KOI-314c : UN PIANETA VERAMENTE 'SOFFICE'

Recentemente presso l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics un team di astronomi alla ricerca di esolune ha scovato un pianeta tanto interessante quanto inaspettato.
Attorno alla nana rossa KOI-314, così contrassegnata essendo il 314° Kepler Object of Interest, gli scienziati avevano già scoperto il pianeta KOI-314b di ben 4 masse terrestri e 1.6 volte più grande della Terra. Quello che non si aspettavano di trovare era un altro pianeta con una massa paragonabile a quella terrestre ed una dimensione pari a 1.6 volte quella terrestre. Osservando questi dati ci si è subito resi conto della bassissima densità di questo pianeta:  solo il 30% più denso dell'acqua!
Il calcolo base è semplice: per ottenere la densità si divide la massa del pianeta per il suo volume.
Senza ombra di dubbio KOI-314c detiene ora il titolo di pianeta più leggero tra tutti quei pianeti di cui è stato possibile calcolare la massa e la dimensione. Probabilmente si trattava in origine di un pianeta nettuniano che ha gradualmente perso gran parte degli strati superficiali della sua spessa atmosfera, ora a base di idrogeno ed elio e sensibilmente più sottile.
La temperatura atmosferica è stata stimata in circa 104°C ed il suo anno dura 23 giorni terrestri.
Ma come è stato possibile giungere a questa simpatica scoperta? Il metodo utilizzato è raffinato ed è utilizzabile solo quando oltre al pianeta scoperto e alla stella è presente un terzo corpo che orbita attorno all'astro. Il metodo del TTV (Transit Time Variation, alias 'Variazione del Tempo di Transito) studia le variazioni temporali indotte dall'attrazione gravitazionale reciproca dei due pianeti, proprio come quando generalmente si registrano i disturbi gravitazionali sul moto stellare indotti dalla presenza di un pianeta in orbita attorno al suo astro. In termini ancora più generali si osservano le oscillazioni di un pianeta del sistema e non della stella.
Il metodo utilizzato è stato collaudato recentissimamente, nel 2010, e sarà un metodo imprescindibile nella caccia alle esolune.

http://www.cfa.harvard.edu/news/2014-01

SCOPERTA LA PRIMA LUNA EXTRASOLARE ?

Oggi si conoscono oltre 1000 pianeti extrasolari e le nuove scoperte sono all'ordine del giorni. Negli ultimi due decenni sono stati elaborati numerosi metodi per scovare e per ottenere quante più informazioni possibili su questi pianeti lontani. Ora la nuova sfida è quella di ottenere la prima immagine di una esoluna, ovvero di una luna orbitante attorno ad un pianeta extrasolare. Sono tre i metodi che oggi si ritiene abbiano raggiunto un livello di precisione tale da poter rilevare una o più di queste esolune e sarebbero il metodo del transito, quello della rilevazione delle variazione nell'emissione delle pulsar e quello legato al microlensing gravitazionale. Il primo non ha ancora dato risultati in questo senso anche se tutti sono convinti che si tratti solo di tempo e che i nuovi telescopi del prossimo futuro saranno perfettamente in grado di compiere l'impresa. Il secondo ha molto probabilmente dato un risultato in questo senso quando gli astronomi lo hanno utilizzato per studiare la famosa pulsar PSR B1257+12. Questo astro ha permesso la scoperta dei primi tre pianeti extrasolari della storia (PSR B1257+12 a, b e c) e la prima rilevazione di un oggetto di massa asteroidale attorno ad un'altra stella: PSR B1257+12 d. L'oggetto possiede una massa stimata in 0,0004 masse terrestri ed un diametro di circa 1000 km. La massa e le dimensioni rientrano tranquillamente nel range delle esolune, anche se nel caso specifico non si tratta certamente di una esoluna. La sua citazione è d'obbligo per sottolineare la potenza ed accuratezza del metodo.
Il terzo metodo è quello del microlensing gravitazionale. L'effetto 'lente gravitazionale' si verifica quando il campo gravitazionale di una stella agisce da lente d'ingrandimento, amplificando la luce proveniente da una lontana stella sullo sfondo. Ciò accade quando le due stelle sono perfettamente allineate. Tali effetti hanno breve durata, giorni o settimane,  poichè la Terra  e le stelle coinvolte sono in continuo moto relativo tra loro.
In una decina di anni si sono registrati circa un migliaio di eventi di lensing poichè è difficile che si verifichino le particolari condizioni che danno luogo a questo fenomeno: ecco spiegata la loro rarità. Il grande vantaggio è quello di poter rilevare il segnale amplificato di questi pianeti a grandissima distanza (fino a decine di migliaia di anni luce).
Uno degli svantaggi del metodo è quello di dover monitorare continuamente un grandissimo numero di stelle e sperare nel verificarsi dell'evento. Il metodo diventa significativo nell'indagare la presenza di pianeti attorno a stelle poste tra la Terra ed in centro galattico : il centro della Via Lattea ci offre un ottimo background fitto di stelle e la probabilità di osservare un tale evento aumenta notevolmente.
Un altro svantaggio è la non ripetibilità dell'osservazione a causa dell'impossibilità di ricreare l'allineamento.

