Due pianeti enormi, gonfi, quasi improbabili, stanno girando attorno a una stella lontanissima con una leggerezza che manda un po’ in crisi l’istinto. Si chiamano TOI-791 b e TOI-791 c, hanno dimensioni paragonabili a quelle di Giove, eppure la loro densità è più bassa di quella dello zucchero filato. Una cosa che detta così sembra una trovata da luna park spaziale, invece arriva da uno studio pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Il sistema si trova nella costellazione australe del Pesce Volante, a circa 1.110 anni luce dalla Terra. La stella, TOI-791, è una nana di tipo F7, quindi una stella calda e simile al Sole per alcuni aspetti. Intorno a lei orbitano questi due giganti gassosi che gli astronomi classificano tra i cosiddetti pianeti super-puff, mondi dalla struttura estremamente rarefatta, con atmosfere così estese da farli apparire molto grandi rispetto alla loro massa reale.
Grandi, gonfi, leggerissimi
Il confronto con Giove rende bene l’assurdità elegante della scoperta. La densità media di Giove è circa 1,33 grammi per centimetro cubo. TOI-791 b arriva appena a 0,038 grammi per centimetro cubo, mentre TOI-791 c si ferma a 0,047. Tradotto in modo meno da laboratorio: sono circa 28-35 volte meno densi di Giove e restano sotto il valore tipico dello zucchero filato, che si aggira intorno a 0,05 grammi per centimetro cubo.
Anche la massa racconta una storia strana. Secondo la NASA, TOI-791 b ha quasi le dimensioni di Giove, però contiene appena il 3% della sua massa. TOI-791 c è persino più grande di Giove, con circa il 5,9% della sua massa. Sembra il tipo di oggetto che in astronomia costringe a rimettere mano ai modelli, perché occupa quella zona scomoda dove le formule funzionano, certo, però la natura decide comunque di fare una piega diversa.
I due pianeti vengono considerati “fratelli”: si sarebbero formati dallo stesso disco di gas e polveri attorno alla giovane stella. Hanno anche un legame orbitale raro, chiamato risonanza 5:3. Significa che quando il pianeta interno completa cinque giri attorno alla stella, quello esterno ne completa quasi esattamente tre. Questo balletto gravitazionale li porta a tirarsi l’un l’altro, con piccoli slittamenti nei tempi dei transiti davanti alla stella.
La scoperta partita dai volontari
La prima traccia è arrivata dai dati di TESS, il telescopio spaziale della NASA che cerca esopianeti osservando minuscoli cali nella luminosità delle stelle. Quando un pianeta passa davanti al suo astro, visto dalla nostra prospettiva, la luce si abbassa di pochissimo. Quel calo, se torna con regolarità, può indicare la presenza di un mondo in orbita.
I candidati TOI-791 b e TOI-791 c sono stati individuati grazie ai volontari del progetto Planet Hunters TESS, cittadini-scienziati che setacciano i dati alla ricerca di segnali sfuggiti agli algoritmi o troppo particolari per essere riconosciuti subito. Poi è arrivato il lavoro lungo, paziente, molto meno scenografico: osservazioni da telescopi distribuiti in diversi continenti, calcoli sulle dimensioni, stime sulle masse, analisi delle variazioni nei tempi dei transiti.
In questa parte della storia entra anche l’Antartide. Il telescopio ASTEP, Antarctic Search for Transiting ExoPlanets, installato alla stazione Concordia, ha avuto un ruolo decisivo. Durante l’inverno antartico, il buio dura per mesi e permette osservazioni continue difficilissime da ottenere altrove. È così che gli astronomi sono riusciti a seguire per intero transiti lunghissimi, superiori alle 11 ore, i più lunghi mai osservati completamente da terra.
Perché contano questi pianeti super-puff
I pianeti super-puff sono ancora un problema aperto. Una delle ipotesi più discusse prevede enormi atmosfere ricche di idrogeno ed elio, accumulate quando i pianeti si sono formati nelle zone fredde del disco protoplanetario, lontano dalla stella, dove il gas poteva raffreddarsi e raccogliersi rapidamente attorno a un nucleo solido. Un’altra possibilità, più complicata da verificare, chiama in causa anelli molto estesi capaci di falsare la percezione delle dimensioni. Per un sistema con due pianeti così simili, però, la spiegazione deve reggere due volte.
TOI-791 diventa quindi una specie di banco di prova cosmico. I due pianeti sono nello stesso sistema, hanno una parentela di formazione, interagiscono gravitazionalmente e mostrano transiti misurabili. Tutti elementi preziosi per capire se questi mondi siano davvero gonfi di atmosfera, se abbiano seguito una migrazione particolare o se ci sia qualche altro meccanismo ancora sfuggente.
Il prossimo passo potrebbe passare dal telescopio James Webb. Osservazioni dallo spazio potrebbero cercare nell’atmosfera molecole contenenti carbonio, azoto e ossigeno, indizi utili per ricostruire la chimica dei due pianeti e, con un po’ di fortuna, la loro storia. In casi come questo, ogni dettaglio pesa: una traccia spettrale, una variazione d’orario, una curva di luce più precisa.
Fonte: NASA – Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
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