Esistono mondi così leggeri da sembrare quasi impossibili. Due pianeti super puff appena confermati hanno una densità inferiore a quella dello zucchero filato, pur essendo grandi quanto Giove. La notizia arriva da un team internazionale guidato dall’Università di Oxford, e francamente è una di quelle cose che costringono a rileggere la frase due volte prima di crederci davvero.

I due pianeti, catalogati come TOI-791 b e TOI-791 c, orbitano attorno a una stella di tipo F7 situata a circa 1.110 anni luce dalla Terra, nella costellazione meridionale del Pesce Volante. Le dimensioni sono paragonabili a quelle di Giove, ma la massa è una frazione ridicola. Per dare un’idea concreta: TOI-791 b ha una densità di appena 0,038 grammi per centimetro cubo. Giove, per confronto, arriva a 1,33 grammi per centimetro cubo. Lo zucchero filato si aggira intorno a 0,05. Questi pianeti super puff sono letteralmente meno densi di un dolce da luna park.

La scoperta, pubblicata sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, è il frutto di otto anni di osservazioni e di una collaborazione tra l’Università di Oxford, l’Université Côte d’Azur e l’Università di Birmingham. Il tutto reso possibile anche grazie ai volontari del progetto Planet Hunters TESS, che nel 2019 e nel 2023 avevano segnalato i due candidati analizzando i dati del telescopio spaziale TESS della NASA.

Fratelli cosmici legati da una danza gravitazionale

La cosa davvero affascinante è che questi due pianeti super puff non sono solo vicini di casa. Gli scienziati ritengono che si siano formati insieme, dallo stesso disco di gas e polvere che circondava la loro giovane stella. Sono collegati da una configurazione orbitale piuttosto rara chiamata risonanza orbitale 5:3: per ogni cinque orbite completate dal pianeta interno, quello esterno ne completa quasi esattamente tre. Questa interazione gravitazionale reciproca produce piccole variazioni misurabili nei tempi di transito, ed è proprio analizzando queste variazioni che il team ha potuto stimare la massa di ciascun pianeta.

Solo quattro altri sistemi planetari conosciuti contengono più di un pianeta super puff, il che rende il sistema TOI-791 un caso di studio eccezionale. La dottoressa George Dransfield dell’Università di Oxford, prima autrice dello studio, ha sottolineato come trovare due di questi pianeti nello stesso sistema sia un evento estremamente raro, e rappresenti un’opportunità unica per comprendere la formazione e l’evoluzione dei sistemi planetari.

Dall’Antartide al James Webb: il futuro della ricerca

Un contributo decisivo alla scoperta è arrivato da un luogo che non verrebbe subito in mente quando si pensa all’astronomia: l’Antartide. Il telescopio ASTEP, situato presso la Stazione Concordia, ha sfruttato le lunghe notti polari invernali per osservare senza interruzioni i transiti dei due pianeti, ciascuno della durata di oltre 11 ore. Secondo i ricercatori, si tratta dei transiti planetari continui più lunghi mai osservati completamente da terra.

Ma come si formano esattamente i pianeti super puff? La teoria principale suggerisce che possiedano enormi atmosfere ricche di idrogeno ed elio, accumulate quando i pianeti si trovavano in regioni più fredde e distanti dalla stella, dove il gas poteva aggregarsi rapidamente attorno a un nucleo solido. Per verificare questa ipotesi, il team ha già in programma osservazioni con il James Webb Space Telescope, con l’obiettivo di analizzare la composizione chimica delle loro atmosfere gonfie e cercare tracce di carbonio, azoto e ossigeno.

Come ha evidenziato il professor Tristan Guillot dell’Université Côte d’Azur, questi sistemi multi planetari sono complessi e le interazioni gravitazionali tra i pianeti evolvono su scale temporali di decenni. Portare insieme dati dall’Antartide, dai telescopi spaziali e dagli osservatori sparsi su più continenti è stato essenziale per svelare la vera natura di questi mondi straordinari. E la sensazione è che la storia dei pianeti super puff sia appena cominciata.

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Una strana coppia di pianeti a 190 anni luce dalla Terra sta mettendo in crisi tutto quello che gli astronomi credevano di sapere sulla formazione dei mondi. Da una parte un hot Jupiter, uno di quei giganti gassosi bollenti che di solito se ne stanno per conto loro, senza compagni nelle vicinanze. Dall’altra un mini Nettuno piazzato ancora più vicino alla stella, in un’orbita che secondo le teorie classiche non avrebbe mai potuto ospitare un pianeta del genere. Eppure è lì, stabile, e non sembra avere intenzione di andarsene.

Il sistema era stato individuato già nel 2020 da Chelsea Huang, all’epoca ricercatrice al MIT, grazie ai dati del satellite TESS della NASA. La stella si chiama TOI-1130, e attorno le ruotano questi due pianeti decisamente fuori posto. Il mini Nettuno completa un giro ogni quattro giorni, il hot Jupiter ogni otto. Una configurazione che, sulla carta, è quasi proibita. I giganti gioviani caldi sono noti per essere dei “solitari”: la loro gravità enorme tende a spazzare via qualsiasi corpo celeste che orbiti più vicino alla stella. Eppure in questo caso il compagno interno è sopravvissuto. E la domanda ovvia è: come è possibile?

Il telescopio Webb svela un’atmosfera pesante e ricca d’acqua

Per trovare risposte, un gruppo di ricercatori guidato da Saugata Barat del MIT ha puntato il James Webb Space Telescope verso il pianeta interno, TOI-1130b. È la prima volta in assoluto che qualcuno riesce a misurare la composizione atmosferica di un mini Nettuno che orbita all’interno dell’orbita di un hot Jupiter. E i risultati, pubblicati sull’Astrophysical Journal Letters, raccontano qualcosa di inaspettato.

