SEZIONE ESOPIANETI - Pianeti giganti gassosi

 

Salve a tutti,

cercatori di mondi alieni! Una delle principali notizie degli ultimi giorni è senza ombra di dubbio il riuscito atterraggio della Starship di SpaceX. Se non avete visto il video del lancio vi consiglio di andare a darci un occhio perché, come la SpaceX ci ha abituato ultimamente, sia i rientri degli stadi del Falcon sia quest’ultimo della Starship sono veramente incredibili ed emozionanti. Come emozionante è pensare che tra qualche anno astronauti viaggeranno su questa “navicella spaziale” verso i corpi celesti più vicini, Marte in primis. La Starship, infatti, oltre a essere stata progettata per i viaggi verso Luna e Marte e anche per voli “super veloci” sulla Terra, è stata progettata anche per viaggiare verso i pianeti più esterni del sistema solare. Insomma una jeep spaziale che ci permetterà di andare ovunque. Beh… più o meno! Ancora niente e nessuno può progettare qualcosa che ci porti fuori dal nostro condominio chiamato Sistema Solare a esplorare altri mondi. Per ora non ci resta che immaginarli da qui, magari con l’aiuto della scienza e degli studi che gli scienziati ogni giorno effettuano sui dati che provengono dai vari telescopi, in orbita e non, dedicati agli esopianeti. E... perchè no! Anche grazie al nostro blog!

Nello scorso articolo, che vi invito a leggere se già non lo avete fatto, avevamo iniziato a parlare delle varie tipologie di esopianeti ipotizzati, soffermandoci principalmente sugli esopianeti di tipo terrestre. In questo articolo, invece, vorrei presentarvi l’altra faccia della medaglia: i giganti gassosi. In realtà, come già anticipato nello scorso articolo, si dividono in due grandi categorie: i pianeti di tipo nettuniano e i pianeti di tipo gioviano. Iniziamo a esaminarli insieme.

Per quanto riguarda i pianeti di tipo nettuniano, cioè di dimensioni e composizione simile a Nettuno, esiste una divisione abbastanza semplice in base alla dimensione del pianeta stesso. Infatti parliamo di Mini-Nettuno, o nano-gassoso, se il pianeta presenta un piccolo nucleo costituito da composti volatili a bassa densità. Se questi pianeti non avessero una spessa atmosfera intorno sicuramente sarebbero pianeti oceano. Un rappresentante di questa categoria è Kepler 138 d. Pianeta a bassissima densità, con circa 20000 km di diametro.

Al contrario si parla di giganti ghiacciati se questi pianeti sono costituiti da acqua, metano e ammoniaca (sostanze chiamate appunto “ghiaccio” in astrofisica!) e sono privi di un nucleo di idrogeno metallico, come avviene, invece, per i gioviani. Questa tipologia di pianeti ha la caratteristica di essersi formata molto rapidamente dopo la nascita della propria stella madre, prima che tutto il materiale volatile del disco protoplanetario venisse attirato dalla stella stessa (rapidamente in astronomia significa 3-10 milioni di anni! XD). Il portavoce di questa categoria è senza dubbio WD j0914+1914, nettuniano in orbita intorno a una nana bianca.

Si parla, invece, di nettuniani caldi se questi pianeti si trovano a orbitare molto vicini alla loro stella madre.

Quando parliamo di pianeti di tipo gioviano ci riferiamo ai veri giganti dello spazio. Si possono classificare in molti modi diversi, prendendo come termine di confronto quando una quando un’altra caratteristica. Una classificazione interessante è quella di Sudarsky, che classifica i giganti gassosi in base alla loro temperatura. Ci sono 5 classi in questa suddivisione. Della prima classe fanno parte i pianeti caratterizzati da una temperatura inferiore ai 150 K. Sono pianeti formati da nubi di ammoniaca, posizionati nelle regioni esterne dei sistemi planetari o orbitanti intorno a stelle fredde, un esempio è il nostro Giove.

Alla seconda classe appartengono i pianeti che hanno una temperatura intorno ai 250 K. Troppo caldi per sostenere nubi di ammoniaca, presentano nubi d’acqua con un’atmosfera composta principalmente da idrogeno e metano. Un esempio è 47 Ursae Majoris.

Nella terza classe ci sono quei pianeti che, con una temperatura che varia da 350 K a 800 K, sono privi di nubi, in quanto nessuna sostanza a queste temperature può formarne. Caratteristico di questi pianeti è il colore blu. Si trovano principalmente nelle regioni più interne di un sistema planetario. Un esempio è Gliese 876 b.

