I ricercatori hanno scoperto mini-Nettuno attorno a quattro nane rosse utilizzando le osservazioni di una rete globale di telescopi terrestri e del telescopio spaziale TESS. Essi sono vicini alle loro stelle madri, ed è probabile che tutti e tre si trovino in orbite eccentriche.
La ricerca è stata pubblicata su The Astronomical Journal.
Che aspetto hanno i mini-Nettuno?
I pianeti tra le dimensioni della Terra e quelle di Urano/Nettuno, conosciuti come mini-Nettuno, non si trovano nel nostro sistema solare. Tuttavia, i mini-Nettuno sono relativamente comuni al di fuori del sistema solare e rappresentano obiettivi promettenti per la caratterizzazione atmosferica da parte del telescopio spaziale James Webb. Che aspetto hanno i mini-Nettuno?
Questo studio ha scoperto quattro mini-Nettuno di breve periodo in transito (TOI-782 b, TOI-1448 b, TOI-2120 b e TOI-2406 b) in orbita attorno a nane rosse attraverso osservazioni di follow-up con telescopi terrestri con MuSCAT (a serie di fotocamere simultanee multicolori per lo studio delle atmosfere degli esopianeti in transito). Questi mini-Nettuno hanno un raggio circa 2-3 volte quello della Terra e periodi orbitali inferiori a otto giorni.
Inoltre, queste misurazioni della velocità radiale delle loro stelle madri, ottenute con l’IRD (InfraRed Doppler) sul telescopio Subaru, indicano che il limite superiore sulle masse di questi quattro pianeti è inferiore a 20 volte la massa della Terra. La relazione tra i raggi misurati e i limiti di massa superiori di questi mini-Nettuno suggerisce che non si tratti di pianeti rocciosi come la Terra. I loro interni probabilmente contengono sostanze volatili come materiali ghiacciati come H 2 O e atmosfere.
Il team ha anche scoperto che almeno tre (TOI-782 b, TOI-2120 b, TOI-2406 b) di questi quattro mini-Nettuno probabilmente si trovano in orbite eccentriche. In generale, l’orbita di un pianeta di breve periodo attorno a una nana rossa dovrebbe essere circolare a causa della dissipazione delle maree. Tuttavia, tre mini-Nettuno di breve periodo attorno alle nane rosse hanno mantenuto eccentricità diverse da zero per miliardi di anni.
Una possibile interpretazione di ciò è che i loro interni non sono suscettibili agli effetti delle maree. La relazione massa-raggio di questi quattro mini-Nettuno suggerisce che non siano pianeti rocciosi. Pertanto, gli interni di questi misteriosi mini-Nettuno potrebbero essere simili a quelli di Nettuno.
I mini-Nettuno a breve periodo sono obiettivi promettenti per le osservazioni atmosferiche con il telescopio spaziale James Webb. Si prevede che ulteriori osservazioni dettagliate di follow-up miglioreranno la nostra comprensione delle composizioni interne e delle atmosfere dei mini-Nettuno di breve periodo.
I mini-Nettuno potrebbero essere pianeti oceanici irradiati?
Molti esopianeti conosciuti oggi sono “super-Terre”, con un raggio 1,3 volte quello della Terra, e “mini-Nettuno”, con un raggio terrestre di 2,4. Per molto tempo si è pensato che i Mini-Nettuno, che sono meno densi, fossero pianeti gassosi, costituiti da idrogeno ed elio.
Gli scienziati del Laboratorio d’Astrofisiologia di Marsiglia (CNRS/Aix-Marseille Université/Cnes) hanno esaminato una nuova possibilità, vale a dire che la bassa densità di mini-Nettuno potrebbe essere spiegata semplicemente dalla presenza di uno spesso strato d’acqua che subiscono un intenso effetto serra causato dall’irradiazione della loro stella ospite.
Questi risultati, recentemente pubblicati su Astrophysical Journal Letters , mostrano che i mini-Nettuno potrebbero essere super-Terre con un nucleo roccioso circondato da acqua in uno stato supercritico, suggerendo che questi due tipi di esopianeti potrebbero formarsi nello stesso modo. Un altro articolo recentemente pubblicato su Astronomy & Astrophysics , che ha coinvolto scienziati principalmente del CNRS e dell’Università di Bordeaux, si è concentrato sull’effetto dell’irradiazione stellare sul raggio dei pianeti delle dimensioni della Terra contenenti acqua.
Il loro lavoro mostra che la dimensione delle atmosfere di tali pianeti aumenta notevolmente quando soggetti a un forte effetto serra, in linea con lo studio sui mini-Nettuno.
Le osservazioni future dovrebbero consentire di verificare queste nuove ipotesi avanzate dagli scienziati francesi, che stanno apportando importanti contributi alla nostra conoscenza degli esopianeti.
L’effetto della luce stellare sulle atmosfere dei mini-Nettuno
Le indagini sugli esopianeti hanno scoperto i primi pianeti con dimensioni comprese tra 2 e 3,5 raggi terrestri, leggermente più piccoli delle dimensioni del pianeta Nettuno nel nostro sistema solare.
Questi pianeti, soprannominati “mini-Nettuno”, sono stati avvistati finora attorno a cinque stelle di piccola massa, ma poiché le stelle di piccola massa sono le stelle più comuni nell’universo, e poiché si prevede che anche i siano abbondanti intorno a loro, gli astronomi prevediamo di trovarne molti altri nel prossimo futuro.
Poiché le stelle di piccola massa in generale sono più rosse del Sole e hanno temperature superficiali più basse, la maggior parte del loro flusso viene emesso nel campo ottico e nel vicino IR. Alcuni di essi, tuttavia, hanno atmosfere attive che emettono copiose radiazioni ultraviolette.
La radiazione ultravioletta di una stella può avere un effetto significativo sull’atmosfera di qualsiasi pianeta in orbita dissociando le molecole e alterando quindi la chimica atmosferica. Gli astronomi hanno calcolato questi effetti per alcuni tipi di esopianeti, ma il caso dei mini-Nettuno non è mai stato esplorato.
Poiché ora sembra che siano probabilmente abbondanti, gli astronomi del CfA Lisa Kaltenegger e Sarah Rugheimer e due colleghi hanno calcolato cosa succede quando sono esposti all’ultravioletto stellare e hanno confrontato i loro risultati con l’atmosfera in uno degli oggetti osservati, il GJ436b, un pianeta extrasolare relativamente freddo con una temperatura superficiale di circa 640 Kelvin.
Si ritiene che la molecola più abbondante nell’atmosfera di GJ436b sia l’idrogeno molecolare, seguito dall’acqua; la molecola portatrice di carbonio più abbondante è il metano, seguita dall’anidride carbonica. (In confronto, negli esopianeti più massicci la molecola primaria di carbonio è il monossido di carbonio.)
La luce ultravioletta proveniente dalla stella dissocia l’acqua, e poiché l’acqua è un assorbitore primario della luce ultravioletta, la sua distruzione consente agli UV di penetrare più in profondità negli strati inferiori della stella. atmosfera, producendo una struttura chimica significativamente diversa, influenzando anche l’abbondanza di ossigeno atomico.
Gli scienziati scoprono che l’ atmosfera superiore dei mini-Nettuno può essere alterata in modo significativo dagli ultravioletti della stella, e le analisi future non potranno trascurare di tenerne conto, ma sono necessarie ulteriori osservazioni dei mini-Nettuno per affinare le conclusioni.
