Nuove osservazioni dal James Webb Space Telescope (JWST) hanno rivelato un mistero planetario a 283 anni luce di distanza. Gli astronomi che studiano il gigante gassoso TOI-5205b hanno scoperto un’atmosfera che sfida i modelli standard di formazione planetaria, caratterizzata da una sorprendente mancanza di elementi pesanti e da una firma chimica unica.
Un valore anomalo planetario
TOI-5205b è un enorme gigante gassoso, quasi identico per dimensioni e massa a Giove. Tuttavia, il suo ambiente è molto diverso dal nostro sistema solare. Orbita attorno a una piccola e debole stella nana rossa (una stella di tipo M4) ogni 1,63 giorni, rendendolo un pianeta di “breve periodo” che si trova estremamente vicino alla sua stella ospite.
Utilizzando lo spettrografo nel vicino infrarosso (NIRSpec) del telescopio, i ricercatori hanno analizzato tre transiti separati del pianeta. I dati hanno rivelato una composizione chimica che contraddice le teorie esistenti:
- Bassa Metallicità: L’atmosfera contiene significativamente meno elementi pesanti rispetto all’idrogeno rispetto a Giove.
- Squilibrio chimico: L’atmosfera è notevolmente ricca di carbonio ma povera di ossigeno.
- Gas in tracce: Le osservazioni hanno rilevato anche la presenza di metano e idrogeno solforato.
Il paradosso della formazione
L’esistenza di TOI-5205b rappresenta una sfida significativa per la teoria dell'”accrescimento del nucleo”, il modello principale su come si formano i pianeti.
Nei modelli tradizionali, un pianeta massiccio si forma quando un nucleo solido diventa abbastanza grande da assorbire rapidamente il gas circostante. Tuttavia, le stelle nane rosse come TOI-5205 hanno tipicamente dischi protoplanetari più piccoli con meno polvere e gas. Ciò rende matematicamente difficile costruire un nucleo abbastanza grande da innescare la creazione di un gigante delle dimensioni di Giove.
“Questi mondi sono difficili da formare attraverso l’accrescimento del nucleo perché le basse masse del disco… impediscono la formazione efficiente di massicci nuclei planetari”, spiega il dottor Caleb Cañas del Goddard Space Flight Center della NASA.
Perché l’atmosfera è così “vuota”
Una delle scoperte più sorprendenti è la disconnessione tra la composizione complessiva del pianeta e la sua atmosfera. Mentre la massa e il raggio del pianeta suggeriscono un interno pesante e ricco di metalli, l’atmosfera stessa è sorprendentemente “leggera” in termini di elementi pesanti.
Per spiegare questa discrepanza, i ricercatori, tra cui il dottor Shubham Kanodia della Carnegie Science, suggeriscono un processo di migrazione interna :
- Migrazione degli elementi pesanti: durante la formazione del pianeta, gli elementi pesanti probabilmente migrarono verso il centro del pianeta.
- Mancanza di miscelazione: L’interno e l’atmosfera sembrano essere chimicamente isolati, il che significa che gli elementi pesanti intrappolati nel nucleo non si mescolano con gli strati esterni.
Questa scoperta suggerisce che TOI-5205b potrebbe essere un pianeta a “regime estremo”, che rappresenta un tipo di mondo che gli attuali modelli di evoluzione planetaria faticano a spiegare completamente.
Conclusione
Lo studio di TOI-5205b rivela che i giganti gassosi attorno alle stelle nane rosse possono possedere atmosfere sorprendentemente diverse da quelle del nostro sistema solare. Queste scoperte costringono gli astronomi a riconsiderare il modo in cui si formano i pianeti massicci attorno alle piccole stelle e il modo in cui le loro strutture interne si evolvono nel tempo.
