Da quando la NASA Telescopio spaziale Kepler è stato lanciato nel 2009, c'è un'esplosione nello studio dei pianeti extrasolari. Con il ritiro diKepleronel 2018, è toccato a missioni come il Satellite di indagine sugli esopianeti in transito (TESS) per riprendere da dove si era interrotto il suo predecessore. Utilizzando le osservazioni di TESS, un team internazionale di astronomi ha recentemente scoperto tre esopianeti orbitante intorno a una giovane stella simile al Sole chiamata TOI 451.
La ricerca è stata condotta da Elisabeth R. Newton, assistente professore di fisica e astronomia al Dartmouth College. A lei si sono uniti ricercatori della NASA JPL, NASA Goddard, NASA Ames, NASA Exoplanet Science Institute, SETI Institute, Max-Planck-Institute for Astronomy, Kavli Institute for Astrophysics and Space Research e diverse università e osservatori.
Utilizzando i dati di TESS, il team ha esaminato le stelle nel Flusso Pesci-Eridanus , un insieme di stelle situate da circa 260 a 737 anni luce dalla Terra. Questo flusso misura circa 1.300 anni luce di lunghezza, si estende su 14 costellazioni e prende il nome da quelle che contengono le maggiori concentrazioni. Questo flusso era scoperto nel 2019 da un team guidato da Stefan Meingast utilizzando i dati ottenuti dalle ESA missione Gaia .
I punti gialli mostrano le posizioni dei sistemi noti o sospetti (con TOI 451 cerchiato) che appartengono al flusso Pisces-Eridanus. Credito: Goddard Space Flight Center della NASA
Nello stesso anno, i ricercatori guidati da Jason Curtis – un astronomo e membro della National Science Foundation (NSF) presso la Columbia University (e coautore dello studio) – ha analizzato i dati TESS per molte di queste stelle. Quello che hanno scoperto è che avevano velocità di rotazione elevate e punti stellari importanti (che ha causato cali periodici di luminosità), un'indicazione che sono significativamente più giovani di quanto si pensasse in precedenza.
Sulla base di questi risultati, Curtis e i suoi colleghi hanno scoperto che il flusso aveva solo 120 milioni di anni (il 3% del nostro Sole). Quando Newton e i suoi colleghi hanno esaminato i dati raccolti su questo stesso flusso da TESS tra ottobre e dicembre 2018, hanno notato la presenza di tre esopianeti intorno a una stella in particolare. Conosciuto come TU 451 (alias CD-38 1467), questa stella si trova a circa 400 anni luce di distanza nella costellazione dell'Eridano.
TOI 451 è una stella di tipo G (nana gialla) che è grande circa l'88% del nostro Sole, il 95% più massiccia, e anche leggermente più fredda e più fioca (essendo una stella giovane). Un'altra indicazione della sua giovinezza è il fatto che ruota una volta ogni 5,1 giorni, ovvero cinque volte più veloce del Sole. Secondo i transiti rilevati da TESS, tutti e tre i suoi pianeti orbitano intorno a TOI 451 più vicini di Mercurio al nostro Sole, rendendoli tutti caldi e inospitali alla vita (come la conosciamo).
Le osservazioni di follow-up sono state condotte nel 2019 e nel 2020 utilizzando la NASA Telescopio spaziale Spitzer (che si è ritirato il 30 gennaions, 2020) e dati d'archivio ottenuti dalla NASA Esploratore di rilevamento a infrarossi a campo ampio Near-Earth Object (NEOWISE) tra il 2009 e il 2011 (che all'epoca era ancora WISE). Ulteriori osservazioni sono state fatte dal Osservatorio Las Cumbres rete globale e la Telescopio per l'indagine sugli esopianeti di Perth in Australia.
Una resa artistica del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Credito: Goddard Space Flight Center della NASA
Tutti questi hanno confermato la presenza di questi tre esopianeti che si adattano alla designazione di 'hot Super-Earth'. I dati WISE hanno inoltre rivelato che TOI 451 è insolitamente luminoso alla luce infrarossa a lunghezze d'onda di 12 e 24 micrometri. Ciò suggerisce la presenza di un disco di detriti, che il team stima essere centrato tanto lontano dalla stella quanto Giove dal nostro Sole.
Il team ha anche studiato una debole stella vicina che sembrava essere nelle immediate vicinanze di TOI 451 nelle immagini di TESS. Utilizzo dei dati dell'ESA Osservatorio Gaia , il team di Newton ha determinato che questa stella potrebbe effettivamente essere un sistema binario di due stelle di tipo M (nana rossa) che è un compagno gravitazionale di TOI 451. Come ha spiegato il prof. Newton in una recente NASA comunicato stampa :
“Questo sistema controlla molte scatole per gli astronomi. Ha solo 120 milioni di anni e solo 400 anni luce di distanza, consentendo osservazioni dettagliate di questo giovane sistema planetario. E poiché ci sono tre pianeti tra due e quattro volte le dimensioni della Terra, sono obiettivi particolarmente promettenti per testare teorie su come si evolvono le atmosfere planetarie».
Il più interno di questi pianeti (TOI 451 b) è circa 1,9 volte la dimensione della Terra, da 2 a 12 volte la sua massa e ha un periodo orbitale di 1,9 giorni. TOI 451 c è circa tre volte la dimensione della Terra, 16 volte più massiccia e ha un periodo orbitale di 9,2 giorni. Il pianeta più esterno (TOI 451 d) è quattro volte più grande della Terra, da 4 a 19 volte più massiccio e ha un periodo orbitale di 16 giorni. Le stime della temperatura vanno da circa 1.200 °C (2.200 °F) per b a circa 450 °C (840 °F) per d.
TOI 1338 b è un pianeta circumbinario in orbita attorno alle sue due stelle. È stato scoperto da TESS. Immagine di credito: Goddard Space Flight Center della NASA/Chris Smith
Insieme alla sua relativa vicinanza alla Terra, questi risultati indicano che TOI 451 e altre stelle nel flusso Pisces-Eridanus potrebbero essere candidati eccellenti per lo studio. In particolare, la giovane età di queste stelle significa che potrebbero rivelare molto sulla formazione e l'evoluzione di stelle e pianeti. Come Jessie Christiansen, co-autrice dell'articolo e vice responsabile scientifico del Archivio di pianeti extrasolari della NASA , spiegato :
“Grazie alla copertura quasi totale del cielo di TESS, le misurazioni che potrebbero supportare la ricerca di pianeti in orbita attorno ai membri di questo flusso erano già disponibili per noi quando il flusso è stato identificato. I dati di TESS continueranno a consentirci di spingere i limiti di ciò che sappiamo sugli esopianeti e sui loro sistemi negli anni a venire».
Come il suo predecessore, TESS ricerca gli esopianeti esaminando migliaia di stelle in un campo e cercando cali periodici di luminosità. Queste sono indicazioni di transiti, dove i pianeti passano davanti alla faccia di una stella (rispetto all'osservatore). Nelle giuste condizioni, la luce che passa attraverso l'atmosfera di un esopianeta consentirà agli astronomi di ottenere spettri, che possono essere utilizzati per determinare la composizione di un'atmosfera.
Data la loro massa, gli astronomi si aspettano che i pianeti TOI 451 manterranno gran parte delle loro atmosfere mentre si evolvono, nonostante l'intenso calore a cui sono esposti. Ciò significa che le osservazioni future con i telescopi di nuova generazione potrebbero rivelare di cosa sono composte queste atmosfere, fornendo indizi vitali su come le atmosfere si evolvono nel tempo.
Rappresentazione artistica della super-Terra rocciosa HD 85512 b. Credito: ESO/M. Kornmesser
Disse Elisa Quintana, astrofisica del Goddard Space Flight Center della NASA:
“Misurando la luce delle stelle che penetra nell'atmosfera di un pianeta a diverse lunghezze d'onda, possiamo dedurre la sua composizione chimica e la presenza di nuvole o nebbie ad alta quota. I pianeti di TOI 451 offrono obiettivi eccellenti per tali studi con Hubble e l'imminente James Webb Space Telescope.
Al momento della stesura di questo articolo, un totale di 4.352 pianeti extrasolari sono stati confermati in 3.221 sistemi mentre altri 5.765 candidati sono in attesa di conferma. Molti di questi pianeti orbitano attorno a stelle molto simili alle nostre e più di alcuni sono considerati 'potenzialmente abitabili'. Questi sono considerati buoni candidati per le osservazioni di follow-up una volta che il James Webb e il Nancy Grace Roman i telescopi spaziali portano nello spazio.
Sebbene i pianeti di TOI 451 non siano probabilmente abitabili, è probabile che le osservazioni di follow-up ci dicano molto su come si evolvono i pianeti, il che potrebbe aiutarci a restringere la ricerca.
Ulteriori letture: NASA , Il Giornale Astrofisico