Le tecniche impiegate per determinare la densità dei sub-Nettuno hanno rivelato l’esistenza di due categorie distinte: i sub-Nettuno “gonfi” e quelli “non gonfi”. Una recente ricerca condotta dall’Università di Ginevra (UNIGE) e dall’Università di Berna (UNIBE) ha confermato che esistono effettivamente due famiglie fisicamente diverse di sub-Nettuno, con quelli gonfi più propensi a trovarsi in risonanza con i loro “fratelli” planetari.
La risonanza planetaria si verifica quando, ad esempio, un pianeta completa un’orbita nel tempo in cui un altro ne completa due. Un sistema planetario che dimostra questa dinamica è HD 110067, situato a 100 anni luce dalla Terra, dove sei pianeti sub-Nettuno orbitano in una precisa sequenza ritmica. Questa configurazione ha permesso di osservare diverse risonanze, come 6:1 tra il pianeta più interno e quello più esterno, e altre combinazioni come 3:2 e 4:3 tra i vari pianeti.
La ricerca suggerisce che i sistemi planetari potrebbero tendere verso una catena di risonanza durante le prime fasi della loro esistenza, ma solo il 5% di questi sistemi riesce a mantenere tale configurazione. La rottura di questa catena può portare a eventi catastrofici, con pianeti che si scontrano e spesso si uniscono, formando mondi più densi. Di conseguenza, i sistemi con catene di risonanza intatte possono preservare i loro sub-Nettuno gonfi.
Per stimare la densità di un pianeta, gli astronomi necessitano di due dati: la massa del pianeta e il suo raggio. Due metodi principali per ottenere la massa sono la Variazione del Tempo di Transito (TTV) e il metodo della velocità radiale. Il metodo TTV, che misura le variazioni nei tempi in cui i pianeti transitano davanti alla loro stella, tende a rilevare pianeti sub-Nettuno meno densi rispetto alla tecnica della velocità radiale, che si basa sulla forza gravitazionale esercitata dal pianeta sulla sua stella.
Un’analisi statistica ha mostrato che il metodo della velocità radiale richiede più tempo per rilevare pianeti grandi e di bassa massa, come i sub-Nettuno gonfi, il che può portare a una interruzione delle osservazioni prima che la massa del pianeta sia stata stimata adeguatamente. Ciò comporta un bias nei risultati a favore di masse e densità maggiori per i pianeti caratterizzati con questo metodo, escludendo i pianeti meno densi.
Ulteriori indagini hanno confermato che il metodo TTV è più efficace nel rilevare esopianeti meno densi e che la densità di questi pianeti è inferiore nei sistemi in risonanza rispetto a quelli non in risonanza, indipendentemente dal metodo utilizzato per determinare la loro massa.
Con la conferma dell’esistenza di due famiglie distinte di sub-Nettuno e la scoperta di un collegamento tra i pianeti gonfi e i sistemi planetari in risonanza, gli scienziati sono ora meglio equipaggiati per comprendere l’evoluzione del tipo di pianeta più comune nella nostra galassia. Potrebbero anche presto essere in grado di spiegare perché il nostro sistema solare non include tali mondi.
I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics.