I gioviani caldi gonfiati dall'effetto "tostapane"

Una sorta di tostapane di dimensioni planetarie potrebbe essere la causa della grandezza di alcuni pianeti extrasolari. Un fenomeno correlato potrebbe essere inoltre spiegare le raffiche di vento di Giove che si stratificano a bande.

Sono più di 150 i pianeti extrasolari che orbitano molto più vicino alla loro stella di quanto non lo sia Mercurio al Sole. Conosciuti come pianeti "gioviani caldi", possono avere temperature superficiali di oltre 2000 ° C con una massa simile a Giove ma fino a sei volte il suo volume.
Ci deve essere, secondo gli astronomi, qualcosa al loro interno che li induce a gonfiarsi oltre misura. Le radiazioni provenienti dalla vicina stella non possono essere la fonte, di cui buona parte vengono rimandataenello spazio dal gas in superficie.

Il riscaldamento dovuto agli effetti gravitazionali potrebbe essere responsabile per esopianeti con orbite allungate. Le continue fluttuazioni orbitali della stella potrebbero infatti creare attriti nel nucleo del pianeta, che potrebbe generare abbastanza calore da causare l'espansione osservata. Ma questo meccanismo non si può spiegare in molti pianeti che hanno un'orbita circolare, come ad esempio TrES-4, che ha meno massa di Giove, ma è 1,8 volte più voluminoso (vedi foto in alto).

Konstantin Batygin e David Stevenson del California Institute of Technology di Pasadena ora suggeriscono che l'energia mancante potrebbe avere origine in un vento di particelle cariche attorno al pianeta. La temperatura nelle atmosfere di pianeti gioviani caldi è abbastanza alta per espellere un gran numero di elettroni dagli atomi di sodio e potassio. Questi elettroni possono essere mossi da venti intorno al pianeta e interagire con il suo campo magnetico, generando una corrente che può estendersi in profondità (vedi figura in alto), fino al suo interno riscaldandolo, come farebbe un tostapane (arxiv.org / ABS / 1002,3650).

"Il piccolo deposito di calore potrebbe essere sufficiente per gonfiare il pianeta", spiega Adam Burrows della Princeton University, che studia i modelli di pianeti extrasolari, ma non è stato associato con lo studio qui recensito. Burrows aggiunge che questo modello potrebbe essere la causa delle correnti generate su Giove che penetrano al suo interno gonfiandolo. "Potrebbe funzionare solo in alcune condizioni e su alcuni pianeti."

Se la teoria si dimostrasse corretta, si potrebbero "prendere due piccioni con una fava", dice Burrows, perché un meccanismo simile potrebbe quindi spiegare anche le bande di vento attorno a Giove e Saturno. Questi venti possono essere guidati dalle variazioni di temperatura tra le regioni che beneficiano di diverse quantità di luce solare o dal calore generato dall'angolatura stessa del pianeta. Ma qualche altro processo potrebbe comunque necessario per uno spostamento costante dei venti.

Anche se questi giganti gassosi sono troppo freddi per liberare elettroni nello stesso modo come su un pianeta extrasolare gioviano caldo, il calore nel più profondo del pianeta può liberare gli elettroni dall'idrogeno e altri elementi. L'interazione di questi elettroni con il campo magnetico del pianeta, come Batygin ha proposto per i pianeti extrasolari, potrebbe creare una contro-forza che aiuterebbe a trattenere il vento.

Il NASA James Webb Space Telescope, nel 2014, potrebbe aiutare la ricerca su questa interessante teoria.

traduzione a cura di Arthur McPaul

Link:

http://www.newscientist.com/article/mg20527503.900-puffedup-planets-are-heated-like-toast.html

Polveri esterne attorno a stelle lontane

Questa immagina rappresenta quello che potrebbe essere lo scontro avvenuto tra due pianeti interni del sistema di HD 131488.
L'inserto illustra la posizione di HD 131488 e le cinture di polvere (in alto) e le regioni paragonabili al nostro sistema solare (in basso). La cintura interna calda di HD 131.488's ha separazioni simili alla "Terrestrial Planet Zone" (TPZ) attorno al nostro Sole, mentre la cintura fredda ha separazioni simili alla Cintura di Kuiper del nostro Sistema Solare.

Utilizzando il telescopio Gemini Sud in Cile, gli astronomi dell'UCLA hanno trovato le prove della formazione dei giovani pianeti rocciosi attorno ad una stella distante 500 anni dal noi. Ma questi possibili mondi extrasolari sono alieni in modo ancora più intrigante: A seguito di collisioni tra embrioni planetari intorno a questa stella, i ricercatori hanno scoperto che i detriti polverosi non hanno alcuna somiglianza con i blocchi di costruzione planetaria del nostro Sistema Solare.

