TOI-791 b/c nasce da cali di flusso, orari di transito e gravità reciproca. La stella ospite si trova nella costellazione australe del Pesce Volante, a 341 parsec, pari a circa 1.113 a.l.. Il catalogo la classifica come F7, con raggio di 1,474 raggi solari, massa di 1,28 masse solari e temperatura efficace di 6.294 kelvin.
Avviso scientifico: le immagini diffuse per TOI-791 sono illustrazioni. I due pianeti non sono stati fotografati in ripresa ottica diretta; raggio e massa derivano da transiti e variazioni degli orari.
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Raggi da Giove, masse da mini-Nettuno
TOI-791 b misura 0,993 raggi gioviani e completa l’orbita in 139,29931 giorni. TOI-791 c sale a 1,155 raggi gioviani con periodo di 232,01570 giorni. Le masse dinamiche entrano in un regime raro per corpi così grandi: 9,5 masse terrestri per il pianeta interno e 18,6 masse terrestri per quello esterno. Nella scala di Giove valgono 3,0% e 5,9%, gli stessi valori diffusi da NASA Science.
Il sistema, nella geometria vista da Terra, offre transiti lunghi e leggibili. Ogni passaggio davanti alla stella supera le 11 ore, una durata che ha reso decisiva la continuità delle notti antartiche per registrare eventi completi da terra.
Densità sotto 0,05 g/cm³
La densità media pubblicata per TOI-791 b è 0,038 g/cm³; per TOI-791 c è 0,047 g/cm³. Giove sta a 1,33 g/cm³ e la Terra a circa 5,5 g/cm³. Il paragone rende immediata la scala del fenomeno: Giove risulta circa 35 volte più denso del pianeta b e circa 28 volte più denso del pianeta c.
La soglia dello zucchero filato, spesso usata per tradurre la famiglia dei super-puff al pubblico, si colloca attorno a 0,05 g/cm³. Oxford pubblica lo stesso confronto quantitativo e inserisce TOI-791 b/c fra i giganti a più bassa densità finora isolati con transiti.
TESS vide le ombre, ASTEP chiuse gli eventi
TESS ha raccolto 1.122 giorni di fotometria sul sistema nell’arco di sette anni. La prima traccia, indicata come TOI-791.01, fu segnalata da Planet Hunters TESS il 16 maggio 2019 e adottata come candidato il 14 giugno 2019. Il secondo transito anomalo emerse nel 2021 e venne seguito come TOI-791.02, prima dell’associazione con il periodo vicino a 232 giorni.
La campagna terrestre ha chiuso le orbite lunghe. ASTEP, installato alla base Concordia in Antartide, ha potuto seguire i transiti durante mesi di buio continuo. University of Birmingham collega la riuscita della misura proprio alla serie di eventi oltre le 11 ore osservati senza interruzioni, fra i più lunghi mai registrati per intero da telescopi a terra.
Cinque orbite contro tre
I due periodi sono vicini alla commensurabilità 5:3. Cinque giri di TOI-791 b durano circa 696,50 giorni; tre giri di TOI-791 c arrivano a circa 696,05 giorni. Lo scarto resta inferiore a mezza giornata su quasi due anni, abbastanza piccolo da far emergere trazioni gravitazionali reciproche negli orari dei transiti.
La pubblicazione misura variazioni fino a 50 minuti per il pianeta b e oltre 35 minuti per c. La forma breve di queste variazioni, chiamata chopping nella letteratura specialistica, ha permesso di stimare le masse senza affidarsi alle sole velocità radiali, penalizzate dalla rotazione rapida della stella.
Atmosfere estese oppure anelli quasi frontali
La densità pubblicata apre due strade fisiche. La prima prevede involucri di idrogeno ed elio molto estesi, superiori al 20% della massa totale, compatibili con una formazione in regioni più esterne del disco protoplanetario e con una migrazione successiva verso le orbite attuali.
