Un pianeta dove piove vetro
Rendering di HD 189733 b
Nella piccola costellazione della Volpetta, a una 15-ina di primi a est della celebre planetaria M27 c'è la HD 189733, una stella di 7ª grandezza simile al sole e distante circa 65 anni luce. Quasi 20 anni fa, nel 2005, l'HST ha scoperto attorno a questa stella un esopianeta — denominato HD 189733 b — poco più grande di Giove, ma orbitante ad appena 4.5 milioni di chilometri di distanza. Il risultato è che la temperatura sulla superficie, supposto che sia solida (cosa tutto sommato improbabile) raggiungerebbe i 1000°C! L'intensa colorazione bluastra del pianeta potrebbe essere l'effetto di diffusione di particelle di silice amorfa, una sostanza di cui è composto il comune vetro. Dall'atmosfera del pianeta, anziché acqua, potrebbe dunque piovere vetro. Ma non solo. Data l'estrema vicinanza di HD 189733 b al suo "sole", è altamente probabile che la sua rotazione sia catturata, ossia che il pianeta rivolga sempre la stessa faccia alla stella, analogamente a quanto fa la Luna nei confronti della Terra. Ma questo porterebbe a un gradiente di temperatura talmente elevato, tra l'emisfero esposto alla luce e quello opposto, che si scatenerebbero venti violentissimi, dell'ordine di migliaia di km all'ora! Le particelle vetrose, pertanto, non potrebbero cadere verticalmente, come in una pioggia normale, ma si muoverebbero di traverso. Non si tratterebbe certo di un luogo molto accogliente!
Mappata la temperatura superficiale di un pianeta a 280 anni luce
Rendering di Wasp-43-b (NASA, ESA, CSA)
(COELVM, 2 maggio 2024)
Un team internazionale di ricercatori ha utilizzato con successo il telescopio spaziale James Webb della NASA per mappare il meteo sull'esopianeta gigante gassoso WASP-43b.
Misurazioni precise della luminosità su un ampio spettro di luce nel medio infrarosso, combinate con modelli climatici 3D e precedenti osservazioni di altri telescopi, suggeriscono la presenza di nuvole spesse e alte che coprono il lato notturno, cieli sereni sul lato diurno e venti equatoriali fino a 5.000 miglia. all'ora che mescolano i gas atmosferici in tutto il pianeta.
WASP-43 b è un esopianeta di tipo “Gioviano caldo”: di dimensioni simili a Giove, composto principalmente da idrogeno ed elio e molto più caldo di qualsiasi pianeta gigante del nostro Sistema Solare. Sebbene la sua stella sia più piccola e più fredda del Sole, WASP-43 b orbita a una distanza di appena 2,1 milioni di km, meno di 1/25 della distanza tra Mercurio e il Sole.
Con un'orbita così stretta, il pianeta è bloccato in base alle maree, con un lato continuamente illuminato e l'altro nell'oscurità permanente. Sebbene il lato notturno non riceva mai alcuna radiazione diretta dalla stella, i forti venti provenienti da est trasportano il calore dal lato diurno.
Dalla sua scoperta nel 2011, WASP-43 b è stato osservato con numerosi telescopi, tra cui l'Hubble della NASA e i telescopi spaziali Spitzer, ora in pensione. Sebbene WASP-43 b sia troppo piccolo, fioco e vicino alla sua stella per essere visto direttamente da un telescopio, il suo breve periodo orbitale di sole 19,5 ore lo rende ideale per la spettroscopia con curva di fase, una tecnica che prevede la misurazione di piccoli cambiamenti nella luminosità della stella. Poiché la quantità di luce nel medio infrarosso emessa da un oggetto dipende in gran parte da quanto è caldo, i dati sulla luminosità catturati da Webb possono essere utilizzati per calcolare la temperatura del pianeta.
Lo strumento MIRI installato sul JWSP
Il team ha utilizzato il MIRI (strumento del medio infrarosso) di Webb per misurare la luce proveniente dal sistema WASP-43 ogni 10 secondi per più di 24 ore. “Osservando un'intera orbita, siamo stati in grado di calcolare la temperatura dei diversi lati del pianeta mentre ruotano e diventano visibili”, ha spiegato Taylor Bell, ricercatore del Bay Area Environmental Research Institute. “Da ciò, potremmo costruire una mappa approssimativa della temperatura in tutto il pianeta”.
Le misurazioni mostrano che il lato diurno ha una temperatura media di 1250°C, abbastanza calda da fondere il ferro, mentre quello notturno lo è molto meno (600°C). I dati aiutano anche a localizzare il punto più caldo del pianeta che è leggermente spostato verso est dal punto che riceve la maggior quantità di radiazione stellare, dove la stella è più alta nel cielo del pianeta. Questo spostamento avviene a causa dei venti supersonici, che spostano l'aria calda verso est.
Aurora polare su una nana bruna
Rendering di W1935 (NASA, ESA, CSA)
Un'importante osservazione del telescopio spaziale James Webb, deputato alla ricerca di pianeti extra-solari, ha trovato indizi di un'aurora polare sulla nana bruna denominata W1935 situata a 47 anni luce dalla Terra. Il telescopio ha individuato della radiazione infrarossa prodotta dal metano che dal gruppo di lavoro responsabile della scoperta sarebbe proprio l'agente che ha prodotto il fenomeno. Si tratta di una scoperta senza dubbio inaspettata, perché le nane brune sono stelle fredde, con una massa di alcuni ordini di grandezza superiore a quella di Giove e una temperatura superficiale di 200-300 °C (tipica dei forni delle nostre cucine). E sin qui nulla di strano: dopotutto anche Giove può produrre fenomeni analoghi su Io, dal momento che la luna è collocata all'interno delle potenti cinture di radiazione che circondano il pianeta gigante. Ma la particolarità di W1935 è che non orbita attorno ad alcuna stella normale (come il nostro Sole) la cui attività sta notoriamente alla base delle aurore.
