Il cosmo è disordinato. A volte infrange le regole.
Due nuovi pianeti, TOI-791 b e c, hanno appena infranto le aspettative su come potrebbe apparire un mondo gigante. Sono dei super puff. Non solo soffice, ma incredibilmente leggero. Meno denso dello zucchero filato che compreresti a una fiera statale.
Ad individuarli è stato un team internazionale guidato dall’Università di Oxford. I risultati arrivano negli Avvisi mensili della Royal Astronomical Society. Questo non è solo un altro pianeta extrasolare. È un pezzo del puzzle che non sembra adattarsi al quadro che abbiamo costruito.
Le densità sono assurde
Ecco la linea di base: Giove. È il re dei giganti gassosi. Densità media? 1,33 grammi per cm cubo. Solido. Compattato. Pesante.
TOI-791b? 0,038 g/cm³.
TOI-791c? 0,047 g/cm³.
Terra? 5,5 g/cm³. Una roccia.
Zucchero filato? Circa 0,05 g/cm³.
Questi pianeti sono più leggeri dello zucchero filato nelle nuvole. Hanno le dimensioni di Giove ma contengono una frazione del materiale. Se Giove fosse una palla da bowling, questi due sarebbero palloni da spiaggia pieni di elio. Come è successo? La fisica suggerisce grumi di materia. La gravità tira. Ma qui il gruppo riesce a malapena a resistere.
La stella attorno alla quale orbitano? Un nano di tipo F7. 1.110 anni luce di distanza. A Volans, una costellazione meridionale che probabilmente non vedrai dal tuo giardino.
Una rara danza gemellare
La maggior parte dei sistemi a pianeta singolo sono noiosi. O almeno così pensavamo.
TOI-791 ne ha due. Entrambi sono super puff.
Solo altri quattro sistemi conosciuti ne hanno più di uno. Questa rarità rende TOI-791 una miniera d’oro. È un laboratorio naturale. I pianeti si sono formati dallo stesso disco di polvere. Sono fratelli. Ma non si sono semplicemente allontanati. Sono bloccati in una risonanza di movimento medio 5:3.
Lascia che penetri.
Per ogni cinque orbite completate dal pianeta interno, quello esterno ne compie quasi esattamente tre. La loro gravità si attanaglia a vicenda. È una stretta di mano gravitazionale, ripetuta da milioni di anni. Questa attrazione modifica i tempi dei loro transiti. Attraversano il volto della star non a ritmo, ma stonato. Leggermente presto. Leggermente tardi.
Quella oscillazione ha detto agli astronomi quanto pesano questi pianeti. Anche se sembrano enormi, sono a malapena presenti.
Scienziati cittadini e il freddo antartico
Chi li ha trovati?
Volontari.
Tramite Planet Hunters TESS. Questi non sono dottorandi che fissano il codice. Sono persone comuni che scansionano i dati del Transiting Exoplanet Satellite Survey (TESS) della NASA. Hanno visto i cali. Le ombre. Nel 2019 e ancora nel 2023.
Poi sono intervenuti i professionisti. Telescopi in tutto il mondo. Elaborazione dei dati. Calcolo della massa. Conferma della densità.
Ma la chiave? Il ghiaccio.
Il telescopio ASTEP. Situato alla stazione Concordia in Antartide.
Perché l’Antartide? Perché durante l’inverno il sole non sorge. Non per settimane. O mesi. Buio continuo. Nessuna luce del giorno a rovinare la vista. Ne hai bisogno. Per prendere un transito che dura 11 ore di fila. Hai bisogno di un occhio ininterrotto verso il cielo.
Questi furono i transiti terrestri continui più lunghi mai registrati. I pianeti impiegavano più di mezza giornata per passare davanti alla loro stella. E grazie all’inverno antartico, gli astronomi non hanno battuto ciglio.
Perché sono così gonfi?
Non lo sappiamo ancora.
Questa è la risposta onesta. Gli scienziati stanno indovinando.
Ipotesi uno: Atmosfere massicce. Involucri di idrogeno ed elio così spessi da gonfiare il pianeta. Il nucleo potrebbe essere piccolo. Il gas occupa spazio. Si espande finché… qualcosa lo ferma? Gravità? Pressione termica?
Ipotesi due: si sono formati lontano. Freddo. Lontano dal calore della stella. Il gas si è raffreddato rapidamente. Accumulato attorno a un nucleo. Creato un guscio esterno leggero. Quindi forse è migrato verso l’interno? O forse sono rimasti fermi?
“Si conoscono solo pochi di questi pianeti super-gonfi, ed è addirittura raro trovarne due nello stesso sistema.”
— Dott. George Dransfield, Università di Oxford
La bassa densità è il mistero. Se sono per lo più gas, perché la gravità non li schiaccia? Perché la busta è così tenue?
Cosa verrà dopo?
Il telescopio spaziale James Webb.
È il passo successivo. Il ricercatore principale dell’ASTEP nel Regno Unito, il professor Amaury Triaud, vuole esaminare la chimica. Carbonio. Azoto. Ossigeno.
Se riesci a leggere l’impronta atmosferica, puoi ricostruirne la storia. Da dove provengono i materiali? Qual era la temperatura quando si sono formati? Sono evaporati? Sono rimasti intatti?
Il professor Tristan Guillot vede il quadro più ampio. Sistemi multiplanetari. Interazioni a lungo termine. Evoluzione nel corso di decine di anni. Ciò richiede lavoro di squadra. Antartide. Telescopi spaziali. Osservatori in altri continenti. Tutti collegati.
Senza quella collaborazione, la verità resta nascosta nell’oscurità.
Stiamo guardando i fantasmi. Fantasmi giganti pieni di gas che non dovrebbero esistere secondo i nostri modelli. Sfidano la densità. Sfidano la semplicità. Sono pianeti super-puff.
E stiamo appena iniziando a capirli.
