Gli astronomi hanno osservato un insolito pianeta simile a Giove in orbita attorno a una stella nana rossa fredda, utilizzando il telescopio WIYN da 3,5 metri del Kitt Peak National Observatory in Arizona. Questo pianeta, designato TOI-3757 b, si trova a circa 580 anni luce dalla Terra nella costellazione dell’Auriga, l’auriga, ed è il pianeta a più bassa densità mai scoperto intorno a una stella nana rossa. I ricercatori stimano che la sua densità media sia equivalente a quella di un marshmallow.

Le nane rosse sono i membri più piccoli e deboli delle cosiddette stelle di sequenza principale – stelle che convertono l’idrogeno in elio a un ritmo uniforme nei loro nuclei. Sebbene siano “fredde” rispetto a stelle come il nostro Sole, le nane rosse possono essere estremamente attive e scatenare violente eruzioni che possono privare un pianeta della sua atmosfera. Il fatto che un gigante gassoso orbiti proprio lì, tra tutti i luoghi, era considerato in precedenza piuttosto improbabile.

“I pianeti giganti attorno alle stelle nane rosse sono stati tradizionalmente considerati difficili da formare”, spiega Shubham Kanodia, ricercatore presso l’Earth and Planets Laboratory della Carnegie Institution for Science e autore principale di un articolo pubblicato su The Astrophysical Journal. “Finora questo aspetto è stato studiato solo con piccoli campioni provenienti da indagini Doppler, che in genere hanno trovato pianeti giganti a distanze maggiori da queste stelle nane rosse. Finora non abbiamo avuto un campione abbastanza grande per trovare pianeti gassosi nelle vicinanze in modo robusto”.

Come può essersi formato TOI-3757 b? Il team di Kanodia ritiene di avere una soluzione a questo mistero. Secondo loro, la densità particolarmente bassa di TOI-3757 b potrebbe essere dovuta a due fattori. Si ipotizza che i giganti gassosi inizino con un nucleo roccioso massiccio, circa dieci volte più pesante della Terra, per poi legare rapidamente a sé grandi quantità di gas dall’ambiente circostante. Ora la stella madre di TOI-3757b ha un’abbondanza inferiore di elementi pesanti rispetto alle altre nane M. Questo potrebbe aver fatto sì che il nucleo roccioso del pianeta si sia formato più lentamente, praticamente per mancanza di materie prime, ritardando l’inizio dell’accrescimento di gas e quindi influenzando la densità complessiva del pianeta. Il secondo fattore potrebbe essere l’orbita del pianeta, che si pensa sia leggermente ellittica. In alcuni momenti si avvicina alla sua stella più che in altri, provocando un notevole surriscaldamento che sembra aver gonfiato l’atmosfera del pianeta.

Il pianeta è stato scoperto per la prima volta dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA. TESS ha seguito il trasferimento del pianeta TOI-3757 b davanti alla sua stella, consentendo agli astronomi di calcolare un diametro di circa 150.000 chilometri, leggermente superiore a quello di Giove. Il pianeta completa un’orbita completa della sua stella ospite in soli 3,5 giorni, 25 volte meno del pianeta più vicino del nostro sistema solare – Mercurio – che impiega circa 88 giorni.

Gli astronomi hanno quindi misurato il moto apparente della stella lungo la linea di vista, noto anche come velocità radiale. Queste misurazioni hanno fornito la massa del pianeta, che è circa un quarto di quella di Giove, o circa 85 volte la massa della Terra. La conoscenza delle dimensioni e della massa ha permesso al team di Kanodia di calcolare la densità media di TOI-3757 b in 0,27 grammi per centimetro cubo. Ciò lo renderebbe meno della metà della densità di Saturno (il pianeta a più bassa densità del sistema solare), circa un quarto della densità dell’acqua (il che significa che galleggerebbe in una gigantesca vasca da bagno piena d’acqua), o addirittura una densità simile a quella di un marshmallow.