UN'ALTRA SUPERTERRA VICINA

Se consideriamo le migliaia di pianeti extrasolari che conosciamo oggi, ci viene da sorridere pensando che solamente 30 anni fa gli unici pianeti noti nell'intero universo erano quelli del nostro sistema solare. 

La crescita ormai esponenziale del numero di scoperte di nuovi pianeti va di pari passo con l'avanzamento tecnologico che ci permette di osservare sempre più in dettaglio.

Di questa felice tendenza è testimone l'ultima scoperta, che ci fa conoscere una superterra ad appena 21.2 anni luce dal nostro sistema solare, un nulla in termini astronomici. Un mondo speciale che, con ulteriori studi ed osservazioni, potrebbe riservare anche qualche sorpresa. 

Poichè il piano orbitale del pianeta attorno alla sua stella non coincide con la nostra linea di vista, il pianeta non si trova a transitare di fronte alla sua stella come la maggior parte dei pianeti extrasolari che conosciamo oggi, dunque per scoprirlo e studiarlo è inutile il metodo del transito. Fondamentale invece per scovarlo è stato il metodo della velocità radiale, che evidenzia la perturbazione gravitazionale prodotta dalla presenza dell'invisibile pianeta sulla sua stella. 

C'è tanta Italia in questa scoperta, effettuata con il nostro Telescopio Nazionale Galileo (TNG) alle Canarie che monta HARPS-N, uno degli spettrometri più sensibili al mondo e veterano come scopritore di nuovi mondi.

Il nuovo pianeta, battezzato GJ 625b (o Gliese 625b), è un mondo roccioso posto al limite della fascia di abitabilità della sua stella. Con la sua massa pari a 2.8 volte quella del nostro pianeta, il nuovo mondo rientra nella ormai numerosa classe delle superterre.

La sua stella, GJ 625 (o Gliese 625, mv:+10.2 nel Drago), è una nana rossa ed è stata osservata per ben 3 anni dagli astronomi, proprio per evidenziare la presenza di anomalie gravitazionali (anomalie nella velocità radiale) che indicassero la presenza di uno o più pianeti in orbita. Grazie a 151 spettri raccolti da HARPS-N si è potuto stimare il periodo orbitale, pari a 14 giorni. Il pianeta ruota a 0.08 UA dal suo sole.

Come accennato, il pianeta si trova a ridosso del limite interno della fascia di abitabilità della sua stella e quindi potrebbe ospitare acqua liquida in superficie, ma molto dipende dalla sua atmosfera e dal suo periodo di rotazione. Entrambi i fattori giocano un ruolo chiave nel determinare la temperatura superficiale del pianeta ed in ultima istanza la sua possibile abitabilità.

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KEPLER 454b : DALLA CLASSIFICAZIONE AD INASPETTATE SCOPERTE.

Oggi conosciamo decine di pianeti extrasolari di dimensioni simili a quelle della Terra, detti pianeti

terrestri, e centinaia sono ancora in attesa di essere confermati.
Confrontati con la Terra, in base al loro raggio si dividono in Subterre, Terre e Superterre.
Tra tutti quelli oggi noti si è visto che gli esopianeti terrestri si collocano in due grosse categorie. Quelli più piccoli tendono ad essere rocciosi (come la Terra) e a possedere una maggiore densità, quelli leggermente più grandi mostrerebbero una composizione gassosa e bassa densità (come Nettuno).
Nonostante il gran numero di pianeti terresti scoperti, al momento solo per 12 di essi è stato possibile stimare la massa reale con precisione. Per la maggior parte degli altri tale stima si basa solo sulle dimensioni, portando però con sè molte incertezze.

