Due corpi celesti grandi quanto Giove, ma con una densità talmente bassa da risultare quasi impalpabili, offrono agli astronomi una rara occasione per studiare una delle classi più curiose e misteriose tra i mondi extrasolari: i cosiddetti pianeti super-puff, giganti gassosi con una densità estremamente ridotta.
A individuarli è stato un team internazionale guidato dall’Università di Oxford, in collaborazione con l’Observatoire de la Côte d’Azur e l’Università di Birmingham. Gli esopianeti sono stati denominati Toi-791 b e Toi-791 c e si trovano a 1100 anni luce dalla Terra, nella costellazione del Pesce Volante.
La caratteristica che li rende straordinari è la loro bassissima densità: 0,038 e 0,047 grammi per centimetro cubo. In confronto, quella di Giove è di 1,33 grammi per centimetro cubo. Persino lo zucchero filato è più denso.
Corpi dalle caratteristiche così peculiari rappresentano dei veri e propri enigmi per gli scienziati: enormi ma estremamente diluiti, con atmosfere così estese da sfidare i modelli classici di formazione planetaria. Toi-791 b e Toi-791 c orbitano attorno a una stella di classe spettrale F7, un astro bianco-giallastro poco più grande, più caldo e più luminoso del Sole, ma meno longevo.
Grazie anche ai citizen scientist
I due pianeti condividono un’altra caratteristica rara: sono in risonanza orbitale 5:3. In pratica, mentre il pianeta interno completa cinque orbite, quello esterno ne compie quasi esattamente tre. Questo equilibrio gravitazionale fa sì che i due mondi si influenzino reciprocamente, producendo piccole variazioni e irregolarità nei tempi con cui transitano davanti alla loro stella.
Misurare i transiti sulla loro stella è stato fondamentale per lo studio di questi pianeti. Quando un pianeta passa davanti alla sua stella, noi osserviamo un lieve calo di luminosità: da questo effetto è possibile ricavare le dimensioni del pianeta. Nel caso di Toi-791, gli astronomi hanno notato anche delle minime variazioni nei tempi dei transiti, causate dall’interazione gravitazionale tra i due pianeti. Oltre a scoprire la risonanza, dalle analisi di queste perturbazioni è stato possibile stimarne la massa e, di conseguenza, la densità.
I due esopianeti erano stati già intercettati nel 2019 e nel 2023, grazie al telescopio spaziale Tess, (Transiting Exoplanet Survey Satellite) della Nasa, con il contributo delle analisi svolte dai volontari del progetto Citizen Science Planet Hunters Tess. Le osservazioni da Terra hanno poi confermato che si tratta due giganti gassosi, ricostruendone anche le proprietà fisiche.
Un apporto significativo è arrivato dall’Antartide grazie al telescopio Astep (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets), installato presso la stazione Concordia, con una campagna osservativa durata otto anni. La sua particolare posizione, immerso nella notte polare per mesi, offre il vantaggio di seguire senza interruzioni i transiti grazie a sessioni osservative eccezionalmente lunghe.
La misteriosa origine dei super-puff
Nonostante le misurazioni sempre più precise, l’origine dei super-puff rimane una questione aperta. Secondo un’ipotesi, questi pianeti sono avvolti da atmosfere immense, ricche di idrogeno ed elio. Questi gas si sarebbero accumulati nelle fasi iniziali della formazione, quando il sistema era ancora immerso nel disco protoplanetario. In questo quadro, le regioni più lontane e fredde avrebbero favorito l’aggregazione rapida di gas attorno a un nucleo solido relativamente piccolo.
La presenza di due super-puff nello stesso sistema rende quello della stella Toi-791 un caso particolarmente prezioso. Sistemi multipli di questo tipo sono rarissimi e per questo offrono l’opportunità di studiare come interagiscono formazione planetaria ed evoluzione orbitale nel lungo periodo.
Data la situazione eccezionale, gli astronomi stanno pianificando ulteriori osservazioni, sfruttando la potenza del telescopio spaziale James Webb.
