KELT-9b, IL PIANETA PIU' CALDO CONOSCIUTO

Tra queste pagine abbiamo incontrato moltissimi mondi inospitali per i più svariati motivi, ma Kelt-9b detiene un record assoluto in materia di temperatura. 

Il pianeta, quasi 3 volte più massiccio di Giove e 2 volte meno denso, orbita attorno alla stella Kelt-9 (distante 620 anni luce) in appena un giorno e mezzo. La brevità del suo anno va di pari passo con l'estrema vicinanza di questo mondo alla sua stella, due volte più grande e più calda (9.900°C) rispetto al Sole.

Ebbene, questo gigante gassoso viene costantemente investito dalla fortissima radiazione stellare e presenta una temperatura di 4330°C, la più alta in assoluto tra i pianeti extrasolari noti e superiore anche alla maggior parte delle stelle della Via Lattea!

Per intenderci, ha una temperatura appena 1200°C più bassa del nostro Sole. Su Kelt-9b fa talmente caldo che neanche le molecole di acqua, metano ed anidride carbonica possono formarsi. Insomma, nonostante sia caldo come una stella rientra pienamente nei requisiti (dimensione e massa) per essere considerato un pianeta.

L'estrema vicinanza del pianeta alla sua stella lo costringe a mostrare sempre il medesimo

emisfero al suo astro, generando un giorno ed una notte perenni. Ma non solo: l'enorme quantità di radiazione ultravioletta emessa dalla stella rischia di dissolvere il pianeta in poche centinaia di milioni di anni, spazzandone via l'atmosfera e creando una vera e propria coda cometaria rilasciata dal pianeta lungo la sua orbita. Ma è altrettanto possibile che prima di ciò, entro un miliardo di anni, la stella distrugga il pianeta inglobandolo durante la sua fase di gigante rossa. 

In termini astronomici al pianeta non rimane tanto e quel poco che gli rimane non se lo sta vivendo bene.

Nel prossimo futuro Hubble, Spitzer e JWST torneranno ad osservare Kelt-9b per saperne di più e determinare quale sarà la fine di questo pianeta rovente.

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SEMPRE MENO SEGRETI ATTORNO A FOMALHAUT

Fomalhaut è una delle stelle più brillanti dell'intero cielo, la più luminosa della sua costellazione: il Pesce Australe. Simile a Sirio e Vega, dista da noi 25 anni luce e ha una massa ed una dimensione doppia rispetto al Sole. Risulta però sensibilmente più calda con i suoi 8500 K.

Al di là della sua luminosità, c'è molto interesse per questa stella in quanto ospita attorno a sé un estesissimo disco di gas e polveri in cui orbita Fomalhaut b, il primo pianeta extrasolare scoperto grazie ad un'osservazione diretta.

La presenza del disco fu intuita per la prima volta grazie ai dati raccolti dal telescopio spaziale IRAS nel 1983 che osservando la stella e le sue immediate vicinanze rivelarono un eccesso di radiazione infrarossa. Nel 1998 il sistema fu osservato nelle lunghezze d'onda millimetriche e submillimetriche, mettendo il luce il disco e l'estesa cavità centrale. 

La svolta però si ebbe nel 2005 quando, grazie al coronografo ed all'osservazione ad altissima risoluzione (0.5 UA per pixel) nel visibile, Hubble fece un ritratto completo al disco di gas e polveri. 

Ciò che emerse fu un disco ellittico di 140 x 57.5 UA, con una fascia di materiale asteroidale e cometario estesa 25 UA tra le 133 e le 158 UA da Fomalhaut, stella a sua volta posta a 15.3 UA dal vero centro del disco. Lo spessore massimo del disco risultò essere di 3.5 UA per una massa totale compresa tra le 50 e le 100 masse terrestri. 

Dalle analisi spettroscopiche si comprese che il disco era composto prevalentemente da ghiaccio d'acqua e silicati, seguiti da composti del ferro e del carbonio; il tutto ad una temperatura compresa tra 40 e 75 K.

