Il gigantesco pianeta extrasolare gassoso è stato scoperto in un sistema che ospita anche un Giove caldo.
Degli oltre 5.000 pianeti che esistono al di fuori del nostro sistema solare, la maggior parte orbita attorno alle proprie stelle a una distanza sorprendentemente ravvicinata. Oltre l’80 per cento dei confermati gli esopianeti hanno orbite meno di 50 giorni, collocando questi mondi caldi almeno due volte più vicini alla loro stella di quanto Mercurio lo sia al nostro sole – e alcuni, anche più vicini di così.
Una resa artistica dei due pianeti e delle stelle nel sistema TOI-4600. Credito immagine: Tedi Vick / MIT
Gli astronomi stanno iniziando ad avere un quadro generale della formazione, evoluzione e composizione di questi pianeti. Ma il quadro è molto più confuso per i pianeti con periodi orbitali più lunghi. I mondi lontani, con orbite lunghe mesi o anni, sono più difficili da rilevare e le loro proprietà sono quindi più difficili da discernere.
Ora, l’elenco dei pianeti di lungo periodo ha guadagnato due voci. Gli astronomi del MIT, dell’Università del New Mexico e di altri luoghi hanno scoperto un raro sistema contenente due pianeti di lungo periodo in orbita attorno a TOI-4600, una stella vicina che si trova a 815 anni luce dalla Terra.
Il team ha scoperto che la stella ospita un pianeta interno con un’orbita di 82 giorni, simile a quella di Mercurio, mentre un secondo pianeta esterno gira intorno ogni 482 giorni, posizionandosi da qualche parte tra le orbite della Terra e di Marte.
La scoperta è stata fatta utilizzando i dati del Transiting Exoplanet Survey Satellite, o TESS, della NASA, una missione guidata dal MIT che monitora le stelle più vicine alla ricerca di segni di esopianeti. Il nuovo pianeta più lontano ha il periodo più lungo che TESS abbia rilevato fino ad oggi. È anche uno dei più freddi, a circa -117 gradi Fahrenheit, mentre il pianeta interno è più temperato a 170 gradi Fahrenheit.
Entrambi i pianeti sono probabilmente giganti gassosi, simili a Giove e Saturno, anche se la composizione del pianeta interno potrebbe essere più un mix di gas e ghiaccio. I due pianeti colmano il divario tra i “Gioviani caldi” – i pianeti caldi e con orbita breve che costituiscono la maggior parte delle scoperte di esopianeti – e i giganti gassosi molto più freddi e con un periodo più lungo nel nostro sistema solare.
“Questi sistemi a lungo periodo rappresentano una gamma relativamente inesplorata”, afferma Katharine Hesse, membro del team e membro dello staff tecnico del Kavli Institute for Astrofisica e Ricerca Spaziale del MIT.
“Mentre stiamo cercando di vedere dove si trova il nostro sistema solare rispetto agli altri sistemi che abbiamo scoperto, abbiamo davvero bisogno di questi esempi più estremi per comprendere meglio quel confronto. Perché molti sistemi che abbiamo trovato non assomigliano per niente al nostro sistema solare”.
Hesse e i suoi colleghi, tra cui l’autore principale Ismael Mireles, uno studente laureato presso l’Università del New Mexico (UNM), hanno pubblicato i loro risultati In Lettere del diario astrofisico.
Lavoro di toppa
TESS monitora le stelle più vicine alla ricerca di segni di esopianeti puntando verso una zona del cielo e misurando continuamente la luminosità delle stelle in quel settore per 30 giorni, prima di passare alla zona successiva.
Gli scienziati utilizzano “condutture”, o ricerche algoritmiche, per analizzare le misurazioni per individuare cali di luminosità che potrebbero essere stati causati da un pianeta che passa davanti alla sua stella.
Nel 2020, un gasdotto ha rilevato un possibile transito di una stella nel cielo settentrionale, vicino alla costellazione del Draco. La stella è stata classificata come TOI-4600 (a TESS Object of Interest). Il transito iniziale è stato studiato in dettaglio dal TESS Single Transit Planet Candidate Working Group, un team di scienziati del MIT, dell’UNM e altrove che cercano segni di pianeti con periodi più lunghi in eventi a transito singolo.
“Per missioni come TESS, in cui si osserva ogni regione del cielo solo per 30 giorni, è davvero necessario accumulare il numero di osservazioni per poter ottenere dati sufficienti per trovare pianeti con orbite più lunghe di un mese”, osserva Hesse. .
Il gruppo ha cercato la stella in altri settori dei dati TESS e alla fine ha identificato altri tre transiti, simili al primo. Da questi quattro eventi, gli scienziati sono stati in grado di determinare che la fonte era un pianeta – TOI-4600b – con un’orbita relativamente lunga di 82 giorni.
La squadra ha rilevato anche un quinto transito, sebbene non fosse sincronizzato con gli altri segnali. Si chiedevano: il transito potrebbe provenire da un’altra stella che eclissa temporaneamente la prima? O potrebbe essere un secondo pianeta in orbita?
Giganti nel cielo
Nel 2021, quando Mireles si è unito al gruppo, ha ripreso da dove il team aveva interrotto, cercando ulteriori osservazioni da parte di TESS che spiegassero l’ultimo, sconcertante transito.
“Con ogni settore di dati che arrivava, cercavo di vedere se ci fosse un secondo transito, e nei primi cinque settori non c’era”, ricorda Mireles. “Poi, nel luglio dello scorso anno, abbiamo visto qualcosa.”
In realtà, hanno visto due cose: un transito apparso nello stesso ciclo di 82 giorni, che ha ulteriormente confermato l’esistenza di un pianeta in orbita lunga; e un secondo transito, rilevato 964 giorni dopo il precedente transito non sincronizzato.
Questi ultimi due transiti erano simili in profondità, o nella quantità di luce attenuata, suggerendo che entrambi fossero prodotti da un singolo oggetto in orbita attorno alla stella, ogni 964 giorni o ogni 482 giorni.
Dopotutto, ha ragionato il team, TESS semplicemente non avrebbe potuto guardare nella direzione della stella per catturare il pianeta che attraversava il traguardo dei 482 giorni. Il team ha utilizzato un modello per simulare l’aspetto di un pianeta con entrambi i periodi orbitali e ha concluso che l’orbita di 482 giorni era più probabile.
Per confermare ulteriormente di aver identificato due pianeti di lungo periodo, i ricercatori si sono concentrati sulla stella utilizzando più telescopi terrestri. Queste osservazioni hanno aiutato il team a escludere scenari falsi positivi, come ad esempio una seconda stella che eclissa la stella principale.
Alla fine, hanno concluso che la stella ospita effettivamente due pianeti di lungo periodo: TOI-4600b, un gigante caldo, simile a Giove; e TOI-4600c, un gigante gelido e ghiacciato, nonché il pianeta con il periodo più lungo rilevato da TESS fino ad oggi.
“È relativamente raro vedere due pianeti giganti in un sistema”, spiega Hesse. “Siamo abituati a vedere i caldi Giove vicini alle loro stelle, e di solito non troviamo loro compagni, per non parlare di compagni giganti. Questo sistema è una configurazione più unica.”
La distanza tra i due pianeti, che è quasi uguale allo spazio tra Mercurio e Marte, implica che nel sistema potrebbero trovarsi altri pianeti.
“Vogliamo vedere se ci sono prove dell’esistenza di più pianeti”, dice Mireles. “C’è sicuramente molto spazio per potenziali pianeti, sia più vicini che più lontani. E dimostriamo che TESS può trovare sia Giove caldi che freddi».
Scritto da Jennifer Chu
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
