Fino a tempi molto recenti, pensavamo che il nostro sistema solare fosse il prototipo, lungo il quale dovrebbero essere costruiti altri sistemi planetari. Pensavamo che esistessero due classi di pianeti: i mondi solidi, che troviamo raggruppati nelle regioni interne, e i giganti gassosi che sono più lontani. A partire dagli anni '90, abbiamo iniziato a rilevare pianeti vicino ad altre stelle, e poi abbiamo scoperto che il nostro sistema solare non è del tutto normale. In un nuovo documento che è stato accettato per la pubblicazione questa settimana, due astrofisici della Columbia University hanno tentato di capire perché.
Si scopre che avere pianeti piccoli e solidi nel sistema solare interno e grandi giganti gassosi nel sistema solare esterno non è del tutto normale. Giganti gassosi e pianeti rocciosi possono essere trovati ovunque, e i pianeti grandi hanno esattamente le stesse possibilità di essere più vicini alla loro stella di quelli piccoli. I pianeti che abbiamo trovato hanno dimostrato che nulla impedisce ai giganti gassosi di diventare "Giove caldi", anche di più - lo fanno abbastanza spesso. La seconda sorpresa è ancora più sorprendente e vale il lavoro pionieristico dell'osservatorio spaziale Kepler della NASA. Sebbene i mondi solidi delle dimensioni della Terra - sia più grandi che più piccoli - siano comuni quanto i mondi delle dimensioni di Nettuno e Giove, esiste una terza classe di pianeti, la più comune di tutte. Tra le dimensioni della Terra e di Nettuno, c'è un'opzione che abbiamo trascurato: una super-terra (o mini-nettuno). E come si è scoperto, la super-terra è più grande di qualsiasi altro pianeta.
La prima domanda che è sorta: perché questa classe di mondi meravigliosi è così densamente popolata? Ma con il miglioramento dei nostri modelli di formazioni planetarie vicino alle stelle, abbiamo iniziato a vedere che insieme ai pianeti sopravvissuti appariva una distribuzione uniforme. I mondi che erano troppo poco massicci, di regola, venivano assorbiti, lanciati o gettati nel Sole da altri corpi. Con l'aumento della massa del pianeta, aumentavano anche le probabilità della loro sopravvivenza. Più il mondo è massiccio, preferibilmente tre volte più massiccio della Terra, più è probabile che la sua attrazione gravitazionale lo avvolga in idrogeno ed elio. Questi mondi di massa intermedia dovrebbero essere da qualche parte tra pianeti rocciosi e giganti gassosi. Ma se cerchi mondi sempre più massicci, vedrai che ce ne sono sempre meno. L'universo non genera un numero eccessivo di mondi enormi semplicemente perché ha materie prime. Ci vorrebbero 317 dei nostri pianeti per formare solo Giove.
Man mano che la nostra comprensione dell'educazione planetaria è migliorata, abbiamo iniziato ad avere domande sostanziali. Se le super-terre fossero il tipo più comune di mondi, allora cosa c'è di così speciale nel sistema solare da non avere una sola super-terra? Le opzioni sono interessanti ma deludenti:
- Le giovani super-terre formatesi, ma non sopravvissute, potrebbero essere state espulse insieme alla migrazione di pianeti giganti.
- L'intero sistema solare interno si è formato prima che Giove si spostasse verso l'esterno, e i mondi solidi si sono rivelati piccoli, perché si sono formati tardi, quando tutto il materiale era già stato esaurito.
- I nostri enormi giganti gassosi e il Sole hanno afferrato il primo materiale che forma il pianeta, senza lasciare scampo alla super-terra.
Tuttavia, utilizzando gli ultimi sviluppi nelle previsioni probabilistiche, gli scienziati Jinjin Chen e David Kipping hanno fornito una spiegazione nuova, interessante e completa. Forse ci sbagliavamo di grosso.
Video promozionale:
Nella maggior parte dei casi, quando abbiamo osservato i pianeti, conoscevamo la massa o il raggio, ma non entrambi i parametri contemporaneamente. Ma senza conoscere un parametro, è impossibile capire con che tipo di mondo abbiamo a che fare, con un solido come la Terra o con un gassoso come Nettuno. Immagina due mondi completamente diversi, ognuno dei quali è tre volte più massiccio della Terra: uno ha un nucleo solido di 2,8 masse terrestri con un sottile guscio di gas intorno e l'altro ha un nucleo solido di 1,5 masse terrestri e la stessa quantità di gas nell'atmosfera. Il primo pianeta sarà simile alla Terra, ma in realtà è una super-Terra: più grande, più massiccia e con un'atmosfera sottile. Il secondo pianeta sarà più simile a un mini-nettuno: 10.000 chilometri di "atmosfera" sopra una superficie solida in tutte le direzioni, e la pressione sulla superficie schiaccerà istantaneamente ogni forma di vita che conosciamo.
Le scoperte di Chen e Kipping ci consentono di tracciare con precisione il confine tra le super-Terre e il mini-Nettuno. Hanno presentato uno schema di valutazione che supera di gran lunga le nostre precedenti terribili stime. La loro variante:
- È probabile che qualsiasi mondo di peso inferiore a 2,0 ± 0,6 la Terra sia solido.
- Qualsiasi mondo tra 2.0 e 130 masse terrestri sarà simile a Nettuno.
- Qualunque cosa più massiccia dell'8% del nostro Sole sarà una stella.
- È tutto. Un'altra classificazione, secondo gli astrofisici, sarebbe completa senza senso.
Ci dice anche che la maggior parte dei mondi che chiamiamo "super-terre" si trovano in realtà all'estremità di massa ridotta di mondi simili a nettuno, confermando un sospetto di vecchia data. Per i pianeti trovati con il metodo di transito, un mondo solido con una massa di 2.0 Terre avrà un raggio di circa il 25% più grande della Terra; se non altro, sarà quasi certamente un mondo simile a un nettuno con un enorme guscio di idrogeno-elio.
E sai perché non ci sono super-terre nel nostro sistema solare? Perché con masse rispettivamente del 50% e del 40% di questa soglia di transito, Terra e Venere sono esattamente le super-Terre che stiamo cercando: pianeti solidi con una grande massa. La prossima "classe" di pianeti saranno mondi simili a nettuno, e ne abbiamo tre.
"Un gran numero di pianeti scoperti con una massa di 2-10 Terre sono spesso citati come prova che le super-Terre sono molto comuni e il nostro sistema solare, si scopre, è insolito", scrivono gli autori. “Tuttavia, se il confine tra il mondo terrestre e quello nettuniano viene spostato a 2 masse terrestri, il sistema solare non sarà più insolito. Secondo la nostra definizione, solo tre degli otto pianeti del sistema solare sono mondi nettuniani, che sono il tipo più comune di pianeti attorno ad altre stelle di tipo solare ".
In altre parole, è vero che non ci sono pianeti nel nostro sistema solare tra due e dieci masse terrestri, e questo di per sé è raro. Ma questo non è il modo migliore per classificare i pianeti; cadono semplicemente nella gamma dei mondi nettuniani, e noi ne abbiamo tre. Si scopre che ci sbagliavamo completamente sul problema delle super terre mancanti. Se lo consideriamo correttamente, ci saranno due conclusioni interessanti: ciò che abbiamo chiamato super-terre non assomiglia affatto alla Terra, e non ci sono problemi, perché nulla è scomparso nel nostro sistema solare.
ILYA KHEL
