Nuovi potenziali pianeti in ammassi stellari

Rappresentazione artistica di un pianeta attorno ad una stella di ammasso. L. Calcada / ESO.
Rappresentazione artistica di un pianeta attorno ad una stella di ammasso. L. Calcada / ESO.

Risultati interessanti emergono dal nuovo programma sulla ricerca di pianeti extrasolari negli ammassi basato su osservazioni ricavate dalla missione spaziale Kepler/K2 della NASA e dall’analisi dei cataloghi stellari ottenuti dalle riprese con il grande telescopio Schmidt dell’Osservatorio Astrofico di Asiago dell’INAF di Padova. Il telescopio Schmidt, in particolare, permette riprese che coprono un ampio campo di vista e quindi, di individuare e misurare le sorgenti anche più deboli mantenendo una risoluzione angolare maggiore rispetto a quella fornita dalle immagini della missione Kepler.

Grazie a questa tecnica, sono stati individuati ben 7 candidati pianeti nell’ammasso M44, noto come ammasso del Presepe, e 3 potenziali esopianeti per M67.  Tra i vari esopianeti candidati, quindi pianeti ancora da confermare, uno sembra promettente: orbita attorno ad una stella dell’ammasso M44, con un periodo orbitale di soli 15 giorni  e con diametro circa 2 volte la Terra. La sua massa, insieme a quella di tutti gli altri candidati pianeti, dovrà essere confermata grazie alle future osservazioni compiute con il potente cacciatore di pianeti extrasolari HARPS-N, montato al TNG-Telescopio Nazionale Galileo.

La scoperta di nuovi pianeti in ammassi è fondamentale in quanto essi rappresentano laboratori ideali per testare i modelli di evoluzione stellare. Inoltre, le proprietà caratteristiche delle stelle quali la massa, l’età, la composizione chimica e la distanza sono più facili da determinare nelle stelle di ammasso che nelle stelle di campo della nostra Galassia.

Per saperne di più: Media INAF: A caccia di esopianeti negli ammassi stellari 

Quarto GOAL per GAPS

Una rappresentazione artistica di due super-Terre che transitano davanti alla loro stella madre. Crediti: NASA/ESA/STScI/J. de Wit (MIT).
Una rappresentazione artistica di due super-Terre che transitano davanti alla loro stella madre. Crediti: NASA/ESA/STScI/J. de Wit (MIT).

Scoperti i primi due pianeti rocciosi e massicci intorno ad una stella di tipo M, meno calda e luminosa del Sole. Si tratta del quarto sistema planetario scoperto dal team del programma osservativo GAPS – Global Architecture of Planetary Systems dell’INAF grazie ad HARPS-N il cacciatore di pianeti extrasolari montato al TNG-Telescopio Nazionale Galileo.  

Il suo nome è GJ 3998, e i suoi 58 anni luce di distanza dalla Terra lo rendono l’undicesimo sistema planetario più vicino a noi (al momento della scoperta), formato da una stella di tipo M, quindi più fredda e meno luminosa del Sole, e da due pianeti rocciosi del tipo Super-Terre.

Le stelle di classe M, più fredde e più piccole del Sole, costituiscono circa i tre quarti delle stelle della nostra Galassia e rappresentano un target interessante per i programmi di ricerca dei pianeti extrasolari, di cui fa parte anche GAPS dell’INAF. I pianeti di tipo roccioso in orbita attorno a questo tipo di stelle sono più facili da essere scoperti rispetto ai pianeti che ruotano attorno a stelle più massicce.

“Il sistema planetario attorno alla stella GJ 3998 è il primo risultato che otteniamo dal nostro studio sui pianeti extrasolari attorno a stelle più piccole e più fredde rispetto al nostro Sole” racconta Laura Affer dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo e prima autrice del paper. “Di questi due pianeti massicci e presumibilmente rocciosi conosciamo il periodo di rotazione e la massa, ma non conosciamo il raggio. Conoscerlo permetterebbe di avere informazioni su un parametro importante: la densità e, di conseguenza, sulla struttura interna del pianeta”.