E' stato proprio quest'ultimo metodo a compiere quella che potrebbe essere la prima esoluna mai scoperta.
L'evento studiato è stato denominato MOA 2011-BLG-262.

Evento di microlensing che ha permesso la rilevazione della potenziale esoluna.

Innanzi tutto il pianeta attorno a cui orbiterebbe la esoluna fa parte della categoria dei 'pianeti vaganti', mondi che non orbitano attorno alla loro stella e che vagano nello spazio interstellare della galassia, e dista ben 1800 anni luce dal Sole. Si presenta come un pianeta di tipo gioviano con una massa pari a circa 4 volte quella del nostro gigante gassoso. La coppia di oggetti presenta delle stranezze. Innanzi tutto la luna possiede una grande massa stimata in circa mezza massa terrestre (0.47 M t) ed orbita a ben 20 milioni di km dal pianeta (circa 0.13 UA). Questi due dati hanno fatto ipotizzare che possa anche trattarsi di due pianeti espulsi da un sistema caotico e che il minore sia poi rimasto intrappolato dalla gravità del maggiore, divenendo una sua luna. In tal caso un pianeta che diventa luna costituirebbe una nuova classe di oggetti....
Purtroppo l'evento non è ripetibile e dunque con ogni probabilità non sapremo mai abbastanza su quel sistema per poter giungere ad una classificazione certa dell'oggetto minore; questo è vero se non si ripeteranno nuovi casuali e futuri eventi di microlensing che forniscano ulteriori informazioni (le possibilità che ciò accada sono davvero minime, ma non nulle).


articolo

ACQUA SICURA SU 5 ESOPIANETI

Per la prima volta un team di astronomi ha scoperto e confermato la presenza di acqua su ben 5 pianeti extrasolari. La ricerca di questo prezioso elemento su mondi alieni è in atto da anni ma è assai difficile isolarne la traccia e confermare con certezza la sua reale presenza. Tutti e 5 i pianeti oggetto di questa scoperta appartengono alla classe degli Hot Jupiters, giganti gassosi come il nostro Giove che però orbitano assai vicino alla loro stella essendo sottoposti a temperature e stress gravitazionali assai elevati. Ma allora perchè è importante la scoperta di acqua su questi mondi inospitali? Ebbene, l'importanza della scoperta dell'acqua su questo tipo di pianeti è importantissimo non tanto per questo tipo di pianeti, ma per verificare la capacità e l'affidabilità dei metodi e degli strumenti di poter scovare l'acqua su pianeti di tipo terrestre. E' infatti questo il vero obiettivo: scoprire l'acqua su un pianeta di tipo terrestre posto nella famosa zona di abitabilità. Ma per giungere all'obiettivo bisogna esercitarsi e procedere per gradi. Quella di questi giorni è un grosso passo avanti in quel senso.