La seconda strada riguarda anelli otticamente spessi visti quasi di faccia. In quel caso il raggio dedotto dal transito includerebbe una superficie opaca più ampia del pianeta reale. Observatoire de la Côte d’Azur richiama entrambe le ipotesi e attribuisce alla risonanza 5:3 un ruolo prezioso per separare massa reale e geometria del transito.
La rotazione stellare limita il Doppler
TOI-791 ruota abbastanza in fretta da allargare le righe spettrali: la misura pubblicata indica 44,58 km/s per v sin i. Con masse planetarie nell’ordine di poche decine di masse terrestri, il segnale Doppler atteso resta sotto una soglia scomoda per strumenti chiamati a leggere oscillazioni di pochi metri al secondo.
Il calcolo delle masse, in questa architettura, trae più forza dagli orari dei transiti che dalla spettroscopia radiale. Il lavoro peer reviewed esclude masse superiori a 40 masse terrestri per b e superiori a 35 masse terrestri per c, chiudendo il campo dei giganti gassosi classici e lasciando spazio a corpi enormi per raggio ma poveri di massa.
JWST sulla chimica delle atmosfere
Il capitolo successivo della ricerca passa dalla spettroscopia di trasmissione. Durante un transito, una piccola quota della radiazione stellare attraversa gli strati esterni dell’atmosfera planetaria; molecole e atomi lasciano righe assorbite nello spettro. Per pianeti freddi o temperati fra 300 e 600 kelvin, specie contenenti carbonio, azoto e ossigeno indicano dove e come si è formato il gas.
Associated Press registra lo stesso snodo scientifico: composizione atmosferica e presenza di idrogeno ed elio richiedono osservazioni con James Webb Space Telescope. Space.com aggiunge il vincolo geometrico degli anelli, già discusso nella letteratura sui super-puff a transito profondo.
Il legame con HIP 41378
Nel nostro articolo su HIP 41378 abbiamo seguito un altro caso di super-puff a periodo lungo, HIP 41378 f, dove atmosfera estesa e anelli restano spiegazioni concorrenti. TOI-791 porta la stessa domanda fisica su una coppia di giganti in risonanza, con transiti lunghi e masse ricavate dalle perturbazioni reciproche.
La differenza scientifica tra i due sistemi è netta. HIP 41378 offre un’architettura con sei pianeti confermati; TOI-791 concentra il problema su due giganti di raggio gioviano, meno massivi di Saturno in modo radicale e collocati vicino a un rapporto orbitale che amplifica le variazioni temporali.
Un sistema raro nei cataloghi extrasolari
I cataloghi degli esopianeti contengono migliaia di mondi confermati. I super-puff restano una minoranza. La rarità cresce quando due pianeti di questo tipo transitano davanti alla stessa stella e mostrano periodi di oltre cento giorni. ScienceDaily riprende il profilo scientifico della ricerca e lega la scoperta alla combinazione fra TESS, osservatori terrestri e monitoraggio antartico.
La pubblicazione assegna a TOI-791 anche un posto nella famiglia, molto più ristretta, dei sistemi con più di un gigante transitante. La ragione astrofisica è immediata: corpi grandi e poco densi, in orbite lunghe, conservano informazioni sulla migrazione e sulla perdita atmosferica che i pianeti caldi a periodo di pochi giorni hanno spesso cancellato.
Quantità misurate e ipotesi ancora separate
Per TOI-791 b/c risultano ormai fissati raggio, periodo, densità media e massa entro limiti stretti. La parte ancora separata riguarda la natura della superficie che blocca la radiazione stellare durante il transito: atmosfera dilatata, anelli o una combinazione delle due componenti.
La risposta arriverà dalla fisica dello spettro, non da un nuovo nome in catalogo. Se il segnale di carbonio, azoto e ossigeno sarà leggibile, la composizione degli strati esterni dirà se questi giganti sono nati lontano dalla stella e hanno migrato, oppure se il transito sta includendo materiale circumplanetario più esteso del disco reale del pianeta.
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 Junior Cristarella
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