Pianeti nei nostri dintorni
Il diagramma mostra i pianeti scoperti dal progetto CARMENES dal 2016 al 2020.
Gli astronomi fanno affidamento su CARMENES (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Nearinfrared and optical Echelle Spectrographs) — un doppio spettrografo alimentato a fibra ottica, costruito per operare congiuntamente al telescopio da 3.5 metri situato presso l'osservatorio Calar Alto in Spagna — allo scopo di effettuare ricerche di pianeti simili alla Terra orbitanti nella zona di abitabilità attorno a stelle di classe spettrale M, o comunque avanzata.
Il gruppo di lavoro ad oggi celebra i primi cinque anni di operazioni che, in seguito alla misurazione in luce visibile di oltre 350 stelle, ha portato alla scoperta di 33 pianeti, 26 dei quali confermati tramite l'osservazione di transiti precedenti, nonché alla ri-analisi di 17 nuovi pianeti. Sei di questi sono stati dichiarati come potenzialmente abitabili: questo è forse un modo ottimistico per dire che tali oggetti sono rocciosi e si trovano a una distanza tale da mantenere l'acqua allo stato liquido.
Tutti i pianeti del progetto CARMENES si trovano entro 60 anni luce dal Sistema Solare. Nella figura pubblicata, adattata dall'Institut d'Estudis Espacials de Catalunya, sono mostrati 6 pianeti gioviani (con masse superiori a 50 masse terrestri), 10 pianeti simili a Nettuno (con masse da 10 a 50 volte quella della Terra), e 43 super-terre, le cui masse possono arrivare a 10 volte quella del nostro pianeta. A sinistra dell'immagine sono riportati in verticale i tipi di stelle appartenenti alle classi spettrali dalla F (in alto) alla M, mentre in orizzontale i periodi orbitali presunti dei pianeti. La zona in azzurro è la fascia di abitabilità. I pianeti scoperti con le altre strumentazioni sono riportati con dei pallini in grigio.
Un caldo Saturno
Rendering di Wasp-39b
WASP-39b è un pianeta gigante situato 700 anni luce dalla terra nella costellazione della Vergine. Come massa è simile a Saturno, anche se privo di anelli; orbita attorno a una stella simile al Sole in appena 4 giorni! Già questo dato fa capire che è molto più vicino al suo "sole" di quanto non sia Mercurio, rendendolo estremamente caldo con una temperatura attorno ai 900°C. La cosa interessante è che questo ci permette di dare un'occhiata al gigante gassoso in condizioni estreme. La vicinanza alla stella lo rende altresì un ottimo bersaglio per le osservazioni effettuate dal telescopio spaziale infrarosso JWST (James Webb Space Telescope) messo in orbita in un punto lagrangiano nel dicembre dell'anno scorso come parte di un importante programma di studio della NASA.
il James Webb Space Telescope
Un gruppo di scienziati esperti in esopianeti sono in prima linea per usufruire dell'incredibile potenziale del nuovo telescopio e sono già stati avviati cinque studi su WASP-39b. L'esopianeta era peraltro già stato osservato con telescopi al suolo e nello spazio. Gli studi si focalizzano soprattutto sulla sua atmosfera mediante tre strumenti: una camera, uno spettrografo e uno strumento che è combinazione di entrambi. Il primo studio è già stato pubblicato nell'agosto scorso, nel quale è stata riportata la presenza di CO2 (biossido di carbonio). Di questa era già stata accennata la presenza dal telescopio Spitzer, ma lo spettrografo infrarosso dello JWST ha potuto confermarla in modo chiaro per la prima volta su un esopianeta.
WASP-39b è attualmente il mondo esterno al nostro sistema solare che conosciamo meglio, e siamo appena all'inizio di un ciclo di future osservazioni che coinvolgeranno gli astronomi in futuro in queste ricerche. Poter disporre liberamente dei dati che fluiscono dal JWST dà la speranza di eventuali emozionanti scoperte, compresa quella di indizi che possano indicare la presenza di vita.
Un esopianeta ... pesopiuma
Rendering del pianeta "pesopiuma"(© NASA)
Gli astronomi hanno scoperto un curioso esopianeta dotato di un'atmosfera incredibilmente rarefatta — circa 15 volte meno densa di Giove e 60 volte meno della Terra — L'esame spettrale dell'atmosfera di questo pianeta può forse fornire alcuni indizi della sua insolita struttura.
Denominato HIP 41378 f, è uno dei pianeti più eterei conosciuti, con una densità attorno a 0.09 grammi per centimetro cubo (la densità della Terra è mediamente 5.5 gr/cm3); eppure, la cosa strana, è che questo oggetto appare ben strutturato. Potrebbe invero trattarsi di una rara classe di esopianeti super-leggeri contenenti molto più gas di quanto ci si possa aspettare in base alla loro massa. E d'altra parte la bassa densità misurata potrebbe essere soltanto un inganno causato dalla curva di luce spettrale; in altri termini, se il pianeta possedesse degli anelli (costituiti da particelle rocciose come quelli di Nettuno o di ghiaccio come quelli di Saturno) il suo diametro risulterebbe molto più largo, il che ne abbasserebbe il valore di densità. Se pertanto il diametro reale del pianeta fosse minore del 60%, la sua densità salirebbe a 1.2 gr/cm3, come quella di Giove e Urano. Entrambe le possibilità sono dunque valide, anche se finora non sono stati ancora individuati anelli attorno a un esopianeta.
Un gruppo di astronomi coordinato da Munazza Alam (Centro per l'Astrofisica del Carnegie Earth & Planets Laboratory) ha ottenuto il primo spettro nel vicino infrarosso dell'atmosfera di HIP 41378 f per riuscire ad avere una comprensione migliore su questo insolito pianeta. Questo è stato fatto utilizzando lo storico e ancora funzionante HST studiando la luce che filtra attraverso la sua atmosfera durante le 19 ore che ha impiegato ad attraversare il disco della stella madre. Lo spettro è risultato pressoché privo di caratteristiche, dal momento che mancano le tipiche bande di assorbimento che segnalano l'assorbimento della luce da parte delle molecole presenti nell'atmosfera. Questo sembrerebbe escludere la presenza di idrogeno ed elio a favore di elementi più pesanti presenti sotto forma di una sorta di caligine che avvolgerebbe il pianeta.
HIP 41378 f ha un periodo orbitale di un anno e mezzo. I transiti successivi sono stati previsti nella seconda metà del 2022 e a metà del 2024. Si spera che le future osservazioni diano maggiori opportunità per studiare questo mondo incredibile!
Scoperto il 3º pianeta attorno alla nostra vicina di casa
Rendering del nuovo pianeta (© ESO / L. Calçada)
Gli astronomi hanno scoperto un nuovo presunto pianeta attorno a Proxima Centauri, una nana rossa, nonché la stella più vicina al Sistema Solare, avendo una distanza di 4.2 anni luce. Ciò porterebbe il numero totale dei pianeti a tre. Ma il nuovo arrivato, denominato Proxima D (con Proxima A s'intende la stella) non sarebbe un posto piacevole dove abitare. Infatti orbita attorno alla debole stella in appena 5 giorni: ciò significa che vi si trova molto vicino, al punto che l'acqua, elemento indispensabile per la vita, non potrebbe esistere sulla sua superficie.
I pianeti extrasolari, se non transitano sul disco della stella attorno alla quale orbitano, vengono scoperti misurando con estrema precisione le oscillazioni indotte sulla stella stessa durante il periodo orbitale. Infatti, si suole spesso affermare che, nel caso del nostro Sistema Solare, i pianeti orbitano attorno al Sole. Ciò è vero in prima approssimazione, in quanto la massa della nostra stella è decisamente maggiore anche di un gigante come Giove. In realtà il movimento avviene attorno al comune baricentro gravitazionale, per cui anche la stella compie piccole oscillazioni che possono essere misurate. Nel caso della Terra è trascurabile, in quanto si parla di una velocità radiale — quella misurabile tramite il redshift — di appena 0.1 km/sec (sicuramente non ancora misurabile con gli strumenti attuali). Tuttavia il metodo è molto efficace e permetterà in futuro di scoprire altri candidati attorno alla nostra vicina di casa.
Quattro pianeti terrestri solitari osservati da Keplero
Rendering di un pianeta solitario (© NASA/JPL)
Non facendo più parte del sistema stellare, dopo essere stato espulso in seguito alle fasi violente e caotiche della formazione planetaria, questi pianeti errano senza meta nello spazio. Il telescopio Keplero della NASA ne avrebbe individuati ben quattro.
Questi pianeti sono stati individuati in seguito a eventi prodotti da microlenti gravitazionali. Quando una stella o un pianeta passano davanti a una stella lontana, questa agisce come una sorta di lente d'ingrandimento, aumentando temporaneamente la luminosità della stella di background. Lo stesso può fare un pianeta, dal momento che un oggetto roccioso di dimensioni modeste non potrebbe fare altrimenti per rivelare la sua presenza (vedi). Eventi come questi hanno una durata non superiore a un paio d'ore, il che li rende difficili da osservare. Ma d'altra parte è proprio la brevità dell'evento che deporrebbe a favore di pianeti aventi una massa terrestre, ed escluderebbe altre ipotesi come ad esempio quella ascrivibile a un flare stellare. Potrebbe tuttavia trattarsi anche di pianeti che pur orbitando molto lontani dalla loro stella sono pur sempre rimasti gravitazionalmente legati ad essa. Sarà quindi compito di future missioni come Euclid e Nancy Grace Roman cercare di dirimere la questione con maggior dettaglio.
(adattato da Sky & Telescope)
La super-Terra dove piovono rocce
Rendering della Terra infuocata K2-141b
Scoperto nel 2018 da un gruppo di ricercatori guidati dall'italiano Luca Malavolta dell'Inaf di Padova, K2-141b è un esopianeta roccioso simile alla Terra per dimensioni e composizione chimica, ma vicinissimo alla sua stella madre (completa un'orbita in sole 6,7 ore), una caratteristica che lo rende un mondo infernale, con probabili oceani di lava fusa in superficie. Secondo il team di scienziati che lo ha studiato, si tratta di un ambiente poco raccomandabile: evaporazione e precipitazione di rocce, venti supersonici con raffiche di oltre 5000 chilometri orari e un oceano di magma profondo 100 chilometri. Superficie, atmosfera e oceano sono tutti fatti di rocce roventi! Trattandosi di un pianeta roccioso, K2-141b permette agli scienziati di studiare il passato e l'evoluzione della Terra e di tutti gli altri mondi rocciosi, nati come oggetti di lava fusa, che poi si è raffreddata e solidificata.