E' utile ricordare che lo studio di queste atmosfere è possibile grazie alla geometria orbitale apparente del loro pianeta. Per noi osservatori è indispensabile che il pianeta transiti esattamente di fronte alla sua stella, intersecando con la sua orbita la linea di vista che congiunge l'osservatore alla stella. Così facendo si viene a creare un piccolissimo eclisse che permette ai sofisticatissimi sensori delle sonde e dei telescopi dedicati di andare ad analizzare la poca luce che filtra attraverso l'atmosfera che circonda questi pianeti che in quella configurazione sono visti 'contro luce'. Tramite un'analisi spettroscopica di quella particolare luce gli astronomi sono in grado di rilevare le componenti chimiche di quell'atmosfera e/o eventuali processi fisici in atto.

Vediamo quindi da vicino questi pianeti.

WASP-17b è il primo di questi pianeti. Si tratta di un gigante gassoso con orbita retrograda la cui atmosfera è già stata analizzata in passato con successo, rilevando la presenza di sodio. Il segnale associato alla presenza di acqua è assai evidente.

HD 209458b è uno tra i pianeti extrasolari più studiati e conosciuti. Su questo mondo infernale imperversano tempeste e venti supersonici ma studi passati hanno scovato nella sua atmosfera addirittura molecole organiche e d'acqua. In particolare, assieme a WASP-17b, è il pianeta su cui è stata rilevata la maggior quantità d'acqua fino ad oggi.

WASP-12b ha già mostrato in passato carbonio e acqua in grandi quantità.

WASP-19b orbita attorno ad una stella vicina ed il suo anno dura appena 18,9 ore terrestri.

XO-1b è stato addirittura scoperto da un astrofilo. Sul pianeta sono state rilevate tracce di metano, monossido di carbonio, anidride carbonica e vapore acqueo.

Articolo 1
Articolo 2

KIC 11442793: 7 PIANETI CON TANTE SORPRESE

Il sistema planetario protagonista di questa nuova scoperta è quello che ruota, a 2500 anni luce dalla Terra, attorno alla stella KIC 11442793.
Le orbite planetarie che caratterizzano questo sistema sono molto compatte e vicine alla stella rispetto al nostro sistema solare, ma l'ultimo pianeta scoperto, il settimo in quel sistema, è uno dei rarissimi pianeti (tra quelli oggi noti) che orbita a distanze considerevoli dalla stella madre. Il  nuovo pianeta orbita attorno alla sua stella in ben 125 giorni mentre gli altri rivoluzionano con periodi compresi tra i 7 e i 330 giorni a distanze rispettivamente comprese tra 0.074 e 1.01 UA.
Possiede un diametro pari a 2.8 volte quello terrestre e e dunque rientra a pieno titolo nell'interessantissima categoria delle superterre.
Il sistema ospita due pianeti di taglia terrestre, tre Superterre e due pianeti di taglia maggiore. Nella sua configurazione attuale ed in termini puramente qualitativi il sistema extrasolare ricorda il nostro, con i pianeti più piccoli all'interno e quelli più grandi all'esterno. In particolare i due pianeti più interni sono in risonanza orbitale 4:5 mentre le tre superterre generano una risonanza 2:3:4. Altra particolarità legata ai due pianeti giganti del sistema è quella di possedere la più intensa interazione gravitazionale mai misurata tra due pianeti giganti gassosi.
La curva di luce prodotta dal transito del pianeta gigante gassoso KIC 11442793g aveva generato sospetti circa la presenza di una esoluna in orbita attorno al pianeta (indicata con la freccia nell'articolo - fig. 11). Il possibile segnale della esoluna in questione risulta però troppo ravvicinato all'evento del transito planetario e successivi calcoli mostrano come l'eventuale satellite naturale possa trovarsi di gran lunga all'interno della sfera di Hill e dunque (ammesso che esista) essere destinata all'instabilità e alla distruzione a causa delle forze mareali del pianeta gigante. Purtroppo però con la risoluzione strumentale attuale non si può escludere che il segnale sia frutto di imprecisioni strumentali. A favore dell'ipotesi lunare potrebbe essere un dato evidente: la distorsione della curva di luce nei transiti 1 e 2, molto probabilmente non imputabile alla semplice interferenza dell'attività stellare.
Un fatto davvero stupefacente risulta essere la vicinanza delle orbite planetarie: tutti e 7 i pianeti noti risultano orbitare entro una distanza paragonabile a quella che separa la Terra dal Sole. A questo proposito sono state svolte simulazioni per verificare la stabilità orbitale del sistema ed il risultato ha dato esito positivo, tra lo stupore generale.

