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22.2.17

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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8.7.16

UN NUOVO SISTEMA CON 5 PIANETI


Attorno alla stella HIP 41378, posta a 380 anni luce in direzione della costellazione del Cancro, un team di astronomi ha individuato ben 5 pianeti transitanti. 
Il merito è ancora una volta del telescopio Kepler che, anche in questo caso, dimostra il perfetto recupero dopo la grave avaria del 2013. Kepler ha osservato questa stella per 75 giorni.




La stella è simile al nostro Sole e possiede un raggio ed una massa pari rispettivamente a 1,4 e 1,15 volte quella del Sole. 
I 5 pianeti completano tutti le loro orbite in meno di 1 anno terrestre, formando quindi un sistema planetario molto compatto.
 
Considerando le dimensioni, questo sistema ospita un pianeta gigante gassoso come Giove, uno simile a Nettuno, un altro più piccolo di Saturno e due piccoli nettuni.






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29.1.12

KEPLER : 11 NUOVI SISTEMI PLANETARI

Fino al lancio del telescopio Kepler, nel 2009, si conoscevano circa 500 pianeti extrasolari sparsi in tutto il cielo australe e boreale. Oggi, grazie a questo telescopio che osserva eventuali variazioni di luminosità in 100.000 stelle racchiuse in una porzione ridotta del cielo (105° quadrati), contiamo 2326 potenziali pianeti e 61 pianeti confermati.
Estendendo il campione a tutto il cielo vediamo come sia ragionevole parlare di miliardi e miliardi di pianeti solo nella nostra Galassia.

Il 27 gennaio gli astronomi del team di Kepler hanno annunciato la scoperta di 11 sistemi planetari, per un totale di ben 26 pianeti confermati.

Crediti: NASA Ames/Jason Steffen, Fermilab Center for Particle Astrophysics
Tutti questi sistemi hanno dai 2 ai 5 pianeti, le cui taglie variano da quella terrestre a svariate volte quella di Giove.
Tutti i sistemi presentano i pianeti con orbite molto vicine tra loro e tutte racchiuse entro una distanza ridotta dalla stella. In tali situazioni, l'attrazione gravitazionale che i pianeti esercitano gli uni sugli altri è tale da far si che i pianeti accelerino o rallentino nella loro orbita. Kepler è in grado di rilevare questo cambiamento nell'orbita dei pianeti, tramite il metodo del TTV (ovvero : Transit Time Variation).

E' interessante notare come gran parte di questi pianeti presenti risonanze tra le orbite ; uno di questi sistemi potrebbe addirittura avere tutti i suoi 4 pianeti (2 ancora candidati in attesa di conferma) in risonanza.
In particolare 5 sistemi (Kepler-25, Kepler-27, Kepler-30, Kepler-31 e Kepler-33) mostravano risonanze 2:1, mentre alcuni pianeti di altri 4 sistemi (Kepler-23, Kepler-24, Kepler-28, Kepler-32) presentavano risonanze 3:2.

Gli autori delle scoperte sono :
  • Eric Ford, per Kepler-23 e Kepler-24 - articolo : "Transit Timing Observations from Kepler: II. Confirmation of Two Multiplanet Systems via a Non-parametric Correlation Analysis. Confirms KOI-168=Kepler-23 and KOI 1102=Kepler-24"
  • Jason Steffen, per Kepler-25, 26, 27 e 28 - articolo :  "Transit Timing Observations From Kepler: IV. Confirmation Of 4 Multiple Planet Systems By Simple Physical Models"
  • Dan Fabrycky, per Kepler-29, 30, 31 e 32 - articolo :  "Transit Timing Observations from Kepler: III. Confirmation of 4 Multiple Planet Systems by a Fourier-Domain Study of Anti-correlated Transit Timing Variations"
  • Jack Lissauer, per Kepler-33 - articolo :  "Almost All of Kepler's Multiple Planet Candidates are Planets, and Kepler-33 5-planet system"
Passiamo ora in rassegna questi nuovi sistemi planetari.

Kepler-23 
L'astro di questo sistema è leggermente più grande del nostro Sole ed attorno ad esso orbitano almeno tre pianeti, di cui due (Kepler-23b e Kepler-23c) sono stati confermati. Questi ultimi, di raggio pari a 1.9 e 3.2 raggi terrestri, orbitano rispettivamente a 0.075 e 0.099 UA dalla stella in 7.1 e 10.7 giorni, dando luogo ad una risonanza 3:2. 

