Un possibile mondo ricco d’acqua, estremamente vicino alla propria stella, sta attirando l’attenzione degli astronomi per caratteristiche decisamente fuori dal comune. Il candidato esopianeta orbita attorno a KIC 9139163, una componente del sistema stellare HD 176071 situato a circa 335 anni luce dalla Terra, e completa un’intera rivoluzione in appena 14 ore. La sua densità è compatibile con quella di un cosiddetto hot water world, un pianeta la cui composizione potrebbe comprendere una percentuale molto elevata di acqua. Ma è anche un mondo destinato a subire una forte evoluzione orbitale a causa della vicinanza estrema alla propria stella.
Lo studio, guidato da Sylvain N. Breton dell’Istituto nazionale di astrofisica (INAF) e accettato per la pubblicazione su Astronomy & Astrophysics, è particolarmente interessante anche per il metodo utilizzato. Il pianeta, infatti, non transita davanti alla sua stella dal nostro punto di osservazione e sarebbe quindi sfuggito alla tecnica con cui è stata individuata gran parte degli esopianeti conosciuti.
Un pianeta grande 2,4 volte la Terra
Le osservazioni indicano per il candidato un raggio di circa 2,43 volte quello terrestre. Le misure effettuate con lo spettrografo HARPS-N forniscono una massa minima di 7,3 ± 1,4 masse terrestri, mentre il modello che tiene conto anche dell’inclinazione orbitale porta a una massa stimata di circa 8,4 masse terrestri.
La combinazione tra massa e dimensioni suggerisce una densità pari a circa il 55-60% di quella terrestre. I modelli utilizzati dai ricercatori risultano compatibili con una composizione che potrebbe comprendere circa il 50% di acqua, collocando l’oggetto nella categoria dei mondi ricchi di acqua sottoposti a temperature estreme. Non significa che sia stato osservato direttamente un enorme oceano sulla sua superficie: si tratta di un’interpretazione della struttura interna basata su massa, raggio e densità.
Il pianeta orbita a circa 0,0158 unità astronomiche dalla stella, pari a poco più di 2,3 milioni di chilometri. A una distanza così ridotta riceve una quantità enorme di radiazione e raggiunge temperature incompatibili con gli oceani liquidi che conosciamo sulla Terra. I modelli indicano temperature di equilibrio comprese fra circa 2.780 e 2.960 kelvin, mentre sul lato diurno potrebbero essere ancora più elevate.
Un raro abitante del deserto nettuniano
Il candidato si trova inoltre nel cosiddetto deserto nettuniano, una regione dei sistemi planetari nella quale risultano insolitamente rari i pianeti delle dimensioni di Nettuno con periodi orbitali molto brevi.
Una delle spiegazioni più accreditate è che la forte irradiazione delle stelle possa rimuovere progressivamente gli involucri più leggeri di idrogeno ed elio dai pianeti che orbitano troppo vicino. Il risultato è una scarsità di mondi di taglia nettuniana nelle orbite più strette.
KIC 9139163 Ab, denominazione utilizzata nei cataloghi per il candidato, rappresenta quindi un oggetto particolarmente interessante per studiare come i pianeti riescano a sopravvivere in ambienti sottoposti a un’irradiazione estrema. Nel suo caso, i dati sono compatibili con un’atmosfera più pesante e ricca di elementi volatili rispetto ai classici involucri dominati da idrogeno ed elio.
Kepler e TESS hanno rivelato un’atmosfera che cambia
Uno degli aspetti più intriganti arriva dal confronto tra le osservazioni del telescopio spaziale Kepler e quelle raccolte sei anni più tardi da TESS. I ricercatori hanno individuato variazioni significative nella cosiddetta curva di fase, cioè nel modo in cui la luminosità complessiva del sistema cambia durante l’orbita del pianeta.
“Confrontando i dati storici del telescopio spaziale Kepler con le nuove osservazioni di Tess a distanza di sei anni, abbiamo notato uno sfasamento inaspettato nella modulazione della luce riflessa”, ha spiegato Breton. Le differenze sono compatibili con una distribuzione della luminosità che cambia nel tempo e con la presenza di strutture riflettenti non uniformi, probabilmente nubi ad alta riflettività.
Il pianeta dovrebbe inoltre essere in rotazione sincrona, mostrando sempre lo stesso emisfero alla propria stella. Ciò crea un lato permanentemente illuminato e uno rivolto verso la notte, con fortissimi contrasti termici e condizioni atmosferiche potenzialmente molto dinamiche.
Scoperto senza osservare un transito
La particolarità della scoperta sta soprattutto nel fatto che il pianeta non passa davanti alla stella visto dalla Terra. Il metodo del transito individua normalmente un pianeta misurando il piccolo calo di luminosità prodotto quando questo attraversa il disco stellare. In questo sistema, però, la geometria dell’orbita non permette di osservare un simile evento.
Gli astronomi hanno quindi analizzato le curve di fase, cercando variazioni estremamente piccole nella luce riflessa ed emessa dal pianeta durante il suo movimento orbitale. A queste informazioni sono state aggiunte le misure di velocità radiale ottenute con HARPS-N, installato sul Telescopio Nazionale Galileo alle Isole Canarie.
Questo approccio ha permesso non soltanto di individuare il segnale attribuito al candidato esopianeta, ma anche di stimarne massa, dimensioni e alcune possibili caratteristiche atmosferiche. È un risultato importante perché la maggior parte dei sistemi planetari non presenta l’allineamento necessario per produrre transiti osservabili dalla Terra.
La vicinanza estrema alla stella espone infine il pianeta a forti interazioni mareali, che nel lungo periodo potrebbero modificarne progressivamente l’orbita e condurlo verso la stella stessa. Il sistema rappresenta quindi un laboratorio particolarmente interessante per studiare sia l’evoluzione dei pianeti ultracorti sia quelle popolazioni che, fino a pochi anni fa, erano molto più difficili da individuare.
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