Il pianeta più interno del sistema planetario potrebbe essere il tassello mancante nello studio della composizione dei pianeti simili alla Terra. “Si è osservato che i pianeti con masse minori di 6 masse terrestri sembrano avere una composizione simile a quella terrestre” continua Laura Affer. “Se il pianeta più interno, GJ 3998b con massa 2,5 volte quella terrestre, venisse osservato transitare davanti alla sua stella, sarebbe possibile fare delle misure dirette del suo raggio. In questo modo, noti raggio e massa sarebbe possibile sistemare un punto ben preciso nel diagramma massa-raggio per questi sistemi transitanti, coprendo così la zona delle 2-3 masse terrestri che al momento è priva di punti, cioè di pianeti noti. Solo così si potrebbe capire se la composizione di GJ 3998b è simile a quella della Terra”.

Per questo motivo, è stata fatta una richiesta di 20 ore di osservazione con lo Spitzer Space Telescope della NASA per monitorare il pianeta più interno del sistema e vedere se transita davanti alla stella.

Per saperne di più: Media INAF – Due pianeti rocciosi scoperti da un team INAF

 

 

Il primo sistema planetario in un ammasso stellare

Una rappresentazione artistica del pianeta più interno Pr0211b, uno hot Jupiter con un periodo orbitale di 2 giorni. Nell’immagine l’artista ha rappresentato un possibile sfondo stellare estremamente denso tipico di un ammasso aperto. Il pianeta scoperto Pr0211c non è rappresentabile in scala perché, avendo esso un periodo di almeno 9 anni, sarebbe necessario disegnarlo a diversi metri di distanza dal primo. Crediti: NASA/JPL-Caltech
Una rappresentazione artistica del pianeta più interno Pr0211b, uno hot Jupiter con un periodo orbitale di 2 giorni. Nell’immagine l’artista ha rappresentato un possibile sfondo stellare estremamente denso tipico di un ammasso aperto. Il pianeta scoperto Pr0211c non è rappresentabile in scala perché, avendo esso un periodo di almeno 9 anni, sarebbe necessario disegnarlo a diversi metri di distanza dal primo. Crediti: NASA/JPL-Caltech

Finora, sono stati i pianeti extrasolari osservati attorno alle stelle di campo a far parlare di sé.  Negli oltre 2000 pianeti confermati in 1300 sistemi planetari, solo una manciata sono i pianeti scoperti in orbita attorno a stelle appartenenti ad ammassi aperti.

Grazie al programma osservativo GAPS dell’INAF è stato scoperto il primo sistema planetario multiplo in un ammasso stellare aperto. Dopo il già noto Pr0211b, orbitante molto vicino alla stella madre, ora si è rilevato, su un’orbita molto più esterna, anche Pr0211c, otto volte più massiccio di Giove e con un periodo orbitale di almeno nove anni. Il sistema planetario Pr0211 o M44 (detto anche Ammasso Presepe o Alveare) si trova nella costellazione del Cancro, a circa 600 anni luce da noi.

All’Università di Padova si stanno compiendo da qualche tempo studi importanti per comprendere le proprietà di questi pianeti rispetto a quelli orbitanti attorno alle stelle di campo.

La scoperta è stata possibile grazie allo spettrometro HARPS-N al Telescopio Nazionale Galileo (TNG, Isole Canarie) e con dati osservativi raccolti da TRES.

Per ulteriori informazioni, Media INAF – Sistema planetario nell’Ammasso di Galileo.

I nuovi mondi hanno oggi un nome

Per la prima volta tutti hanno avuto la possibilità di attribuire un nome ai pianeti extrasolari e alle loro stelle tramite il concorso NameExoWorlds promosso dalla IAU-International Astronomical Union che è l’autorità riconosciuta per assegnare ufficialmente i nomi ai corpi celesti.