Kepler-24
La stella di questo sistema invece è una copia esatta della nostra. I pianeti sarebbero ben 4 , ma solo due sarebbero ad oggi confermati : Kepler-24b e Kepler-24c. Posseggono raggi rispettivamente pari a 2.4 e 2.8 raggi terrestri, orbitanti 0.080 e 0.106 UA dalla stella in 8.1 e 12.3 giorni. Ha luogo una risonanza 3:2.

Kepler-25
Il sole di questo sistema è poco più grande e caldo del nostro ed ha attorno a sè due pianeti confermati : Kepler-25b e Kepler-25c. Posseggono raggi pari a  2.6 e 4.5 raggi terrestri, orbitanti a 0.068 e 0.110 UA dalla stella in 6.2 e 12.7 giorni. Si ha una risonanza 2:1 tra i due pianeti.

Kepler-26
L'astro del sistema scalda un po' meno del nostro Sole poichè possiede poco più di metà della massa solare.
Il sistema ospita tre pianeti di cui due confermati : Kepler-26b e Kepler-26c. Hanno simili dimensioni, pari a 3.6 raggi terrestri, ed orbitano a 0.085 e 0.107 UA dal loro sole in 12.3 e 17.3 giorni (risonanza 3:2).

Kepler-27
La stella di questo sistema è assai simile a Kepler-26, anche se ha una temperatura superficiale paragonabile a quella solare. A questo sistema appartengono due pianeti : Kepler-27b e Kepler-27c. Con i loro 4.0 e 4.9 raggi terrestri, distano 0.118 e 0.191 UA dalla loro stella , completando il loro anno in 15.3 e 31.3 giorni (risonanza 2:1).

Kepler-28
La stella ha il 75% della massa solare e risulta leggermente più fredda. Come le ultime, ospita due pianeti confermati : Kepler-28b e Kepler-28c. Di dimensioni simili tra loro , 3.4 e 3.6 raggi terrestri, orbitano a 0.062 e 0.081 UA in soli 5.9 e 9.0 giorni (risonanza 3:2).

Kepler-29
Questa stella è la copia esatta del nostro Sole ed ospita attorno a sè due pianeti confermati di taglia nettuniana : Kepler-29b e Kepler-29c. Posseggono 3.6 e 2.9 raggi terrestri ed orbitano a 0.09 e 0.11 UA dal loro sole in 10.3 e 13.3 giorni (risonanza 9:7).

Kepler-30
Come la precedente, è una gemella del nostro Sole. Ospita tre pianeti confermati : Kepler-30b, Kepler-30c e Kepler-30d. Hanno un raggio pari rispettivamente a 3.7 , 14.4 e 10.7 raggi terrestri e orbitano a 0.18 , 0.3 e 0.5 UA dalla stella in 29.3 , 60.3 e 143.2 giorni. I pianeti b e c sono in risonanza 2:1.

Kepler-31
L'astro è leggermente più grande del Sole ed i pianeti sarebbero quattro, di cui due confermati : Kepler-31b e Kepler-31c.I due pianeti hanno dimensioni molto simili rispettivamente di 4.3 e 4.2 raggi terrestri, orbitano a 0.16 e 0.26 UA dalla stella in 20.9 e 42.6 giorni. Se venissero confermati tutti e quattro i pianeti, sarebbe il primo sistema planetario ad essere in totale risonanza 1:2:4:8. 

Kepler-32
Attorno alla stella , di mezza massa solare e più fredda del nostro Sole, orbiterebbero 5 pianeti , di cui due sono stati confermati : Kepler-32b e Kepler-32c. Questi pianeti, di 4.1 e 3.7 raggi terrestri, orbitano a 0.05 e 0.09 UA dalla Terra in 5.9 e 8.8 giorni (risonanza 3:2).

Kepler-33
Questo è il sistema planetario più numeroso tra quelli annunciati ed uno dei più affollati in assoluto.
La stella è leggermente più grande e più calda del Sole e ha attorno a sè ben 5 pianeti , tutti confermati : Kepler-33b, Kepler-33c, Kepler-33d, Kepler-33e e Kepler-33f. I pianeti, di  raggi pari rispettivamente a 1.7, 3.2, 5.4, 4.0 e 4.5, orbitano a 0.07, 0.12, 0.17, 0.21 e 0.25 UA dalla loro stella in 5.67, 13.2, 21.77, 31.78 e 41.02 giorni.


Fonti: