SuperTerre e MiniNettuniani, gli assenti del Sistema Solare

Non avendo analoghi all’interno del Sistema Solare, la comprensione della natura di SuperTerre e MiniNettuniani è più impegnativa per gli astronomi.

Le loro caratteristiche

Come dice il nome, si tratta di esopianeti più grandi della Terra ma più piccoli di Nettuno. Ricordiamo che tra i quattro pianeti rocciosi del Sistema Solare (Mercurio, Venere, Terra e Marte) la Terra è la più grande. La somma delle masse degli altri tre pianeti rocciosi, anche se per pochi percento, non eguaglia la massa della Terra.

Nettuno, come Urano, è un gigante ghiacciato. Esso possiede una spessa atmosfera che in profondità si mescola con un mantello costituito di materiali ghiacciati (principalmente acqua, metano e ammoniaca) sopra un piccolo nucleo roccioso.

Le SuperTerre

Si tratta di pianeti interamente rocciosi, sia con sia senza atmosfera, e con raggio mediamente 1.3 volte maggiore del raggio terrestre (quindi con volume circa il doppio), da cui il nome SuperTerra.

I MiniNettuniani

Sono più grandi delle SuperTerre, avendo un raggio mediamente 2.5 maggiore del raggio terrestre (quindi con volume circa 15 volte più grande). Possiedono un nucleo roccioso circondato da uno spesso strato di gas.

Ad oggi, sono stati scoperti e confermati ben 1619 tra SuperTerre e MiniNettuniani, cioè il 30% di tutti i pianeti confermati.

Si tratta pertanto della topologia di esopianeti più comunemente scoperta nei sistemi planetari extrasolari.

Due evidenze molto importanti stanno permettendo di capire quale relazione possa esistere tra queste due tipologie di esopianeti.

Prima evidenza

Una prima evidenza riguarda le atmosfere dei MiniNettuniani. Osservazioni hanno mostrato che queste sono soggette ad una forte evaporazione. Letteralmente, la loro atmosfera sta sfuggendo via dal pianeta ma non per evaporazione (nel senso più comune a noi noto), ma per foto-evaporazione.

Il processo di foto-evaporazione è più efficiente per atomi e molecole più leggeri (idrogeno, elio), se il pianeta è vicino alla propria stella, e se la stella ha emissione ad alte energie particolarmente intensa.

L’intensa radiazione X ed ultravioletta emessa dalla stella madre, sta letteralmente strappando via, strato dopo strato, l’atmosfera dei MiniNettuniani.

Si calcola che in poche decine di milioni di anni, i MiniNettuniani potrebbero perdere completamente la loro atmosfera mettendo a nudo il loro nucleo roccioso e raggiungendo dimensioni minori rispetto a quelle iniziai (avendo l’atmosfera uno spessore significativo).

Seconda evidenza

Un’altra evidenza è quello che ormai viene chiamato “Fulton gap”, dal nome dello scopritore.
Si è scoperto che non esistono (o comunque sono molto rari) pianeti di dimensioni intermedie tra quelle delle SuperTerre e dei MiniNettuniani. Nella distribuzione delle dimensioni, tra quelle delle SuperTerre e dei MiniNettuniani c’è un “gap” cioè una lacuna, un vuoto (per prima notato dall'astronomo Fulton).

Sulla base di queste due evidenze, l’ipotesi più accreditata è che le SuperTerre che oggi osserviamo siano derivate dai MiniNettuniani. Cioè, si ritiene che i MiniNettuniani dopo aver interamente perso la loro atmosfera per foto-evaporazione, riducendosi gradualmente di dimensioni, siano diventati SuperTerre.

Poichè questo processo di evaporazione è molto breve rispetto alla vita media del pianeta, è molto improbabile riuscire a osservare gli stadi intermedi dell’evaporazione, per cui è improbabile osservare pianeti di dimensioni intermedie tra quella dei MiniNettuniani e delle SuperTerre. Questo spiegherebbe l’esistenza del gap di Fulton.

La stella TOI 270 (osservata dal telescopio spaziale TESS) è una stella nana che ospita un sistema planetario con almeno tre esopianeti. Il più vicino alla stella, TOI 270 b, è una SuperTerra. E’ più grande della Terra del 25% e si trova a una distanza dalla stella inferiore rispetto a quella di Mercurio dal Sole.

Gli altri due pianeti, TOI 270 c e d, sono MiniNettuniani, di dimensioni più del doppio rispetto alla Terra.