Scoperti 4 pianeti "proibiti" nella valle dei raggi e nel deserto dei Nettuniani caldi

Grazie alla scoperta di oltre 6300 esopianeti, sappiamo che la varietà di pianeti nell’Universo, o almeno nella nostra Galassia, è grande. I pianeti del nostro Sistema Solare non rappresentano affatto la popolazione estremamente variegata degli esopianeti.

Potremmo dire che di esopianeti ne esistono di tutte le dimensioni, dai più piccoli ai giganti come Giove, di tutte le masse, dai più leggeri, come i “pianeti soffici”, ai più massicci, e di tutte le temperature, da quelli più freddi a quelli coperti da oceani di lava.

Valli e deserti proibiti ai pianeti

Eppure esistono due curiose zone “proibite”, cioè un intervallo nei valori del raggio dei pianeti e nella distanza dalla stella madre, chiamate rispettivamente “valle dei raggi” e “deserto dei Nettuniani caldi” all’interno delle quali non esistono pianeti. Sin dalla loro scoperta, gli astronomi si interrogano ancora oggi sul perché di queste zone deserte nello spazio dei parametri.

In un recentissimo lavoro pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Morello dell'Istituto de Astrofisica de Andalucia e colleghi hanno scoperto 4 pianeti rarissimi poiché 2 sono tra i più vicini alla “valle dei raggi” e due al “deserto dei Nettuniani”. Questa scoperta è molto importante perché traccia la strada da seguire per svelare l’enigma delle zone “proibite”.

La “valle dei raggi” è la zona che separa le due tipologie di esopianeti chiamate SuperTerre e MiniNettuniani, le prime con raggio inferiore a 1 raggio e mezzo terrestre, la seconda superiore ai 2 raggi terrestri. Nulla è stato trovato con raggio intermedio tra 1.5 e 2.

Prima di addentrarci in queste zone “proibite”, vediamo cosa sono SuperTerre e MiniNettuniani e perchè sono stati definiti in questo modo

Le SuperTerre

Questi esopianeti vengono così chiamati poiché hanno dimensioni superiori a quelle della Terra: il loro raggio arriva ad essere fino ad una volta e mezza quello della Terra e, quindi, il loro volume fino a circa 3.3 volte quello della Terra. Sono pianeti rocciosi come la Terra e sono tra i più comuni finora scoperti dagli astronomi.

L'altra tipologia è quella dei MiniNettuniani.

I MiniNettuniani

Vengono così chiamati poiché hanno dimensioni maggiori a quelle delle SupeTerre, ma inferiori a quelle dei pianeti Nettuniani. Il loro raggio va da 2 a 4 volte quello della Terra, quindi hanno volumi fino a 64 volte quello della Terra.

I grandi assenti ma molto ricercati

Ancora oggi non sono stati trovati pianeti con raggio compreso tra 1.5 e 2 raggi terrestri, ossia pianeti che siano più grandi delle SuperTerre e più piccoli dei MiniNettuniani.

Gli astronomi li stanno cercando ma ancora con insuccesso.

In un grafico in cui il numero di pianeti scoperti è rappresentato in funzione del loro raggio, si nota che mentre sono numerosi i pianeti con raggio inferiore a 1.5 raggi terrestri (le SuperTerre) e sono numerosi quelli con raggio maggiore di 2 raggi terrestri (i MiniNettuniani) mancano quelli di raggio intermedio tra 1.5 e 2. Questa regione del grafico è chiamata “valle dei raggi” o “Fulton gap” dal nome dello scopritore.

Perché la Natura dovrebbe creare pianeti di tutte le dimensioni, da quelle di Mercurio a quelle di Giove, ma non tra 1.5 e 2 raggi terrestri?

Perché esistono queste zone "proibite"

Viene in mente il famoso detto latino “Natura non facit saltus” - La Natura non fa salti - cioè varia senza discontinuità.

Allora, non certo sulla base di questo detto, gli astronomi si sono chiesti se magari tali pianeti si siano effettivamente formati, ma poi siano evoluti lasciando questa “valle”.

L’idea più valida è che i MiniNettuniani (raggio maggiore di 2 raggi terrestri) abbiano avuto la loro atmosfera rapidamente erosa dalla radiazione stellare con un processo noto come foto-evaporazione e di loro sia rimasto solo il nucleo roccioso (raggio inferiore ai 1.5 raggi solari) cioè siano diventati delle SuperTerre.

Questa curiosità della “valle dei raggi” è collegata ad un’altra curiosità, quella del “deserto dei Nettuniani”. Ad oggi non vengono scoperti pianeti Nettuniani in orbita stretta, cioè vicini alla loro stella madre.

Anche in questo caso, Nettuniani molto vicini e quindi caldi avrebbero potuto perdere rapidamente la propria atmosfera, quindi diventare una tipologia diversa di pianeta, lasciando a vista il nucleo roccioso.

Sulla base di questa ipotesi, maggiore è l’irraggiamento stellare e quindi la fotoevaporazione minore è la probabilità di trovare pianeti tra SuperTerre e MiniNettuniani o Nettuniani all’interno del deserto.

Verso la soluzione del mistero

Per questo motivo gli astronomi hanno intensificato la loro ricerca su stelle con una minore emissione, in particolare stelle che siano magneticamente meno attive, o meno capaci di erodere le atmosfere dei vicini pianeti.

Proprio in questi giorni Morello e colleghi hanno confermato l’esistenza di 4 pianeti attorno ad stelle di tipo K, cioè meno calde del Sole e molto meno “attive” delle stelle M. Due di questi esopianeti sono ad oggi i più vicini alla “valle dei raggi”. Questa è una scoperta molto importante perché supporta l’idea che minore sia l’attività della stella maggiore sia la probabilità di trovare pianeti all’interno del deserto dei nettuniani o all’interno della valle dei raggi.

Il problema nasce dal fatto che le stelle meno attive sono anche più grandi di dimensioni e più difficile diventa la scoperta dei loro pianeti.

Tuttavia, si apre la prospettiva che stelle di tipo K o ancor meglio stelle simili al Sole possano avere di questi pianeti proibiti e che solo per limiti osservativi non sono ancora stati scoperti.