Il telescopio TESS scopre un Saturno “freddo” attorno alla stella TOI 4600
Gli esopianeti gassosi, come Giove e Saturno, finora scoperti sono generalmente “caldi”, a motivo della loro vicinanza alla propria stella. Spicca la scoperta dell'esopianeta TOI-4600 c per essere un raro esempio di Saturno “freddo”. Cosa li rende così rari?
Non è che non ne esistono, ne esistono, solo che sono difficili da scoprire. Questa è la caratteristica comune a tutti gli esopianeti distanti dalle proprie stelle madri. Si pensi che su oltre 5600 esopianeti finora scoperti, meno del 20% si trova a grandi distanze dalla stella. Più tecnicamente, Keplero ci insegna che più lungo è il periodo di rivoluzione maggiore è la distanza di un pianeta dalla propria stella. Tra i pianeti finora scoperti, solo una minoranza ha periodi di rivoluzione più lunghi di 50 giorni.
Nel nostro sistema solare esistono pianeti vicini al Sole ma anche pianeti lontani. Si pensi che mentre Mercurio ha una distanza dal Sole inferiore alla metà della distanza Terra-Sole, il pianeta Nettuno è 30 volte più distante. Non c’è motivo di pensare che nei sistemi esoplanetari sia diverso.
In un qualunque sistema esoplanetario, maggiore è la distanza dell’esopianeta dalla propria stella, più difficile è scoprirne l’esistenza. E’ questo il motivo per cui gli esopianeti finora scoperti sono relativamente vicini alla propria stella.
Perchè pochi esopianeti sono scoperti distanti dalla propria stella
I due principali metodi per la scoperta degli esopianeti sono il metodo dei transiti ed il metodo delle velocità radiali. Il primo metodo ha permesso di scoprire il 74,4% degli esopianeti finora noti, il secondo metodo il 19,4%. Tuttavia, questi metodi funzionano molto bene solo per i pianeti vicini alle stelle. La loro capacità di scoprire pianeti ad orbite molto grandi va giù.
Il metodo dei transiti è efficace per i pianeti che orbitano vicino alla propria stella, poiché maggiore è la distanza del pianeta minore è la probabilità che questo transiti davanti alla propria stella così da poter essere scoperto. Questa affermazione scaturisce da considerazioni puramente geometriche.
Similmente, nel caso del metodo delle velocità radiali, maggiore è la distanza (e minore la massa del pianeta) minore è la variazione di velocità radiale della stella. Di conseguenza, la probabilità che il metodo riesca a scoprire pianeti lontani e piccoli è molto bassa.
Ne segue che mentre l'architettura delle regioni interne dei sistemi esoplanetari viene conosciuta sempre meglio, avendo caratterizzato tanti esopianeti nelle regioni vicine alla stella, le regioni esterne rimangono sostanzialmente inesplorate.
Gassosi ma “caldi”
Pianeti di dimensioni simili ai nostri giganti gassosi se ne conoscono numerosi. Sono 1796 gli esopianeti con massa simile a Giove e Saturno e per questo sono chiamati "gioviani".
Tuttavia, la maggior parte di questi sono stati scoperti vicino alla propria stella per cui sono caratterizzati da temperature molto alte, in questo caso chiamati “hot Jupiters” o temperature medie, in questo caso chiamati “warm Jupiters”. I “cold Jupiters” o “cold Saturns”, cioè gioviani lontani dalla stella e quindi freddi, sono raramente scoperti, come dicevamo, per i limiti insiti nei metodi di rivelazione.
Perché la scoperta di un Saturno “freddo” fa cronaca
In questo contesto, la recentissima e rara scoperta di un pianeta di massa simile a Saturno ma “freddo” fa cronaca. Infatti, di esopianeti simili a Saturno ne sono stati scoperti tanti ma sempre relativamente vicini alla propria stella, quindi “caldi” o “tiepidi”, ma mai sufficientemente lontani da essere freddi, e quindi simili al nostro Saturno sia per la massa che per la temperatura.
La scoperta è stata fatta grazie al telescopio TESS con il metodo dei transiti. La probabilità che un pianeta lontano dalla propria stella transiti davanti al suo disco, così da produrre una eclissi che ne sveli l’esistenza, è molto bassa.
La scoperta fatta attorno alla stella TOI-4600 rientra proprio in questa bassissima probabilità, quindi una combinazione felice tra un colpo di fortuna ma anche la bravura del team guidato da Ismael Mireles dell’Università del New Mexico che è riuscito a svelarne il transito nei dati raccolti dal telescopio TESS.
Precisamente, attorno alla stella TOI-4600 di esopianeti ne sono stati scoperti due, TOI-4600 b e TOI-4600 c. Il primo impiega 8 giorni per compiere una rivoluzione attorno alla stella, il secondo più distante ne impiega 483. Si tratta di periodi orbitali molto più brevi rispetto agli 11 anni di Giove o ai 30 anni di Saturno. Tuttavia, l’importanza della loro scoperta sta nel fatto che si tratti dei primi pianeti gassosi non caldi scoperti da TESS, cioè sufficientemente lontani dalla propria stella, la TOI-4600, da avere TOI-4600 b, temperature di 72 0C con dimensioni poco più piccole di Saturno, e addirittura TOI-4600 c temperature di -84 0C con dimensioni simili a Saturno.
Così come i telescopi spaziali stanno riuscendo a studiare la composizione chimica delle atmosfere dei pianeti gioviani caldi, similmente c’è la possibilità di studiare la chimica delle atmosfere di questi pianeti temperati o freddi.
Questa scoperta inizia a colmare la lacuna che ancora oggi abbiamo nella conoscenza delle proprietà che differenziano i gioviani caldi dai nostri giganti gassosi freddi, quali Giove e Saturno. La scoperta e lo studio di questi eso-giganti “freddi” fornirà informazioni importanti sulla formazione ed evoluzione dei giganti gassosi del Sistema Solare.