L’atmosfera di questo pianeta è densa, piena di molecole pesanti: vapore acqueo, anidride carbonica, anidride solforosa, tracce di metano. Un profilo chimico che non ha senso se il pianeta fosse nato dove si trova adesso, così vicino alla sua stella. In quelle condizioni ci si aspetterebbe gas leggeri come idrogeno ed elio, non questa miscela ricca e complessa.

Secondo il team, la spiegazione più convincente è che entrambi i pianeti si siano formati molto più lontano dalla stella, oltre la cosiddetta frost line, quella distanza oltre la quale le temperature sono abbastanza basse da permettere all’acqua di ghiacciare. In quella regione fredda del disco protoplanetario, materiali ghiacciati e composti volatili si accumulano con facilità, costruendo atmosfere più spesse e pesanti. Poi, nel tempo, i due pianeti sarebbero migrati verso l’interno insieme, trascinandosi dietro le loro atmosfere e mantenendo quell’assetto orbitale così insolito.

Una migrazione planetaria confermata per la prima volta

Osservare TOI-1130b non è stato affatto semplice. I due pianeti sono in quella che si chiama risonanza orbitale: la gravità di ciascuno altera leggermente l’orbita dell’altro, rendendo i transiti davanti alla stella meno prevedibili del solito. Un team coordinato da Judith Korth dell’Università di Lund ha dovuto costruire un modello specifico per calcolare il momento esatto in cui Webb poteva catturare il passaggio del pianeta. Tempismo millimetrico, insomma.

Una volta agganciato il bersaglio, il telescopio ha raccolto dati su diverse lunghezze d’onda, rivelando le firme chimiche inequivocabili di acqua, anidride carbonica e anidride solforosa. Queste molecole pesanti sono la prova più solida finora che il mini Nettuno si è formato oltre la frost line, raccogliendo ghiacci che poi, durante la migrazione verso la stella, si sono trasformati nell’atmosfera densa osservata oggi.

I mini Nettuno sono il tipo di pianeta più comune nella Via Lattea, eppure nel nostro sistema solare non ne esiste nemmeno uno. Questo rende ogni nuova scoperta su di loro particolarmente preziosa. E il caso di TOI-1130 aggiunge un tassello fondamentale: dimostra che questi mondi possono nascere nelle regioni ghiacciate e poi spostarsi, portando con sé la memoria chimica della loro origine lontana. Una coppia di pianeti che, per quanto improbabile, sta riscrivendo le regole della formazione planetaria.

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C’è un nuovo strumento che sta cambiando il modo in cui gli astronomi cercano mondi lontani, e si chiama RAVEN. Si tratta di un sistema basato su intelligenza artificiale progettato per setacciare l’enorme mole di dati raccolta dalla missione TESS della NASA, il telescopio spaziale dedicato alla caccia di esopianeti. E i risultati, a quanto pare, sono arrivati ben oltre le aspettative.

Analizzando milioni di stelle, RAVEN ha confermato l’esistenza di oltre 100 esopianeti, di cui 31 sono mondi completamente nuovi, mai catalogati prima. Non solo: il sistema ha anche individuato migliaia di ulteriori candidati promettenti, che aspettano solo verifiche più approfondite. Parliamo di numeri che, con i metodi tradizionali, avrebbero richiesto anni di lavoro manuale da parte di interi team di ricerca. RAVEN ha compresso tutto questo in tempi drasticamente più brevi, dimostrando quanto l’intelligenza artificiale possa accelerare la ricerca astronomica quando viene puntata nella direzione giusta.

Pianeti estremi e zone proibite: le scoperte più affascinanti

Ma la quantità, da sola, non basterebbe a rendere questa notizia così rilevante. Quello che colpisce davvero è la qualità delle scoperte. Tra gli esopianeti individuati da RAVEN ci sono mondi davvero fuori dall’ordinario. Alcuni, per esempio, completano un’intera orbita attorno alla propria stella in meno di 24 ore. Pianeti che girano a velocità folli, così vicini al loro sole da sfidare la comprensione che abbiamo della formazione planetaria.

E poi c’è la scoperta forse più intrigante: alcuni di questi nuovi mondi si trovano nel cosiddetto “deserto nettuniano”, una zona orbitale dove, secondo i modelli teorici, i pianeti di taglia simile a Nettuno non dovrebbero praticamente esistere. Eppure eccoli lì. La loro presenza in questa regione pone domande nuove e affascinanti su come nascono e sopravvivono certi tipi di pianeti, e potrebbe costringere gli scienziati a rivedere alcune assunzioni che sembravano ormai consolidate.

Cosa cambia per il futuro della ricerca spaziale

Il successo di RAVEN racconta qualcosa di più grande della singola scoperta. Dimostra che l’intelligenza artificiale applicata all’astronomia non è più un esperimento accademico, ma uno strumento operativo capace di produrre risultati scientifici concreti. La missione TESS continua a raccogliere dati su milioni di stelle, e strumenti come RAVEN permettono di non lasciarne neppure uno inesplorato.

La sensazione è che questa sia solo la punta dell’iceberg. Con l’affinamento degli algoritmi e l’arrivo di nuovi dati, il numero di esopianeti confermati potrebbe crescere in modo esponenziale nei prossimi anni. E ogni nuovo mondo scoperto è un tassello in più per rispondere a quella domanda che, in fondo, ci portiamo dietro da sempre: siamo soli nell’universo?

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