Esopianeti, ecco in cosa differiscono dalla Terra e dai pianeti del Sistema Solare

Il numero di esopianeti scoperti inizia a diventare sufficientemente grande da permettere un confronto con quelli del nostro Sistema Solare. Lo scenario che viene fuori è di una diversificazione di proprietà fisiche ed orbitali ben maggiore di quella osservata nel sistema solare.

La popolazione conosciuta di esopianeti inizia a diventare sempre più numerosa. Tra i 5338 confermati e i 9432 candidati da confermare i numeri iniziano a diventare di tutto rispetto.

Grazie all'elevato numero di esopianeti, si è già intrapreso da parte degli astronomi un vero e proprio studio demografico.

La demografia esoplanetaria

Così come la demografia si occupa dello studio e dell'evoluzione delle caratteristiche della popolazione, numero, età, genere, razza, ... la demografia esoplanetaria si occupa dello studio delle caratteristiche fisiche e orbitali degli esopianeti, di quali siano le più frequentemente trovate e di come queste possano andare modificandosi con l'età.

Gli studi demografici esoplanetari ci dicono se l'architettura del Sistema Solare e i suoi pianeti siano comuni nell'universo o peculiari del nostro Sole.

Le tipologie di esopianeti

Gli esopianeti finora scoperti sono classificabili in 4 tipologie, anche se le singole eccezioni sono numerose

i giganti gassosi (detti gioviani) - si tratta di pianeti costituiti prevalentemente da gas (idrogeno ed elio) con caratteristiche simili a Giove (il gigante gassoso del nostro sistema solare). Tuttavia, possono avere masse anche maggiori di Giove. Ad oggi sono stati confermati 1695 giganti gassosi. Il più famoso è 51 Pegasi b, che è il primo esopianeta scoperto (nel 1995)
i nettuniani - si tratta di pianeti con caratteristiche simili a Nettuno, quindi anch’essi gassosi, ma con massa e dimensioni più piccole di Giove e più simili a quelle di Nettuno e Saturno. Questi possiedono nuclei solidi circondati da uno spesso inviluppo gassoso. Ad oggi sono stati confermati 1830 esopianeti nettuniani. Uno di questi è Kepler-1655 b.

i pianeti terrestri - si tratta di pianeti rocciosi, con massa simile a quella della Terra. Ad oggi sono stati confermati 190 pianeti terresti. Uno di questi è TRAPPIST-1 e. Avendo caratteristiche simili a quelle della Terra i pianeti terrestri sono tra i più ricercati!

Tra gli esopianeti nettuniani e i terrestri si collocano due tipologie di pianeti non presenti nel nostro sistema solare: i mini-nettuniani e le superTerre

i mini-nettuniani - si tratta di esopianeti più piccoli di Nettuno ma più grandi della Terra, con un nucleo solido e un inviluppo esterno gassoso.

le superTerre - si tratta di esopianeti di dimensioni simili ai mini-nettuniani ma interamente rocciosi con masse fino a 10 volte la massa della Terra. Ad oggi sono stati confermati 1618 tra superTerre e mini-nettuniani. Una delle superTerre è Barnard b, mentre uno dei mini-nettuniani è HD 63433c. Si pensa che i mini-nettuniani, una volta perso l'inviluppo esterno di gas, possano diventare superTerre.

Il lettore avrà notato l'uso ricorrente dell'aggettivo "confermato". Ricordiamo che una volta scoperto, un esopianeta viene classificato come candidato. Successive osservazioni permetteranno di capire se si tratti effettivamente di un esopianeta, che a questo punto viene classificato come confermato. Il fatto che il numero di pianeti candidati sia 9432 a fronte di 5338 confermati è dovuto al maggiore sforzo osservativo e quindi anche maggiore tempo necessario per avere la conferma della vera identità dell'esopianeta.

Per conoscere i criteri usati per la nomenclatura degli esopianeti, si consiglia una lettura dell'articolo Importante scoperta: è stato trovato un esopianeta ancora in formazione

Le architetture dei sistemi esoplanetari

Se la tipologia di esopianeti è più diversificata rispetto a quella dei pianeti del sistema solare, altrettanto diversificata è l'architettura dei sistemi esoplanetari, dove per architettura intendiamo il numero di esopianeti di uno stesso sistema, la loro distanza dalla stella madre e la loro distribuzione in base alle proprietà fisiche (massa, raggio).

Come nel caso del Sistema Solare anche le altre stelle tendono a formare più pianeti e quindi sistemi planetari. Ad oggi sono 4001 i sistemi esoplanetari noti. Tra questi spicca la stella TRAPPIST-1 con ben 7 esopianeti che le orbitano attorno.

TRAPPIST-1 planetary system — Riproduzione artistica della stella TRAPPIST-1 con il suo sistema planetario di 7 pianeti di tipo terrestre. Si tratta i un sistema compatto i cui pianeti si trovano a distanze dalla stella inferiori a quella di Mercurio dal Sole. Credit: NASA/R. Hurt/T. Pyle

Nel Sistema Solare esiste una separazione netta tra i pianeti rocciosi (Mercurio, Venere, Terra e Marte) che occupano la parte interna del sistema solare e pianeti gassosi (Giove, Saturno, Urano, Nettuno) che occupano la parte più esterna.

Nei sistemi esoplanetari, gli esopianeti terrestri, le superTerre, e i gioviani orbitano sia vicino sia lontano dalla loro stella madre

In particolare, i gioviani possono essere così vicini alla stella da avere temperature superficiali di migliaia di gradi centigradi e per questo vengono chiamati "hot jupiters", cioè gioviani caldi, per distinguerli da quelli freddi più simili a Giove. Inoltre, mentre Giove impiega 11 anni per compiere una rivoluzione attorno al Sole, gli "hot jupiters" possono impiegare da poco meno di un giorno a pochi giorni per compiere una rivoluzione attorno alla propria stella.

Assenti invece nelle vicinanze delle stelle sono i mini- o sub-nettuniani. Si pensa che la loro vicinanza alla stella ne determini una perdita dell'inviluppo gassoso esterno per evaporazione per cui rapidamente (sempre di milioni di anni si parla) si trasformano in superTerre.

Le architetture si evolvono nel tempo

Un aspetto interessante è l'evoluzione nel tempo dell'architettura esoplanetaria. Infatti, gli esopianeti tendono a migrare, cambiando la loro distanza dalla stella.

E' molto probabile che all'epoca della formazione, il sistema solare avesse un'architettura ben diversa da quella che conosciamo oggi (cioè con pianeti rocciosi interni e gassosi esterni).

Per comprendere i meccanismi di formazione degli esopianeti, è importante riuscire a scoprire pianeti molto giovani, in modo che non avendo avuto ancora tempo di migrare siano nella stessa posizione in cui si sono formati. Per scoprirli li si cerca attorno a stelle giovani (che abbiano età di pochi milioni di anni).

Bisogna precisare che non tutti i tipi di esopianeti hanno la stessa probabilità di essere scoperti. In generale,

i pianeti più grandi e più vicini alla loro stella hanno probabilità maggiori di essere scoperti

Potrebbero esistere tipologie particolarmente difficili da scoprire. Ad esempio, esopianeti di tipo terrestre e molto distanti dalla loro stella, risulterebbero molto difficili da scoprire sia con la tecnica dell'imaging essendo poco luminosi per essere trovato , sia col metodo delle velocità radiali essendo troppo piccolo e lontani, sia con il metodo dei transiti essendo troppo piccola la probabilità che transitino davanti al disco della stella.

Questo significa che sebbene oggi si conoscano numerosi esopianeti, non è ancora detto che le loro proprietà e architetture planetarie siano pienamente rappresentative di tutte quelle esistenti nell'universo.