Nel 2003 il telescopio Spitzer aggiunse un tassello al puzzle: trovò tracce di un disco di materiale cometario molto più vicino alla stella, tra le 6 e le 20 UA.

Questo e poco altro è tutto ciò che si è saputo fino ad oggi di Fomalhaut e del suo disco di polveri. Tra le recenti novità è da citare senza dubbio quella riguardante la natura tripla del sistema stellare di Fomalhaut.

Ma recentemente sono state effettuate nuove osservazioni da ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). E' stato così possibile ottenere per la prima volta l'immagine più dettagliata di sempre dell'intero sistema. 

Facendo l'analisi spettroscopica di questi detriti gli astronomi hanno trovato analogie tra quel materiale e quello cometario presente nel sistema solare; hanno anche evidenziato come il sistema stia attraversando una fase analoga al late heavy bombardment subita dal giovane sistema solare, quando i detriti rimanenti dalla formazione del sistema colpirono incessantemente il neonato sistema planetario. Grazie a questi studi è stato possibile stimare l'età del sistema in 440 milioni di anni, circa 1/10 dell'età del sistema solare. 

Gli studi più recenti di ALMA hanno ridotto l'estensione della fascia di detriti a circa 13.5 UA (2 miliardi di km), a partire da 136.3 UA dalla stella. La massa contenuta all'interno della fascia è stata stimata in 0.015 masse terrestri. Tali evidenze hanno portato gli astronomi a credere che tale fascia sia plasmata dall'azione gravitazionale di almeno due pianeti, proprio come accade agli anelli di Saturno sotto l'azione di alcune sue lune.

Un'altra grande novità legata a questo studio è stata la possibilità di osservare un fenomeno che fino ad oggi era stato solo predetto: il bagliore dell'apocentro. Seguendo quanto dice il buon Keplero nella sua seconda legge, il materiale contenuto nella fascia di detriti dovrebbe rallentare in direzione dell'apocentro e raggiungere la minore velocità, ammassandosi momentaneamente, in quel punto. Se ciò e vero, e lo è, all'apocentro dovremmo trovare una maggiore concentrazione di materiale che rende questa particolare area più densa e luminosa. Ebbene, grazie a questo bagliore, è stato possibile determinare che l'abbondanza di monossido di carbonio ed anidride carbonica è analoga a quella presente nelle comete del nostro sistema solare.

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TERRE DI GHIACCIO

Inevitabilmente, con il progredire della tecnologia e delle tecniche di caccia ai pianeti extrasolari, ci avviciniamo sempre più alla scoperta di una Terra gemella. Abbiamo visto mondi più o meno giganti, incredibili superterre e terre poste in sistemi planetari simili al nostro o talmente differenti e complessi da dover essere ancora compresi. 

Chi segue questo blog però se n'è già accorto: molto spesso i pianeti scoperti sono talmente vicini alla loro stella da risultare roventi. 

D'altro canto si stanno scoprendo numerosi pianeti miti, specialmente negli ultimi tempi. Ma che dire dei pianeti freddi? 

La distanza dalla loro stella e la debolezza della loro emissione (e dunque del segnale ricevuto) complicano di molto la loro scoperta. Ad oggi si conoscono alcuni pianeti ghiacciati ma si tratta di un esigua minoranza rispetto al totale. Eppure, quando vengono scoperti, il loro studio risulta estremamente importante per comprendere le tipologie di pianeti e le dinamiche che governano questi mondi posti dall'altra parte del termometro.

L'ultimo arrivato tra gli esopianeti scoperti è un mondo di ghiaccio delle dimensioni della Terra (1.43 masse terrestri) che orbita alla medesima distanza dal suo sole. 

Un primo dato importante lega il pianeta al metodo con cui è stato scoperto: si tratta del pianeta più piccolo scoperto ad oggi con il metodo del microlensing.

Questa tecnica sfrutta la luce delle stelle in secondo piano per scoprire la presenza di pianeti in orbita attorno a stelle in primo piano. Nel momento in cui la stella vicina transita di fronte alla stella sullo sfondo, allineandosi lungo la nostra linea di vista, la gravità della stella in primo piano focalizza la luce della stella lontana aumentandone l'intensità per un breve periodo. Se attorno alla stella vicina orbita anche un pianeta, la luce della stella sullo sfondo subirà due aumenti consecutivi: il primo (più lungo) ad opera della gravità della stella vicina ed il secondo (più corto) prodotto dalla gravità del pianeta.

Al di là della casualità di questi eventi e dell'impossibilità di ripetere le osservazioni, la precisione del metodo del microlensing ha portato alla scoperta degli esopianeti più distanti (anche decine di migliaia di anni luce dal Sole) e tra i più piccoli oggi noti. Pianeti che con tutti gli altri metodi oggi in uso sarebbe stato impossibile rilevare.

Torniamo al nuovo mondo, noto come OGLE-2016-BLG-1195Lb, dal nome del sistema automatizzato di ricerca che per primo ha individuato l'evento di microlensing, l'Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE).

Unendo quest'ultima rilevazione ad analoghe e precedenti scoperte, si cerca di capire innanzi tutto se ci sono differenze nella distribuzione di pianeti tra il disco della galassia e la sua zona centrale (bulge).

L'evento di microlensing è stato osservato contemporaneamente dallo telescopio spaziale Spitzer e dal Korea Microlensing Telescope Network (KMTNet) sulla Terra, La grande distanza che separa i telescopi e la contemporaneità delle osservazioni hanno permesso di osservare l'evento (KMTNet) e calcolare con precisione la massa del pianeta e della sua stella (Spitzer). 

OGLE-2016-BLG-1195Lb orbita a ben 13.000 anni luce da noi in direzione della costellazione dello Scorpione, attorno ad un astro talmente piccolo e debole che non si è neanche sicuri che si tratti di una stella: con una massa pari ad appena il 7.8% della massa solare potrebbe essere una nana bruna o una nana ultrafredda.

Sulla Terra godiamo di un clima mite perchè il nostro pianeta si trova alla giusta distanza dal Sole, grande abbastanza da non incenerirci e sufficientemente piccola da non farci congelare. Ma la giusta distanza varia al variare della tipologia di stella: essa di troverebbe assai vicina all'astro nel caso della piccola e fredda stella del mondo appena scoperto. Eppure il pianeta in questione orbita a 1.16 UA dalla sua stella, una distanza assai simile a quella che separa la Terra dal Sole ed molto grande per quel tipo di sistema. Con un sole così debole però questo pianeta terrestre è senza dubbio un mondo glaciale, una versione grande come la Terra del nostro Plutone.

La scoperta e lo studio di questo pianeta hanno rappresentato una vera e propria sfida alla nostra capacità di guardare così lontano nella galassia. Una sfida vinta e un altro passo avanti, che ci permette di comprendere sempre più la grande varietà di mondi che la nostra Galassia ci offre e che giorno dopo giorno riusciamo ad osservare.

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ITALIA IN PRIMA LINEA NELLA CACCIA ALLE SUPERTERRE

Una joint venture tra l'Italia ed il gruppo di astronomi che ha scoperto i pianeti di TRAPPIST-1, ha collezionato un altro importante risultato. 

Si tratta della scoperta di due superterre, ovvero pianeti rocciosi con massa superiore a quella della nostra Terra, in orbita alla stella HD 219134 distante appena 21.25 anni luce dal Sole.
Nel sistema erano già noti dal 2015 altri 5 pianeti, tre superterre e due pianeti giganti gassosi.

Il sole di questi due mondi ci appare come una stellina di magnitudine apparente 5.6 nella costellazione di Cassiopea. La sua alta metallicità (130% di quella solare) le attribuisce un'età di circa 12 miliardi e mezzo di anni.

L'importanza della scoperta è data proprio dalla loro vicinanza: secondo il team di astronomi è assai improbabile che vi siano altre superterre transitanti più vicine a noi di quelle scoperte. Tale condizione le rende ovviamente oggetto di studi approfonditi, un'occasione che non si può sprecare o ignorare.

Per giungere a questa nuova scoperta è stato utilizzato il Telescopio Nazionale Galileo (TNG), situato alle Canarie, ed il Telescopio Spaziale Spitzer.