Nella penultima classe, la quarta, ci sono pianeti che hanno una temperatura maggiore di 900 K, composti da monossido di carbonio, sodio e potassio, hanno un alta concentrazione di metalli alcalini. Un esempio è il famosissimo, almeno per noi dato che lo abbiamo ripreso moltissime volte da Libbiano XD, HD189733b.

L’ultima classe, la quinta, è composta da pianeti con temperature superiori ai 1400 K. Questi pianeti presentano nubi di silicati e ferro nella parte alta dell’atmosfera. Sono caratterizzati da un colore rosso grazie all’enorme quantità di calore emesso, un esempio è 51 Pegasi b, il più che famoso Bellerofonte, il primo pianeta scoperto intorno a una stella di sequenza principale.

Ma, come dicevo, ci sono altri modi per classificare questi pianeti. Se si prendono in considerazione le dimensioni, ad esempio, ci sono i cosiddetti Super Giove. Hanno masse maggiori rispetto a Giove, anche se la loro dimensione rimane circa la stessa. La densità e la gravità, infatti, aumentano proporzionalmente rispetto alla massa. Teoricamente superate le 13 masse gioviane si parla di nane brune, ma ci sono ancora molti dubbi in proposito. Un esempio di Super Giove è K Andromadae b.

Se si parla di composizione invece possiamo trovare i cosiddetti pianeti di elio. Come dice il nome, questi pianeti hanno un’atmosfera costituita prevalentemente da elio. Le ipotesi per la formazione di questi pianeti sono principalmente due: per evaporazione dell’idrogeno da un pianeta gigante, oppure per evaporazione da una nana bianca.

Se si prende in considerazione la tipologia di orbita di questi pianeti, possiamo parlare di Giove eccentrico quando abbiamo un pianeta che ha un’orbita molto simile a quella di una cometa. La presenza di questi pianeti intorno a una stella di solito esclude la possibilità della presenza di pianeti di tipo terrestre, in quanto i vari passaggi di questi giganti perturberebbero in maniera colossale l’orbita di quelli più piccoli; o comunque, anche se presenti, non sarebbero abitabili in quanto l’attrazione gravitazionale e le conseguenti maree distruggerebbero tutto il delicato equilibrio di questi mondi. Un esempio di Giove eccentrico è HD 20782 b.

Oppure, come abbiamo visto anche per i nettuniani, possiamo parlare di gioviani caldi, quando questi giganti orbitano molto vicino alla loro stella madre. Un osservatorio amatoriale come il nostro che si vuole cimentare nel riprendere i transiti, dovrà prendere familiarità con questa tipologia di esopianeti, in quanto sono i più facili da misurare, alla portata delle nostre strumentazioni. Le ipotesi di formazione di questi pianeti sono diverse, molti sostengono l’ipotesi dalla migrazione planetaria, in quanto sono costituiti da materiale che non sarebbe presente in quelle zone orbitali. A causa della forte insolazione (o dovrei dire instellazione??? XD) hanno una minore densità rispetto per esempio a Giove, in quanto il calore “gonfia” il gas presente su questi pianeti. Alcuni di questi pianeti vengono addirittura chiamati puffy planets, in quanto presentano un raggio enorme e una bassissima densità. Se il gas, espandendosi, esce dalla zona di attrazione gravitazionale può venir spazzato via dal vento stellare. Di solito presentano un blocco mareale, dovuto alla rotazione sincrona con la loro stella dovuta all’estrema vicinanza con essa e forti venti, dovuti sempre alla vicinanza con la stella, che creano un forte rimescolamento atmosferico.

Insomma, ci più ne ha più ne metta!

Le tipologie di pianeti sono quasi infinite, come infinita è l’immaginazione della natura nella quale viviamo e che ha portato alla formazione di tutto ciò che ci circonda. Per oggi ci salutiamo qui, l’appuntamento è al prossimo articolo dove vedremo insieme i pianeti più “strani” (per il nostro modo monotono di vedere le cose! ;D) scoperti fino a ora e cercheremo anche di capire in quali zone dobbiamo concentrare gli sforzi per trovare un pianeta abitabile o comunque simile alla Terra.

Buon viaggio nel nostro universo sconfinato, perché come disse Thor Heyerdahl “I confini esistono solo nella mente delle persone”!

Silvia Gingillo