supportato da altre linee di evidenza che suggeriscono che la radiazione stellare è tutto ciò di cui un gigante gassoso ha bisogno per alterare drasticamente le sue dimensioni e densità. Ciò è certamente significativo, dato che un giorno il nostro Sole uscirà dalla sua sequenza principale, il che avrà un effetto drastico sul nostro sistema di pianeti.
Pertanto, lo studio di stelle giganti rosse distanti e di ciò che i loro pianeti stanno attraversando aiuteranno gli astronomi a prevedere ciò che vivrà il nostro Sistema solare, anche se tra qualche miliardo di anni. Come Grunblatt ha spiegato in una nota stampa IfA:
“Studiare come l'evoluzione stellare influenza i pianeti è una nuova frontiera, sia in altri sistemi solari che nella nostra. Con una migliore idea di come i pianeti rispondono a questi cambiamenti, possiamo iniziare a determinare in che modo l'evoluzione del Sole influenzerà l'atmosfera, gli oceani e la vita qui sulla Terra. "
Si spera che i futuri sondaggi dedicati allo studio dei giganti gassosi attorno alle stelle giganti rosse aiuteranno a risolvere il dibattito tra teorie sull'inflazione dei pianeti concorrenti. Per i loro sforzi, Grunblatt e il suo team hanno recentemente ottenuto tempo con lo Spitzer Space Telescope della NASA, che intendono utilizzare per condurre ulteriori osservazioni su K2-132 e K2-97 e sui rispettivi giganti gassosi.
La ricerca di pianeti attorno a stelle giganti rosse dovrebbe anche intensificarsi nei prossimi anni con il dispiegamento del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA e del James Webb Space Telescope (JWST). Queste missioni verranno lanciate rispettivamente nel 2018 e nel 2019, mentre la missione del K2 dovrebbe durare per almeno un altro anno.
