Un insolito Nettuno caldo rimane intatto attorno a una gigante rossa

Una scoperta affascinante nel campo dell'astronomia è un Nettuno caldo a bassa densità che orbita attorno a una stella gigante rossa. Questa scoperta sfida le credenze precedenti su come questi tipi di pianeti perdano le loro atmosfere nel tempo a causa dell'intensa radiazione delle loro stelle.

I Nettuni caldi sono giganti gassosi più piccoli di Saturno. Hanno periodi orbitali brevi, solitamente sotto i 10 giorni, e si trovano raramente. Gli scienziati credono che questo sia principalmente dovuto al fatto che la radiazione ad alta energia delle loro stelle può strappare via gli strati atmosferici, lasciando spesso solo nuclei rocciosi. Tuttavia, in questo caso, abbiamo trovato un pianeta che sembra mantenere la sua atmosfera molto più a lungo del previsto.

#Scoperta di TIC 365102760 b

Il pianeta, conosciuto come TIC 365102760 b, ha un raggio di circa 6,2 volte quello della Terra e una massa 19,2 volte quella del nostro pianeta. Transita o passa davanti alla sua stella ogni 4,21 giorni. Questa stella gigante rossa è evoluta nel tempo ed è molto più vecchia di molte stelle, il che rende sorprendente la bassa densità e l'alta temperatura del pianeta. Se teniamo conto dell'età e delle condizioni della stella, ci aspetteremmo tipicamente che TIC 365102760 b avesse perso la sua atmosfera gassosa molto tempo fa.

Le scoperte inaspettate suggeriscono che il tasso di perdita atmosferica è più lento di quanto previsto dagli scienziati. Potrebbe essere dovuto a un'Attività Stellare inferiore al previsto o a un processo chiamato inflazione tardiva, in cui il pianeta si espande prima di perdere la sua atmosfera. Questo pianeta dimostra che non tutti i Nettuni caldi si comporteranno allo stesso modo e che alcuni possono mantenere le loro atmosfere più a lungo di quanto si pensasse in precedenza.

#Panoramica delle scoperte di esopianeti

Negli ultimi 30 anni, sono stati scoperti più di 5.000 esopianeti, dimostrando quanto possano essere diversi i sistemi planetari. Un'osservazione significativa è che ci sono pochissimi pianeti che somigliano a Nettuno in dimensione e si trovano vicino alle loro stelle. Diverse teorie cercano di spiegare questo schema, comprese le interazioni tra le stelle e i pianeti, che possono influenzare come evolvono le atmosfere e come i pianeti si muovono nello spazio.

Dalla partenza del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) nel 2018, sono stati confermati oltre 100 pianeti con periodi orbitali molto brevi. Alcuni di questi pianeti mostrano segni di atmosfere in inflazione, mentre altri si crede abbiano perso quantità significative della loro atmosfera nel tempo. Lo studio dei pianeti che orbitano attorno a stelle evolute può aiutare gli scienziati a capire meglio quanto tempo ci vuole per perdere un'atmosfera e come funziona questo processo.

#Caratteristiche di TIC 365102760

La stella TIC 365102760 si trova alla base del ramo delle giganti rosse ed è stata osservata da TESS tra metà 2019 e fine 2022. L'analisi iniziale della luce della stella ha rivelato un candidato pianeta che aveva un periodo orbitale di circa 4,2 giorni e un raggio di circa 6,5 volte quello della Terra. I dati raccolti hanno aiutato a determinare la massa, il raggio e l'età della stella, che è stata stimata in circa 7,2 miliardi di anni.

Una combinazione di curve di luce e misurazioni della velocità radiale ha confermato la presenza di TIC 365102760 b. Le caratteristiche di questo pianeta dimostrano che appartiene al gruppo esclusivo dei Nettuni caldi. La sua densità è stata calcolata essere circa 0,437 grammi per centimetro cubo, che è tra le più basse per i Nettuni caldi scoperti finora.

#Flusso stellare e perdita atmosferica

Usando modelli esistenti, gli scienziati possono determinare la quantità di energia che il pianeta riceve dalla sua stella, il che è cruciale per capire il tasso al quale la sua atmosfera potrebbe essere persa. Calcolando il flusso stellare nel tempo, i ricercatori possono stimare quanto la radiazione abbia impattato il pianeta e la sua atmosfera. Per TIC 365102760 b, le previsioni suggeriscono che dovrebbe aver perso una parte significativa della sua atmosfera nel corso degli anni.

