Che ne dite di un esopianeta a forma di limone?

Ebbene sì: un pianeta che orbita velocemente intorno ad una pulsar può diventare un vero fenomeno dell’Universo.

È quanto riporta il New York Times in un simpatico articolo di qualche giorno fa (segnalatomi dal mio amico Mimmo, appassionato di Astronomia) in cui si parla di un esopianeta che orbita intorno ad un oggetto dall’enorme attrazione gravitazionale, tanto da assumere la forma di un limone, più tecnicamente un ellissoide. Ritornerò su questo argomento alla fine…

Lascio la parola a Jonathan O’Callaghan traducendone l’articolo in modo ragionato e non certo artificiale ed integrandolo con altre informazioni grafiche e tantissime aggiunte personali, in corsivo.

Un mondo a forma di limone è il pianeta più schiacciato mai visto finora

La Terra (come ben sappiamo) non è una sfera perfetta, dato che la rotazione sul proprio asse (com’è altrettanto noto, in circa 24 ore) provoca un rigonfiamento all’equatore, che risulta circa lo 0.3% più ampio di un qualunque meridiano passante per i poli.

Questo è niente a confronto di quanto succede nel pianeta denominato PSR J2322-2650b, un oggetto con la massa di Giove orbitante intorno alla pulsar PSR J2322-2650, studiato recentemente per mezzo del mitico James Webb Space Telescope (JWST).

Il diametro equatoriale in questo caso è circa il 38% più ampio del suo diametro polare, conferendo al pianeta lo strano aspetto di un limone e (come se non bastasse!) con un’atmosfera molto particolare.

Michael Zhang, scienziato e studioso di esopianeti dell’Università di Chicago, è il responsabile di un recente scritto (parecchio difficile!) apparso su The Astrophysical Journal Letters ed afferma che “si tratta del pianeta più schiacciato che si sia mai riscontrato finora”.

Il pianeta in questione era stato scoperto nel 2011 grazie al Parkes radio telescope in Australia e si trova a più di 2000 al (anni luce) dalla Terra: fin da subito ha mostrato le sue peculiarità, tra le quali il fatto di avere la massa di un pianeta gassoso gioviano, in orbita intorno ad una pulsar, il residuo di una supernova in veloce rotazione attorno al proprio asse. Le pulsar hanno questo nome dato che sparano getti di radiazioni dai poli, ruotando vorticosamente su se stessi: il pianeta in esame si trova a circa 1 milione e 600mila km dalla stella e completa la sua orbita in appena 8 ore! Si tratta finora dell’unico gigante gassoso orbitante intorno ad una pulsar.

In questo filmato possiamo vedere una rappresentazione artistica della situazione, non in scala:

credit : NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

La straordinaria vicinanza alla stella, come anticipato, fornisce al pianeta la sua strana forma, a causa dell’attrazione gravitazionale: Peter Gao, un collega del Carnegie Institution for Science di Washington D.C., coautore dello scritto, afferma che “il pianeta si trova così vicino alla stella che il materiale viene incanalato dal pianeta alla stella ed esiste un punto dal quale il materiale viene emesso dal pianeta e trasferito a spirale verso la stella”.

Studi dell’atmosfera da parte del JWST

Usando le capacità nell’infrarosso di questo telescopio spaziale il team di scienziati ha studiato  per la prima volta l’atmosfera di un pianeta orbitante una pulsar.

La sorpresa è stata la composizione atmosferica assolutamente bizzarra: il pianeta è totalmente privo di idrogeno, ossigeno ed azoto, elementi molto comuni negli altri esopianeti, compresi i giganti gassosi. Al contrario “la sua atmosfera è composta principalmente di elio e carbonio molecolare, qualcosa che non avevamo mai visto finora”, afferma Gao.

Zhang afferma che “la sua atmosfera di carbonio potrebbe generare nuvole composte di grafite e diamanti nel suo nucleo”. L’aspetto del pianeta dovrebbe prevedere bande di tempeste “a forma di W” (francamente questo fatto non è molto chiaro, a meno di non leggersi tutto lo scritto: qualche volenteroso?) e quasi sicuramente ha una colorazione rossastra a causa della polvere e particelle simili alla fuliggine formate dal carbonio.

Emily Rauscher, un’astrofisica teorica dell’Università del Michigan e non direttamente coinvolta nello scritto, afferma che “l’oggetto è una cosa strana e stravagante e non si è formato come un qualsiasi altro pianeta normale“.

Le strane proprietà di PSR J2322-2650b potrebbero anche significare che non si tratti nemmeno di un pianeta. ma del residuo di una stella anticamente in orbita e lentamente inghiottita ed a tal proposito Gao afferma che “appoggia l’idea di uno scenario stellare, in cui questo sistema è noto come pulsar vedova nera, dove una stella viene fagocitata da una pulsar” (gli interessati possono trovare informazioni sull’evoluzione della vedova nera in questo articolo).

Tra l’altro si potrebbero trattare degli ultimi istanti (su scala cosmica…) di questo tipo di sistema con il (povero) pianeta sul punto di essere interamente sgretolato e consumato: Gao afferma che “dovrebbe aver perso il 99.9% della sua massa e quasi fortuitamente siamo riusciti a cogliere gli ultimi momenti del pianeta”.

Ma Zhang in alternativa afferma che “si potrebbe invece trattare di un tipo di oggetto assolutamente nuovo e di cui ancora non esiste una denominazione” e propone lo scenario di un pianeta in orbita stabile intorno ad una pulsar da miliardi di anni, invece di essere letteralmente mangiato a breve. Spera di poter scoprire altri oggetti simili per poterne comparare le caratteristiche affermando “spero di poter paragonare un parente stretto di questo oggetto dato che, se sta continuamente perdendo massa, siamo stati davvero fortunati a coglierne l’ultimo respiro prima della sua scomparsa definitiva”.

Rimaniamo sintonizzati su eventuali sviluppi della vicenda!

Ed ora quattro chiacchiere sugli ellissoidi

Avendoli studiati tantissimi anni fa ad Ingegneria, nell’esame di Geometria Analitica, ricordo questi strani oggetti, le quadriche, solidi che si ottengono grazie alla rotazione di una figura piana: vediamo di cosa si tratta, partendo dal caso più semplice.

Prendiamo un cerchio, ad esempio ritagliandolo con del cartoncino, ed inseriamolo nel mandrino di un trapano:

possiamo vedere subito che azionando l’interruttore si ottiene una sfera. Se creiamo un triangolo di cartoncino, otterremmo un cono e con un  rettangolo otterremo un cilindro… giusto? Riuscite a vederlo, senza necessità di altri diagrammi?

Bene, ora prendiamo un’ellisse, cioè un cerchio schiacciato, in pratica la forma dell’orbita di un pianeta intorno al Sole. Stavolta abbiamo almeno due possibilità di inserire la figura nel mandrino del trapano per farla ruotare.

Se l’ellisse è posizionata orizzontalmente, secondo l’asse di rotazione più corto

facendola ruotare otterremmo un oggetto simile ad una sfera schiacciata, tecnicamente un ellissoide oblato, vagamente simile alle famose bocce del curling

se non addirittura alla Terra, se lo schiacciamento è come detto abbastanza piccolo.

Quando l’ellisse è invece posizionata verticalmente, secondo l’asse di rotazione più lungo

allora facendola ruotare otterremmo proprio un oggetto, un cosiddetto ellissoide prolato, abbastanza simile ad un limone o meglio ancora ad un pallone da rugby, vero?

Vista la geometria della situazione, quest’ultimo oggetto di rotazione dovrebbe quasi sicuramente orbitare puntando costantemente verso la pulsar, mantenendo questa configurazione come fanno praticamente tutti i satelliti del Sistema Solare intorno ai propri pianeti: così fa anche la Luna nella sua orbita intorno alla Terra, mostrando a noi terricoli sempre lo stesso faccione.

Dunque i due scenari possibili vedono un pianeta che sta perdendo i pezzi, improrogabilmente incanalati in una spirale verso la pulsar oppure un sistema che se ne sta lì bello stabile per eoni.

Ancora non è dato saperlo, ma magari un domani si potrà conoscere meglio, con i progressi dei telescopi soprattutto spaziali.

Un’altra doverosa citazione

Il mio amico Vincenzo (anche lui appassionato di Astronomia e di film di Fantascienza, che assieme al già citato Mimmo, a Luca e al sottoscritto, formiamo un quadrumvirato che presiede a serate di visione di film su maxischermo), mi segnala invece l’esistenza del romanzo di fantascienza “Stella doppia 61 Cygni” del 1953, scritto dallo statunitense Hal Clement, in cui si parla proprio di un pianeta oblungo (Mesklin) in orbita attorno alla stella 61 Cyg A, ruotando su se stesso in appena 2 ore, tanto “da far vergogna a Saturno”, come riporta l’autore.

Vi suggerisco di leggere l’interessante pagina di Wikipedia in cui si parla del racconto di fantascienza, con grande dovizia di particolari!