L’ambiente bizzarro di KELT-9 b


Questa illustrazione mostra come il pianeta KELT-9 b vede la sua stella ospite. Nel corso di una singola orbita, il pianeta sperimenta due volte cicli di riscaldamento e raffreddamento causati dall’insolito andamento delle temperature superficiali della stella. Tra i poli caldi della stella e l’equatore freddo, le temperature variano di circa 1.500 F (800 C). Ciò produce una “estate” quando il pianeta si trova di fronte ad un polo e un “inverno” quando si trova di fronte alla sezione centrale più fredda. Così, ogni 36 ore, il KELT-9 b vive due estati e due inverni.

Le misurazioni del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA hanno permesso agli astronomi di migliorare notevolmente la loro comprensione dell’ambiente bizzarro di KELT-9 b, uno dei pianeti più caldi conosciuti.


“Il fattore di stranezza è alto con KELT-9 b”, ha detto John Ahlers, un astronomo dell’Universities Space Research Association in Columbia, Maryland, e del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. “È un pianeta gigante in un’orbita molto vicina, quasi polare, intorno a una stella che ruota rapidamente, e queste caratteristiche complicano la nostra capacità di comprendere la stella e i suoi effetti sul pianeta”.

Le nuove scoperte appaiono in un articolo pubblicato su The Astronomical Journal.

Situato a circa 670 anni luce di distanza nella costellazione Cygnus, KELT-9 b è stato scoperto nel 2017 perché il pianeta è passato davanti alla sua stella per una parte di ogni orbita, un evento chiamato transito. I transiti annebbiano regolarmente la luce della stella di una quantità piccola ma rilevabile.

I transiti di KELT-9 b sono stati osservati per la prima volta dall’indagine sui transiti KELT, un progetto che ha raccolto osservazioni da due telescopi robotici situati in Arizona e in Sudafrica.

Tra il 18 luglio e l’11 settembre 2019, nell’ambito della campagna annuale della missione di osservazione del cielo del nord, TESS ha osservato 27 transiti di KELT-9 b, effettuando misurazioni ogni due minuti. Queste osservazioni hanno permesso al team di modellare l’insolita stella del sistema e il suo impatto sul pianeta.

KELT-9 b è un mondo gigante gassoso circa 1,8 volte più grande di Giove, con 2,9 volte la sua massa. Le forze di marea ne hanno bloccato la rotazione, quindi lo stesso lato è sempre rivolto verso la sua stella. Il pianeta ruota intorno alla sua stella in sole 36 ore su un’orbita che lo porta quasi direttamente sopra entrambi i poli della stella.

KELT-9 b riceve dalla sua stella un’energia 44.000 volte superiore a quella che la Terra riceve dal Sole. Questo rende la temperatura diurna del pianeta intorno ai 7.800 gradi Fahrenheit (4.300 C), più calda delle superfici di alcune stelle. Questo intenso riscaldamento fa sì che anche l’atmosfera del pianeta fluisca via nello spazio.

Anche la sua stella ospite è una stranezza. È circa il doppio del Sole e in media circa il 56% più calda. Ma ruota 38 volte più velocemente del Sole, completando una rotazione completa in sole 16 ore. La sua rotazione rapida distorce la forma della stella, appiattendola ai poli e allargando la sua sezione centrale. Questo fa sì che i poli della stella si riscaldino e si illuminino mentre la sua regione equatoriale si raffredda e si oscura – un fenomeno chiamato oscuramento della gravità. Il risultato è una differenza di temperatura sulla superficie della stella di quasi 1.500 F (800 C).

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KELT-9 b, uno dei pianeti più caldi conosciuti. Le osservazioni del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA hanno rivelato nuovi dettagli sull’ambiente del pianeta. Il pianeta segue un’orbita polare ravvicinata attorno ad una stella schiacciata con diverse temperature superficiali, fattori che rendono peculiari le stagioni di KELT-9 b.

Con ogni orbita, KELT-9 b sperimenta due volte l’intera gamma di temperature stellari, producendo ciò che equivale ad una particolare sequenza stagionale. Il pianeta sperimenta “l’estate” quando oscilla su ogni polo caldo e “l’inverno” quando passa sopra la sezione centrale più fredda della stella. Così KELT-9 b sperimenta due estati e due inverni ogni anno, con ogni stagione circa nove ore.

“È davvero intrigante pensare a come il gradiente di temperatura della stella influisce sul pianeta”, ha detto Knicole Colón di Goddard, un coautore del giornale. “I vari livelli di energia ricevuti dalla sua stella producono probabilmente un’atmosfera estremamente dinamica”.

L’orbita polare di KELT-9 b intorno alla sua stella appiattita produce transiti decisamente asimmetrici. Il pianeta inizia il suo transito vicino ai poli luminosi della stella e poi blocca sempre meno luce mentre viaggia sopra l’equatore più debole della stella. Questa asimmetria fornisce indizi sulle variazioni di temperatura e luminosità sulla superficie della stella, e ha permesso alla squadra di ricostruire la forma fuori-tondo della stella, come è orientata nello spazio, la sua gamma di temperature superficiali e altri fattori che hanno un impatto sul pianeta.

“Dei sistemi planetari che abbiamo studiato attraverso l’oscuramento della gravità, gli effetti su KELT-9 b sono di gran lunga i più spettacolari”, ha detto Jason Barnes, professore di fisica all’Università dell’Idaho e coautore del saggio. “Questo lavoro va molto lontano nell’unificare l’oscuramento della gravità con altre tecniche che misurano l’allineamento planetario, che alla fine speriamo possano svelare segreti sulla formazione e la storia evolutiva dei pianeti intorno alle stelle di alta massa”.

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