Un esopianeta delle dimensioni di Nettuno più denso dell’acciaio a seguito di una collisione catastrofica?

Un pianeta extrasolare alieno rappresenta una sfida per gli scienziati planetari. È un Nettuno caldo che è più denso dell’acciaio. La grande domanda è: come si è formato?

Il pianeta è TOI-1538b e orbita attorno alla sua stella nana ogni 1,24 giorni. Gli scienziati planetari lo classificano come un mondo situato nel “caldo deserto di Nettuno”. Ciò significa che non ci sono tanti Nettuno caldi nelle vicinanze come gli scienziati si aspetterebbero. Ce ne sono alcuni altri simili, anche se non sono così densi.

Le statistiche in questo mondo sono impressionanti. La sua massa è di circa 75 masse terrestri e il suo diametro è di circa 3,5 raggi terrestri. con una densità di ~9,7 g/cm³, il che significa che l’interno conteneva molte più cose rocciose del previsto. (Per riferimento, l’acciaio può contenere fino a 8,0 g/cm3³.) Ciò rende questo luogo una scoperta sconcertante perché la sua evoluzione non sembra adattarsi alle teorie tradizionali sulla formazione dei pianeti.

Le collisioni massicce potrebbero essere la risposta?

Un team di scienziati guidato da Luca Nabuñello di Roma Tor Vergata sospettava che diverse collisioni planetarie catastrofiche formassero TOI-1538b. Questi impatti hanno rimosso i gas atmosferici leggeri e l’acqua, lasciando dietro di sé un nucleo roccioso. Questa non è una conclusione sorprendente, dato che la formazione dei pianeti implica la collisione di molti piccoli mondi per formare mondi più grandi. Allora perché gli oggetti di grandi dimensioni non entrano in collisione tra loro?

Il ricercatore senior e coautore dello studio, il dottor Phil Carter della Facoltà di Fisica dell’Università di Bristol, ha spiegato l’idea. “Abbiamo forti prove di collisioni molto attive tra corpi planetari nel nostro sistema solare, come la presenza della Luna terrestre, e buone prove da un piccolo numero di esopianeti”, ha detto. “Sappiamo che esiste una grande diversità di pianeti nei sistemi di esopianeti; Molti di loro non hanno equivalenti nel nostro sistema solare, ma spesso hanno masse e composizioni intermedie a quelle dei pianeti rocciosi e di Nettuno/Urano (i giganti di ghiaccio).

Collisioni nella formazione degli esopianeti

Il nostro sistema solare fornisce un buon modello per la formazione di sistemi di esopianeti. Circa 4,5 miliardi di anni fa, il protosole cominciò a fondersi in una nube di gas e polvere. Questa nebulosa era ricca di elementi più pesanti utili alla formazione dei pianeti. Particelle più piccole, i planetesimi, si scontrarono tra loro nel disco protoplanetario risultante per formare corpi sempre più grandi. Il risultato furono quattro piccoli corpi rocciosi più quattro mondi giganti ricchi di gas e ghiaccio. Inoltre, il sistema solare contiene pianeti nani, comete, asteroidi e lune.

Questi mondi appena nati continuarono a essere bombardati, sfregiandone alcuni con crateri (come Mercurio) e ribaltandone almeno uno (Urano) su un fianco. Gli scienziati planetari stanno esaminando la storia di questa formazione per capire come processi simili possano essersi verificati attorno ad altre stelle. Veicoli spaziali come le missioni Kepler e TESS hanno scoperto più di 5.000 scienziati candidati. Gli astronomi sospettano che la galassia brulichi di milioni di pianeti. La maggior parte dei sistemi sembra contenere gruppi di esopianeti simili ai nostri, sebbene le dimensioni e le masse non sempre corrispondano alle nostre.

Le collisioni rimangono una parte importante del modo in cui si sono formati questo esopianeta e altri mondi. Il nostro contributo allo studio [of TOI-1853b] “L’obiettivo era modellare gli intensi impatti giganti che potrebbero rimuovere l’atmosfera più leggera e l’acqua/ghiaccio dal pianeta più grande originale al fine di produrre la densità massima misurata”, ha detto Carter. Se accade più frequentemente, si aprono nuove strade di studio per gli specialisti della formazione dei pianeti.

Modellare un solido Exoworld

Per comprendere la storia della sua formazione, un importante team scientifico ha modellato intensi impatti giganti che potrebbero eliminare gli elementi atmosferici. Hanno scoperto che il proto-Nettuno una volta era un pianeta extrasolare molto umido. Per perdere tutto questo materiale, un collisore avrebbe dovuto colpirlo a più di 75 metri al secondo. Date queste condizioni, potrebbero progettare un pianeta molto simile a TOI-1853b. Secondo Zoe Lienhardt, membro del team, il tipo di influenza planetaria che ha portato alla creazione di questo esopianeta non era qualcosa che avevano preso in considerazione. “Non avevamo mai studiato effetti giganti così intensi perché non era qualcosa che ci aspettavamo. C’è molto lavoro da fare per migliorare i modelli dei materiali che sono alla base delle nostre simulazioni e per estendere la gamma di effetti giganti intensi che sono stati modellati ,” lei disse.

Il prossimo passo è effettuare osservazioni di follow-up del pianeta. È importante sapere cosa resta della sua atmosfera e la composizione dei suoi gas. Sebbene esista un esempio “nella vita reale” di ciò che gli scienziati planetari hanno formulato, altri modelli sembrano probabili. TOI-1853b fornisce nuove prove di impatti giganteschi che diffondono la formazione dei pianeti in tutta la galassia. Questa scoperta aiuta a collegare le teorie sulla formazione dei pianeti basate sul sistema solare alla formazione degli esopianeti.

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