Il pianeta attorno DS Tuc A perderà circa il 10% della sua massa a causa della radiazione UV ed ai raggi X stellare incidente

I pianeti orbitanti attorno stelle giovani (ad esempio, più giovani di 100 milioni di anni) sono oggetti di grande importanza, in quanto ci permettono di studiare i processi fisici in atto durante le prime fasi evolutive dei sistemi planetari. Scoprire e caratterizzare pianeti attorno stelle giovani, però, può essere decisamente complesso. Stelle di questa età, infatti, sono caratterizzate da una rotazione rapida ed un’intensa attività magnetica, fenomeni che producono segnali fotometrici e spettroscopici che possono mimare e confondere quelli dovuti alla presenza di pianeti.

 

L’intensa attività magnetica nelle stelle giovani si riflette anche in una maggiore produzione di radiazione ai raggi X ed UV. La radiazione in queste bande può avere effetti importanti sulle atmosfere dei pianeti, soprattutto nel caso di pianeti in orbite strette. A queste età, infatti, i pianeti hanno ancora atmosfere primordiali, particolarmente ricche di idrogeno. Dissociando ed ionizzando le molecole di gas, la radiazione ad alta energia deposita una grande quantità di energia nelle atmosfere planetarie, che tendono a “gonfiarsi” ed “evaporare”. Questo chiaramente influenza le proprietà (quali raggio e densità media) e l’evoluzione dei pianeti.

 

Uno dei pochi pianeti giovani scoperti finora orbita attorno la stella DS Tuc A, ossia la componente principale di un sistema binario di 40 milioni di anni, membro dell’associazione stellare Tucana-Horologium. Il team guidato dall’astrofisica S. Benatti dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo ha analizzato dati ottenuti con gli spettrografi ottici HARPS ed ESPRESSO dell’European Southern Observatory allo scopo di determinare la massa del pianeta. Nonostante l’intensa attività magnetica della stella, gli autori dello studio sono riusciti a determinare un limite superiore alla massa pari a 14.4 masse terrestri. Dall’analisi dei dati spettroscopici raccolti durante un transito, gli autori hanno anche potuto studiare l’inclinazione dell’orbita del pianeta, che risulta non essere perfettamente allineata. In linea di principio le osservazioni ottenute durante il transito avrebbero permesso di studiare la composizione chimica dell’atmosfera del pianeta, ma l’intensa attività magnetica ha ostacolato la rivelazione di composti chimici nell’atmosfera del pianeta, un problema che accomuna questi oggetti particolarmente giovaniGli autori hanno anche analizzato osservazioni ai raggi X del sistema binario ottenute con il satellite XMM-Newton dell’European Space Agency, misurando una luminosità ai raggi X pari a 9.57×1029 erg s−1 per la componente principale. Grazie a questi risultati ed a modelli di evaporazione dell’atmosfera del pianeta, è risultato che il pianeta perderà circa il 10% della sua massa totale a causa dell’evaporazione indotta dalla radiazione X incidente, riducendo il suo raggio di un fattore 3 circa. Lo studio è descritto nell’articolo “Constraints on the mass and atmospheric composition and evolution of the low-density young planet DS Tuc A b“, recentemente pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

 

La figura (cliccare qui per visualizzarla interamente) mostra l’immagine ai raggi X del sistema binario DS Tuc ottenuta con lo strumento MOS1 di XMM-Newton. Il sistema binario è solo parzialmente risolto. Le due croci rosse indicano le posizioni delle due componenti secondo il database SIMBAD. I contorni dell’emissione ai raggi X (disegnati in azzurro) sono leggermente spostati rispetto le posizioni nominali a causa del moto proprio del sistema. I cerchi hanno un raggio di 30 arcosecondi (viola) e 10 arcosecondi (giallo).

 

Mario Giuseppe Guarcello  ( segui mguarce) ( youtube)

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