Un pianeta dove piove vetro fuso

Introduzione
C'è un pianeta blu a a soli 63 anni luce dalla Terra. Una bazzecola su scala galattica se pensiamo che la nostra Via Lattea (una tra miliardi di galassie) ha un diametro di circa 100 mila anni luce.

Immagine artistica del pianeta HD189733b in orbita intorno
alla sua stella. Net riquadro il sistema stellare binario di
riferimento (©Chandra/Harvard)

Prima che qualcuno corra a prenotare il primo biglietto per il viaggio su una futura nave cargo è bene precisare che non si tratta di una "Nuova Terra" ma di un altro degli incredibili pianeti identificati dagli astrofisici negli ultimi dieci anni. Una accelerazione di conoscenze resa possibile sia grazie al telescopio Keplero che all'affinamento dei metodi (e del potere) di analisi.

Senza addentrarci in dettagli tecnici è chiaro che le informazioni che gli scienziati ricavano su ciascun nuovo pianeta (composizione, atmosfera, ...) non derivano da una osservazione diretta quale avremmo dall'osservare Marte al telescopio (e la storia ci insegna che il solo basarci su tali osservazioni può portare a dati bizzarri ... come i famosi canali di Marte).

Semplificando al massimo, vari sono i metodi che gli astrofisici usano per identificare i pianeti al di fuori del nostro sistema (altre informazioni sul sito dedicato della NASA):

• Transito. Dalla variazione di luminosità apparente (cioè percepitata dai nostri strumenti) della stella e dalla sua periodicità si può ricavare massa, distanza e periodo orbitale del pianeta orbitante. Limiti ovvi di questo metodo la dimensione del pianeta e la sua distanza dalla stella, che si traduce per un osservatore esterno in una diversa proporzione della quantità di luce bloccata. Ovviamente possono essere osservati solo quei sistemi planetari in cui l'orbita è tale da essere in asse con il nostro punto di osservazione. 

  

  Image converted from Kepler 10c, courtesy of NASA

• Astrometria. Ogni oggetto con massa planetaria è in grado di perturbare la rotazione della stella, spostando il fuoco dell'orbita all'esterno della stella stessa. A causa di questo la stella ci apparirà orbitare non "su se stessa" ma intorno ad un punto la cui distanza è funzione della massa dei pianeti nelle vicinanze. Si può dedurre la perturbazione dell'orbita osservando l'eventuale effetto Doppler della luce stellare.
  

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• Effetto lente gravitazionale. Per il noto effetto della gravitazione sulla luce, un qualunque oggetto dotato di massa è in grado di modificare il percorso della luce. La somma delle forze gravitazionali esercitata da stella e pianeta in asse rispetto al percorso della luce proveniente da una stella sullo sfondo funzionano come una lente di ingrandimento del segnale. Dal confronto tra segnale di riferimento prima e dopo il transito del pianeta si possono ricavare informazioni sulla massa aggiuntiva transitata, vale a dire quella del pianeta. 
  
• Osservazione diretta. Utile per stelle vicine (meno di 500 anni luce) e per pianeti in orbita non troppo ravvicinata. La visualizzazione si basa sull'oscuramento della luce stellare così da visualizzare la luce riflessa (e in parte anche quella emessa) dai pianeti. 
• L'insieme dei dati ottenuti, incrociati dove possibile tra loro, permette di creare un modello ottimale, vale a dire il modello con il maggior numero di osservazioni coerenti e nessun dato "negatore".

Un esempio "semplice" delle informazioni che l'insieme di questi dati fornisce è quella che permette di distinguere un pianeta roccioso come Marte da uno gassoso come Giove. Quando un pianeta supera certi valori dimensionali, e di massa, il pianeta "deve" essere gassoso. La distanza del pianeta dalla stella fornisce poi altri elementi e i risultati non sono sempre prevedibili. Fino a pochissimi anni fa la predizione dei sistemi planetari era viziata da una visione solar-centrica per cui i pianeti rocciosi dovevano essere interni e quelli gassosi esterni. Oggi, dopo avere scoperto molti pianeti definiti come Hot Jupiter, cioè giganti come Giove ma siti in un'orbita interna a quella di Mercurio, sappiamo che il modello del sistema solare è solo uno dei tanti possibili. Alcuni di questi pianeti sono talmente vicini da avere periodo orbitale e periodo rotazionale coincidenti (come avviene per i satelliti geostazionari) con la conseguenza che un lato è perennemente esposto e l'altro sempre al buio; una caratteristica in grado di generare differenze di temperatura fino a 400 gradi e perturbazioni atmosferiche altrettanto estreme. 

Per chi volesse saperne di più sulle tecniche in uso rimando a siti "facili" come (link associati al nome) lo Smithsonian, l'università del Colorado o l'articolo "Exoplanet Detection Techniques".

 Il pianeta su cui piove vetro
La straordinaria diversità dei pianeti e dei sistemi planetari planetari finora scoperti non cessa di stupire come dimostra il caso del pianeta blu in cui la pioggia è ben particolare.

Il pianeta in questione appartiene alla famiglia degli Hot Jupiter, si chiama HD189733b (la sigla identifica la stella - qui in base al catalogo Draper - e la lettera finale indica il pianeta) e deve il suo colore blu non a oceani alieni ma, verosimilmente, alla pioggia di vetro fuso.

Una stupefacente conclusione (che fa il paio con il pianeta di diamanti oppure con l'inferno di lava fusa di cui ho parlato in precedenza) che è solo l'ovvia conseguenza di un pianeta così prossimo alla stella da avere temperature diurne intorno ai 930 gradi.

I dati sono stati ricavati grazie al satellite Spitzer e al telescopio a raggi X montato sul satellite Chandra.

Come sottolineato in precedenza questi pianeti giganti sono tra i più facili da individuare perché il transito "davanti" alla stella è in grado di schermare una porzione sufficiente della luminosità emessa: nel caso specifico, il transito di HD189733b provoca una riduzione del tre per cento della luce rilevata dai nostri telescopi.

Il pianeta vive una situazione "spericolata" in quanto a rischio la vicinanza con la stella lo pone a serio rischio di evaporazione (vedi un caso simile nell'articolo "il pianeta che evapora"). La vicinanza alla stella, la sua ampia "superficie" e l'essere un pianeta gassoso concorrono tutti nella perdita di massa del pianeta, quantificabile in circa 600 milioni di kg ogni secondo.

Immagine ipotizzata di HD 189733b

Ma come si è giunti all'idea fantascientifica di una pioggia di vetro fuso? Dalla somma di alcuni dati come l'abbondanza di silicato di magnesio nell'atmosfera che alle temperature di cui sopra non può che esistere allo stato fuso, appunto vetro liquido. Una pioggia che un ipotetico abitante di quel pianeta potrebbe vedere nei giorni di "minor vento": la norma sono infatti venti di 7 mila chilometri all'ora... .

Il colore blu cobalto invece è probabilmente il risultato della presenza di nubi nell'alta atmosfera ricche di cristalli di silicato che con il calore si aggregherebbero a formare piccole gocce di vetro che illuminate originererebbero una luce con lunghezze d'onda dal blu al rosso.

Fonti
-  NASA Hubble Finds a True Blue Planet
 Nasa, news
- Catalogo esopianeti
http://exoplanet.eu/catalog/hd_189733_b/