SuperTerre caldissime ma con un’atmosfera ricca di idrogeno. Un nuovo modello spiega come sia possibile

Le “super-Terre” sono esopianeti rocciosi con una massa compresa tra la massa della Terra e quella di Urano. Alcuni di questi pianeti possono avere orbite molto strette attorno la propria stella. Ad esempio, la super-terra 55 Cancri e, con una massa pari a 8.6 masse terrestri, orbita attorno la propria stella ad una distanza di circa 0.016 UA (Unità Astronomiche, la distanza media tra Terra e Sole, pari a 150 milioni di km; per confronto, il semiasse minore dell’orbita di Mercurio è di circa 0.3 UA). A queste distanze ravvicinate, non solo la temperatura di questi pianeti è molto alta, oltre i mille gradi, ma questi pianeti sono anche irradiati da un flusso di radiazione UV estremamente elevato.

 

Queste condizioni fanno si che super-Terre in orbite molto strette non dovrebbero ospitare un’atmosfera ricca di idrogeno. Come spesso capita, però, le osservazioni forniscono indicazioni contraddittorie. Da un lato esistono pianeti come 55 Cancri e che, nonostante l’orbita ravvicinata attorno la propria stella ed una temperatura nella faccia esposta alla radiazione stellare maggiore di 2000 gradi, è nota per avere un’atmosfera ricca di idrogeno. Altri pianeti, come CoRoT-7b, pur avendo caratteristiche simili, sono invece privi di atmosfera.

 

Il modello sviluppato dall’astronomo D. Modirrousta-Galian (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo), e descritto nell’articolo: “Hot Super-Earths with Hydrogen Atmospheres: A Model Explaining Their Paradoxical Existence” recentemente pubblicato su The Astrophysical Journal, propone una spiegazione per la presenza di amosfera nelle super-Terre simili a 55 Cancri e. Secondo questo modello, un pianeta può diventare bloccato marealmente con la propria stella (ossia, rivoluzione e rotazione sono sincrone, come la Luna attorno la Terra) prima di perdere completamente la propria atmosfera. In questo caso possono innescarsi due fenomeni che rallentano la perdita di atmosfera. Innanzitutto, è importante che l’atmosfera si arricchisca di elementi pesanti liberati dall’oceano di magma presente sul pianeta. Questi atomi pesanti risentono delle forze centrifughe, che sovrastano le forze dovute alla differenza di pressione tra la faccia esposta alla luce stellare e quella non esposta (ossia rispettivamente le facce diurna e notturna). Di fatto, quindi, gli atomi pesanti prodotti nella faccia notturna rimangono confinati. Questo rallenta anche la migrazione dalla faccia notturna a quella diurna degli atomi di idrogeno, che sono costretti a diffondere attraverso un’atmosfera ricca di elementi pesanti. Applicando questo modello, è anche possibile stimare quando un pianeta si è bloccato marealmente e la massa iniziale della sua atmosfera. Hanno contribuito allo studio anche gli astronomi D. Locci e G. Micela dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.

 

L’immagine (per visualizzarla interamente: link) mostra un’esempio semplificato della struttura dell’atmosfera di una super-Terra nelle condizioni descritte da questo modello.

 

di Mario Giuseppe Guarcello  ( segui mguarce)