Alcuni dei pianeti più "bizzarri" finora scoperti

Solo 10 anni fa la semplice idea di identificare pianeti al di fuori del sistema solare sarebbe apparsa al più un argomento per amanti della fantascienza, letteraria o cinematografica che fosse. Oggi si stenta quasi a credere a quanto si siano evoluti gli strumenti e le metodiche per inferire (osservare è un'altra cosa) l'esistenza degli esopianeti (qualunque pianeta al di fuori del nostro sistema) come dimostra la crescita esponenziale del loro numero nei cataloghi astronomici.

Al 10 novembre 2015 il numero di esopianeti identificati e confermati è 1905 (su 5609 scoperti), un numero destinato a crescere con il miglioramento delle tecniche di analisi e l'utilizzo di nuovi strumenti che prenderanno il posto dell'ottimo satellite Keplero.

Leggi --> qui per i dati aggiornati sulla conta degli esopianeti

Nota. Tra gli strumenti utili per cercare informazioni sui sempre nuovi esopianeti che si aggiungono alla "collezione", segnalo il sito exoplanet.eu e l'ottimo planetquest della NASA.

L'aggettivo "bizzarri" inserito nel titolo è ovviamente una semplificazione lessicale condizionata dal fatto che la nostra idea di "normalità" per un pianeta è riferita a quanto osservato nel nostro sistema solare: i pianeti giganti, gassosi o ghiacciati, nella parte esterna e i pianeti rocciosi (di taglia minore) all'interno. Questo è stato da subito il nostro metro di paragone e spiega lo stupore che è seguito alla scoperta di pianeti giganti prossimi alla stella, di "super-terre" più esterne o perfino di pianeti "di diamanti". Considerando che il nostro punto di riferimento è un infinitesimale angolo di universo è più che verosimile che siamo noi la bizzarria planetaria.

Siamo qui

Nota. Allo stato attuale delle conoscenze si stima che esistano 100 miliardi di galassie, in ciascuna delle quali vi è una media di 100 miliardi di stelle. Moltiplichiamo per 3 pianeti per stella (numero minimalista) e il numero di esopianeti potenziali è presto evidente. Certamente noi dovremo accontentarci, anche con il migliore degli strumenti possibili, di sbirciare solo in un'area ristretta della nostra galassia (il cui diametro è 100 mila anni luce e dal centro della quale noi distiamo 26 mila anni luce); mai potremo non dico desumere la presenza di un pianeta anche in una galassia a noi prossima ma nemmeno allontanarci troppo (direi ben entro i 1000 anni luce) dalla nostra posizione su un braccio della spirale galattica.

Fino a non molto tempo fa la "bizzarria" dei pianeti scoperti era in realtà una diretta conseguenza di un nostro "vizio di osservazione" causato dai limiti delle tecniche disponibili; dato che un pianeta grosso e orbitante vicino alla stella è più facile da scoprire di uno piccolo e a distanze "terrestri" (qualunque sia il metodo usato, "oscuramento" della luce o perturbazione dell'orbita stellare) e che al di sopra di certe dimensioni un pianeta non può non essere gassoso, allora si capisce per quale motivo la quasi totalità dei pianeti scoperti in questi primi anni si collochi dimensionalmente tra quelli denominati super-Terra (roccioso) e gli hot-Jupiter (un pianeta come Giove ma "bollente" data la sua prossimità alla stella, spesso in orbite interne a quella del nostro Mercurio).

Negli ultimissimi anni, il miglioramento delle tecniche ha in parte riequilibrato questo vizio di osservazione ma nondimeno la conclusione emersa è che non esiste una relazione a priori tra dimensione dei pianeti e vicinanza alla stella.

La distribuzione dei pianeti (candidati) scoperti in base a a dimensione (rispetto alla Terra) e periodo orbitale
in giorni (inversamente proporzionale alla distanza dalla stella). Credit: NASA Ames/W. Stenzel

Nota. Una descrizione sintetica delle tecniche in uso per l'identificazione degli esopianeti è stata fatta in un precedente articolo sul tema --> qui (ulteriori link sono disponibili nell'articolo)

Al momento in cui ho deciso di schematizzare in una classifica i pianeti più bizzarri finora scoperti ho tenuto conto solo di pianeti "inattesi" che abbiamo incontrato, forse, solo in alcune opere di SF. In altri casi la loro bizzarria è tale che sono "opere prime" dato che nessuno scrittore di fantascienza li avrebbe mai inseriti in una sua opera per evitare di subire il "declassamento" da narratore di SF a scrittore Fantasy.

Rapporto tra dimensione, massa e composizione dei pianeti (credit: Marc Kuchner/NASA GSFC)

Molti di questi pianeti sono ad oggi vere "meraviglie" e in alcuni casi sono veri punti interrogativi circa le dinamiche all'origine della loro formazione. Le immagini eventualmente associate sono, ovviamente, rappresentazioni artistiche su come potrebbero apparire se potessimo inviare in loco una sonda.

Nota. La nomenclatura degli esopianeti è diretta conseguenza di quella stellare, per cui al numero di catalogo della stella (tipicamente legata allo strumento/progetto che l'ha caratterizzata) segue una lettera minuscola ad indicare il pianeta. L'ordine delle lettere indica in genere la progressione temporale della scoperta e non la vicinanza alla stella.

HD 118753a

Rappresentazione artistica di un pianeta gioviano (alto a
sinistra) in un sistema stellare ternario, visto da una sua luna,
Credit: NASA / JPL PlanetQuest / Caltech (by space.com)

Pianeta sito a 151 anni luce da noi caratterizzato dall'orbitare intorno a tre stelle, in pratica una sorta di pianeta Tatooine (vedi Star Wars).

La stella principale ha caratteristiche solari mentre le altre due sullo sfondo nell'immagine, sono strettamente associate ed hanno una massa combinata pari a 1,6 volte quella solare (e si trovano ad una distanza dalla stella principale pari a circa quella di Saturno dal Sole).

In qualunque momento del giorno è possibile assistere ad un tramonto. Non è chiara la dinamica orbitale, se cioè il pianeta orbiti intorno alla stella più vicina e questa a sua volta sia in orbita reciproca con le altre due stelle o se l'orbita planetaria assuma connotati bizzarri ad oggi difficilmente calcolabili.

Pensate che sia un luogo strano? Sappiate allora che pochi mesi fa è stato identificato un pianeta che deve fare i conti per la sua orbita con QUATTRO stelle (il sistema 30 Ari).

Altre info sul sito astronomynow.com (credit: NASA/JPL-Caltech)

WASP-17b

credit: wikipedia

Grande due volte Giove ma con metà della sua massa è caratterizzato da un'orbita retrograda (opposta rispetto alla rotazione della stella).
 Di questi due misteri solo il primo (la bassa massa) può forse essere spiegato grazie ad una terza caratteristica del pianeta: orbita ad una distanza pari a circa 1/7 di quella di Mercurio dal Sole, sufficiente perché una buona parte della sua massa sia stata portata via dal pianeta. Un pianeta gigante gassoso che è di fatto un inferno di gas incandescente.

Un'altro pianeta che ama gli incontri ravvicinati con la sua stella è KIC 12557548 (di cui ho già trattato, vedi link associato); talmente vicino da essere vaporizzato in tempo reale come si evince dalla scia di materia che lascia dietro di se (come se fosse una cometa).
 

GJ12144

Battezzato waterworld è una superterra (massa e raggio 6 e 2 volte quelli terrestri, rispettivamente) in cui non si è ancora capito bene se sia veramente un pianeta roccioso ricoperto da un unico oceano (da cui il nome evocativo) o se sia una sorta di mini-Nettuno, quindi un pianeta gigante ghiacciato ricco di idrogeno, elio ed altri elementi a costituire un nucleo metallico (diverso da Giove e Saturno che sono veri e propri giganti gassosi, quindi "stelle troppo piccole per accendersi).


Gliese 581c
Pianeta orbitante sufficientemente vicino ad una nana rossa (quindi meno luminosa e calda del Sole) da essere situato in orbita sincrona (--> tidal locking) quindi il tempo di rotazione intorno al proprio asse (il giorno) equivale al tempo di rivoluzione intorno alla stella (l'anno).
Ne consegue che una faccia del pianeta sarà perennemente esposta alla luce mentre l'altra al buio.
Sebbene questo fenomeno sia ipotizzabile sul lunghissimo periodo per ogni coppia pianeta-stella o pianeta-satellite, il tempo necessario per raggiungerlo è al di fuori della portata di una stella come il  nostro Sole ma non della longeva nana rossa. Pur essendo difficile fare calcoli precisi dato il numero di variabili da considerare si valuta in 10 miliardi di anni il tempo necessario (link).

