La distribuzione bimodale dei raggi degli esopianeti noti dovuta alla radiazione UV ambientale

Ad oggi (23 Marzo 2020) sono stati confermati 4141 esopianeti in 3072 sistemi planetari, con 5075 candidati esopianeti che attendono conferma (fonte: https://exoplanets.nasa.gov/). Il numero di esopianeti identificati e confermati è grande abbastanza da permettere agli astronomi di studiare le proprietà globali, come la distribuzione di massa, parametri orbitali, dimensioni e composizione, degli esopianeti mettendole anche in relazione con le caratteristiche della stella centrale. La stella, infatti, può influenzare il processo di formazione planetaria e l’evoluzione dei propri pianeti in diversi modi. Ad esempio, la radiazione UV ed ai raggi X emessa dalle stelle può influenzare diverse proprietà fisiche dell’ambiente in cui si formano i pianeti, può far evaporare parte, se non tutta, l’atmosfera dei pianeti in orbite strette e può influenzarne l’evoluzione chimica.

 

La spiegazione di molte delle proprietà globali degli esopianeti identificati fino ad oggi è ancora dibattuta. Uno degli esempi più lampanti è la distribuzione dei raggi degli esopianeti pubblicata in uno studio nel 2017 sulla rivista The Astronomical Journal (link). In questo studio, si dimostra che i raggi degli esopianeti identificati fino ad allora seguono una distribuzione bimodale, con un primo picco attorno 1.3 raggi terrestri, un secondo picco attorno 2.4 raggi terrestri, separati da un minimo a circa 1.75 raggi terrestri. Gli esopianeti scoperti dal 2017 ad oggi confermano questa distribuzione.

 

Le teorie più accreditate per spiegare questa distribuzione bimodale dei raggi degli esopianeti richiamano diversi aspetti del processo di formazione planetaria. Nello studio “The Bimodal Distribution in Exoplanet Radii: Considering Varying Core Compositions and H2 Envelope’s Sizes”, recentemente pubblicato su The Astrophysical Journal, l’astronomo D. Modirrousta-Galian (INAF- Osservatorio Astronomico di Palermo) presenta una spiegazione alternativa. Secondo questo studio, la distribuzione di raggi degli esopianeti è una conseguenza della perdita di atmosfera a causa della radiazione UV emessa dalla stella centrale ed incidente sui pianeti. Nelle loro simulazioni, gli autori hanno prodotto una popolazione sintetica di 1 milione di esopianeti, e seguito la loro evoluzione considerando la perdita di atmosfera a causa del flusso di radiazione UV incidente. Questa radiazione è calcolata da valori noti di luminosità UV di stelle di varia massa. Le simulazioni riproducono una distribuzione bimodale di raggi planetari a patto che la massa iniziale degli esopianeti sia distribuita con un deficit di pianeti più massivi di 8 masse terrestri e meno massivi di 3 masse terrestri. Lo studio è firmato anche dagli astronomi G. Micela e D. Locci di INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.

 

La figura (clicca qui per visualizzare l’immagine intera) mostra la distribuzione di raggi planetari osservata nel 2017 e riprodotta dal modello sviluppato in questo studio.

 

Mario Giuseppe Guarcello  ( segui mguarce)