Un esopianeta super-gonfio scoperto nel sistema di TOI-421

Il sistema di TOI-421 nella DDS2
Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astronomical Journal” riporta i risultati di uno studio del sistema di TOI-421, dove due esopianeti sono stati scoperti in seguito alle osservazioni condotte dal telescopio spaziale TESS della NASA. Un team di ricercatori guidato da Ilaria Carleo della Wesleyan University ha usato vari telescopi per condurre osservazioni mirate che hanno confermato l’esistenza dell’esopianeta nettuniano rilevato da TESS scoprendo anche un segnale di velocità radiale che ha portato a identificare un pianeta sub-nettuniano. Entrambi sono vicini alla loro stella perciò vengono scaldati e la loro atmosfera è molto estesa con una densità bassa. In particolare, l’esopianeta esterno è del tipo che è stato chiamato super-gonfio (superpuffy in inglese) o di zucchero filato, difficile da spiegare per gli attuali modelli di evoluzione atmosferica.

Lanciato il 18 aprile 2018, il telescopio spaziale TESS sta trovando nuovi esopianeti. La stella TOI-421, conosciuta anche come BD-14 1137 o TIC 9498631, è più piccola del Sole e ha una compagna, una nana rossa che orbita attorno alla stella più grande a una distanza che è circa 2.200 volte quella della Terra dal Sole. Essa è stata monitorata tra il 15 novembre 2018 e il 7 gennaio 2019 portando all’individuazione di un candidato esopianeta. L’immagine (cortesia Carleo et al. Tutti i diritti riservati) mostra il sistema TOI-421 nella DDS2 (Digitized Sky Survey 2) con la stella principale nel cerchietto rosso al centro e la sua compagna nel cerchietto arancione.

Il team di Ilaria Carleo ha condotto una serie di osservazioni mirate usando telescopi al suolo per verificare il candidato esopianeta e misurarne le caratteristiche. Il risultato è stato positivo e quello che è stato catalogato come TOI-421 b è risultato essere un nettuniano con una massa di circa 16,42 volte quella della Terra per un raggio che è poco più di 5 volte quello della Terra e un anno della durata di quasi esattamente 16 giorni terrestri.

Le osservazioni mirate hanno anche rilevato un segnale di velocità radiale, che significa che i ricercatori hanno trovato le tracce di un secondo esopianeta che è stato catalogato come TOI-421 c. I dati indicano che si tratta di un sub-nettuniano con una massa che è circa 7,17 volte quella della Terra per un raggio che è circa 2,68 volte quello della Terra per un anno che dura solo 5,2 giorni terrestri circa.

Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astronomical Journal” nel gennaio 2020 riportava uno studio su tre esopianeti gassosi nel sistema di Kepler 51, anch’essi con una densità molto bassa. TOI-421 b non è altrettanto estremo ma può essere comunque incluso nella categoria dei super-gonfi e ciò lo rende comunque interessante perché il suo studio può aiutare a capire meglio l’evoluzione dei pianeti gassosi. Questo mini-Nettuno è difficile da spiegare, infatti il team di Ilaria Carleo ha condotto varie simulazioni per cercare di ricostruirne la storia concludendo che dovrebbe aver perduto tutta la sua atmosfera pochi miliardi di anni dopo la sua formazione. La teoria che si tratti di un pianeta super-gonfio costituisce una spiegazione plausibile perché aerosol a un’elevata altitudine nell’atmosfera può spiegare il raggio misurato.

Gli esopianeti sub-nettuniani sono interessanti in generale perché potrebbero perdere la loro atmosfera trasformandosi in super-Terre. I super-gonfi sono versioni estreme con un’atmosfera molto estesa e una densità molto bassa ma pochissimi pianeti di questo tipo sono stati individuati perciò la loro esistenza ha portato finora più domande che risposte.

Lo studio del sistema di Kepler 51 con il telescopio spaziale Hubble dimostra che i super-gonfi sono esopianeti adatti a studi atmosferici dato che anche gli aerosol lasciano tracce nelle emissioni elettromagnetiche che possono essere analizzate a livello spettrografico. Dunque, il sistema di TOI-421 è un candidato per questo tipo di osservazioni e, in futuro, per quelle con il telescopio spaziale James Webb.

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