Una Super-Terra vicina alla nostra

This artist’s impression shows the exoplanet LHS 1140b, which orbits a red dwarf star 40 light-years from Earth and may be the new holder of the title “best place to look for signs of life beyond the Solar System”. Using ESO’s HARPS instrument at La Silla, and other telescopes around the world, an international team of astronomers discovered this super-Earth orbiting in the habitable zone around the faint star LHS 1140. This world is a little larger and much more massive than the Earth and has likely retained most of its atmosphere.
Rappresentazione artistica di una Super-Terra. Crediti: ESO.

Il TNG-Telescopio Nazionale Galileo ha permesso di caratterizzare una nuova Super-Terra grazie al potente cacciatore di pianeti extrasolari, HARPS-N.

La scoperta ha richiesto l’analisi di 151 spettri ad alta risoluzione della stella GJ 625 (distante appena 21.2 anni luce dal Sole), raccolti in tre anni e mezzo grazie a questo strumento.

Il progetto ha coinvolto la comunità italiana di Gaps (Global Architecture of Planetary Systems), l’Institut de Ciències de l’Espai de Catalunya (Ice), e l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), e ha visto la partecipazione delle astronome e degli astronomi Laura Affer, Giuseppina Micela, Jesus Maldonado e Antonio Maggio, tutti astronomi dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo.

Il pianeta, con una massa di 2.8 masse terrestri, orbita con un periodo di 14.63 giorni a una distanza di 0.078 unità astronomiche (circa 12 milioni di km) dalla sua stella, ossia all’interno della fascia di abitabilità, la regione attorno una stella dove un pianeta può ospitare acqua allo stato liquido.

Per saperne di più: Media INAF: Vista al Tng una super-Terra a 21 anni luce

Al GAL Hassin di Isnello alla ricerca di nuovi mondi

Il team GAPS al Parco Astronomico GAL Hassin di Isnello.
Il team GAPS al Parco Astronomico GAL Hassin di Isnello.

Coinvolti università e vari istituti INAF-Istituto Nazionale di Astrofisica. I ricercatori hanno visitato il Centro Astronomico ritenendolo di grande interesse scientifico e per le attività didattiche e divulgative che lo stesso è in grado di svolgere grazie al Planetario e alle strumentazioni presenti che, a breve, verranno completate con i nuovissimi exhibit nelle sale museali. “Un’eccellenza in grado di coniugare ricerca astrofisica di altissimo livello – con il telescopio WMT-Wide-field Mufara Telescope che verrà collocato su Monte Mufara (1865 m) – e divulgazione delle conoscenze scientifiche” ci dice Sabrina Masiero, astrofisica che lavora al Centro GAL Hassin e all’INAF-Palermo.

“È stato fatto il punto del progetto in cui abbiamo trovato un numero notevole di pianeti di piccola massa intorno a stelle vicine al nostro Sole”, racconta Giusi Micela, Direttore dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo, “i pianeti di piccola massa sono quelli interessanti perché si avvicinano di più alla nostra Terra”. “Inizia una seconda fase nel programma GAPS”, continua Aldo Bonomo dell’INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, “si studieranno meglio la formazione e l’evoluzione dei pianeti giganti cercando nuovi pianeti attorno a stelle giovanissime e si punterà, in particolare, sulle atmosfere dei pianeti giganti caldi per cercare alcune molecole come l’acqua per capire dove si è formato il pianeta”.

 

A Palermo, e si concluderà a Isnello, un meeting sui Nuovi Mondi

Rappresentazione artistica di un sistema planetario col logo GAPS. Crediti: NASA-JPL/Caltech
Rappresentazione artistica di un sistema planetario col logo GAPS. Crediti: NASA-JPL/Caltech

Ricercatori e astronomi di tutt’Italia e d’Europa a convegno

Dal 15 al 17 maggio 2017 si svolgerà a Palermo, organizzato dall’INAF – Osservatorio Astronomico, nella sede dell’ Orto Botanico e si concluderà a Isnello, presso il Parco Astronomico GAL Hassin, il X° meeting di GAPS – Global Architecture of Planetary Systems. Tre giorni intensissimi per fare il punto sui risultati e sulle aspettative del programma di osservazione dell’INAF- Istituto Nazionale di Astrofisica per la caratterizzazione dei sistemi planetari.