L'estrema vicinanza con la propria stella madre, denominata K2-141, una nana arancione con una temperatura
superficiale di 4300 °C; la sua massa e raggio sono circa il 70 per cento di quelli del Sole) mantiene l'esopianeta bloccato in rotazione sincrona, con un lato sempre rivolto verso la stella e quindi infuocato fino a circa 3000 °C, mentre il lato notturno raggiunge temperature inferiori a -200 °C. Il ciclo meteorologico è simile a quello terrestre, ma su K2-141b il ruolo dell'acqua è svolto dalle rocce, presenti in tutte le fasi. Il vapore formato dalle rocce evaporate viene trascinato verso il lato gelido del pianeta da venti supersonici e le rocce precipitano in un oceano di magma. Le correnti risalgono verso il lato caldo dell'esopianeta, dove la roccia evapora ancora una volta. E così via.
La meteo su K2-141b è fortemente instabile ed estremo, perché il flusso di ritorno dell'oceano di magma sul lato diurno è lento e di conseguenza è probabile che la composizione minerale del pianeta cambi nel tempo, modificando l'aspetto sia della superficie che dell'atmosfera. Ulteriori indagini su K2-141b si potranno compiere con il James Webb Space Telescope, di cui si attende il lancio nel 2021.
(© Cosmo, Gennaio 2021)
Pianeta gioviano in orbita attorno a una nana bianca
Rendering del sistema di WD 1856(© Sky & Telescope)
Durante la lunga evoluzione stellare prima o poi avverrà che l'idrogeno, il principale combustibile nucleare che tiene in vita l'astro, si esaurisce. Brevemente: se la stella ha una massa simile a quella del Sole passerà dapprima attraverso la fase di gigante, per poi collassare definitivamente in una nana bianca, le cui dimensioni sono simili a quelle dei pianeti terrestri (ed è ovvio che durante la fase di gigante rossa i pianeti più interni verranno distrutti). Tuttavia, nuovi risultati ottenuti col satellite infrarosso Spitzer e col TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) mostrano che in alcuni rari casi la morte della stella non segna definitivamente la sua fine.
Lo scorso 16 settembre un gruppo di astronomi guidati da Andrew Vanderburg (università di Wisconsin-Madison) hanno annunciato di aver scoperto un pianeta, rimasto miracolosamente intatto, orbitante attorno a una nana bianca — denominata WD 1856 distante 80 anni luce nella costellazione del Draco — a una distanza talmente ravvicinata da compiere una rivoluzione in meno di un giorno e mezzo! L'unica spiegazione logica è al momento quella di supporre che il pianeta si trovasse in origine a una distanza almeno 50 volte superiore e che poi, per qualche sconosciuto motivo, sia migrato verso l'interno, compiendo una serie di orbite tortuose sino alla posizione attuale, assicurandosi su un'orbita stabile.
Come accennato nel titolo, il pianeta è probabilmente un gigante gassoso di dimensioni paragonabili a Giove. Ma ciò non esclude, a questo punto, che anche pianeti di dimensioni terrestri possano avere la stessa sorte. Tra l'altro, la composizione atmosferica di pianeti in orbita attorno a nane bianche potrà essere facilmente studiata dal James Webb Space Telescope, il cui lancio è previsto il prossimo anno, in quanto le loro dimensioni sono comparabili, se non addirittura superiori come nel caso di WD 1856b, con quelle della stella ospite, permettendo di conseguenza una migliore risoluzione angolare.
Da ultimo non si dimentichi che le nane bianche, sia pure con temperature iniziali che possono arrivare a 100.000°C, sono oggetti relativamente stabili, dal momento che il loro inevitabile e costante raffreddamento avviene in tempi lunghissimi, dell'ordine di parecchi miliardi di anni. Pertanto nella fascia di stabilità, ossia nel range di distanze nelle quali l'acqua può sussistere allo stato liquido, forme di vita potrebbero avere inizio.
Due super-Terre (o forse anche tre)
Rendering del sistema di GJ 887(© Sky & Telescope)
Due super-Terre distanti appena 9 anni luce orbitano una nana rossa denominata GJ 887. Questi esopianeti appena scoperti saranno un bersaglio promettente per la prossima generazione di telescopi deputati a queste osservazioni.
Sandra Jeffers (università di Gottinga) e colleghi hanno scoperto la famigliola di super-Terre attorno a GJ 887 sfruttando l'oscillazione gravitazionale della stella indotta dai pianeti in orbita attorno a essa. Utilizzando lo strumento HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) dell'osservatorio di La Silla in Cile, il gruppo di ricerca ha monitorato per tre mesi la nana rossa individuando la presenza di due pianeti: GJ 887b ha circa 4 volte la massa della Terra e orbita a una distanza di appena 0.07 UA compiendo un giro in 9 giorni; GJ 887c è ancora più pesante, quasi 8 volte la massa della Terra, e completa la sua orbita in 22 giorni alla distanza di 0.12 UA.
Entrambi i pianeti, pertanto, orbitano più che all'interno di quanto faccia Mercurio rispetto al Sole, ma pare si trovino comunque nella zona di abitabilità (che nelle nane rosse è molto vicina alla stella). L'acqua potrebbe esistere stabilmente sulla loro superficie, ma a meno che questi mondi non posseggano anche un'atmosfera in grado di mitigare il calore della stella, è comunque probabile che siano troppo caldi per ospitare la vita.
