Immagina di essere in un luogo dove i venti sono così forti da muoversi alla velocità del suono. Questo è solo un aspetto dell'atmosfera su XO-3b, appartenente alla classe di esopianeti (pianeti al di fuori del nostro sistema solare), noti come Gioviani caldi. L'orbita eccentrica del pianeta porta anche a variazioni stagionali centinaia di volte più forti di quelle che sperimentiamo sulla Terra.
In un recente articolo, un team di ricercatori guidato da McGill, ha fornito nuove informazioni su come appaiono le stagioni su un pianeta al di fuori del nostro sistema solare. I ricercatori hanno suggerito anche che l'orbita ovale, le temperature superficiali estremamente elevate (2.000 gradi C - abbastanza calde da vaporizzare la roccia) e il "gonfiore" di XO-3b rivelano tracce della storia del pianeta. I risultati potenzialmente faranno progredire sia la comprensione scientifica di come gli esopianeti si formano ed evolvono sia dare un contesto per i pianeti nel nostro sistema solare.
I Gioviani caldi sono mondi massicci e gassosi come Giove, che orbitano più vicino alle loro stelle madri di quanto Mercurio faccia col Sole. Sebbene non siano presenti nel nostro sistema solare, sembrano essere comuni in tutta la galassia. Nonostante siano il tipo di esopianeti più studiati, rimangono importanti domande su come si formano. Potrebbero esserci sottoclassi di Gioviani caldi con diverse storie di formazione? Ad esempio sea questi pianeti prendono forma lontano dalle loro stelle madri, a una distanza in cui la temperatura è abbastanza fredda perché molecole come l'acqua diventino solide, o più vicine. Il primo scenario si adatta meglio alle teorie su come nascono i pianeti nel nostro sistema solare, ma cosa spingerebbe questi tipi di pianeti a migrare così vicino alle loro stelle madri rimane poco chiaro.
Per testare queste idee, gli autori di un recente studio condotto da McGill hanno utilizzato i dati del telescopio spaziale Spitzer in pensione della NASA per esaminare l'atmosfera dell'esopianeta XO-3b. Hanno osservato stagioni eccentriche e misurato la velocità del vento sul pianeta ottenendo una curva di fase del pianeta mentre completava una rivoluzione completa sulla sua stella ospite.
"Questo pianeta è un caso di studio estremamente interessante per la dinamica atmosferica e l'evoluzione interna, in quanto si trova in un regime intermedio di massa planetaria in cui possono entrare in gioco processi normalmente trascurati per Gioviani caldi meno massicci", ha affermato Lisa Dang, la prima autrice di un articolo pubblicato di recente su The Astronomical Journal, una studentessa di dottorato presso il Dipartimento di Fisica della McGill University. "XO-3b ha un'orbita ovale piuttosto che l'orbita circolare di quasi tutti gli altri Gioviani caldi conosciuti. Ciò suggerisce che recentemente è migrato verso la sua stella madre; se è così, alla fine si sistemerà in un'orbita più circolare".
L'orbita eccentrica del pianeta porta anche a variazioni stagionali centinaia di volte più forti di quelle che sperimentiamo sulla Terra. Nicolas Cowan, un professore di McGill, ha spiegato che "l'intero pianeta riceve tre volte più energia quando è vicino alla sua stella durante una breve sorta di estate, rispetto a quando è lontano dalla stella".
I ricercatori hanno anche rivalutato la massa e il raggio del pianeta e hanno scoperto che il pianeta era sorprendentemente più gonfio del previsto. Suggeriscono e che la possibile fonte di questo riscaldamento potrebbe essere dovuta alla fusione nucleare residua.
Le osservazioni di Gaia, una missione dell'ESA (Agenzia Spaziale Europea), hanno scoperto che il pianeta è più gonfio del previsto, il che indica che il suo interno potrebbe essere particolarmente energetico. Le osservazioni di Spitzer suggeriscono anche che il pianeta produce gran parte del proprio calore poiché l'emissione termica in eccesso di XO-3b non è stagionale, è osservata durante tutto l'anno su XO-3b. È possibile che il calore in eccesso provenga dall'interno del pianeta, attraverso un processo chiamato riscaldamento delle maree. La compressione gravitazionale della stella sul pianeta oscilla mentre l'orbita oblunga porta il pianeta più lontano e poi più vicino alla stella. I cambiamenti risultanti nella pressione interna producono calore.
Per Dang, questo insolito Gioviano caldo offre l'opportunità di testare idee su quali processi di formazione possono produrre determinate caratteristiche in questi esopianeti. Ad esempio, il riscaldamento delle maree in altri Gioviani caldi potrebbe anche essere un segno della recente migrazione? XO-3b da solo non svelerà il mistero, ma serve come un test importante per le idee emergenti su questi giganti roventi.