Si stima che circa il 65% della massa attuale del pianeta potrebbe essere stata persa nel corso della sua storia, allineandosi con altri modelli. Tuttavia, un calcolo diverso indica che solo circa il 24% della sua atmosfera potrebbe essere stata effettivamente persa, suggerendo che ci siano molti fattori da considerare quando si analizzano questi pianeti.

#Il ruolo dell'attività stellare

I modelli esistenti considerano anche il livello di attività della stella, che potrebbe essere più basso di quanto si pensasse. Le attuali caratteristiche del pianeta potrebbero indicare che TIC 365102760 b ha subito meno erosione atmosferica di quanto previsto. Notabilmente, le stelle di massa intermedia come TIC 365102760 tendono a produrre radiazione più intensa del Sole. Questo significa che TIC 365102760 b potrebbe ricevere livelli significativi di radiazione, ma sfuggire alla perdita della sua atmosfera.

Un'altra possibilità è che questo pianeta possa essere migrato nella sua posizione attuale da un'orbita più distante, dove era meno esposto a radiazione ad alta energia. Tuttavia, non ci sono evidenze che suggeriscano interazioni recenti con altri pianeti nel sistema, che potrebbero aver alterato la sua orbita.

#Perdita di massa atmosferica

La perdita di massa atmosferica è un fattore critico per capire come questi sistemi planetari evolvono nel tempo. La radiazione ad alta energia può strappare efficacemente gli strati gassosi che circondano un pianeta, portando a un'atmosfera che diminuisce drammaticamente. Tuttavia, TIC 365102760 b sembra essere un caso in cui non solo ha mantenuto parte della sua atmosfera, ma ha probabilmente sopportato un trattamento molto più duro di quanto previsto.

La densità e la massa del pianeta suggeriscono che possieda ancora un involucro gassoso, il che fornisce un indizio che potrebbe aver avuto un'atmosfera molto più grande in passato. Questo scenario indica la necessità di ulteriori studi sulla storia del pianeta e su come ha resistito alla radiazione e alle perdite atmosferiche.

#Inflazione tardiva del pianeta

Un aspetto cruciale che contribuisce alla sopravvivenza del pianeta potrebbe coinvolgere un processo noto come inflazione tardiva. Questo avviene quando un pianeta si espande in raggio, potenzialmente guadagnando una certa massa atmosferica durante la sua evoluzione. Se TIC 365102760 b ha vissuto questa inflazione, potrebbe aver compensato la perdita atmosferica causata dalla radiazione stellare.

Alcuni modelli passati che prevedono cambiamenti nel raggio planetario suggeriscono che TIC 365102760 b potrebbe attualmente avere un raggio più grande del previsto per la sua età, fornendo spazio per la ritenzione atmosferica nonostante riceva alti livelli di radiazione.

#Implicazioni per la ricerca futura

La scoperta di TIC 365102760 b aggiunge peso all'idea che non tutti i Nettuni caldi perdano le loro atmosfere allo stesso modo o ai tassi previsti. Questa scoperta può informare osservazioni e ricerche future, in particolare riguardo all'evoluzione dei pianeti giganti gassosi attorno a stelle evolute.

Comprendendo meglio come condizioni, come l'attività stellare e i modelli di migrazione, contribuiscono alla ritenzione atmosferica, gli astronomi possono affinare i loro modelli e assunzioni riguardo alla demografia planetaria.

#Conclusione

Il caso di TIC 365102760 b serve come promemoria della complessità dei sistemi planetari. Sfida i modelli esistenti e incoraggia gli scienziati a ripensare come percepiscono la ritenzione delle atmosfere nei Nettuni caldi. Osservazioni e ricerche continue saranno necessarie per svelare altri segreti su questo pianeta affascinante e altri simili.

Trovare più Nettuni caldi a bassa densità attorno a stelle evolute potrebbe rivelare ulteriori approfondimenti su come i vari fattori influenzano le atmosfere. Comprendere queste interazioni aiuterà a chiarire come vari tipi di pianeti si formano ed evolvono, portando a una visione più completa dei sistemi planetari nel nostro universo.