Sono stati individuati cenni anche di un presunto terzo pianeta, ma al momento la cosa rimane dubbia. Tuttavia, ciò che rende questo sistema così interessante è che questo sistema planetario è sorprendentemente stabile, in quanto le nane rosse — almeno la maggior parte di esse — sono spesso soggette a intensi flares di raggi X che potrebbero danneggiare forme di vita complesse. Ma GJ 887 pare sia relativamente inattiva.
Vapor d'acqua su una "super-Terra"
Rendering del pianeta K2-18b attorno alla stella ospite (credit: ESA / Hubble / M. Kornmesser)
Il nuovo pianeta denominato K2-18b è roccioso, ma presenta un diametro pari a tre volte quello terrestre e una massa stimata tra 7 e 10 volte quella del nostro pianeta. Occorre ricordare che molti esopianeti denominati "superterre" si sono poi rivelati più simili a Nettuno, ossia gassosi; tuttavia questo pare che abbia una densità simile a quelle di Marte o della Luna.
Sinora i tentativi di misurare con precisione le atmosfere di queste superterre non hanno avuto molto successo, sia perché avvolti da formazioni nuvolose spesse, sia, al contrario, perché dotati di atmosfere molto leggere costituite da idrogeno ed elio e per di più senza caratteristiche apprezzabili. Alcuni di questi pianeti, poi, sono del tutto privi di atmosfera o di nubi, come nel caso dei 6 componenti del sistema TRAPPIST-1.
K2-18b è invece molto interessante, perché orbita nella zona di abitabilità di una nana rossa. Il periodo orbitale è di 33 giorni, ma la stella — meno della metà delle dimensioni del Sole — è decisamente più debole e fornirebbe la quantità giusta di calore per mantenere l'acqua allo stato liquido (uno dei requisiti fondamentali per la formazione di forme di vita). Inoltre, essendo situata alla distanza di ... appena 110 anni luce, è un ottimo candidato per ulteriori futuri studi della sua atmosfera.
I dati collezionati dai due team dell'università di Montreal e di Londra non sono al momento molto chiari, nel senso che non si sa quanta acqua è effettivamente presente e in quale forma. Non deve stupire, in quanto si tratta di analizzare con estrema precisione lo spettro dell'infima porzione di luce che filtra attraverso l'atmosfera del pianeta durante il transito sul disco stellare. Attendiamo quindi fiduciosi ulteriori sviluppi.
(Adattato da Sky and Telescope)
Nuovo pianeta attorno a β Pictoris
Rendering del sistema di β Pictoris (© S&T)
Gli astronomi hanno annunziato la scoperta di un nuovo pianeta gigante appartenente al sistema di β Pictoris, una stella bianca di 4ª grandezza situata a una declinazione di -51° (e pertanto invisibile dall'Italia). Questo pianeta, nominato Beta Pictoris c sarebbe ben 9 volte più massiccio di Giove e avrebbe un periodo di rivoluzione pari a circa 3 anni e mezzo. La sua distanza media dalla stella madre è di 2.7 UA, praticamente la distanza alla quale è situata la fascia principale degli asteroidi; l'orbita è tuttavia molto eccentrica, per la differenza tra periastro e apoastro varia notevolmente.
Il nuovo pianete fa parte di un sistema già abbastanza affollato. La giovanissima stella, che ha un'età di appena 20 milioni di anni, possiede già un pianeta gigante — visto in osservazione diretta nel 2008 — situato alla distanza di 9 UA e avente una massa compresa tra 10 e 13 volte la massa di Giove. Inoltre il TESS ha individuato tre eso-comete sfreccianti attorno alla stella. Queste, con ogni probabilità, provengono dal nutrito disco di detriti (una sorta di ... esonube di Oort) che circonda β Pictoris, come schematicamente riprodotto nella ⇒ figura.
La nuova scoperta è stata possibile grazie a 10 anni di osservazioni spettroscopiche condotte dallo HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) dell'osservatorio dell'ESO in Cile. Non si è tratto di un compito facile, in quanto gli astronomi hanno dovuto accuratamente sottrarre le pulsazioni proprie della stella in modo da discernere il debole segnale periodico prodotto dalla perturbazione gravitazionale del pianeta orbitante.
(Adattato da Sky and Telescope)
Tre mondi scoperti dal satellite TESS
© NASA's Goddard Space Flight Center
E' passato quasi un anno dalla prima scoperta di un esopianeta da parte del satellite TESS (acronimo che sta per Transiting Exoplanet Survey Satellite). Ad oggi la missione conta all'attivo almeno 270 "TOI" (TESS Objects of Interest) comprendenti per lo più esopianeti. A dare l'annuncio dei tre nuovi piccoli pianeti extrasolari scoperti dalla missione TESS è stato un team di astronomi fra cui Giovanni Isopi e Franco Mallia dell'osservatorio astronomico amatoriale di Campo Catino (FR). Si tratta di una scoperta rilevante che ha destato l'attenzione della comunità scientifica per diversi motivi. Come specificato sull'articolo comparso su Nature Astronomy il 29 luglio 2019, il telescopio spaziale ha rilevato, usando il metodo fotometrico del transito, tre piccoli pianeti orbitanti attorno a una stella denominata TOI-270, una nana rossa di classe spettrale M distante poco più di 70 anni luce e di massa pari a circa la metà di quella del Sole.