Nota. In modo simile si può ricavare la distanza perché si abbia un tidal lock dalla osservazione di un pianeta in tale stato. Sostituendo il tlock dell'equazione classica (qui) con l'età della stella e in riarrangiando l'equazione si ottiene "a". 

e da qui il grafico che indica la distanza in funzione del rapporto di massa tra stella e pianeta

credit: daviddarling.info

C'è un'altra caratteristica di interesse per questo pianeta: si trova talmente vicino alla stella che il suo tempo di rivoluzione è di soli 13 giorni. Immaginando di essere un ipotetico abitante del pianeta, la stella ci apparirebbe 14 volte più grande di quanto ci appare il Sole. Ho scritto "ipotetico" in quanto qualunque forma di vita verrebbe abbrustolita all'istante date le temperature incandescenti sulla faccia illuminata del pianeta. Non che vada meglio nella faccia non illuminata immersa in un gelo perenne tale da congelare l'azoto.

Volendo fantasticare l'unica area in cui potenzialmente potrebbe formarsi la vita è quella "di mezzo" avvolta in un eterno crepuscolo (o alba a seconda di come la si voglia vedere) con un irradiamento accettabile; un'area che unisce ad anello i due poli e la cui dimensione è pari a quella coperta da 15 gradi di longitudine). Continuando nell'opera di fantasia e immaginando organismi in grado di fare fotosintesi, questa dovrebbe basarsi sull'unica radiazione luminosa utilizzabile, l'infrarosso; per tale motivo un vegetale locale non avrebbe foglie verdi ma sostanzialmente nere. Ma c'è un altro problema: se anche vi fosse una atmosfera (il che la vedo dura data la vicinanza alla stella a meno di non possedere un campo magnetico estremamente potente in grado di deflettere il vento stellare) la superficie sarebbe solcata da venti difficilmente immaginabili a causa del gradiente termico tra la superficie ghiacciata e quella in ebollizione.

Comunque l'ottimismo è di casa sulla Terra visto che nel 2008 è stato inviato un segnale radio in direzione del pianeta che dovrebbe giungere a destinazione nel 2029. Speriamo che nessuno risponda. Non oso immaginare che esseri sarebbero in grado di vivere in quel luogo ... "ai confini della realtà".

Un pianeta simile è COROT 7b che condivide con G581c la sfortuna di essere sufficientemente vicino alla stella da essere in orbita sincrona. Qui le temperature sulla faccia esposta del pianeta possono raggiungere i 2200 gradi e si ritiene che possa piovere roccia fusa. [edit: altro pianeta della stessa "classe è K2-141b"].

Immagine artistica di CoRoT-7b e il suo sole (credit: Credit: ESO/L. Calçada)

Il record però del pianeta con orbita più prossima alla stella va a Gj 367b. Questo pianeta di massa circa la metà della Terra e grande come Marte orbita sincrono intorno ad una nana rossa in circa 8 ore.

WASP-12b

Credit: NASA

Pianeta gassoso caldo (hot-Jupiter) orbitante talmente vicino alla sua stella che la sua massa è risucchiata verso di essa. Per motivi simili è sottoposto ad una tale attrazione gravitazionale da avere una forma ovoidale invece che sferica.
E' considerato tra i pianeti più caldi con temperature intorno ai 2200 gradi.



Gliese 436b

Un pianeta simile a nettuno ma vicino alla stella (15 volte più vicino di Mercurio). 

Un pianeta cometa (ESA/Hubble)

Nonostante la sua prossimità ha una temperatura superiore a quella attesa di circa un centinaio di gradi (440 C), spiegabile solo con un massiccio effetto serra (una sorta di Venere in formato Nettuno). Date le condizioni locali si deve ipotizzare che il ghiaccio che caratterizza questo tipo di pianeti esista solo in forme esotiche come ad esempio ghiaccio bollente possibile grazie alla combinazione unica di pressione, temperatura e forza gravitazionale che impedisce la sublimazione del ghiaccio.

55 Cancri e
Il pianeta di diamanti (ne ho parlato in un precedente articolo --> qui)

TrEs-2b

Un altro hot-Jupiter (ve l'ho detto che rappresentano la maggior parte di quelli scoperti) distante da noi 750 anni luce, la cui peculiarità è quella di essere il pianeta più scuro mai identificato. 

Credit to the uploader

Meno dell'uno per cento (una stima recente parla di 0,04 per cento) della luce che proviene dalla sua stella viene riflesso. Difficile capire il motivo del pressoché totale assorbimento della luce incidente, anche ipotizzando la totale assenza di addensamenti atmosferici (che rendono invece Giove così luminoso). Per avere un termine di paragone considerate che riflette meno luce di quanto faccia il carbone o la vernice acrilica.