"Fino ad ora, la polvere calda trovata attorno ad altre stelle è stata molto simile in composizione al materiale asteroidale o cometario nel nostro Sistema Solare", ha detto Carl Melis, che ha guidato la ricerca all'UCLA. "Questa nuova stella polverosa scoperta è un'eccezione rarissima". Melis ha segnalato questi risultati al 215 convegno dell'American Astronomical Society a Washington, DC.

La stella, conosciuta come HD 131488, sembra essere circondata da polvere calda in una regione chiamata "Terrestrial Planet Zone", dove la stella riscalda la polvere a temperature simili a quelle che si trovano sulla Terra. "Ciò che rende veramente unico HD 131488 è la specie non identificata di polveri liberati dai corpi in collisione, nonché la presenza di polveri fredde lontano dalla stella", ha detto il professor dell'UCLA Benjamin Zuckerman, che è un co-autore del ricerca in corso di pubblicazione. "Queste due caratteristiche rendono HD 131488 a differenza di qualsiasi altra stella con la prova di massicce quantità di polveri nella propria fascia dove ci potrebbero essere pianeti terrestri".

Le "Infrared imaging and spectroscopy" del sistema di HD 131488 usando uno strumento chiamato T-RECS sul telescopio Gemini Sud ha fornito i dati al team, che le ha utilizzate per analizzare la polvere calda interna. "In genere, i residui di polvere attorno ad altre stelle, o il nostro Sole, è di olivina, pirosseno, o varietà di silice, sali minerali che si trovano comunemente sulla Terra", ha detto Melis. "Il materiale in orbita HD 131488, non è uno di questi tipi di polvere. Siamo ancora in attesa di individuare quali siano ma sembrano davvero essere un tipo di polveri completamente differenti".

La quantità di polvere fredda e calda attorno a  131.488 HD è paragonabile alla quantità di materiale fresco visto in giro alle altre polveri stellari, di sequenza principale
(la maggior parte della vita di una stella in cui è stabile come il nostro Sole è speso per la sequenza principale). Melis e il suo team sostengono che la spiegazione più plausibile per la quantità insolitamente grande di polvere calda, è una recente collisione di due corpi rocciosi di massa planetaria. Una tale collisione potrebbe fornire una fonte appropriata di particelle di polvere che sono necessari per spiegare le osservazioni.

Mentre la polvere calda si trova misteriosamente ad una distanza dalla HD 131488 che è paragonabile alla separazione Terra-Sole, la squadra ha trovato polvere più fresca circa 45 volte più lontano. Questa regione esterna è analoga a quella fascia di Kuiper nel nostro Sistema Solare, dove ci sono molti piccoli pianeti appena oltre l'orbita di Nettuno.

"La polvere calda quasi certamente proveniva da una recente collisione catastrofica tra due grandi corpi rocciosi del sistema interno di HD 131.488", ha detto Melis. "La polvere fresca, tuttavia, è improbabile che sia stata prodotta in una collisione catastrofica ed è probabilmente sorta dalla formazione dei pianeti che hanno avuto luogo più lontano da HD 131488".

"Anche se tracce dei processi di formazione planetaria, nelle regioni esterne delle stelle giovani, sono state spesso osservate con telescopi spaziali a infrarossi", ha detto Zuckerman, "per qualche motivo le stelle che hanno in orbita attorno una grande quantità di polvere calda, non mostrano presenza di polvere fredda e HD 131.488 interrompre drammaticamente questo modello ".

HD 131488 è simile a cinque altre stelle con masse un paio di volte più grande del Sole e con la prova di polvere nella loro zona dei pianeti terrestri. Secondo Melis: "Tra le migliaia di stelle di massa intermedia che avrebbero potuto essere rilevati con tali grandi quantità di polvere con una zona di pianeti terrestri, solo cinque sono stati individuati. Curiosamente, queste cinque stelle hanno un'età compresa tra 10 e 30 milioni anni . Questo dato indica che l'epoca finale per l'accrescimento dei pianeti terrestri, come il sistema Terra-Luna del nostro Sistema Solare, si verifica in questa gamma ristretta di età per le stelle un po' più massicce di Sole ".

Statistiche simili per le stelle di massa solare non sono ancora disponibili per il confronto.
La squadra continuerà a studiare HD 131.488 per cercare di scoprire la natura della sua strana composizione strana polvere per ricercare ulteriori elementi della formazione dei pianeti rocciosi.