Il primo pianeta, denominato TOI-270b è una piccola super-Terra grande 1.2 volte il nostro pianeta e si trova molto vicino alla stella madre; presenta pertanto una temperatura superficiale molto elevata, per cui è improbabile che possa ospitare la vita. Gli altri due pianeti sono invece più grandi, ma di taglia "sub-nettuniana"; si spera che questo sistema stellare, grazie alle caratteristiche della stella ospite, possa offrire agli astronomi dati e informazioni interessanti relativi alla sua formazione.
(Adattato da astronomitaly.com)
Un pianeta "mostro"
Rendering di NGTS-1b e della sua stella madre (immagine dell'Università di Warwick)
Un mostro cosmico delle dimensioni di Giove (e una massa solo il 20% inferiore) è stato individuato dagli astronomi e fa salire a oltre 3000 il numero di pianeti che popolano il cielo. Battezzato NGTS-1b, lo studio relativo è in fase di pubblicazione sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. In base alla teoria corrente sulla formazione dei pianeti, NGTS-1b, che orbita intorno ad una stella grande la metà del Sole, non dovrebbe esistere, almeno stando all'attuale teoria sulla formazione dei pianeti. Ecco perché la sua scoperta rappresenta un vero rompicapo per gli esperti.
NGTS-1b è distante 600 anni luce e orbita in poco più di due giorni e mezzo attorno a una stella madre di taglia ridotta. Per gli astronomi non è ancora chiaro come una stella tanto piccola possa aver attirato una quantità di materiale così grande da formare un pianeta enorme a distanza ravvicinata. La stella è infatti una nana rossa, una delle più comuni del nostro universo. «Prima di questa scoperta — ha spiegato a CBS News Daniel Bayliss del gruppo di astronomia e astrofisica dell'università di Warwick, nonché autrice principale dello studio — si riteneva che questo tipo di stelle potesse generare pianeti di dimensioni ridotte. Ed è questo il motivo per cui è stata una sorpresa scoprire questo pianeta». Gli astronomi hanno soprannominato NGTS-1b "Giove caldo", poiché la vicinanza alla sua stella madre, pari al 3% della distanza tra la Terra e il Sole, fa sì che la sua temperatura superficiale sia di circa 530 gradi. «Forse — ha continuato l'autrice — siamo stati semplicemente fortunati a scoprire qualcosa di molto raro. Oppure è possibile che non sia così raro e allora bisogna ripensare a come i pianeti si sono sviluppati. Magari la loro formazione potrebbe essere molto più semplice di quanto abbiamo sinora pensato».
(adattato da Sky tg24)
Scoperti 18 esopianeti di dimensioni simili alla Terra
© NASA / SDO, MPS / Ren & # 233; Heller
Gli scienziati dell'Istituto Max Planck per la ricerca sul Sistema Solare (MPS), la Georg August University di Gottinga e l'Osservatorio Sonneberg hanno scoperto 18 pianeti di dimensioni terrestri che, date le loro dimensioni ridotte, le precedenti analisi avevano trascurato. Uno di questi, poi, è uno dei più piccoli finora scoperti, mentre un altro potrebbe riuscire ad offrire condizioni favorevoli per la vita. I ricercatori hanno rianalizzato una parte dei dati del Telescopio Spaziale Keplero della NASA, con un nuovo metodo più sensibile da essi sviluppato. Il team stima che questo nuovo metodo abbia il potenziale di trovare più di 100 pianeti extrasolari aggiuntivi all'interno dei dati di tale missione. Gli scienziati hanno descritto i risultati raggiunti sulla rivista Astronomy & Astrophysics.
I 18 pianeti appena scoperti rientrano nella categoria dei pianeti di dimensioni terrestri, il minore dei quali sarebbe grande circa il 70% della Terra; il più grande è poco più del doppio. Il fatto che non siano stati scoperti precedentemente è dovuto al fatto che gli algoritmi di ricerca impiegati non erano abbastanza sensibili. Sinora, infatti, nella ricerca di mondi lontani, gli scienziati hanno spesso usato il cosiddetto "metodo del transito", per individuare stelle con variazioni periodiche di luminosità: se cioè un pianeta orbita su un piano allineato con la visuale dalla Terra, esso occulta una piccola frazione della luce stellare mentre passa davanti alla stella.«Gli algoritmi di ricerca standard tentano di identificare bruschi cali di luminosità», spiega il Rene Heller di MPS, primo autore della pubblicazione, «ma in realtà un disco stellare appare leggermente più scuro sul bordo rispetto che al centro; quando un pianeta si muove davanti a una stella, nella fase iniziale blocca meno luce stellare rispetto a quando è a metà del tempo del transito», spiega.
I grandi pianeti tendono a produrre variazioni di luminosità profonde e chiare delle loro stelle ospiti, in modo che la variazione di luminosità dal centro a arco sottile sulla stella non giochi un ruolo importante nella loro scoperta. I piccoli pianeti, tuttavia, presentano agli scienziati sfide enormi, in quanto il loro effetto sulla luminosità stellare è così piccolo che è estremamente difficile distinguerlo dalle fluttuazioni naturali della luminosità della stella e dal rumore che necessariamente viene fornito con qualsiasi tipo di osservazione. Il team di René Heller è ora in grado di dimostrare che la sensibilità del metodo di transito può essere notevolmente migliorata, se nell'algoritmo di ricerca si assume una curva di luce più realistica.