Le prime stime sulla dimensione del pianeta extrasolare Kepler 454b lo collocavano tra le due categorie, sollevando sostanziali dubbi circa la sua reale massa e composizione.
Approfondendo lo studio su questa importante categoria di mondi alieni ci si è accorti di un’ulteriore dicotomia, basata anch’essa sulle dimensioni.
I pianeti con raggi minori di 1.6 volte quello terrestre hanno struttura e composizione rocciosa analoga a quella della Terra; quelli con raggi compresi tra 2 e 2,7 volte quello terrestre possiedono invece una minore densità e conseguentemente una struttura leggermente differente.
La minore densità indicherebbe la presenza di una grande quantità di gas, organizzato probabilmente in una spessa e densa atmosfera e probabilmente composta da vapore acqueo, idrogeno ed elio.
Kepler 454b possiede un raggio pari a 1,86 volte quello terrestre e la sua classificazione definitiva necessitava ulteriori studi. Il team guidato da Sara Gettel (Harvard-Smithsonian Center for

Astrophysics) si è occupato di dissipare il mistero sulla reale composizione di questo mondo.

Il team di astronomi, attraverso l’avanzatissimo spettrografo HARPS-N montato sul Telescopio Nazionale Galileo, ha ottenuto 63 rilevazioni della velocità radiale (ovvero del “disturbo” gravitazionale generato dalla presenza del pianeta) della stella attorno a cui ruota Kepler 454b. Ulteriori 36 rilevazioni sono state effettuate con lo spettrografo HIRES montato sul telescopio Keck alle Hawaii.
Tali misure hanno dissipato molti dubbi e regalato anche delle sorprese:
1) il raggio del pianeta è in realtà 2,37 volte quello terrestre;
2) la massa è ben 6,8 volte quella terrestre;
3) sopresa: sono stati scoperti altri due pianeti nel sistema (Kepler 454c, che ha una massa pari a 4,5 volte quella di Giove, e l’ancora più massiccio e distante Kepler 454d ).

Queste nuove misure collocano Kepler 454b con certezza nella categoria dei pianeti gassosi e poco densi: la densità calcolata dal team è circa la metà di quella terrestre, ovvero 2,76 g/cm3.
Tale risultato confermerebbe la teoria secondo la quale i pianeti rocciosi non crescerebbero oltre 1,6 raggi terrestri ed oltre una massa pari a 6 volte quella della Terra. Quei mondi che superano tale limite diverrebbero grandi pianeti gassosi dotati di una spessa e densa atmosfera.

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IL PIANETA ROCCIOSO CONFERMATO PIU' VICINO AL SISTEMA SOLARE

A pochissimi giorni dall'annuncio di Kepler 452b, questa volta ad ottenere l'importantissimo risultato planetario è stato il telescopio spaziale Spitzer.

La stella attorno a cui orbita il pianeta studiato da Spitzer è visibile ad occhio nudo (mag. vis. = 5,5) in direzione della costellazione di Cassiopea: catalogata come HD 219134, dista solo 21 anni luce dalla Terra. Si tratta di una stella di 12,4 miliardi di anni, nana di classe K, molto simile al Sole anche se leggermente più piccola e fredda.

Il pianeta, conseguentemente noto come HD 219134b, è anche l'esopianeta più vicino al nostro scoperto con il prolifico metodo del transito. A rendere ancora più importante la scoperta è l'incredibile quantità di dati che si possono già ottenere osservandone approfonditamente il transito e soprattutto quelli che arriveranno con l'imminente ed ultra-tecnologica classe di telescopi spaziali e terrestri.
Il pianeta orbita troppo vicino alla sua stella per poter ospitare la vita come la conosciamo noi, ma la notizia cardine di questo nuovo studio è la conferma della sua natura rocciosa, derivata dal calcolo della sua densità risultata essere pari a circa 6 g/cm3.
Il pianeta, infatti, era stato precedentemente scoperto dal sensibilissimo analizzatore di spettri stellari HARPS-N (montato sul Telescopio Nazionale Galileo) grazie al metodo delle velocità radiali.

Possiede una massa pari a 1,6 volte quella terrestre ed un anno che dura appena 3,1 dei nostri giorni.

Ulteriori osservazioni di HARPS-N hanno rivelato la presenza di altri 3 pianeti all'interno dello stesso sistema, tutti più distanti di HD 219134b dall'astro centrale. Uno possiede 2,7 masse terrestri ed un anno pari a 6,8 giorni, il secondo 9 masse terrestri ed un anno di 46,8 giorni ed infine il terzo è un pianeta gigante (68 masse terrestri, pari a 2/3 di Saturno) con un periodo orbitale pari a 1190 giorni (3 anni).