HD 131488 si trova in direzione della costellazione del Centauro ed è 3 volte più massiccio e 33 volte più luminosa del nostro Sole. La stella è parte di un importante formazione stellare dell'Emisfero Sud, una regione conosciuta come la Upper-Centaurus -Lupus, i cui membri si crede abbiano circa 10 milioni di anni. Al contrario, il Sole e la Terra hanno circa 4,6 miliardi di anni.

A cura di Arthur McPaul

Link:
http://www.astronomy.com/asy/default.aspx?c=a&id=8953

Scoperto il pianeta GJ1214b

Sulla rivista Nature di questa settimana, gli astronomi annunciano la scoperta di un pianeta nelle vicinanze della stella poco massiva GJ1214 [2]. Questa è la seconda volta che una super-Terra [1] in transito viene avvistata, dopo la recente scoperta del pianeta Corot-7b [3]. Si verifica un transito quando l’orbita del pianeta è allineata in modo tale che noi possiamo vedere tale pianeta attraversare la faccia della sua stella ospite. Il pianeta appena scoperto ha una massa circa sei volte più grande di quella della Terra, un raggio che è 2,7 volte quello terrestre ed una dimensione intermedia tra quella della Terra e quella dei giganti di ghiaccio del Sistema Solare, cioè Urano e Nettuno.

Sebbene la massa di GJ1214b sia simile a quella di Corot-7b, il suo raggio molto più grande suggerisce che la composizione dei due pianeti sia piuttosto differente. Gli astronomi ritengono che, mentre Corot-7b abbia probabilmente un nocciolo roccioso e sia coperto di lava, i tre quarti di GJ1214b siano composti di acqua ghiacciata e che il resto sia costituito da silicio e ferro.

GJ1214b orbita intorno alla sua stella una volta ogni 38 ore a una distanza di soli 2 milioni di chilometri – 70 volte più vicina alla sua stella rispetto a quanto lo sia la Terra al Sole. “Essendo così vicino alla sua stella ospite, il pianeta deve avere una temperatura superficiale di circa 200 gradi centigradi, troppo elevata perché vi si possa trovare acqua allo stato liquido”, dice David Charbonneau, autore principale dell’articolo in cui è presentata la scoperta.

Quando gli astronomi hanno confrontato la misura del raggio di GJ1214b con i modelli teorici dei pianeti, si sono accorti che il raggio osservato supera le previsioni dei modelli: c’è qualcosa di più della solida superficie del pianeta a nascondere la luce della stella – cioè una atmosfera spessa 200 km. “Questa atmosfera è molto più spessa di quella terrestre, quindi la pressione elevata e l’assenza di luce escluderebbero la possibilità delle forme di vita alle quali siamo abituati sulla Terra,” dice Charbonneau, “ma tali condizioni sono molto interessanti, perché potrebbero consentire la presenza di una chimica complessa.”

“Dal momento che il pianeta è troppo caldo per aver trattenuto un’ atmosfera per un lungo periodo, GJ1214b rappresenta la prima opportunità di studiare un’atmosfera appena formatasi che avvolge un mondo in orbita attorno ad un’altra stella”, aggiunge il membro del team Xavier Bonfils. “Poiché il pianeta è così vicino alla Terra, sarà possibile studiare la sua atmosfera persino con i mezzi attuali.”

Il pianeta fu scoperto per la prima volta in transito con il progetto MEarth che osserva continuamente circa 2000 stelle di piccola massa per tenere sotto controllo i transiti di esopianeti. Per confermare la natura planetaria di GJ1214b e rilevare la sua massa (usando il cosiddetto metodo Doppler), gli astronomi hanno avuto bisogno di tutta la precisione dello spettrografo HARPS, collegato al telescopio dell’Eso da 3,6 metri all’osservatorio di La Silla. HARPS è il cacciatore di piccoli esopianeti più valido al mondo, uno trumento con una stabilità senza pari ed una eccezionale precisione.

“Questo è il secondo esopianeta super-Terra di cui è stato possibile rilevare la massa e il raggio, permettendoci così di determinarne la densità e di desumerne la struttura interna”, commenta il co-autore Stephane Udry. “In entrambi i casi i dati derivanti da HARPS sono stati essenziali per qualificare il pianeta”.

“Le differenze nella composizione tra questi due pianeti sono rilevanti nella ricerca di mondi abitabili”, conclude Charbonneau. Se i pianeti super-Terra sono generalmente circondati da un’ atmosfera simile a quella di GJ1214b, è facile che siano ostili allo sviluppo di forme di vita simili a quelle presenti sul pianeta Terra.