(adattato da Astronomy and Astrophysics)
Il progetto ARIEL
Rendering della sonda Ariel in orbita
E' supefacente sapere di vivere in un era in cui sono conosciuti migliaia di pianeti situati al di fuori del nostro Sistema Solare; ne vengono scoperti mensilmente di tutti i tipi. Ma alla fine, a cosa somigliano realmente questi mondi?
L'ESA cercherà di rispondere a questa domanda lanciando, nel 2028, ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Exoplanet Large-survey). Si tratterà di una missione della durata di quattro anni, durante i quali la sonda stazionerà nel punto lagrangiano L2, a circa 1.5 milioni di chilometri dalla Terra e riparato dal Sole
ARIEL non sarà deputato a scoprire nuovi pianeti, ma si limiterà a compiere osservazioni di un migliaio di pianeti già noti che transitano sul disco delle loro stelle per cercare di definire le loro caratteristiche spettrali. La sonda sarà infatti equipaggiata con uno specchio primario da 1 metro e uno spettrometro calibrato sul vicino infrarosso per compiere queste osservazioni. Cercherà altresì di documentare la presenza di copertura nuvolosa, variazioni stagionali e cambiamenti di luminosità di questi mondi lontani.
«La natura fondamentale degli esopianeti è ancora qualcosa di misterioso per noi» afferma Giovanna Tinetti della University College di Londra, in un recente comunicato stampa «se saremo in grado di rispondere a certe domande tipo in che modo la chimica di un pianeta è collegata all'ambiente in cui si forma, oppure se la sua nascita ed evoluzione è guidata dalla stella attorno a cui orbita, dovremo studiare in modo statistico un gran numero di questi oggetti». Non si tratta quindi solo di rilevare la composizione chimica dell'atmosfera di un esopianeta, ma anche capire se in quell'atmosfera esistono dei marcatori in grado di tradire la presenza di processi vitali in corso.
La posizione in L2 di ARIEL
La missione, del costo di 450 milioni di euro e che coinvolgerà 15 nazioni europee (fra cui l'Italia), sarà guidata dall'Agenzia Spaziale Inglese, anche se vi sarà quasi sicuramente una collaborazione con la NASA. Costruzione e collaudo della strumentazione scientifica di bordo verranno condotti al laboratorio Rutherford Appleton in Hartwell (UK).
Attualmente sono noti oltre 3700 pianeti extrasolari. Con la missione Keplero che terminerà quest'anno [2018], e la TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) il prossimo 16 aprile, ARIEL avrà ancora molti obbiettivi cui rivolgersi. Occorre tuttavia fare presente che il metodo dei transiti introduce un limite coatto del numero dei pianeti rilevabili, in quanto è limitata a oggetti in orbita ravvicinata con la stella, nonché al fatto che tali pianeti siano complanari con la sonda; molti di questi non possono pertanto essere scoperti. Ciò nonostante, le scoperte di ARIEL potranno operare concreti modelli statistici su cosa somiglieranno questi mondi lontani e su come un ambiente locale potrà influenzare lo sviluppo di un determinato pianeta.
(adattato da Sky and Telescope, aprile 2018)
Una nuova Super-Terra
(© ESO / M. Kornmesser)
Nella costellazione di Ofiuco, subito al di sotto del Triangolo Estivo, si trova la stella di Barnard, una delle nane rosse più vicine e quindi più studiate. Ora, dopo oltre 20 anni di ricerche, un team internazionale di astronomi ha riportato, lo scorso 14 novembre, di aver trovato indizi palesi della presenza di un esopianeta orbitante nei bagliori della stella.
La stella di Barnard si trova a meno di 6 anni luce di distanza (è la quarta stella più vicina al sole, dopo il sistema triplo di Alfa Centauri), sebbene sia del tutto invisibile a occhio nudo, essendo di magnitudo 9.5. E' un oggetto di classe spettrale M4 con una massa di appena il 15% di quella del Sole, un diametro pari a 1/5 e un'età circa doppia. Da tempo gli astronomi sospettavano la presenza di un pianeta attorno a essa, dal momento che l'oramai defunto telescopio spaziale Keplero ne aveva scoperti molti attorno alle stelle di questo tipo. Ma la ricerca attorno alla Barnard non aveva sinora mostrato alcunché. Tuttavia, una recente indagine condotta dall'astronomo spagnolo Ignasi Ribas, dopo aver analizzato i dati raccolti in oltre 20 anni da 7 differenti strumenti sparsi per il globo, ha condotto a questa potenziale scoperta. Dall'analisi accurata della velocità radiale della stella, dovuto al suo movimento attorno al baricentro del sistema, è infatti emerso un segnale periodico che si ripete ogni 233 giorni. La spiegazione più probabile emersa è che si tratti di un pianeta orbitante alla distanza di 0.4 unità astronomiche (all'incirca la distanza di Mercurio dal Sole) e avente una massa 3 volte quella della Terra: una superterra, appunto, denominata Barnard-b. Siccome però la stella di Barnard è intrinsecamente molto debole, l'energia che raggiungerebbe la superficie del pianeta ammonterebbe ad appena il 4% di quella del Sole. In queste condizioni l'acqua, se presente, sarebbe costantemente ghiacciata rendendone l'ambiente di fatto inabitabile.
La prima foto di un pianeta nascente
Il disco protoplanetario As 209
Il radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter Array), situato nelle Ande cilene a 5000 m. di quota, ha fotografato la nascita di un pianeta. L'evento è in corso nella giovane regione di formazione stellare in Ofiuco, a 410 anni luce dal Sole; si osserva un disco protoplanetario, chiamato As 209, in corrispondenza della zona di formazione del pianeta nascente, il quale dovrebbe essere un gigante gassoso all'incirca delle dimensioni di Saturno.
