Svelato il mistero: la densità variabile dei sub-Nettuni spiegata finalmente

RomeLa maggior parte delle stelle nella nostra galassia possiede dei pianeti. I più comuni sono i sub-nettuniani, più grandi della Terra ma più piccoli di Nettuno. Gli scienziati trovano difficile misurarne accuratamente la densità poiché due diverse metodologie producono risultati divergenti.

Esistono due tipi di sub-nettuni classificati in base alla loro densità. Per determinare la loro massa, gli scienziati utilizzano metodi diversi.

I metodi della Variazione del Tempo di Transito (TTV) e della Velocità Radiale sono tecniche usate per rilevare e studiare esopianeti.

Pianeti misurati con il metodo delle variazioni di tempo dei transiti (TTV) risultano solitamente meno densi, mentre quelli esaminati con il metodo della velocità radiale sembrano avere maggiore densità. Questa discrepanza ha suscitato dubbi tra gli scienziati circa la possibilità che derivi dai metodi di osservazione utilizzati o dalle effettive proprietà fisiche dei pianeti stessi.

Gli scienziati del NCCR PlanetS, dell'Università di Ginevra e dell'Università di Berna hanno recentemente affrontato questo problema. La loro ricerca dimostra che la differenza di densità non è dovuta a errori di misurazione, ma a cause fisiche.

Jean-Baptiste Delisle dell'UNIGE ha illustrato il metodo TTV. Questo metodo si concentra sulle variazioni nei tempi in cui i pianeti passano davanti alla loro stella. Queste variazioni temporali si verificano a causa dell'interazione gravitazionale tra i pianeti. Il metodo della velocità radiale, invece, misura i cambiamenti nella velocità della stella causati dai suoi pianeti.

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Adrien Leleu dell'UNIGE ha spiegato che la maggior parte dei sistemi osservati tramite il metodo TTV mostra una risonanza. Questo significa che il tempo impiegato da un pianeta per orbitare attorno alla sua stella è una semplice frazione del tempo impiegato da un altro pianeta. Per esempio, un pianeta potrebbe completare due orbite mentre un altro ne completa una. Quando diversi pianeti mostrano questo schema, si crea una catena risonante.

Il team si è chiesto se ci fosse un legame tra la densità e la risonanza. Per scoprirlo, hanno selezionato accuratamente i sistemi planetari in modo equo. Si sono assicurati di non escludere i pianeti più piccoli solo perché sono più difficili da rilevare attraverso i dati di velocità radiale.

I ricercatori hanno trovato che i sistemi risonanti presentano sempre sub-Nettuni a bassa densità, indipendentemente dal metodo di misurazione della massa. Ciò suggerisce un legame diretto tra la risonanza e la densità.

Gli scienziati propongono diverse spiegazioni per questo collegamento. Una teoria principale riguarda la formazione dei sistemi planetari. Ritengono che la maggior parte dei sistemi inizi con pianeti in uno stato di risonanza nelle prime fasi. Tuttavia, il 95% di questi sistemi diventa instabile e perde tale stato, portando a eventi come le collisioni. In seguito, i pianeti si fondono, diventano più densi e si spostano in orbite stabili che non sono risonanti.

Yann Alibert dell'UNIBE ha spiegato che anche i modelli informatici sulla formazione dei pianeti supportano questa teoria. Le simulazioni del suo team mostrano che i pianeti in determinate orbite sono meno densi. Lo studio suggerisce inoltre che la maggior parte dei sistemi planetari ha subito enormi collisioni, simili o addirittura più intense di quella che ha creato la Luna.

La differenza di densità tra i pianeti sub-nettuniani è dovuta al loro stato di risonanza. Molti di questi pianeti abbandonano la risonanza e diventano più densi a causa delle collisioni. Questo studio ci aiuta a comprendere come i sistemi planetari evolvono nel tempo e sostiene le attuali teorie sulla loro formazione.