La missione ESA Cheops ha scoperto un pianeta deformato, dal moto misterioso

La missione dell'ESA Cheops ha rivelato che un esopianeta in orbita in un giorno attorno alla sua stella ospite, ha una forma deformata più simile a quella di un pallone da rugby che a una sfera.

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a cura di Alessandro Crea

La missione ESA Cheops che indaga sugli esopianeti ha individuato per la prima volta la deformazione di un esopianeta, offrendo nuove informazioni sulla struttura interna di questi pianeti. Il pianeta, noto come WASP-103b si trova nella costellazione di Ercole. È stato deformato dalle forti forze di marea tra il pianeta e la sua stella ospite WASP-103, che è circa 200 gradi più calda e 1,7 volte più grande del Sole.

Sperimentiamo maree negli oceani della Terra principalmente a causa della Luna che esercita una leggera attrazione sul nostro pianeta mentre orbita attorno a noi. Il Sole ha anche un piccolo ma significativo effetto sulle maree, tuttavia è troppo lontano dalla Terra per causare importanti deformazioni del nostro pianeta. Lo stesso non si può dire per WASP-103b, un pianeta grande quasi il doppio di Giove con 1,5 volte la sua massa, in orbita attorno alla sua stella ospite in meno di un giorno. Gli astronomi hanno sospettato che una vicinanza così forte avrebbe causato maree monumentali, ma fino ad ora non sono stati in grado di misurarle.

Utilizzando i nuovi dati del telescopio spaziale Cheops dell'ESA, combinati con i dati che erano già stati ottenuti dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ ESA e dal telescopio spaziale Spitzer della NASA, gli astronomi sono stati ora in grado di rilevare come le forze di marea deformano l'esopianeta WASP-103b da una sfera ad una forma di palla da rugby.

Cheope misura i transiti degli esopianeti, il calo di luce causato quando un pianeta passa davanti alla sua stella dal nostro punto di vista. Normalmente, studiare la forma della curva di luce rivelerà dettagli sul pianeta come le sue dimensioni. L'alta precisione di Cheops insieme alla sua flessibilità di puntamento, che consente al satellite di tornare su un bersaglio e di osservare più transiti, ha permesso agli astronomi di rilevare il minuscolo segnale della deformazione mareale di WASP-103b. Questa firma distinta può essere utilizzata per svelare ancora di più sul pianeta.

"È incredibile che Cheope sia stato effettivamente in grado di rivelare questa piccola deformazione", ha affermato Jacques Laskar dell'Osservatorio di Parigi, Université Paris Sciences et Lettres e co-autore della ricerca. "Questa è la prima volta che tale analisi è stata fatta, e possiamo sperare che l'osservazione su un intervallo di tempo più lungo rafforzerà questa osservazione e porterà a una migliore conoscenza della struttura interna del pianeta".

Il team è stato in grado di utilizzare la curva di luce di transito di WASP-103b per derivare un parametro, i cosiddetti numeri dell’amore, che misura come la massa è distribuita all'interno di un pianeta. Capire come è distribuita la massa può rivelare dettagli sulla struttura interna del pianeta.

"La resistenza di un materiale alla deformazione dipende dalla sua composizione", ha spiegato Susana Barros dell'Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e dell'Università di Porto, in Portogallo, e autrice principale della ricerca. "Ad esempio, qui sulla Terra abbiamo maree dovute alla Luna e al Sole, ma possiamo vedere solo le maree negli oceani. La parte rocciosa non si muove molto. Misurando quanto il pianeta è deformato possiamo dire quanto di esso è roccioso, gassoso o liquido".

I numeri dell’amore per WASP-103b sono simili a quelli di Giove, il che suggerisce provvisoriamente che la struttura interna è simile, nonostante WASP-103b abbia il doppio del raggio. "In linea di principio ci aspetteremmo che un pianeta con 1,5 volte la massa di Giove abbia all'incirca le stesse dimensioni, quindi WASP-103b deve essere molto gonfiato a causa del riscaldamento della sua stella e forse di altri meccanismi", ha spiegato Susana.

"Se possiamo confermare i dettagli della sua struttura interna con osservazioni future forse potremmo capire meglio cosa la rende così gonfiata. Conoscere le dimensioni del nucleo di questo esopianeta sarà anche importante per capire meglio come si è formato".

Poiché l'incertezza nei numeri dell’amore è ancora piuttosto alta, ci vorranno osservazioni future con Cheops e il James Webb Space Telescope (Webb) per decifrare i dettagli. L'altissima precisione di Webb migliorerà le misurazioni della deformazione delle maree degli esopianeti, consentendo un migliore confronto tra questi cosiddetti "gioviani caldi" e i pianeti giganti del Sistema Solare.

Un altro mistero circonda anche WASP-103b. Le interazioni di marea tra una stella e un pianeta molto vicino alle dimensioni di Giove di solito causano l'accorciamento del periodo orbitale del pianeta, portandolo gradualmente più vicino alla stella prima che alla fine venga inghiottito dalla stella madre. Tuttavia, le misurazioni di WASP-103b sembrano indicare che il periodo orbitale potrebbe essere in aumento e che il pianeta si stia allontanando lentamente dalla stella. Ciò indicherebbe che qualcosa di diverso dalle forze di marea è il fattore dominante che influenza questo pianeta.

Susana e i suoi colleghi hanno esaminato altri potenziali scenari, come una stella compagna dell'ospite che influenza la dinamica del sistema o l'orbita del pianeta leggermente ellittica. Non sono stati in grado di confermare questi scenari, ma non potevano nemmeno escluderli. È anche possibile che il periodo orbitale stia effettivamente diminuendo, piuttosto che aumentando, ma solo ulteriori osservazioni dei transiti di WASP-103b con Cheope e altri telescopi aiuteranno a far luce su questo mistero.

"La dimensione dell'effetto della deformazione delle maree su una curva di luce di transito degli esopianeti è molto piccola, ma grazie all'altissima precisione di Cheope siamo in grado di vederlo per la prima volta", ha spiegato Kate Isaak, Project Scientist for Cheops dell'ESA. "Questo studio è un eccellente esempio delle domande molto diverse che gli scienziati degli esopianeti sono in grado di affrontare con Cheope, illustrando l'importanza di questa missione di follow-up flessibile".