NOVITA' GLACIALI PER TRAPPIST-1h

Grazie ai suoi 7 mondi, di cui 3 posti nella fascia abitabile, la scoperta del sistema planetario attorno alla stella TRAPPIST-1 ci ha fatto sognare. Ma siamo davvero solo all'inizio e molto resta ancora da scoprire e da comprendere.

Come giustamente diceva qualche sera fa un bravissimo conferenziere al Planetario di Milano, proprio parlando delle novità riguardanti questo sistema, non bisogna mai fermarsi ai momenti euforici dell'annuncio pubblico di una scoperta! I dati che ci permettono davvero di avere un quadro il più possibile completo e veritiero di ciò che osserviamo vengono studiati e pubblicati continuamente anche e soprattutto dopo l'annuncio giornalistico. 

E il caso di TRAPPIST-1 non fa certo eccezione! Dopo gli aggiornamenti degli scorsi articoli, in questo parleremo del mondo più lontano e sconosciuto tra i 7: TRAPPIST-1h. 

Un team di astronomi delle Università di Washington e Berna si è concentrato sul pianeta osservandolo per ben 60 ore consecutive con l'obiettivo di determinare con certezza i suoi parametri orbitali, precedentemente assai poco noti.

Già in precedenza avevamo accennato all'estrema vicinanza dei pianeti tra di loro ed alle possibili risonanze orbitali che questa vicinanza genererebbe. E proprio come accade nel sistema solare le risonanze stabilizzano e circolarizzano le orbite evitando scontri o espulsioni dall'orbita. 

Più tecnicamente: i periodi di rivoluzione attorno alla stella sono in rapporto fra loro secondo frazioni di numeri interi.

I sensori di del telescopio spaziale Kepler si sono occupati della raccolta dei dati necessari. Evidenziando e confermando le risonanze orbitali tra i 6 pianeti interni, calcolare i parametri orbitali del pianeta h è stato più semplice. Si è visto infatti che ogni due rivoluzioni di h, g ed f ne completano rispettivamente 3 e 4. Le osservazioni hanno confermato la teoria. Sapendo questo è stato quindi possibile calcolare il periodo di rivoluzione di h in 18 giorni, 18 ore, 20 minuti e 10 secondi.

Ma le scoperte non si sono fermate alla sola durata dell'anno di TRAPPIST-1h.

E' stato possibile stimare la temperatura di equilibrio del pianeta, risultata essere di -104°C (169 K), ed il raggio di poco inferiore a quello terrestre (0.727 R⊕).

Considerando la radiazione stellare incidente sul pianeta si è visto che essa risulta insufficiente per mantenere acqua liquida in superficie, ma sarebbe possibile un oceano di acqua liquida sotto uno strato di ghiaccio superficiale. Lo spessore di tale strato dipende dal calore sviluppato dall'interno del pianeta ma potrebbe ragionevolmente essere dell'ordine dei 3 km. 

Va detto che alcuni modelli che prevedono un'atmosfera ricca di idrogeno, azoto ed anidride carbonica, genererebbero un effetto serra sufficiente a mantenere dell'acqua liquida in superficie.

Considerando il raggio e le possibili composizioni del pianeta, la massa di h sarebbe compresa tra e 0.067–0.863 M⊕; per una composizione terrestre il pianeta presenterebbe una massa di 0.33 M⊕. 

C'è stato anche spazio per alcune novità provenienti dalla stella: il suo periodo di rotazione pari a 3.3 giorni ed un'età maggiore dei 500 milioni di anni precedentemente attribuiti. Quest'ultimo dato è stato rivisto considerando l'attività stellare, risultata minore del previsto. A differenza di molte altre nane rosse che illuminano altri sistemi planetari, TRAPPIST-1 risulta stabile e dall'attività non violenta, sebbene siano stati rilevati alcuni flare a bassa energia.

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TRAPPIST-1: IL SISTEMA DELLE MERAVIGLIE

Mobilitando la stampa mondiale e dandole appuntamento per le 19 di questa sera (ora italiana), la NASA aveva già fatto intuire la portata dell'annuncio. E quello condiviso poco fa rappresenta solamente l'ultimo degli storici annunci a cui ci ha abituato la NASA in materia di pianeti extrasolari. 

Su questo blog ho sottolineato spesso quanto il nostro sistema planetario sia in realtà un caso più unico che raro nel panorama delle centinaia di sistemi planetari extrasolari che oggi conosciamo: l'unico (per quanto ne sappiamo) composto da 8 pianeti e tra i pochissimi con più di 5 pianeti.
Da stasera sappiamo che esiste almeno un altro sistema che si aggiunge a questo piccolo gruppo: si tratta di TRAPPIST-1, ad appena 39.13 anni luce in direzione della costellazione dell'Acquario.
Dalla Terra il sole di questo sistema planetario appare come una debolissima stellina di magnitudine apparente 18.8.