Il TNG, con il suo sensibilissimo spettrografo HARPS-North, ha utilizzato il metodo delle velocità radiali per evidenziare i pianeti in orbita attorno alla stella. In pratica ha misurato i disturbi gravitazionali sulla posizione della stella, indotti dalla presenza dei pianeti.

Spitzer, prezioso ed assai preciso in questo genere di rilevazioni, ha utilizzato l'ormai tanto proficuo quanto collaudato metodo del transito. 

L'unione dei due metodi ha permesso di ridurre l'incertezza sulle misure della massa e del volume dei due pianeti: questo aspetto è fondamentale per determinare accuratamente la densità (massa/volume) dei pianeti e quindi comprenderne la struttura interna e la composizione. 

L'analisi delle curve di luce dei pianeti ha confermato la rocciosità e ha permesso il calcolo delle masse, pari a circa 2.7 masse terrestri per HD 219134c e a 3 masse terrestri per HD 219134b. Sono stati calcolati inoltre i rispettivi periodi orbitali di 6.8 giorni e 3.1 giorni, corti abbastanza da collocarli su orbite assai prossime al loro sole.

La prima delle due superterre, HD 219134b, orbita a meno di 0,04 UA dalla sua stella, ha un raggio pari a 1.6 volte quello terrestre e una densità di 6 g/cm3.

La nota dolente è infatti la loro temperatura: considerando la loro vicinanza ed il tipo di stella (una nana arancione, quindi poco più fredda del Sole), sui pianeti la temperatura risulterebbe incompatibile con la vita. 

D'altro canto, però, la loro vicinanza e l'allineamento fortunato che ci permette di assistere al loro transito è prezioso per poter studiare a fondo questa importante categoria di pianeti extrasolari. In particolare è possibile compiere studi sulla loro composizione interna, sulla loro origine e sulle dinamiche riguardanti l'intero sistema planetario.

Il prezioso TNG e parte del team di astronomi autore della scoperta è italiano, evidenziando nuovamente l'eccellenza italiana nella scoperta e nello studio dei pianeti extrasolari.

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TRAPPIST-1: SECONDO ROUND!

Il mondo intero è rimasto affascinato dalla scoperta dei tre pianeti potenzialmente abitabili attorno alla vicina stella TRAPPIST-1 e gli appassionati, oltre agli addetti ai lavori, stanno cercando di imparare tutto quello che possono su questi mondi assai promettenti.

Passata l'euforia dell'annuncio, i lavori vanno avanti e procedono spediti verso nuove osservazioni e dunque nuove informazioni sull'intero sistema ed in particolare sui tre mondi posti all'interno della fascia di abitabilità.
Infatti, i principali telescopi terrestri e spaziali (oltre a quelli che saranno ultimati nel prossimo futuro) hanno in programma osservazioni dettagliate e ripetute del sistema al fine di ottenere quanti più dati possibili e migliorare i dati già in possesso.

Il telescopio spaziale Kepler, in prima linea sul fronte della scoperta di esopianeti transitanti, sta conducendo un instancabile lavoro di monitoraggio del sistema. Dal 15 dicembre 2016 al 4 marzo 2017, nell'ambito della missione K2, ha osservato i minuscoli cali di luce prodotti dal transito dei 7 pianeti davanti alla loro stella. I dati raccolti da Kepler sono disponibili da oggi (scaricabili qui) e gli astronomi sperano, grazie ad essi, di poter aumentare la precisione dei dati già in possesso ed in particolare di poter stimare con precisione anche la massa ed il periodo orbitale del settimo pianeta, TRAPPIST-1h, fino ad oggi note con grande incertezza.

L'osservazione di Kepler, nota come K2 Campaign 12, è in assoluto la più lunga osservazione continuativa condotta sul sistema di TRAPPIST-1 e permetterà di studiare anche le interazioni gravitazionali tra i pianeti del sistema (assai vicini tra loro, oltre che alla loro stella) e la possibilità che se ne nascondano altri finora sfuggiti alle osservazioni.