Dunque il sistema presenta 3 superterre interne poste su orbite presumibilmente circolari, complanari e molto vicine tra loro ed un pianeta gigante gassoso posto su un'orbita eccentrica (e=0,27 +/- 0,11).

Osservazioni più approfondite per tutto il sistema sono già state fissate nel prossimo futuro; non ci resta che attendere i dati e vedere fin dove si possono spingere gli strumenti attuali nell'ambito della caratterizzazione di questi piccoli ma preziosissimi mondi rocciosi.

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KEPLER: NUOVA VITA E... NUOVO PIANETA!

Il 15 maggio 2013 la NASA annunciò un guasto al giroscopio n°4 del telescopio spaziale Kepler, seguito a quello del luglio 2012 al giroscopio n°2; un danno tale da compromettere la capacità di puntamento del telescopio e dunque l'intera attività di ricerca. Si trattò di una pessima notizia per il telescopio Kepler che aveva sino ad allora scoperto migliaia di mondi in una porzione relativamente piccola di cielo e rivoluzionato la nostra concezione del cosmo in materia di sistemi planetari. Una volta compresa a fondo l'entità del danno, la missione di Kepler sembrò irrecuperabile tanto che cessarono addirittura gli studi per tentarne il recupero. Ma l'incredibile lavoro svolto dal team di Kepler e dalla NASA in generale riuscì, contro ogni probabilità, a dare nuova vita al telescopio con la sua "second light", ovvero la nuova missione estesa denominata K2. A partire dal 18 novembre 2013, sfruttando le potenzialità dei due giroscopi ancora perfettamente
funzionanti, Kepler ha concentrato il suo interesse sullo studio di oggetti del sistema solare, sulla ricerca di supernovae e.... sulla ricerca di pianeti di piccola taglia attorno alle nane rosse, in particolare quelli inclusi nella zona di abitabilità della loro stella.
Prima della missione K2, appena stabilizzato dopo la perdita del secondo giroscopio, Kepler lavorava con una precisione fotometrica di 300 parti per milione (ppm), assai inferiore alle 20 parti per milione che possedeva durante la piena operatività. La prospettiva della nuova missione estesa generò soluzioni frutto di un incredibile lavoro ingegneristico: si riuscì a portare Kepler (dotato di soli 2 giroscopi funzionanti e sottoposto agli scossoni della pressione della radiazione solare) alla precisione fotometrica di 44 ppm su una stella di 12 magnitudine sottoposta a 6,5 ore di integrazione. Sostanzialmente si è riusciti a riportare Kepler alla precisione posseduta dal telescopio prima dell'ultimo guasto, come se avesse ancora 3 giroscopi funzionanti. Durante la prima campagna osservativa di K2 il telescopio ha osservato in dettaglio una regione di cielo compresa tra la costellazione della Vergine e quella del Leone, mentre nella campagna 2 attualmente in corso il campo osservato comprende la testa dello Scoprione. Questa zona include anche i due ammassi globulari M4 e M80.

E proprio durante le osservazioni-test per la missione K2, svoltesi nel febbraio 2014, Kepler osservò un transito planetario sulla stella HIP116454, il primo della nuova vita del telescopio.
Si tratta di una stella arancione poco più piccola del Sole, posta a 180 anni luce da noi nella costellazione dei Pesci. Un sistema sofisticatissimo di compensazione della deriva del telescopio ha permesso di riconoscere il transito nei dati raccolti, evidenziandolo dal rumore di fondo. La conferma finale è stata però opera di HARPS-N, l'ultrasensibile spettrografo montato sul Telescopio Nazionale Galileo. Grazie alle sue sessioni osservative condotte in vari periodi del 2014 è stato possibile caratterizzare il pianeta.
HIP116454b è una superterra di 32200 km di diametro ( 2,5 volte la Terra ) con una massa 12 volte quella del nostro pianeta. Una così elevata densità fa ipotizzare che questo mondo sia un pianeta oceano o un piccolo pianeta nettuniano con un'estesa atmosfera gassosa. La temperatura planetaria è di poco inferiore ai 400°C. Orbitando a 13,5 milioni di km da suo astro (1/11 della distanza Terra-Sole), l'anno di questo pianeta dura solo 9,1 giorni terrestri.