Come è già accaduto, la scoperta è stata fatta analizzando i dati raccolti dal telescopio spaziale Kepler e analizzabili da chiunque grazie al progetto Planet Hunters.
L'importanza della scoperta deriva dal fatto che è il primo sistema da 7 pianeti scoperto da Kepler usando il metodo del transito.

Altre due curve di luce risultano assai interessanti e sono attualemente oggetto di indagini approfondite: presentano rispettivamente 7 segnali di transito (legati alla stella HD 10180) e addirittura 9 (per la stella KOI-351).

Per approfondire:
http://arxiv.org/pdf/1310.6248v1.pdf
http://planethunting.wordpress.com/2013/02/24/koi-351-kic-11442793/

KEPLER-37b: IL PIU' PICCOLO ESOPIANETA

Fino a pochissimi anni fa pensare di scoprire un esopianeta di taglia terrestre era più simile alla fantascienza che alla scienza. Oggi conosciamo centinaia di pianeti di con masse simili a quella terrestre ed il limite tra scienza e fantascienza si è spostato verso oggetti più piccoli, come le esolune o pianeti ti taglia lunare o mercuriana.

In questi giorni è caduto anche questo limite. A sbriciolarlo è Kepler-37b, un pianeta con dimensioni intermedie tra la Luna e Mercurio. Orbita attorno alla sua stella di tipo solare (distante 210 anni luce nella costellazione della Lira e leggermente più piccola del nostro Sole) con altri due pianeti di taglia terrestre, Kepler-37c e Kepler-37d, rispettivamente con un raggio pari a 0,742 e 1,99 volte quello della Terra.

Fino ad oggi gli astronomi che analizzano i dati di Kepler non si sarebbero mai aspettati di poter rilevare un pianeta così piccolo col metodo del transito. L'ottima vista di Kepler e l'eccezionale raffinatezza con cui gli astronomi del Nasa Ames Research Center analizzano i dati ha reso possibile questo piccolo miracolo. Gli astronomi avevano previsto questo genere di pianeti ma non erano neanche sicuri di poterli osservare con le tecnologie a disposizione attualmente. Infatti per poter osservare un corpo celeste così piccolo in transito davanti alla sua stella si devono verificare moltissime fortunate coincidenze: il corretto posizionamento del piano orbitale affinchè si verifichi il transito, la corretta lunghezza d'onda, un ragionevole periodo orbitale e così via. Gli autori della scoperta dicono a questo proposito che se anche tutte le stelle catalogate da Kepler possedessero un pianeta tipo Kepler-37b, esso si renderebbe rilevabile solo nello 0.5% delle osservazioni.
Il pianeta in questione è molto probabilmente un corpo celeste desolato e senza atmosfera come la Luna o Mercurio, dunque parrebbe scontata l'assenza di acqua liquida e la sua inospitalità. Inoltre il pianeta risulta essere vicino alla sua stella, il più interno tra i pianeti del suo sistema, rendendo la superficie sicuramente molto calda (circa 700 K) . La distanza che lo separa dalla sua stella è circa un terzo di quella che separa Mercurio dal Sole, facendo compiere al pianeta un'orbita completa in 13 giorni.
A prescindere dalle condizioni non favorevoli alla vita, il risultato raggiunto dagli astronomi è un enorme successo che aprirà la strada alla rilevazione di grandi lune attorno a pianeti gioviani e alla scoperta di pianeti sempre più piccoli e difficili da rilevare.