Per dare un'idea della priorità rappresentata dallo studio di questo sistema basti pensare a quanto è stato fatto di recente dal team di Kepler. Nell'ottobre 2015, quando non erano noti i promettenti pianeti di TRAPPIST-1, vennero stabilite le coordinate entro cui Kepler doveva osservare e raccogliere dati nella sua Campaign 12: la stella TRAPPIST-1 ed il suo seguito non erano incluse nell'area di cielo osservata. Nel maggio 2016, appena annunciata la scoperta dei primi 3 pianeti terrestri nel sistema, il team si mise al lavoro per correggere il puntamento di Kepler e includere la stella nelle osservazioni future. Nell'ottobre dello stesso anno il telescopio era pronto per raccogliere dati. Durante la campagna 12 c'è stata un'interruzione nella raccolta dei dati dovuta ad un reset del software di bordo in seguito al bombardamento di raggi cosmici, problema risolto in cinque giorni senza gravi conseguenze.

Lo studio approfondito del sistema quindi prosegue, con appassionati ed astronomi sempre più affascinati e a caccia di certezze.

Nuovi dati di Kepler
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UNA SUPER-TERRA VICINA TUTTA DA STUDIARE

C'è un pianeta extrasolare molto promettente, scoperto nel gennaio 2015, che in questi giorni sta facendo parlare di sè: si tratta di K2-3d. 

Dietro questa fredda catalogazione si nasconde infatti uno dei pianeti più promettenti per la ricerca di acqua liquida e di vita fuori dal sistema solare. 

Di recente un team internazionale di astronomi ha analizzato i dati relativi al pianeta raccolti da Kepler, Spitzer e dall'Osservatorio Astrofisico di Okayama (Giappone). Così facendo sono riusciti a calcolare con maggiore precisione il periodo orbitale del pianeta permettendo una migliore predizione dei nuovi transiti.

Conoscere le effemeridi di un pianeta extrasolare di tale importanza permette di poter pianificare con accuratezza quando condurre proficuamente nuove osservazioni. Alla luce dei nuovi studi infatti gli astronomi saranno in grado di stabilire con precisione quando il pianeta transiterà di fronte al disco della sua stella, permettendoci di raccogliere preziosissime informazioni.

K2-3d, distante circa 137 anni luce da noi in direzione della costellazione del Leone, è un pianeta roccioso con un raggio pari a 1,5 volte quello della Terra ed un anno che dura appena 45 giorni. La breve durata del suo anno lo colloca su un'orbita molto vicina alla sua stella (0,2 UA) e quindi potremmo pensare che questo sia un mondo rovente ed inondato dalla luce del suo astro. Ma il suo è un sole grande la metà del nostro e dalla temperatura sensibilmente minore e quindi la sua vicinanza è un fattore tanto positivo da includerlo nella fascia abitabile del sistema.

A stuzzicare l'appetito degli astronomi si aggiunge la temperatura sul pianeta che, secondo le stime, sarebbe simile a quella terrestre. La sua temperatura si aggirerebbe attorno ai 280K, ovvero circa 7°C.

Tra la trentina di pianeti potenzialmente abitabili scoperti da Kepler, K2-3d è il più vicino e quindi più facilmente studiabile e monitorabile attraverso osservazioni future.

Accennavamo al risultato più importante appena ottenuto: la stima più precisa del periodo orbitale.

Il piccolissimo eclisse procurato dal transito del pianeta sul suo sole ha generato un calo di luminosità della stella pari a 0.7 millesimi di magnitudine, ovvero poco al di sotto della sensibilità dello strumento rilevatore (1.2, 0.9 e 1.2 millesimi di magnitudine nelle bande g,r e z), ma è stato possibile notarlo comunque grazie all'incrocio di dati raccolti in precedenti osservazioni da parte di Kepler e rafforzando l'indagine con una nuova tecnica che combina in contemporanea osservazioni multibanda. 

La nuova tecnica, messa in atto dallo strumento MuSCAT (Multi-color Simultaneous Camera for studying Atmospheres of Transiting exoplanets) montato sul telescopio da 188 cm di Okayama, permette l'analisi del pianeta attraverso molteplici e specifiche bande. Così facendo il livello di accuratezza raggiungibile è sensibilmente maggiore.