Si tratta di un nuovo grande risultato collezionato da Kepler, acciaccato ma tutt'altro che spacciato, ed un grandissimo lavoro svolto dal team di ingegneri ed astronomi che seguono la sua missione. 

KEPLER-10c : IL PIU' GRANDE DELLA SUA CLASSE

Quello di cui parleremo oggi è un altro record legato 

ad una tipologia di pianeti extrasolari estremamente ricercati e studiati dagli astronomi: i pianeti terrestri. Si tratta di pianeti rocciosi simili per dimensioni, massa e composizione alla nostra Terra. 

Il detentore del record è Kepler-10c, un pianeta che ha rimesso in discussione questa semplicistica definizione.
Lo spettrometro HARPS-N (il più sofisticato al mondo) indaga le stelle e gli esopianeti presenti nella stessa porzione di cielo osservata dalla celeberrima sonda Kepler, cercando di caratterizzare al meglio delle possibilità i pianeti extrasolari oggi noti. 

Continui ed approfonditi studi su Kepler-10c hanno permesso allo spettrometro di ridefinire le proprietà del pianeta, lasciando sconcertata la comunità astronomica. 

Scoperto il 23 maggio 2011 dalla sonda Kepler ed orbitante a circa 560 a.l. attorno ad una stella della costellazione del Drago, il pianeta venne descritto come roccioso e di dimensioni pari a 2,3 volte quelle della nostra Terra, rientrando a pieno titolo nella categoria delle Superterre. 

I nuovi studi hanno permesso di affermare che il pianeta presenta una densità (7.1± 0.1 g/cm3) ed una composizione analoga a quella terrestre. Quello che però stupisce e rende unico questo mondo è la massa: il pianeta pesa ben 17 masse terrestri!
Gli astronomi non ritenevano possibile la formazione di pianeti rocciosi di tale massa: gli unici pianeti noti così massivi rientravano nella categoria dei pianeti nettunani.
Kepler-10c orbita in 45 giorni e 8 ore (0,24 UA) attorno ad una stella di tipo solare estremamente vecchia: ben 11 miliardi di anni ( contro i 5 del nostro Sole). Ciò significa che la stella ed il suo sistema planetario si sono formati quando l'universo possedeva solo 3 miliardi di anni. Questo dato rimette in discussione tutte le conoscenze legate alle stelle di quel giovane universo, la prima generazione di stelle in assoluto. Fino ad oggi si riteneva che un universo così giovane possedesse in massima parte solo idrogeno, elio e pochi elementi più pesanti, ma questa visione deve essere ridiscussa in quanto evidentemente possedeva già tutti gli elementi complessi che permisero la formazione di un pianeta analogo (per composizione) alla Terra. In altre parole, la prima generazione di stelle presenti nell'universo aveva già abbondantemente prodotto quegli elementi dopo soli 3 miliardi di anni dal Big Bang .
Un'altra prova a favore della composizione rocciosa del pianeta è la combinazione dell'età e della temperatura superficiale del pianeta. La 'data di nascita' è settata a 11 miliardi di anni fa e la temperatura si aggira attorno ai 584 K ( 311°C ): un pianeta così vecchio e così caldo non riuscirebbe a mantenere in alcun modo conosciuto un'atmosfera di idrogeno ed elio, facendo tramontare l'ipotesi di un pianeta gassoso.

All'interno del sistema planetario della stella Kepler-10, oltre al super-pianeta, l'omonimo telescopio aveva già scoperto un mondo incandescente di 3 masse terrestri che rivoluzionava attorno alla sua stella in sole 20 ore.
In un colpo solo questo pianeta ha rimesso in discussione la teoria sulla formazione dei pianeti terrestri, quelle riguardanti il periodo di formazione dei primi sistemi planetari nell'universo ed infine quella che cerca di studiare la prima generazione di stelle. Non meno importante è il suo contributo nell'aver ampliato la lista delle tipologie di pianeti adatti alla ricerca della vita: non bisognerà più escludere a priori un pianeta di tale massa da queste ricerche ( non prima di averne accertato la rocciosità e la sua collocazione all'interno della zona di abitabilità).

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