Due corpi celesti grandi quanto Giove, ma con una densità talmente ‘leggera’ da risultare quasi impalpabile, offrono agli astronomi una rara occasione per studiare una delle classi più curiose e misteriose tra i mondi extrasolari: i cosiddetti super-puff, giganti gassosi con una densità estremamente ridotta.
A individuarli è stato un team internazionale guidato dall’Università di Oxford, in collaborazione con l’Observatoire de la Côte d’Azur e l’Università di Birmingham. Gli esopianeti sono stati denominati Toi-791 b e Toi-791 c e si trovano a 1.100 anni luce circa dalla Terra, nella costellazione del Pesce Volante.
I dettagli della scoperta sono stati pubblicati in questi giorni dalla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,
La caratteristica che li rende straordinari è la loro bassissima densità: 0,038 e 0,047 grammi per centimetro cubo. Per confronto, quella di Giove è di 1,33 grammi per centimetro cubo.
I due esopianeti sono quindi decine di volte meno compatti del più grande pianeta del Sistema Solare, pur avendo dimensioni simili. Persino lo zucchero filato è più denso.
Corpi dalle caratteristiche così peculiari non esistono nel nostro sistema planetario, per questo rappresentano dei veri e proprio enigmi per gli scienziati: enormi ma estremamente diluiti, con atmosfere così estese da sfidare i modelli classici di formazione planetaria.
Toi-791 b e Toi-791 c orbitano attorno a una stella di classe spettrale F7, astri bianco-giallastri solitamente poco più grandi, caldi e luminosi del Sole, ma meno longevi. I due pianeti condividono un’altra caratteristica rara: sono in risonanza orbitale 5:3. In pratica, mentre il pianeta interno completa cinque orbite, quello esterno ne compie quasi esattamente tre. Questo equilibrio gravitazionale fa sì che i due mondi si influenzino reciprocamente, producendo piccole variazioni e irregolarità nei tempi con cui transitano davanti alla loro stella.
Misurare i transiti è stato fondamentale per lo studio. Quando un pianeta passa davanti alla stella madre, dal nostro punto osservativo avviene un lieve calo di luminosità: da questo effetto è possibile ricavare le sue dimensioni. Nel caso di Toi-791, gli astronomi hanno notato anche delle minime variazioni nei tempi dei transiti, causate dall’interazione gravitazionale tra i due pianeti. Oltre a scoprire la risonanza, dalle analisi di queste perturbazioni è stato possibile stimarne la massa e, di conseguenza, la densità.
Il telescopio spaziale Tess, in fase di messa a punto prima del lancio, avvenuto nell’aprile 2018. È tuttora operativo, finora ha individuato 8035 candidati pianeti, di cui 897 confermati (Credit: Nasa)
I due esopianeti erano stati già intercettati nel 2019 e nel 2023 attraverso i dati del telescopio spaziale Tess, (Transiting Exoplanet Survey Satellite) della Nasa, con il contributo delle analisi svolte da cittadini volontari del progetto Citizen Science Planet Hunters Tess .
All’epoca erano considerati solo dei candidati, la loro natura planetaria non era stata ancora accertata. Successive osservazioni da Terra hanno poi confermato che si tratta effettivamente due giganti gassosi, ricostruendone anche le proprietà fisiche.
Un apporto significativo è arrivato anche dall’Antartide. Il telescopio Astep (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets), installato presso la stazione Concordia, ha contribuito con una campagna osservativa durata otto anni. La sua particolare posizione, immerso nella notte polare per mesi, offre un vantaggio unico: seguire senza interruzioni transiti grazie a sessioni osservative eccezionalmente lunghe, ciascuna della durata superiore alle undici ore.
Nonostante le misurazioni sempre più precise, l’origine dei super-puff rimane ancora una questione aperta. Una delle ipotesi principali suggerisce che questi pianeti siano avvolti da atmosfere immense, ricche di idrogeno ed elio. Questi gas si sarebbero accumulati nelle fasi iniziali della formazione, quando il sistema era ancora immerso nel disco protoplanetario. In questo quadro, le regioni più lontane e fredde avrebbero favorito l’aggregamento rapido di gas attorno a un nucleo solido relativamente piccolo.
La presenza di due super-puff nello stesso sistema rende Toi-791 un caso particolarmente prezioso. Sistemi multipli di questo tipo sono rarissimi e per questo offrono l’opportunità di studiare come interagiscono formazione planetaria ed evoluzione orbitale nel lungo periodo.
Data la situazione eccezionale, gli astronomi stanno già pianificando ulteriori osservazioni, stavolta sfruttando la potenza del telescopio spaziale James Webb (Nasa/Esa/Csa).
L’obiettivo primario sarà l’analisi più approfondita possibile della composizione delle atmosfere, in particolare nella ricerca di molecole contenenti carbonio, azoto e ossigeno. I nuovi dati potrebbero fornire indizi decisivi per ricostruire la storia evolutiva dei due pianeti, di conseguenza, chiarire come sia possibile ottenreo strutture estremamente rarefatte di questo tipo.
I sistemi come quello della stella Toi-791, oltre alla curiosità astronomica, rappresentano una chiave utile per comprendere l’enorme varietà dei mondi che popolano la galassia e meccanismi che ne regolano la nascita e la trasformazione.
Guarda anche un video realizzato nel 2018 in occasione del lancio di Tess 👉
Immagine di apertura: illustrazione che mostra la stella Toi-791, simile al nostro Sole, e i due pianeti giganti scoperti dal telescopio della Nasa Tess. Entrambi hanno una densità bassissima, per cui hanno più o meno le dimensioni di Giove, ma una massa incredibilmente inferiore
Crediti: Nasa/Daniel Rutter