• A partire dai dati di TESS, una ricerca ha identificato un sistema planetario contenente un esopianeta gigante gassoso, piuttosto grande.
• Le dimensioni del gigante gassoso sono troppo elevate per orbitare attorno a una stella nana rossa così piccola, secondo le teorie attualmente in uso.
• Questo pianeta così com’è non dovrebbe esistere, è un pianeta “proibito”, ma osservazioni future con il James Webb potrebbero aiutare gli scienziati a comprenderlo meglio.

Il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, grazie al metodo del transito, ha identificato molti potenziali candidati come pianeti extrasolari. Tra questi, il gigante gassoso TOI-5205b, che orbita attorno alla piccola nana rossa TOI-5205.

Ora, un team di ricercatori guidato da Shubham Kanodia della Carnegie Science ha confermato la natura planetaria dell’oggetto, caratterizzandolo e studiandolo grazie a diverse strutture e osservatori terrestri. Così facendo, ha scoperto che questo insolito sistema planetario è formato da una stella troppo piccola per sostenere la presenza di un pianeta così grande, o meglio, da un pianeta troppo grande per una stella così piccola. Il sistema sfida le teorie finora conosciute sui giganti gassosi.

Più piccole e più fredde del nostro Sole, le nane rosse, o nane M, sono le stelle più comuni nella Via Lattea. A causa delle loro piccole dimensioni, queste stelle tendono ad essere circa la metà più calde del Sole e molto più rosse. Hanno luminosità molto basse, ma vivono molto a lungo. E sebbene le nane rosse ospitino in media più pianeti rispetto ad altri tipi di stelle più massicce, le loro storie di formazione le rendono improbabili candidate per ospitare giganti gassosi.

Una stella piccola con un pianeta troppo grande

TOI-5205, invece, pur essendo grande solamente circa quattro volte il nostro Giove, è in qualche modo riuscita a formare un pianeta dalle dimensioni gioviane. Qualcosa di piuttosto sorprendente, mai visto prima e senz’altro da analizzare nel dettaglio.

Un piccolo numero di giganti gassosi, infatti, è stato scoperto in orbita attorno a nane rosse vecchie. Ma fino ad ora nessun gigante gassoso è stato trovato in un sistema planetario attorno a una nana rossa di piccola massa come TOI-5205.

Per cogliere il confronto delle dimensioni, nella rappresentazione artistica qui sotto vediamo un pianeta simile a Giove in orbita attorno a una stella simile al Sole (a destra) e a una stella come TOI-5205 (a sinistra). La differenza è ben apprezzabile. Fa pensare che quando il pianeta TOI 5205b transita davanti alla sua stella ospite, blocca circa il sette percento della sua luce! Questo è uno dei più grandi transiti esoplanetari conosciuti.

TOI-5205b, un pianeta che non dovrebbe esistere

I pianeti nascono nel disco rotante di gas e polvere che circonda le giovani stelle, il disco protoplanetario. La teoria finora più accreditata sulla formazione dei giganti gassosi richiede che circa 10 masse terrestri di materiale roccioso si accumuli a formare un massiccio nucleo roccioso. Successivamente, questo nucleo ingloba attorno a sé grandi quantità di gas dalle regioni vicine del disco, per formare il pianeta gigante che noi vediamo oggi.

Il lasso di tempo in cui ciò avviene è cruciale, questo gli scienziati già lo sapevano. Tuttavia, l’aver provato l’esistenza di un pianeta come TOI-5205b estende ciò che sappiamo sui dischi in cui nascono questi pianeti. A tal proposito, Kanodia ha spiegato:

All’inizio, se non c’è abbastanza materiale roccioso nel disco per formare il nucleo iniziale, allora non si può formare un gigante gassoso. E alla fine, se il disco evapora prima che si formi il nucleo massiccio, anche allora non si può formare un gigante gassoso. Eppure TOI-5205b si è formato nonostante questi “guardrail”. Sulla base della nostra attuale comprensione della formazione dei pianeti, TOI-5205b non dovrebbe esistere. È un pianeta “proibito”.

Il team ha dimostrato che la grande profondità di transito del pianeta lo rende estremamente favorevole per future osservazioni con il James Webb, che potrebbe far luce sulla sua atmosfera e offrire alcuni indizi aggiuntivi sul mistero della sua formazione.

Questa ricerca di follow-up di TESS è stata condotta a Terra utilizzando l’Habitable-zone Planet Finder (HPF) e il Low Resolution Spectrograph (LRS2) sull’Hobby Eberly Telescope da 10 m, in Texas; la telecamera ARCTIC sull’Hobby Eberly Telescope da 3,5 m all’Apache Point Observatory in New Mexico; l’NN-Explore Exoplanet Stellar Speckle Imager (NESSI) installato sul telescopio WIYN da 3,5 m in Arizona; il Red Buttes Observatory da 0,6 m, in Wyoming; il Three Hundred Millimeter Telescope da 0,3 m, in Cile.

La ricerca, pubblicata su The Astronomical Journal, è reperibile qui.