IL PRIMO SATURNO EXTRASOLARE ?

Il pianeta che eclissa ogni 54 giorni la stella 1SWASP J140747.93-394542.6 (distante 420 anni luce dal Sole)  possiederebbe un sistema di anelli analogo a quello di Saturno, composto da polveri e materiale roccioso frammentato. La stella è simile al Sole ma assai più giovane : 16 milioni di anni appena.

A differenza dei normali transiti in cui la diminuzione della luminosità stellare è ben rimarcata e intervallata, questa volta gli astronomi hanno osservato un lungo ed intenso eclisse che ha schermato ben il 95% della luce proveniente dalla stella.

La scoperta è stata effettuata dal team guidato da Eric Mamajek del Rochester and Cerro Tololo Inter-American Observatory e sarà pubblicata a breve sull'Astronomical Journal.
I dati utilizzati sono quelli del progetto SuperWASP (Wide Angle Search For Planets) e ASAS (All Sky Automated Survey); in particolare sono state studiate a fondo le curve di luce di stelle simili al Sole.
Resta da capire ora quale sia la massa esatta dell'oggetto per poterlo classificare come pianeta o stella mancata; di altrettanta importanza è l'indagine in corso per sapere se sono presenti lune o corpi minori orbitanti attorno ad esso, magari nascoste nel sistema di anelli.
L'ipotesi della presenza di lune potrebbe essere valida in quanto l'eclisse del sistema di anelli ha mostrato due 'gap' , che nel disco di anelli di Saturno spesso ospitano lune. Queste lune , nella loro orbita, ripuliscono il gap dal pulviscolo grazie alla loro influenza gravitazionale e al loro ripetuto passaggio.
Dunque, nel caso di una stella spenta staremmo vedendo le ultime fasi della formazione di un sistema planetario, altrimenti , nell'ipotesi di un pianeta gassoso, assisteremmo alla probabile azione indiretta di lune.

Fonti:
http://www.media.inaf.it/2012/01/11/qualcosa-che-somiglia-a-saturno/
http://www.astronomynow.com/news/n1201/11rings/

LA RICERCA DELLE ESOLUNE

Visti gli enormi e rapidissimi progressi che si stanno compiendo alla ricerca del gemello della Terra e l'ormai significativo campione di pianeti extrasolari scoperti, alcuni team di astronomi si stanno già attrezzando per il passo successivo : scoprire la prima esoluna.

Nuove simulazioni al computer potrebbero aiutare i ricercatori  a trovare queste lune nei sistemi planetari scoperti finora. Gli sforzi sono attualmente concentrati sul campione di potenziali pianeti scoperti da Kepler (1235 a febbraio 2011) ed in particolare su  quei 37 pianeti di taglia nettuniana e 10 di taglia gioviana orbitanti all'interno della zona abitabile del loro sistema.

Ciò che rende interessanti pianeti del genere è la possibilità che essi possiedano lune in grado di ospitare acqua liquida in superficie, dunque potenzialmente abitabili.

Tavola Periodica degli Esopianeti (credit: Planetary Habitability Laboratory)

Secondo David Kipping, del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, una luna della taglia giusta (con massa non troppo esigua, in modo da poter mantenere un'atmosfera)  , alla giusta distanza dalla stella (possibilmente entro la zona abitabile del sistema) , può avere condizioni favorevoli alla vita.

Le tre simulazioni effettuate sono tutte basate sulla rilevazione di eventuali piccole variazioni di luminosità della stella che possono indicare la presenza di una luna attorno al pianeta in transito.