Tra le ipotesi formulate vi è la presenza di una atmosfera ricca di elementi altamente foto-assorbenti come sodio, potassio o idrossido di titanio.
A quel poco di luce che viene riflessa si deve la debole sfumatura rossastra del pianeta.

HD 106906b

La distanza tra pianeta e un ipotetico
 pianeta nettuniano.
Credit: Vanessa Bailey

E' questo il più solitario tra i pianeti che fanno parte parte di un sistema stellare; una precisazione doverosa quest'ultima data l'esistenza di pianeti orfani - a noi praticamente invisibili - che espulsi per varie ragioni dal loro sistema vagano solitari nello spazio.

Dotato di massa circa 11 volte quella gioviana, questo gigante gassoso orbita ad una distanza di 650 UA (una unità astronomica corrisponde alla distanza Terra-Sole) dalla sua stella sita a 300 anni luce da noi, nella costellazione della Croce del Sud. Per avere un termine di paragone su quando distante sia rispetto alla stella, pensiamo che Nettuno dista 30 UA dal Sole. Se si trovasse nel nostro sistema solare l'orbita di HD 106906b potrebbe essere collocata tra la zona nota come eliopausa e la Nube di Oort, ben oltre il punto in cui si trova ora la sonda Voyager 1 (per maggiori dettagli sulla missione e sulla definizione di eliopausa vi rimando ad articoli precedenti: "il lungo addio della sonda Voyager"; "la sonda è uscita dal sistema solare?").

Difficile immaginare un pianeta più solitario e freddo.

J1407b

Altre info su INAF (Credit: Ron Miller)

Altrimenti noto come il pianeta dagli anelli giganti.

Forse il più spettacolare da ossevare, se potessimo dato che si trova a 400 anni luce da noi. E' dotato di un sistema di anelli al cui confronto quelli di Saturno appartengono ad una moda minimalista; non è una esagerazione la mia se considerate che coprono un'area 200 volte maggiore di quella degli anelli di Saturno. Se immaginassimo di trasportare questo pianeta nel nostro sistema sostituendolo a Saturno, il pianeta ci apparirebbe delle stesse dimensioni della Luna.

SWEEPS 10

Di sicuro uno tra i pianeti che percorre più velocemente la sua orbita. Un anno su Sweeps 10 dura soltanto 10 ore.
Il nome curioso deriva dall'acronimo del progetto Sagittarius Window Eclipsing Extrasolar Planet Search (SWEEPS)
 Si tratta, inutile precisarlo oramai, di un pianeta gioviano (1,6 volte la massa di Giove) che è sfuggito finora al destino di essere vaporizzato e/o risucchiato dalla propria stella unicamente per il fatto che quest'ultima è una nana rossa.

Credit:NASA

COROT-EXO-3b
Un pianeta invero curioso questo che pur avendo una dimensione simile a quella di Giove ha una massa 20 volte superiore.

Credit: ESO/OAMP by cosmo.com
(ingrandimento QUI)

 Per spiegarne la composizione bisognerebbe ipotizzare una densità doppia rispetto a quella del piombo che per un pianeta di tali dimensioni è poco verosimile (un pianeta gigante non può che essere costituito da elementi leggeri come idrogeno ed elio altrimenti sarebbe collassato su se stesso a causa della forza gravitazionale.

L'ipotesi più probabile è che il pianeta sia in realtà una nana bruna, cioè una stella mancata (troppo piccola per accendersi) che abbia perso gran parte dei suoi elementi leggeri a causa dei "venti radianti" emessi dalla vicina stella.
Altre informazioni sulle nane brune -->qui.


Keplero 10c

Cosa pensereste se alla fine dell'elaborazione dei dati raccolti su un potenziale esopianeta classificato come super-Terra (dimensioni 2,3 volte quelli terrestri) emergesse che la sua massa è 17 volte quella terrestre?

Credit: David A. Aguilar (CfA)

Io rifarei i calcoli più e più volte, dato che la geometria e la fisica ci insegnano, rispettivamente, che il volume cresce con il cubo del raggio e che un pianeta di quelle dimensioni deve avere massa e densità compatibili con un pianeta roccioso. Invece la sua massa è simile a quella di Nettuno pur essendo molto più piccolo di esso (e quindi NON può essere di tipo gassoso). Una volta escluso l'impossibile non rimane che l'improbabile ma possibile, cioè che si tratti di un pianeta roccioso incredibilmente denso. Il valore della densità indica inoltre che gran parte degli elementi più leggeri come elio e idrogeno sono stati persi il che data la sua massa (gravità sufficiente a trattenere tali elementi) fa pensare che il sistema stellare sia molto più antico del nostro. Le stime attuali parlano di 11 miliardi di anni, poco più di 3 miliardi di anni dopo il Big Bang.

