I gioviani caldi gonfiati dall’effetto "tostapane"

Posted on marzo 9, 2010

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Una sorta di tostapane di dimensioni planetarie potrebbe essere la causa della grandezza di alcuni pianeti extrasolari. Un fenomeno correlato potrebbe essere inoltre spiegare le raffiche di vento di Giove che si stratificano a bande.

Sono più di 150 i pianeti extrasolari che orbitano molto più vicino alla loro stella di quanto non lo sia Mercurio al Sole. Conosciuti come pianeti “gioviani caldi”, possono avere temperature superficiali di oltre 2000 ° C con una massa simile a Giove ma fino a sei volte il suo volume.
Ci deve essere, secondo gli astronomi, qualcosa al loro interno che li induce a gonfiarsi oltre misura. Le radiazioni provenienti dalla vicina stella non possono essere la fonte, di cui buona parte vengono rimandataenello spazio dal gas in superficie.

Il riscaldamento dovuto agli effetti gravitazionali potrebbe essere responsabile per esopianeti con orbite allungate. Le continue fluttuazioni orbitali della stella potrebbero infatti creare attriti nel nucleo del pianeta, che potrebbe generare abbastanza calore da causare l’espansione osservata. Ma questo meccanismo non si può spiegare in molti pianeti che hanno un’orbita circolare, come ad esempio TrES-4, che ha meno massa di Giove, ma è 1,8 volte più voluminoso (vedi foto in alto).

Konstantin Batygin e David Stevenson del California Institute of Technology di Pasadena ora suggeriscono che l’energia mancante potrebbe avere origine in un vento di particelle cariche attorno al pianeta. La temperatura nelle atmosfere di pianeti gioviani caldi è abbastanza alta per espellere un gran numero di elettroni dagli atomi di sodio e potassio. Questi elettroni possono essere mossi da venti intorno al pianeta e interagire con il suo campo magnetico, generando una corrente che può estendersi in profondità (vedi figura in alto), fino al suo interno riscaldandolo, come farebbe un tostapane (arxiv.org / ABS / 1002,3650).

“Il piccolo deposito di calore potrebbe essere sufficiente per gonfiare il pianeta”, spiega Adam Burrows della Princeton University, che studia i modelli di pianeti extrasolari, ma non è stato associato con lo studio qui recensito. Burrows aggiunge che questo modello potrebbe essere la causa delle correnti generate su Giove che penetrano al suo interno gonfiandolo. “Potrebbe funzionare solo in alcune condizioni e su alcuni pianeti.”

Se la teoria si dimostrasse corretta, si potrebbero “prendere due piccioni con una fava”, dice Burrows, perché un meccanismo simile potrebbe quindi spiegare anche le bande di vento attorno a Giove e Saturno. Questi venti possono essere guidati dalle variazioni di temperatura tra le regioni che beneficiano di diverse quantità di luce solare o dal calore generato dall’angolatura stessa del pianeta. Ma qualche altro processo potrebbe comunque necessario per uno spostamento costante dei venti.

Anche se questi giganti gassosi sono troppo freddi per liberare elettroni nello stesso modo come su un pianeta extrasolare gioviano caldo, il calore nel più profondo del pianeta può liberare gli elettroni dall’idrogeno e altri elementi. L’interazione di questi elettroni con il campo magnetico del pianeta, come Batygin ha proposto per i pianeti extrasolari, potrebbe creare una contro-forza che aiuterebbe a trattenere il vento.

Il NASA James Webb Space Telescope, nel 2014, potrebbe aiutare la ricerca su questa interessante teoria.

traduzione a cura di Arthur McPaul
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