I cosiddetti pianeti di zucchero filato sembravano fino a poco fa solo una metafora suggestiva, un modo carino per descrivere mondi leggeri e ariosi. Poi è arrivata la missione TESS della NASA a cambiare le carte in tavola. A circa 1.113 anni luce dalla Terra, attorno alla stella TOI-791, sono stati individuati due giganti che mandano in frantumi ogni aspettativa. Occupano un sacco di spazio, eppure contengono pochissima materia. Una stranezza che ha lasciato perplessi anche gli addetti ai lavori.
I protagonisti hanno un nome preciso. Si chiamano TOI-791 b e TOI-791 c, e rientrano nella categoria dei pianeti super soffici, termine usato per descrivere mondi enormi con densità bassissime. In questo caso il paragone più calzante è proprio quello con lo zucchero filato. Gli scienziati li definiscono i pianeti più gonfi mai scoperti finora. Un’etichetta che fa sorridere, certo, ma poggia su un confronto molto concreto. Le loro dimensioni si avvicinano a quelle di Giove, mentre la loro massa rappresenta solo una piccola frazione di quella del gigante del nostro Sistema Solare.
Come fa un telescopio a vedere quello che non si vede
Qui serve fare chiarezza, perché c’è un equivoco facile da capire. La protagonista di questa storia è TESS, ovvero il Transiting Exoplanet Survey Satellite della NASA. Non è un telescopio pensato per scattare fotografie dirette di questi mondi lontanissimi. È piuttosto un osservatorio spaziale costruito per sorvegliare ampie porzioni di cielo a caccia di segnali indiretti. Il suo strumento principale è uno solo, un insieme di quattro telecamere ottiche a grande campo, che lavorano insieme a montature, scudo solare e unità di gestione dati per tenere d’occhio le stelle per lunghi periodi.
Quello che TESS ha rilevato non è un’immagine, ma piccole cadute ripetute nella luminosità di TOI-791, una stella simile al Sole. Questo schema compare quando un pianeta, dal nostro punto di vista, passa davanti alla sua stella e ne blocca una porzione minima di luce. Da questi transiti, e dal modo in cui si ripetono nel tempo, è possibile ricostruire la presenza di mondi troppo distanti per mostrarsi in una foto convenzionale. Le illustrazioni diffuse dalla NASA sono interpretazioni artistiche, utili per avvicinarci alla scoperta, ma non sono l’osservazione vera e propria.
Numeri che non tornano e una gravità ballerina
La stranezza salta agli occhi quando si guardano le cifre. TOI-791 b ha quasi le stesse dimensioni di Giove, ma contiene appena il 3,0% della sua massa. TOI-791 c va oltre, perché è più grande di Giove e raggiunge solo il 5,9% della sua massa. Non parliamo di pianetini con poca materia, ma di veri e propri giganti che occupano tanto spazio concentrando pochissimo peso.
Servono anche pazienza e tempo per scovarli. TOI-791 b impiega 139 giorni per completare un giro attorno alla sua stella, mentre TOI-791 c ne richiede 232. Per uno strumento che cerca pianeti tramite i transiti, significa aspettare a lungo per vedere ripetersi lo stesso segnale. TESS ha raccolto 1.122 giorni di osservazioni di questo sistema nell’arco di sette anni. Per arrivare alle masse, gli scienziati hanno sfruttato un dettaglio prezioso. I due pianeti non si muovono come se l’altro non esistesse, ma si attraggono a vicenda dal punto di vista gravitazionale. Questo tira e molla modifica leggermente il momento in cui i transiti attraversano la stella, e misurando quelle minuscole variazioni temporali è stato possibile stimare la massa di ciascuno.
Lo sconcerto non nasce solo dal fatto che siano mondi enormi e leggerissimi, ma dal fatto che si incastrano male con quello che ci si aspettava. Jon Jenkins, della NASA Ames, parla apertamente di un rompicapo da risolvere su come si formino i pianeti giganti come Giove e questi super soffici. George Dransfield, autore principale dello studio all’Università di Oxford, sottolinea come le loro densità bassissime li rendano obiettivi affascinanti per studiare l’evoluzione dei sistemi planetari. Ora il passo successivo è leggere questi mondi con più dettaglio, studiando la composizione chimica delle loro atmosfere, come la rotazione possa influenzarne la forma e in che modo si siano spostati all’interno del sistema durante il loro sviluppo. Lo zucchero filato era l’immagine. La ricetta resta tutta da spiegare.