La mossa vincente starebbe nel riuscire a rilevare la piccola variazione di luminosità indotta della luna orbitante  attorno al suo pianeta, a sua volta transitante sul disco stellare.

Il modello di Kipping, pubblicato sul Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) nel maggio 2010, mostrò la tipologia e l'aspetto del segnale che si verrebbe a creare osservando un tale fenomeno aiutando così gli astronomi nella ricerca di tali segnali.

In un articolo successivo, un vero e proprio compendio sulla caccia alle esolune, Kipping ed il suo team si concentrano sulla rilevazione della presenza di lune con due metodi principali : il transit timing variation (TTV) e l'osservazione di particolari distorsioni della curva di luce.Questa indagine viene condotta sui 2326 potenziali pianeti [al 5/1/12] scoperti dalla missione Kepler.

Una seconda simulazione, sviluppata da Luis Tusnski del National Institute for Space Research in Brasile e

pubblicata in un articolo del dicembre 2011 nell'Astrophysical Journal, prende in considerazione esolune che orbitano sullo stesso piano del loro pianeta con orbite circolari. Nello studio il modello è modificabile con altri parametri orbitali della stella , dei pianeti e delle lune stesse.

La simulazione mostra i criteri con cui possono essere rilevate lune e sistemi di anelli usando la fotometria. Il risultato dello studio mostra che è possibile rilevare lune con un raggio di 1.3 raggi terrestri con CoRoT e  

di 0.3 raggi terrestri con Kepler attorno ad un pianeta della taglia di Giove. Per ciò che concerne gli anelli di un pianeta della taglia di Saturno, sia Kepler che CoRoT rileverebbero un pianeta con un raggio leggermente più largo non evidenziando quanto cercato : il limite di diffrazione di entrambi i telescopi in questa ricerca resta ancora una limite.

Nell'utilizzare questi metodi vi è però un rischio, ovvero quello di scambiare il segnale dato da attività stellare (come le macchie stellari) con quello di un'esoluna. Entrambi i segnali varierebbero nel tempo rispettivamente a causa della rotazione sulla superficie stellare della macchia e della rivoluzione attorno al pianeta della luna e sarebbe davvero difficile discernere i due segnali.

Una conferma a questo punto potrebbe essere data dalla misurazione dell'influenza gravitazionale messa in atto dalla luna in analisi.

Mentre queste simulazioni sono valide considerando una singola luna, il metodo elaborato da Andràs Pàl (Konkoly Observatory, Ungheria), è capace di analizzare sistemi planetari in cui avvengono transiti multipli. Il limite di questo metodo è la possibilità di considerare solo orbite circolari, mentre quello di Tusnski includeva una varietà maggiore di orbite. Il lavoro di Pàl deve essere ancora pubblicato su uno dei prossimi numeri di MNRAS.

Un'altra teoria , secondo Simon Porter del Lowell Observatory in Arizona, indica come pianeti con metà della massa gioviana che migrano all'interno del loro sistema planetario possano catturare pianeti di taglia terrestre e renderli loro lune. Questo potrebbe essere un modo per i giganti gassosi di ottenere tali grandi satelliti. Secondo Kipping , la formazione in situ di questi grandi satelliti è da escludere.

Dunque ognuno sviluppa il proprio metodo, ma pare che alla fine tutti siano complementari.

Secondo Tusnski , la missione CoRoT dovrebbe essere in grado di rilevare una esoluna con un raggio pari a 1.3 volte quello terrestre; la missione Kepler invece potrebbe 'vedere' esolune di raggio pari a un terzo di quello terrestre.

Crediti articolo :
 http://www.cfa.harvard.edu/HEK/ ,
 http://www.davidkipping.co.uk/ ,
 http://astrobio.net/

Nota : illuminante è anche questo compendio di Kipping. A mio parere uno dei migliori e più completi articoli sulle esolune in circolazione.