Gigante ghiacciato

Un gigante ghiacciato, o gigante di ghiaccio, è un tipo di pianeta gigante composto principalmente da elementi meno volatili dell'idrogeno e dell'elio, come l'acqua, il metano o l'ammoniaca. Questi materiali sono chiamati "ghiacci" in astrofisica, indipendentemente dal loro stato (solido, liquido, gassoso), in contrasto con la consueta definizione del termine.^[1]

Tale distinzione tra giganti gassosi venne fatta a partire dal 1990, quando le accresciute conoscenze chimico-fisiche dei giganti più remoti portarono a distinguere i giganti più massicci, come Giove e Saturno da Urano e Nettuno.^[2] Questi ultimi contengono elementi intermedi più pesanti del "gas" (idrogeno ed elio), ma più leggeri delle "rocce" (silicio) e dei "metalli" (ferro, nichel). Urano e Nettuno sono classificati come giganti di ghiaccio in quanto nella loro massa totale è presente solo il 20% di idrogeno circa, rispetto a quasi il 90% della presenza di questo gas nei più massicci Giove e Saturno.^[2]

Il ghiaccio è spesso costituito anche di acqua, che si trova però allo stato supercritico, cioè in condizioni di pressione e temperatura particolari nel diagramma dell'equazione di stato, di cui occorre tener conto nella modellizzazione della struttura di questi corpi celesti.^[3] Si ritiene che i giganti ghiacciati siano privi di un nucleo di idrogeno metallico, diversamente dai giganti gassosi.^[2]

In questa classe sono stati inclusi diversi esopianeti scoperti che probabilmente hanno caratteristiche simili a quelle di Urano e Nettuno, con alcuni di essi classificati in un'ulteriore divisione in giganti ghiacciati caldi, come ad esempio i pianeti nettuniani caldi.^[4][5][6]

Nel 1952, lo scrittore di fantascienza James Blish coniò il termine "gigante gassoso", usato per riferirsi ai grandi pianeti non terrestri del sistema solare.^[7] Tuttavia, dalla fine degli anni Quaranta,^[8] si è capito che le composizioni di Urano e Nettuno sono significativamente diverse da quelle di Giove e Saturno. Sono composti principalmente da elementi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio, costituendo un tipo separato di pianeta gigante. Poiché durante la loro formazione, Urano e Nettuno incorporarono materiali come ghiaccio o gas intrappolati nell'acqua ghiacciata, entrò in uso il termine gigante di ghiaccio.^[2][8]

All'inizio degli anni 1970 la terminologia divenne popolare in campo fantascientifico,^[9] ma il primo uso scientifico del termine fu probabilmente di Dunne & Burgess (1978) in un rapporto della NASA.^[10]

I giganti ghiacciati si formarono probabilmente nei primi milioni di anni di vita del sistema solare, quando il disco protoplanetario conteneva ancora una notevole quantità di gas, catturato immediatamente dalla stella o da pianeti giganti più massicci come Giove.^[11] Questo comporta anche delle implicazioni sulla possibilità di formazione dei giganti ghiacciati, che devono formarsi in tempi relativamente rapidi, prima che il gas del disco protoplanetario sia dissipato.^[11] Osservazioni su dischi protoplanetari attorno a stelle giovani portano a pensare che il disco di gas nella fase iniziale della formazione di un sistema planetario possa durare dai 3 ai 10 milioni di anni.^[11]

I campi magnetici di Urano e Nettuno sono entrambi insolitamente inclinati e asimmetrici. L'intensità dei campi magnetici di Urano e Nettuno sono intermedie tra quelle dei giganti gassosi maggiori (Giove e Saturno) e quelle dei pianeti terrestri, inoltre non sono generati dai nuclei ma dalla compressione e ionizzazione del mantello di ghiaccio fuso.^[12]

A dicembre 2019 è stato rilevato il primo nettuniano freddo orbitante intorno ad una nana bianca. L'esopianeta orbita attorno alla stella WD J0914+1914, situata a circa 1500 anni luce di distanza nella costellazione del Cancro la cui temperatura superficiale stimata è di circa 28000 K (cinque volte la temperatura del Sole). Il pianeta orbiterebbe intorno al proprio astro a una distanza di 10 milioni di chilometri, circa 15 volte il raggio solare.^[13] La conclusione che il pianeta sia di tipo nettuniano ghiacciato è sostenuta dalla presenza di elementi chimici quali idrogeno, ossigeno e zolfo nel disco di materiale che ruota vorticosamente in caduta intorno alla nana bianca.^[14]

• Gigante gassoso
• Acqua liquida extraterrestre

• (EN) Gas and Ice Giants, su solstation.com.
• (EN) ESO, Trovato il primo pianeta gigante attorno a una nana bianca, su YouTube, 4 dicembre 2019.

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