L'immagine pubblicata è stata ottenuta da un team guidato da Davide Fedele dell'INAF di Arcetri. Vi si osserva una struttura di anelli e buchi nella polvere che circonda una giovane stella. I dischi protoplanetari sono strutture dense di gas e polvere che circondano stelle appena formate. Forniscono la materia che un giorno si trasformerà in pianeti orbitanti, satelliti e corpi minori. Con meno di un milione di anni di età, questo sistema è molto giovane, ma possiede già due lacune chiare che sono state scolpite nel disco. È stata una sorpresa per gli astronomi scoprire un fenomeno di formazione planetaria così avanzato in un tempo che su scala cosmica è da considerare molto breve.
La lacuna esterna è profonda, larga e in gran parte senza polvere, il che suggerisce agli astronomi che un pianeta gigante con una massa poco inferiore a quella di Saturno stia orbitando qui a una distanza più di tre volte superiore a quella che separa Nettuno dal Sole. Mentre il pianeta scava il suo cammino, la polvere si accumula al bordo esterno della sua orbita, creando anelli ben definiti nel disco. La lacuna nella polvere più sottile e interna potrebbe essere stata formata da un pianeta più piccolo, ma lo studio guidato da Fedele, pubblicato su Astronomy & Astrophysics, suggerisce la possibilità che il pianeta grande e distante possa aver creato entrambi i solchi.
(adattato da un articolo di L. Grassia, La Stampa, 27-2-2018)
Atmosfera di metalli pesanti
Rendering di WASP 19-b
Gli astronomi potrebbero aver osservato una delle molecole che governano la struttura atmosferica di un pianeta ultracaldo.
Un team di ricercatori internazionali, utilizzando il Very Large Telescope dell'ESO, hanno infatti individuato ossido di Titanio (TiO2) nell'atmosfera di WASP-19b, un pianeta della massa di Giove che orbita attorno alla sua stella in appena 19 ore! Ciò comporterebbe una temperatura superficiale di ben 2000°C.
C.
WASP-19b appartiene a quella classe di esopianeti che orbitano a distanze estremamente ravvicinate rispetto al loro "Sole", nell'atmosfera dei quali si ritiene che il TiO2 giochi un ruolo simile a quello dell'ozono (O3) nell'atmosfera terrestre, ossia quello di assorbire la radiazione emessa dalla stella per ridistribuirla in modo uniforme.
Ad ogni modo, l'osservazione di un pianeta come WASP-19b rappresenta una sfida per gli astronomi, sia a causa della distanza (815 anni luce), sia del fatto che la sua luce rappresenta una minima frazione di quella emessa dalla stella. In questo caso Elyar Sedaghati dell'ESO e i suoi colleghi dell'Università di Berlino, sono riusciti ad analizzare, tramite una tecnica nota come "spettroscopia di trasmissione", la luce di questo lontano pianeta durante una serie di transiti sul disco stellare. Oltre al TiO2 sono stati individuati anche acqua, sodio, nonché una spessa caligine che diffonde la radiazione della stella.
La scoperta del TiO2 è importante a causa dell'effetto sull'atmosfera di un esopianeta; si ritiene infatti che provochi un assorbimento del calore tale da creare uno strato atmosferico dove la temperatura cresce, anziché decrescere con l'altitudine, un po' come avviene sulla Terra con lo strato di ozono nella bassa stratosfera. Cenni di questa inversione termica sono già stati osservati in altri "Giovi caldi", come WASP-33b e WASP-121b. Tuttavia, l'importanza di questa recente scoperta è che essa rappresenta la prima sostanziale evidenza del vero responsabile di tale inversione.
7 pianeti simili alla Terra attorno a una fredda nana rossa
Rendering del sistema di TRAPPIST-1
Com'è noto, uno degli obbiettivi dell'astronomia moderna è quella di individuare esopianeti non solo simili alla Terra come massa e dimensioni, ma anche situati a una distanza tale dalla stella che permetta di avere un clima temperato atto a ospitare forme di vita. Recentemente sono stati individuati tre pianeti simili al nostro che sono transitati davanti a una stella con massa pari all'8% di quella del Sole e situata a una distanza di circa 39 anni luce. La configurazione del transito di questi pianeti, combinata con la dimensione della stella di dimensioni simili a Giove e denominata TRAPPIST-1 permette uno studio approfondito delle loro proprietà atmosferiche tramite i moderni sistemi d'indagine.
Si riportano qui di seguito i risultati di una campagna di monitoraggio fotometrico effettuati sia dal suolo, sia dallo spazio.
Le osservazioni hanno rivelato la presenza di almeno sette pianeti di dimensioni simili alla terra che orbitano attorno a TRAPPIST-1. I sei più interni formano una sorta di catena di risonanza, in quanto i loro periodo orbitali (1.51, 2.42, 4.04, 6.06, 9.1 e 12.35 giorni) sono all'incirca semplici rapporti di numeri interi (simili, cioè, agli armonici di una corda in vibrazione). Questa architettura suggerisce che i pianeti si sono formati in una zona più lontana dalla stella, dopodiché sono migrati nelle sue vicinanze. Inoltre mostrano temperature di equilibrio sufficientemente basse da permettere la presenza di acqua allo stato liquido sulla loro superficie. Il ⇒ rendering seguente, adattato dalla rivista Time (13 marzo 2017), mostra la presunta superficie di uno di questi pianeti.