Il pianeta orbita intorno ad una stella non dissimile dal Sole ma in una orbita molto più stretta (dato che il tempo di rivoluzione è pari a 45 giorni la distanza è facilmente desumibile dalla terza legge di Keplero).

dove "T" è il periodo, "a" è il semiasse maggiore dell'orbita ellittica e K è la costante di Keplero. 

A tale distanza la superficie potrebbe arrostire agevolmente qualunque forma di vita anche se la temperatura reale dipende dalla presenza (dato non noto) di una atmosfera.

Allo stesso sistema appartiene il piccolo pianeta Keplero 10b che ha caratteristiche "infernali" molto simili a Keplero 78b, soprannominato il "pianeta di lava" e di cui ho scritto in passato (--> qui).

HD189733b

Un pianeta su cui piove ... vetro fuso (vedi articolo precedente --> qui).

WASP-121b

Sulla falsariga di pianeti dove piovono cose strane, in questo abbiamo nuvole di ferro e pioggia di titanio (vedi articolo dedicato).

GJ 3512b

Un pianeta gigante che non potrebbe esistere.

Tale affermazione viene dal suo orbitare intorno ad una stella stella nana grande solo 270 volte il pianeta (come confronto il Sole è 1050 volte Giove) il che pone problemi circa la sua origine: difficile che possa essersi formata dagli avanzi di materiale protostellare non usato per "accendere" la stella. Talmente strano che lo studio ha meritato di essere pubblicato sulla prestigiosa rivista Science

Image credit: Guillem Anglada-Escude, Ieec, SpaceEngine.org via inaf.it

Coku Tau 4

Un pianeta "bambino" questo con una età stimata di solo 1 milione di anni. Una età che non deve stupire; ricordo infatti che il processo che porta alla formazione di un sistema planetario è temporalmente una inezia  rispetto alla sua vita (pochi milioni contro una decina di miliardi di anni per le stelle di massa solare) e sono diversi i casi in cui tale processo è stato osservato nelle sue diverse fasi.

Il pianeta dovrebbe essere di tipo gioviano e quindi assomigliare a come era il gigante del nostro sistema solare qualche miliardo di anni fa.

L'immagine non si riferisce a Coku Tau 4 ma è esemplificativa degli indizi che mostrano la formazione di un pianeta come la comparsa di un gap nel disco di detriti che circonda la protostella. Credit: NASA, ESA

E sui pianeti "abitabili" che cosa si sa?

Non molto e per una serie di ragioni fondate. Un pianeta abitabile (secondo i nostri parametri ovviamente) deve avere una serie di caratteristiche come massa, dimensione e posizione all'interno di un certo intervallo. Ma non basta dato che bisogna rapportare questi dati alle caratteristiche della stella; la cosiddetta zona di abitabilità di una nana rossa è molto più prossima (e limitata) alla stella di quella definita da una stella solare. Il vantaggio di una nana rossa però è che ha molto più tempo "vitale" a disposizione (senza incorrere in fastidiose - e distruttive per i vicini - degenerazioni in gigante rossa come avverrà per il Sole) e quindi se un pianeta è "messo bene" le probabilità che scocchi la scintilla della vita sono maggiori.

Esistono molte variabili da considerare non sempre definibili con gli strumenti attualmente disponibili. Se guardassimo da molto lontano il nostro sistema classificheremmo Venere come un pianeta gemello della Terra (per massa e dimensioni); potremmo ipotizzare l'esistenza di una spessa atmosfera ma difficilmente capiremmo che di abitabile questo pianeta non ha nulla a causa delle temperature locali causate dall'effetto serra.

Per ulteriori informazioni riguardo la scoperta di pianeti "abitabili" rimando al sito dell'osservatorio di Arecibo --> Planet Habitability Laboratory (PHL).

Credit: PHL @ UPR Arecibo

Una lista dei pianeti "estremi" (distanza, massa, ...) è disponibile --> QUI.

Alcune App sul tema:

• l'app ufficiale della NASA --> NASA app (per Android su sito playstore) o --> QUI (per iPhone)
• ricerca pianeti sistema solare usando la fotocamera dello smartphone (per Android sul sito playstore)--> Planets oppure Pocket Planets.