Si chiama GJ 523b, si trova a circa 87 anni luce dalla Terra ed è 2,5 volte più grande del nostro pianeta. Ma la sua massa è 23,5 volte superiore. La sua densità e la quasi assenza di un involucro gassoso sfidano le teorie sulla formazione dei pianeti
C’è un pianeta che sta costringendo gli astronomi a rimettere in discussione alcune delle loro certezze sulla formazione dei mondi rocciosi. Si chiama GJ 523b, si trova a circa 87 anni luce dalla Terra e ha una caratteristica sorprendente: è circa 2,5 volte più grande del nostro pianeta, ma ben 23,5 volte più massiccio.
I ricercatori lo hanno definito informalmente una “Mega-Terra”, una categoria proposta per indicare pianeti più grandi delle super-Terre ma caratterizzati da una densità insolitamente elevata. GJ 523b ha infatti un raggio di circa 2,55 volte quello terrestre e una densità stimata in 7,8 grammi per centimetro cubo, superiore a quella della Terra.
Il risultato più sorprendente, però, è un altro: un pianeta così massiccio dovrebbe normalmente aver accumulato una grande quantità di gas durante la sua formazione. GJ 523b, invece, sembra avere un involucro atmosferico molto ridotto.
Una Terra gigante che non dovrebbe essere così
Il pianeta è stato individuato inizialmente grazie al telescopio spaziale TESS della NASA, che osserva le variazioni di luminosità delle stelle provocate dal passaggio dei pianeti davanti al loro disco.
Le successive osservazioni effettuate con lo spettrografo NEID, installato sul telescopio WIYN in Arizona, hanno permesso di misurarne la massa attraverso le piccole oscillazioni provocate dalla gravità del pianeta sulla propria stella.
Il risultato è GJ 523b: 23,5 masse terrestri, 2,55 raggi terrestri e un’orbita completata in appena 17,75 giorni.
Il pianeta è inoltre relativamente giovane: il sistema avrebbe circa 169 milioni di anni, un’età estremamente ridotta se confrontata con quella della Terra, che ha circa 4,5 miliardi di anni.
Ed è proprio questa combinazione a rendere GJ 523b particolarmente interessante.
Perché la sua esistenza mette in difficoltà i modelli
Secondo i principali modelli di formazione planetaria, un corpo che raggiunge una massa così elevata dovrebbe essere in grado di catturare grandi quantità di idrogeno ed elio dal disco di gas e polveri che circonda una stella giovane.
In determinate condizioni, infatti, la crescita del nucleo roccioso può portare a una rapida accumulazione di gas, trasformando progressivamente il pianeta in un mondo molto più simile a un mini-Nettuno o a un gigante gassoso.
GJ 523b sembra invece aver seguito una strada completamente diversa.
Le osservazioni indicano una densità molto elevata e una frazione atmosferica sorprendentemente bassa rispetto alla sua massa. È proprio questo il grande interrogativo: come ha fatto un pianeta così massiccio a non trasformarsi in un mondo ricco di gas?
Un pianeta giovane, enorme e quasi senza gas
La giovane età del pianeta rende il mistero ancora più interessante.
Se GJ 523b fosse un mondo molto antico, una possibile spiegazione potrebbe essere la perdita progressiva della sua atmosfera nel corso di miliardi di anni.
Ma parliamo di un pianeta che avrebbe appena 170 milioni di anni.
Per questo gli astronomi stanno valutando diversi scenari. Tra le possibilità ci sono enormi collisioni tra corpi planetari, capaci di espellere parte dell’atmosfera, oppure un processo di formazione particolarmente diverso da quello seguito dai giganti gassosi.
Un’altra ipotesi è che il pianeta abbia accumulato rapidamente materiale solido, mantenendo però il proprio involucro gassoso troppo caldo per permettere una successiva massiccia cattura di gas.
Al momento, tuttavia, non esiste una spiegazione definitiva. La ricerca che descrive GJ 523b è infatti ancora in fase di valutazione ed è disponibile come preprint.
Perché si parla di “Mega-Terra”
Il termine Mega-Earth, o Mega-Terra, non rappresenta ancora una classificazione ufficiale universalmente adottata.
I ricercatori propongono però una definizione osservativa: pianeti con un raggio di almeno 2,1 volte quello terrestre e una densità di almeno 5,5 grammi per centimetro cubo. GJ 523b rientra in questa categoria con un margine considerevole.
L’interesse per questa classe di pianeti nasce dal fatto che potrebbe rappresentare una sorta di “zona anomala” nel panorama degli esopianeti.
Da una parte ci sono le super-Terre, generalmente più piccole; dall’altra i sub-Nettuni, caratterizzati spesso da involucri ricchi di gas. Le Mega-Terre potrebbero invece rappresentare mondi molto grandi ma ancora dominati da materiali pesanti.
Dove si trova GJ 523b
GJ 523b orbita attorno a una stella di tipo K, più piccola e più fredda del Sole.
Il pianeta si trova a circa 87 anni luce dalla Terra e completa un’orbita in meno di 18 giorni. La distanza dalla sua stella è quindi molto inferiore rispetto a quella che separa la Terra dal Sole.
La sua temperatura di equilibrio, assumendo un’albedo nulla, è stimata intorno ai 538 kelvin, circa 265°C. Si tratta comunque di una temperatura teorica di equilibrio e non della temperatura misurata di una eventuale superficie.
Non è quindi un candidato simile alla Terra in termini di abitabilità: il suo interesse è soprattutto planetologico, perché può aiutare a capire come nascono e crescono i pianeti.
La domanda adesso è: come si è formato?
È proprio questa la questione che gli astronomi vogliono risolvere.
GJ 523b potrebbe essere il risultato di una gigantesca collisione, di un processo di formazione particolarmente rapido o di una storia orbitale complessa che ha contribuito a modificare il pianeta.
Ma potrebbe anche rappresentare qualcosa di più importante: una categoria di pianeti che finora abbiamo osservato troppo poco per comprenderne davvero l’origine.
Per questo la scoperta non riguarda soltanto un mondo lontano 87 anni luce.
Se gli astronomi riusciranno a individuare altri oggetti con caratteristiche simili, potranno confrontarli per capire se GJ 523b è una rarissima eccezione oppure il primo esempio di una popolazione planetaria ancora poco conosciuta.
Ed è forse questa la parte più affascinante della scoperta: GJ 523b non sta semplicemente mostrando quanto può essere grande una Terra. Sta mostrando quanto poco sappiamo ancora su come nascono i pianeti.
@Credits Photo: Rappresentazione artistica di un esopianeta roccioso. Credit: NASA/ESA/CSA/Joseph Olmsted (STScI).