Note:

[1] una super-Terra e’ un pianeta con una massa compresa tra una e dieci volte quella terrestre. Un esopianeta è un pianeta in orbita intorno ad una stella diversa dal Sole.

[2] la stella GJ1214 è cinque volte più piccola del Sole e intrinsecamente trecento volte meno luminosa.

[3] Corot-7b è l’esopianeta più piccolo e più veloce (per quanto riguarda la velocità con cui orbita intorno alla sua stella) conosciuto ed ha una densità abbastanza simile a quella della Terra, rivelandosi così un solido mondo roccioso. Scoperto dal satellite CoRoT come oggetto in transito, la sua vera natura è stata rivelata da HARPS (ESO 33/09).

[4] il progetto MEarth utilizza un’”armata” di otto piccoli telescopi ognuno con un diametro di 40 cm, posizionati sulla cima del Monte Hopkins, in Arizona, USA. MEarth si occupa di stelle che cambiano luminosità. Lo scopo è scoprire un pianeta che passa davanti alla sua stella o che ne attraversa il disco. Durante una tale mini-eclissi il pianeta intercetta una piccola parte della luce della stella, rendendola più fioca. Anche la missione Kepler della NASA usa i transiti per localizzare pianeti grandi quanto la Terra che orbitano intorno a stelle simili al Sole. Tali sistemi pero’ oscurano solo la decimillesima parte. L’alta precisione richiesta per rilevare questa diminuzione implica che tali mondi possano essere scoperti solo dallo spazio. Al contrario, una super-Terra che attraversa il disco di una nana rossa produce in proporzione una maggiore diminuzione della luminosità e un segnale più forte rilevabile da terra.

Informazioni addizionali:

Questa ricerca è stata presentata in un articolo pubblicato questa settimana su Nature

(“A Super-Earth Transiting a Nearby Low-Mass Star”, di David Charbonneau et al.).

La squadra di ricercatori è composta da David Charbonneau, Zachory K. Berta, Jonathan Irwin, Christopher J. Burke, Philip Nutzman, Lars Buchhave, David W. Latham, Ruth A. Murray-Clay, Matthew J. Holman, and Emilio E. Falco (Centro Harvard-Smithsonian per l’ Astrofisica, Cambridge, USA), Christophe Lovis, Stephane Udry, Didier Queloz, Francesco Pepe, and Michel Mayor (Osservatorio di Ginevra, Svizzera), Xavier Bonfils, Xavier Delfosse, and Thierry Forveille (Università Joseph Fourier — Grenoble 1/CNRS, LOAG, Grenoble, Francia), e Joshua N. Winn (Istituto Kavli di Astrofisica e ricerche spaziali, MIT, Cambridge, USA).

L’ESO (European Southern Observatory) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l’osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 14 paesi: Austria, Belgio, Repubblica Ceca, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Olanda, Portogallo, Spagna, Svezia, Svizzera e Gran Bretagna. L’ESO mette in atto un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strutture astronomiche da terra che consentano agli astronomi di fare importanti scoperte scientifiche. L’ESO ha anche un ruolo preminente nel promuovere e organizzare cooperazione nella ricerca astronomica. L’ ESO gestisce tre siti unici di livello mondiale in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. A Paranal, l’ESO gestisce il Very Large Telescope, l’osservatorio astronomico nella banda visibile più d’avanguardia al mondo. L’ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L’ESO sta pianificando al momento un Telescopio Europeo Estremamente Grande ottico/vicino-infrarosso di 42 metri, l’E-ELT, che diventerà “il più grande occhio del mondo rivolto al cielo”.

Links:

Articolo scientifico

Ulteriori informazini: Media Kit suigli Esopianeti (PDF)

Contatti

Stéphane Udry

Geneva University, Svizzera

Tel: +41 22 379 2467

E-mail: stephane.udry (at) unige.ch

Xavier Bonfils

Université Joseph Fourier - Grenoble 1 / CNRS,

Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG), Francia

Tel : +33 47 65 14 215

E-mail: xavier.bonfils (at) obs.ujf-grenoble.fr

David Charbonneau

Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Cambridge, USA

Phone: +1 617 496 6515

E-mail: dcharbon (at) cfa.harvard.edu

Questa traduzione del comunicato stampa dell'ESO 50/09, e' cortesia dell'ESON, un network di persone negli stati membri dell'ESO che agisce come contatto locale per i media per quanto riguarda sviluppi all'ESO, comunicati stampa, etc. Il nodo locale per l'Italia e' rappresentato da Paola Rebusco. Traduzione a cura di Alessandra Valentini.

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