Le statistiche raccolte da IAU relative al Concorso NameExoWorlds mostrano che il 70 per cento dei votanti ha dato una sola preferenza per i 20 sistemi planetari, mentre il 6,4 per cento ha votato tra 6 e 19 exoworlds. L’India è stata il paese col maggior numero di votazioni (36%), seguita da Stati Uniti (19,5%) e Spagna (8%). L’Italia si colloca al nono posto (1.56%). Crediti: IAU.
Le statistiche raccolte da IAU relative al Concorso NameExoWorlds mostrano che il 70 per cento dei votanti ha dato una sola preferenza per i 20 sistemi planetari, mentre il 6,4 per cento ha votato tra 6 e 19 exoworlds. L’India è stata il paese col maggior numero di votazioni (36%), seguita da Stati Uniti (19,5%) e Spagna (8%). L’Italia si colloca al nono posto (1.56%). Crediti: IAU.

Oltre mezzo milione di voti da 182 paesi differenti. Iniziativa senza dubbio stimolante per il pubblico, oltre che per gli organizzatori, che ha contribuito a dare il nome a 31 pianeti extrasolari e a 14 stelle madri che formano 19 exoworld o sistemi planetari.

I nuovi nomi adottati per i 19 exoworld ricordano alcune figure mitologiche di varie culture e di epoche differenti, scienziati famosi, personaggi di fantasia, città antiche e parole che provengono da lingue non più in uso. La lista completa dei risultati è disponibile sul sito web IAU NameExoWorlds.

Le proposte vincenti sono giunte da tutto il globo: quattro dal Nord America (USA e Canada), una dall’America Latina (Messico), due da Medio Oriente e Africa (Siria e Marocco), sei dall’Europa (Francia, Italia, Paesi Bassi, Spagna, Svizzera) e sei dall’Asia (Giappone, Tailandia) e Australia.

Distribuzione geografica delle proposte vincitrici del Concorso NameExoWorlds raccolte da IAU. Quattro di queste arrivano dal Nord America (USA e Canada), una dall’America Latina (Messico), due da Medio Oriente e Africa (Siria e Marocco), sei dall’Europa (Francia, Italia, Paesi Bassi, Spagna, Svizzera) e sei dall’Asia (Giappone, Tailandia) e Australia. Crediti: IAU. 
Distribuzione geografica delle proposte vincitrici del Concorso NameExoWorlds raccolte da IAU. Quattro di queste arrivano dal Nord America (USA e Canada), una dall’America Latina (Messico), due da Medio Oriente e Africa (Siria e Marocco), sei dall’Europa (Francia, Italia, Paesi Bassi, Spagna, Svizzera) e sei dall’Asia (Giappone, Tailandia) e Australia. Crediti: IAU.

Anche l’Italia è tra i finalisti: la proposta del Planetario Südtirol Alto Adige, con 2305 voti, ha attribuito al sistema planetario PSR 1257+12 i nomi di Lich per la stella e di Draugr, Poltergeist e Phobetor per i pianeti. PSR 1257+12 è una stella di neutroni, la prima stella attorno a cui nel 1992 fu scoperto il primo pianeta extrasolare. L’idea del nome Lich, che letteralmente significa “cadavere” o “non-morto”, come si legge nella proposta sottomessa dal Planetario, è relativa al fatto che la stella ha terminato la fusione termonucleare, ma emette ancora della radiazione elettromagnetica, per cui si può pensarla come “una stella non-morta, o zombie”. Analogo discorso vale per i nomi attribuiti ai pianeti di questo sistema.

Da oggi, guardando in cielo, potremmo immaginare di scorgere il pianeta Galileo attorno alla stella 55 Cancri-Copernicus, o Sancho attorno a mu Arae-Cervantes, o Hypatia attorno a iota Draconis. Non riusciremo a scorgerli perché troppo lontani, deboli ed estremamente vicini alla loro stella madre, ma potrebbero essere le mete di futuri viaggi spaziali.

Fonte Media INAF – Ecco i  nomi dei nuovi mondi. Per leggere il comunicato stampa del Planetario Südtirol Alto Adige cliccate qui

Immagini a più grandi dimensioni sono disponibili sul sito NameExoWorlds: le statistiche relative al concorso le trovate qui, la distribuzione geografica delle proposte vincitrici qui.

 

SPHERE apre nuovi orizzonti

SPHERE (Spectro-Polarimetric Hugh-contrast Exoplanet Research), installato sull’UT 3 (Unit Telescope 3) del VLT-Very Large Telescope dell’ESO, è uno strumento in grado di ottenere vere e proprie immagini dirette di corpi celesti, quali pianeti o nane brune, orbitanti attorno ad altre stelle. Grazie all’uso combinato dei due sotto-strumenti, IFS e IRDIS, SPHERE ci sta aprendo nuovi orizzonti nello studio di oggetti grazie proprio alle capacità di imaging ad alto contrasto nelle lunghezze d’onda dell’ottico e del vicino infrarosso, e alla spettroscopia a bassa dispersione.

Sono stati pubblicati su A&A i primi quattro articoli con i risultati ottenuti con l’analisi dei dati raccolti nella delicata fase di test dello strumento.

Vediamo brevemente i risultati dei quattro sistemi planetari studiati.

Il  sistema planetario GJ758. Crediti: Vigan et al., http://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa26465-15.pdf
Il sistema planetario GJ758. Crediti: Vigan et al., http://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa26465-15.pdf

Il sistema planetario GJ758 è formato da una stella di sequenza principale di tipo solare attorno alla quale ruota una nana bruna, la compagna più fredda finora rilevata con il metodo del direct imaging. IRDIS nel vicino infrarosso mostra, oltre al grande dettaglio della nana bruna, anche un oggetto più interno. Nell’immagine a sinistra si possono distinguere tre oggetti oltre alla stella centrale oscurata: la nana bruna GJ 758B (marcata con la lettera “B”), una stella di background (“bkg”) e la nuova candidata compagna (“cc”). I risultati forniti dallo strumento IRDIS portano a ipotizzare che anche questo oggetto sia una nana bruna.

Il secondo articolo si basa sulle proprietà e sull’architettura del giovane sistema planetario PZ Telescopii e del sistema HD 1160. Osservati e studiati in grande dettaglio con SPHERE, i dati sono stati confrontati con altri ad essi complementari presi con strumenti differenti: sono state confermate le caratteristiche fisiche del pianeta PZ Telescopii B e l’eccentricità della sua orbita, oltre a realizzare la prima classificazione spettrale della compagna nana bruna più vicina di HD1160.

Gli ultimi due articoli sono dedicati al sistema planetario HR8799 fomato da una stella giovane di sequenza principale e da quattro pianeti giganti gassosi e molto massicci. Questo sistema rappresenta un laboratorio unico per testare le teorie di formazione planetaria, per indagare le varietà architetturali, oltre che per indagare la fisica e la chimica in gioco nelle loro atmosfere.

Per maggiori informazioni: Media INAF – Nuovi orizzonti per SPHERE 

I quattro articoli con link ad A&A

  1. First light of the VLT planet finder SPHERE. I. Detection and characterization of the sub-stellar companion GJ 758 B http://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa26465-15.pdf
  2. First light of the VLT planet finder SPHERE. II. The physical properties and the architecture of the young systems PZ Tel and HD 1160 revisitedhttp://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa26594-15.pdf
  3. First light of the VLT planet finder SPHERE. III. New spectrophotometry and astrometry of the HR8799 exoplanetary system http://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa26835-15.pdf
  4. First light of the VLT planet finder SPHERE. IV. Physical and chemical properties of the planets around HR8799
    http://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa26906-15.pdf