Nel frattempo la combinazione dei nuovi e vecchi dati ha permesso di conoscere il periodo orbitale con una precisione 30 volte superiore, ovvero con un errore di appena 18 secondi! Il "nuovo" anno dura 44.55612 ± 0.00021 giorni.

Tutto questo in attesa della nuova ed imminente generazione di telescopi che sarà in grado di studiare in dettaglio l'atmosfera di K2-3d  alla ricerca di molecole prodotte dall'attività biologica.

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IMPORTANTI NOVITA' DA TRAPPIST-1

Avevamo già parlato, lo scorso maggio, dell'importante scoperta di TRAPPIST-1. 

Il sistema, che ospita tre pianeti posti nella zona abitabile della loro stella, si trova ad appena 40 anni luce dalla Terra in direzione della costellazione dell'Acquario.

Ora ci sono importanti novità, evidenziate in un articolo pubblicato su Nature il mese scorso.

I due pianeti più interni del sistema sarebbero rocciosi e possiedono atmosfere compatte: una situazione simile a quella presente su Venere e sulla Terra nel nostro sistema solare.

Per raggiungere questo importante risultato però si è resa necessaria una joint venture tra il telescopio TRAPPIST, l'Hubble Space Telescope e lo Spitzer Space Telescope.

Poco dopo l'annuncio della scoperta di TRAPPIST-1, il team autore della scoperta ha richiesto l'utilizzo di Hubble per poter studiare a fondo le atmosfere di due pianeti del sistema (TRAPPIST-1b e TRAPPIST-1c). Secondo i dati precedentemente raccolti da Spitzer, di lì a poco si sarebbe verificato un rarissimo doppio transito: due pianeti del sistema sarebbero transitati contemporaneamente di fronte alla stella fornendo informazioni su entrambe le atmosfere in un unico momento.

Durante il transito (osservato con la WFC3 di Hubble) sono state osservate diminuzioni della luminosità stellare in uno stretto intervallo di lunghezze d'onda, indice di un'atmosfera compatta e non estesa come quella di un gigante gassoso.

L'evidenza di un'atmosfera compatta, simile a quella che circonda Venere, Terra e Marte, ha permesso di convalidare la natura rocciosa dei due pianeti.

Il passo successivo è ora comprendere la struttura e la composizione atmosferica: sarà simile alla densa atmosfera di Venere, satura di anidride carbonica? Simile alla sottile atmosfera terrestre, carica di nuvole di vapore acqueo? O simile alla sottile e rarefatta atmosfera marziana?

Per rispondere a questa fondamentale domanda la comunità astronomica si sta muovendo per
costruire una batteria di quattro nuovi telescopi simili a TRAPPIST, ma di dimensioni maggiori. Il nuovo consorzio SPECULOOS (Search for habitable Planets Eclipsing ULtra-cOOl Stars) si concentrerà in particolare sulle stelle nane ultrafredde, particolarmente interessanti per la ricerca di pianeti e per la loro caratterizzazione. L'interesse per queste stelle nasce dalla loro emissione concentrata principalmente nell'infrarosso (e ridotta nel visibile) che permette di osservare più agevolmente eventuali pianeti in orbita e le relative atmosfere, senza rischiare che l'abbaglio della luce stellare complichi o cancelli del tutto i deboli segnali dei pianeti.

L'autore della scoperta, il telescopio TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope), nacque per l'osservazione infrarossa del cielo australe e per la caccia alle comete ed ai pianeti extrasolari. La scoperta di TRAPPIST-1 è avvenuta all'interno di un programma dedicato allo studio di un centinaio di stelle nane del cielo australe.

Il fatto che anche la stella TRAPPIST-1 sia una nana rossa ultrafredda ha permesso di condurre osservazioni tanto dettagliate e precise sul suo sistema planetario che il team si aspetta nei prossimi anni grandissimi risultati con l'entrata in funzione del James Webb Space Telescope e dei grandi telescopi di nuova generazione.

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