Il sistema in questione contiene 7 pianeti, tutti rocciosi e di taglia terrestre!
Tre di questi mondi orbitano all'interno della zona abitabile del sistema, là dove la temperatura è tale da permettere la presenza di acqua liquida in superficie.
La somiglianza strutturale tra il sistema solare ed il sistema planetario in orbita attorno alla stella TRAPPIST-1 termina però con l'aspetto numerico! La stella del sistema infatti è molto diversa dal nostro Sole: si tratta di una nana rossa ultrafredda (2550 K superficiali) con una massa ed una dimensione pari a circa 1/10 di quella solare ed una luminosità pari al 4%.
Dopo alcuni anni di studio è risultata essere una stella tranquilla, ovvero non soggetta ad eventi violenti ed improvvisi come invece capita ad altre nane rosse.

Un ulteriore fatto interessante è la longevità di questo tipo di stelle: TRAPPIST-1 si stima possa vivere nell'ordine delle migliaia di miliardi di anni, assicurando stabilità e sicurezza all'intero sistema planetario. Inoltre, nella sola Via Lattea, le stelle come questa sono ben il 15% del totale!

Utilizzando il telescopio TRAPPIST (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope - La Silla, Cile), un piccolo telescopio ad altissima precisione studiato per rilevare i transiti di piccoli pianeti e planetesimi, erano già stati scoperti ben 3 pianeti di taglia terrestre nel sistema.

Un'altra profonda diversità tra il nuovo sistema planetario ed il nostro sta nella disposizione e nella distanza tra i pianeti: i 7 pianeti sono tutti vicinissimi alla stella ed anche tra di loro! Ciò vuol dire che la forte interazione gravitazionale che li lega al loro astro li costringe a mostrare sempre il medesimo emisfero alla loro stella; la vicinanza tra i singoli pianeti genera invece ulteriori e reciproche interazioni gravitazionali.
Basti pensare che il più interno orbita a 0,01 UA (1,5 milioni di km) ed il più lontano di tutti, TRAPPIST-1h, orbita ad appena 0,06 UA (9 milioni di km) dalla sua stella: Mercurio orbita a 0,4 UA ed è il primo pianeta del sistema solare!
Ad orbite così strette corrispondono anni assai brevi: i periodi oscillano tra 1.5 e 12.4 giorni.
A causa della massa ridotta e della bassa temperatura superficiale della stella, i pianeti sono sottoposti ad un irraggiamento simile a quello ricevuto dai pianeti terrestri del sistema solare.
Tutti i pianeti percorrono orbite circolari nello stesso senso, indicando un'origine comune e coeva con la loro stella. E' possibile quindi che i pianeti si siano inizialmente formati su orbite più esterne e che, in un secondo momento, i pianeti siano migrati verso le regioni più interne del sistema.

I pianeti hanno dimensioni variabili tra il 75% ed il 110% di quelle terrestri:  b,c,e,f,g hanno dimensioni terrestri mentre i pianeti d e h hanno le dimensioni di Marte.
I dati raccolti sono sufficientemente accurati da poter rilevare e quantificare le interazioni gravitazionali tra i singoli pianeti e dunque stimare la massa e la densità dei primi sei. La densità, parametro importantissimo per comprendere la composizione e la struttura di un pianeta, varia tra il 60 ed il 117% di quella terrestre.

Lo spettro di TRAPPIST-1b e TRAPPIST-1c aveva già escluso in precedenza la presenza di un'importante atmosfera di idrogeno priva di sistemi nuvolosi, suggerendo agli astronomi la possibile presenza di atmosfere più simili a quella di Venere o comunque ricche di vapore acqueo.
Ma ciò che ha strabiliato di più il team di astronomi autore della scoperta è la presenza di ben 3 pianeti all'interno della fascia abitabile del sistema, tutti molto simili alla Terra per dimensioni e massa. Si tratta dei pianeti TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f e TRAPPIST-1g. Un quadro già promettente in partenza, ma che necessita ulteriori studi sulla composizione della loro atmosfera e sulla loro temperatura.

Alla scoperta e caratterizzazione di questi pianeti hanno collaborato i maggiori telescopi spaziali (Spitzer, Hubble) e terrestri (VLT, TRAPPIST North e South, UK Infrared Telescope, i telescopi W. Herschel e Liverpool, l'Osservatorio Astronomico del Sudafrica).
Nel prossimo futuro il loro monitoraggio, alla ricerca di tracce di vita, di acqua e della struttura e composizione della loro atmosfera, continuerà con il James Webb Space Telescope  e la nuova generazione di supertelescopi terrestri attualmente in costruzione.

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