Gli astronomi analizzano masse, proprietà orbitali e caratteristiche atmosferiche di sei esopianeti.

26 gennaio 2024

Questo articolo è stato revisionato secondo il processo editoriale e le politiche di Science X. Gli editor hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo la credibilità del contenuto:

• verifica dei fatti
• pubblicazione sottoposta a peer review
• fonte affidabile
• corretto nelle bozze

della University of California, Irvine

Un sistema solare recentemente scoperto con sei esopianeti confermati e un possibile settimo sta aumentando le conoscenze degli astronomi sulla formazione e l'evoluzione dei pianeti. Affidandosi a un arsenale globale di osservatori e strumenti, un team guidato da ricercatori dell'Università della California, Irvine ha compilato le misurazioni più precise finora delle masse degli esopianeti, delle loro proprietà orbitali e delle loro caratteristiche atmosferiche.

In un articolo pubblicato oggi su The Astronomical Journal, i ricercatori condividono i risultati del TESS-Keck Survey, fornendo una descrizione dettagliata degli esopianeti che orbitano intorno a TOI-1136, una stella nana nella Via Lattea a oltre 270 anni luce dalla Terra. Lo studio è un seguito alla prima osservazione della stella e degli esopianeti da parte del team nel 2019 utilizzando i dati del Transiting Exoplanet Survey Satellite. Quel progetto ha fornito la prima stima delle masse degli esopianeti misurando le variazioni nel tempo di transito, una misura dell'attrazione gravitazionale esercitata dai pianeti in orbita l'uno attorno all'altro.

Per lo studio più recente, i ricercatori hanno unito i dati TTV con un'analisi della velocità radiale della stella. Utilizzando il telescopio Automated Planet Finder presso l'Osservatorio di Lick sul Monte Hamilton in California e lo spettrometro ad alta risoluzione Echelle presso l'Osservatorio di W.M. Keck sul Mauna Kea delle Hawaii, sono stati in grado di rilevare piccole variazioni nel movimento stellare attraverso lo spostamento verso il rosso e verso il blu dell'effetto Doppler, che li ha aiutati a determinare letture di massa planetaria di una precisione senza precedenti.

Per ottenere informazioni così precise sui pianeti in questo sistema solare, il team ha costruito modelli informatici utilizzando centinaia di misurazioni della velocità radiale sovrapposte ai dati del TTV. Corey Beard, autore principale e candidato al dottorato in fisica presso la UCI, ha dichiarato che la combinazione di questi due tipi di misurazioni ha fornito una maggiore conoscenza del sistema rispetto al passato.

"Ci sono voluti molti tentativi ed errori, ma siamo stati davvero felici dei nostri risultati dopo aver sviluppato uno dei modelli di sistema planetario più complicati nella letteratura sugli esopianeti fino ad oggi", ha detto Beard.

Il gran numero di pianeti è uno dei fattori che ha ispirato il team astronomico a condurre ulteriori ricerche, secondo l'autore Paul Robertson, professore associato di fisica e astronomia presso la UCI.

"Abbiamo visto TOI-1136 come estremamente vantaggioso dal punto di vista della ricerca, perché quando un sistema ha molti esopianeti, possiamo controllare gli effetti dell'evoluzione dei pianeti che dipendono dalla stella ospite, e questo ci aiuta a concentrarci sui meccanismi fisici individuali che hanno portato a questi pianeti ad avere le proprietà che hanno", ha detto.

Robertson ha aggiunto che quando gli astronomi cercano di confrontare i pianeti in sistemi solari separati, ci sono molte variabili che possono differire in base alle diverse proprietà delle stelle e alle loro posizioni in parti disparate della galassia. Ha detto che osservare gli esopianeti nello stesso sistema consente lo studio di pianeti che hanno avuto una storia simile.

Secondo gli standard stellari, TOI-1136 è giovane, ha appena 700 milioni di anni, un'altra caratteristica che ha attratto i cacciatori di esopianeti. Robertson ha detto che le stelle giovani sono sia "difficili che speciali" da lavorare perché sono così attive. Il magnetismo, le macchie solari e le brillamenti solari sono più comuni e intensi durante questa fase di sviluppo di una stella e le radiazioni risultanti plasmano i pianeti, influenzando le loro atmosfere.

Gli esopianeti confermati di TOI-1136, da TOI-1136 b a TOI-1136 g, sono classificati come "sub-Nettuni" dagli esperti. Robertson ha detto che il più piccolo ha un raggio di oltre il doppio della Terra, mentre gli altri arrivano fino a quattro volte il raggio della Terra, paragonabile alle dimensioni di Urano e Nettuno.

Tutti questi pianeti orbitano intorno a TOI-1136 in meno di 88 giorni, il tempo impiegato da Mercurio per orbitare attorno al Sole della Terra, secondo lo studio. "Stiamo racchiudendo un intero sistema solare in una regione attorno alla stella così piccola che tutto il nostro sistema planetario qui sarebbe al di fuori", ha detto Robertson.

"Per noi sono pianeti strani perché non ne abbiamo esattamente di simili nel nostro sistema solare", ha detto l'autore Rae Holcomb, candidata al dottorato in fisica presso la UCI. "Ma più studiamo altri sistemi planetari, sembra che possano essere il tipo di pianeta più comune nella galassia."

Un altro elemento insolito di questo sistema solare è la possibile ma non confermata presenza di un settimo pianeta. I ricercatori hanno rilevato alcune prove di un'altra forza risonante nel sistema. Robertson ha spiegato che quando i pianeti orbitano vicini l'uno all'altro, possono attrarsi gravitazionalmente.

'When you hear a chord played on a piano and it sounds good to you, it's because there is resonance, or even spacing, between the notes that you're hearing,' he said. 'The orbital periods of these planets are spaced similarly. When the exoplanets are in resonance, the tugs are in the same direction every time. This can have a destabilizing effect, or in special cases, it can serve to make the orbits more stable.'

Robertson noted that far from answering all his team's questions about the exoplanets in this system, the survey has made the researchers want to pursue additional knowledge, particularly about the composition of planetary atmospheres. That line of inquiry would be best approached through the advanced spectroscopy capabilities of NASA's James Webb Space Telescope, he said.

'I am proud that both UCO's Lick Observatory and the Keck Observatories were involved in the characterization of a really important system,' said Matthew Shetrone, deputy director of UC Observatories. 'Having so many moderate-sized planets in the same system really lets us test formation scenarios. I really want to know more about these planets! Might we find a molten rock world, a water world and an ice world all in the same solar system? It almost feels like science fiction.'

Journal information: Astronomical Journal , arXiv

Provided by University of California, Irvine