GAPS è partito ufficialmente nell’agosto 2012 con l’entrata in funzione dello strumento HARPS-N, il più potente cacciatore di pianeti extrasolari dell’emisfero boreale montato al TNG – Telescopio Nazionale Galileo, che ha sede a La Palma, Isole Canarie. Quest’anno ad HARPS-N verrà affiancato lo strumento GIANO, un secondo potente spettrometro per lo studio dei pianeti extrasolari che permetterà di fare osservazioni anche nell’infrarosso, oltre che nel visibile. Un grande occhio che aumenta la sua capacità di visione. Questi due strumenti combinati, infatti, danno vita a GIARPS. Quando la luce della stella osservata entra all’interno di GIARPS, la parte ottica e quella infrarossa della luce vengono separate. La parte ottica della radiazione viene deflessa verso HARPS-N mentre quella infrarossa verso GIANO. Nell’infrarosso sarà possibile osservare stelle molto attive, oltre che oggetti freddi come le stelle rosse, molto comuni, e attorno alle quali sono stati trovati molti nuovi mondi.

E da GIARPS si aspettano grandi risultati!

 

La migrazione violenta dei giganti caldi

Rappresentazione artistica di un gioviano caldo. Crediti: NASA/ESA
Rappresentazione artistica di un gioviano caldo. Crediti: NASA/ESA

Un lavoro durato oltre due anni e che fornisce il più grande campione di sistemi in transito con parametri orbitali e fisici determinati in modo omogeneo. Un team di ricercatori del programma osservativo GAPS porta a casa un risultato importante sulla migrazione dei giganti gassosi.

Duecentotrentuno pianeti giganti gassosi in transito: è il più grande campione di oggetti transitanti con parametri orbitali e fisici determinati in modo omogeneo in oltre due anni di lavoro da un gruppo di astronomi del programma osservativo GAPS  Global Architecture of Planetary Systems – coordinati da Aldo Bonomo dell’INAFOsservatorio Astrofisico di Torino. Per 45 dei 231 sistemi planetari che orbitano attorno alle stelle più brillanti del campione, il team GAPS ha ottenuto quasi 800 nuove misure di velocità radiale di alta precisione con HARPS-N (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher for the Northern hemisphere), il potente cacciatore di pianeti extrasolari montato al Telescopio Nazionale Galileo (TNG), con un duplice scopo: migliorare la misura dei parametri orbitali e fisici dei pianeti giganti già noti e cercare nuovi pianeti a maggiori distanze orbitali. E ciò al fine di capire meglio la formazione e la migrazione dei pianeti giganti.

Uno degli argomenti più discussi riguarda il modo in cui i pianeti gioviani caldi (hot Jupiters), che si trovano a distanze di qualche centesimo della distanza Terra-Sole dalle loro stelle e hanno pertanto temperature superiori ai 1000° C, sono arrivati dove li osserviamo oggi. “Questi pianeti devono essersi formati molto più lontano dalla stella, probabilmente oltre la snowline, cioè la linea di condensazione dell’acqua nel disco proto-planetario dove c’era molta più abbondanza di materiale solido per formare i nuclei di questi pianeti e, successivamente, sono migrati verso la stella madre” racconta Aldo Bonomo, primo autore di questo studio accettato per pubblicazione sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

Si pensa che due siano i meccanismi di migrazione più importanti: il primo prevede una migrazione “tranquilla” nel disco che avviene per interazione tra il pianeta e il disco proto-planetario e al termine della quale il pianeta potrebbe giungere fino a distanze molto prossime alla stella su un’orbita circolare o con eccentricità molto piccola; il disco tende infatti a smorzare qualunque eccentricità elevata. Il secondo meccanismo, definito migrazione ad alta eccentricità (High Eccentricity Migration, HEM), è invece un tipo di migrazione “violenta”: dopo la dissipazione del disco proto-planetario, fra i pianeti giganti che si sono formati avrebbero luogo delle interazioni gravitazionali per le quali il pianeta più interno sopravvissuto ad esse verrebbe a trovarsi su un’orbita molto eccentrica. Tale pianeta migra in seguito verso la stella per dissipazione di energia orbitale dovuta ad effetti mareali al periastro, ovvero alla distanza minima dalla stella lungo la sua orbita eccentrica. Tale dissipazione mareale porta anche ad una progressiva circolarizzazione dell’orbita eccentrica (ovvero l’orbita da ellittica tende a diventare circolare).

“In questo studio mettiamo in evidenza come, per questo campione di giganti gassosi che non hanno altri pianeti vicini, il meccanismo di migrazione violenta per alta eccentricità sembra essere dominante” ci spiega Aldo Bonomo. “Tuttavia, alcuni pianeti giganti caldi sono verosimilmente migrati anche per interazioni con il disco”.

Il diagramma mostra l’andamento dell’eccentricità in funzione del periodo orbitale per i pianeti del campione studiato con eccentricità ben determinate. Crediti: A. Bonomo et al.
Il diagramma mostra l’andamento dell’eccentricità in funzione del periodo orbitale per i pianeti del campione studiato con eccentricità ben determinate. Crediti: A. Bonomo et al.

La figura qui sopra mostra come varia l’eccentricità in funzione del periodo orbitale per il sottocampione dei 231 pianeti avente l’eccentricità ben determinata: i triangoli neri, i cerchi arancioni e i quadrati blu indicano rispettivamente i pianeti con orbite circolari (eccentricità e=0), orbite leggermente eccentriche (0<e<0.1) ed eccentricità elevate (e>0.1). “Questo diagramma mostra proprio l’effetto che ci aspettiamo dalla migrazione ad alta eccentricità. Infatti, i pianeti più vicini alle loro stelle, ovvero con periodi orbitali più brevi (per la terza legge di Keplero), hanno orbite circolari o piccole eccentricità perché gli effetti mareali sono più forti al diminuire della distanza pianeta-stella. I pianeti più lontani e dunque con periodi orbitali più lunghi mantengono invece un’orbita notevolmente eccentrica che la migrazione nel disco non può spiegare.”

In un lavoro recente in fase di pubblicazione e guidato da Massimiliano Esposito dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte [1], il team GAPS ha mostrato che la migrazione violenta HEM può portare anche a disallineamenti dell’orbita planetaria rispetto al piano equatoriale della stella, ma “interazioni mareali stella-pianeta possono successivamente riallineare l’orbita, in modo simile a quanto avviene con la circolarizzazione di orbite eccentriche, anche se con tempi scala diversi” afferma Massimiliano Esposito.

L’analisi omogenea dei 231 sistemi in transito mette in luce anche un altro risultato interessante, ovvero l’assenza di pianeti massivi (con masse all’incirca maggiori di 3 masse gioviane) su orbite circolari e prossime alla stella. “Una delle spiegazioni plausibili per tale assenza è che questi pianeti, in virtù della loro massa, abbiano generato delle maree sulla stella di intensità così grande che, per scambio di momento angolare, potrebbero essere stati ingoiati dalla stella” racconta Aldo Bonomo. “In altre parole, pianeti così massivi potrebbero essere esistiti ma ora non li vediamo più”.

Numerose restano le questioni aperte, ad esempio qual è la frazione di pianeti giganti che, migrando verso la stella, finiscono per esserne fagocitati; qual è il meccanismo dominante nel produrre HEM (planet-planet scattering, perturbazioni di tipo Kozai-Lidov, caos secolare, ecc.); o ancora, qual è l’effetto della migrazione dei giganti gassosi sulla presenza di pianeti terrestri nella zona di abitabilità della stella. Simulazioni dinamiche mostrano infatti che la migrazione violenta HEM ha conseguenze deleterie per l’esistenza di pianeti rocciosi potenzialmente abitabili, rimuovendo il materiale roccioso necessario per la loro formazione oppure spingendo tali pianeti a collidere con la stella o, al contrario, fuori dal sistema planetario.

Per dare risposta a queste domande fondamentali il team GAPS ha realizzato lo strumento GIARPS al TNG, ottimizzato per la ricerca e caratterizzazione di pianeti attorno a stelle giovani. Nuovi e intriganti risultati sulla formazione e migrazione planetaria ci attendono nel prossimo futuro!

 

Leggi su ArXiV l’articolo: A. S. Bonomo et al., The GAPS Programme with HARPS-N@TNG. XIV. Investigating giant planet migration history via improved eccentricity and mass determination for 231 transiting planets.

[1] Massimiliano Esposito et al., The GAPS Programme with HARPS-N at TNG. XIII. The orbital obliquity of three close-in massive planets hosted by dwarf K-type stars: WASP-43, HAT-P-20 and Qatar-2, Astronomy & Astrophysics.

Pubblicato su Media INAF: La migrazione violenta dei giganti caldi