Le ultime osservazioni effettuate presso la struttura NOIRLab di NSF rivelano un giovane esopianeta in orbita attorno a una giovane stella dell’ammasso delle Hyades, che è insolitamente denso per la sua età e le sue dimensioni. Appena leggermente più piccola di Nettuno, K2-25b orbita intorno a una stella nana di tipo M – il tipo di stella più comune della galassia – in 3,5 giorni.
Le osservazioni dettagliate effettuate presso la struttura NOIRLab di NSF hanno rivelato un nuovo esopianeta in orbita attorno ad una giovane stella dell’ammasso delle Hyades, che si è rivelato insolitamente denso per le sue dimensioni e la sua età. Con un peso di circa 25 masse terrestri e leggermente più piccolo di Nettuno, l’esistenza di questo pianeta sfida le principali teorie sulla formazione planetaria.
Nuove osservazioni dell’esopianeta noto come K2-25b sollevano nuovi interrogativi sulle attuali teorie della formazione planetaria 1, poiché si tratta di un pianeta extrasolare insolitamente denso per le sue dimensioni e la sua età, facendo sì che gli astronomi si chiedano come sia nato.
I dati sono stati ottenuti utilizzando diverse strutture, tra cui il telescopio WIYN da 0,9 metri presso il National Kitt Peak Observatory (KPNO), un programma dell’Osservatorio NSF AURA e NOIRLab; il telescopio Hobby-Eberly presso l’Osservatorio McDonald; e altri centri di ricerca.
Leggermente più piccola di Nettuno, K2-25b orbita intorno a una stella nana di classe M in soli 3,5 giorni (questo è il tipo di stella più comune nella galassia).
Il sistema planetario è un membro dell’ammasso stellare delle Hyades, un vicino ammasso di giovani stelle in direzione della costellazione del Toro. Il sistema ha circa 600 milioni di anni e si trova a circa 150 anni luce dalla Terra.
Primo piano della stella ospite dell’esopianeta K2-25b K2-25b.
Il diagramma mostra la posizione della stella ospite dell’esopianeta K2-25b, nell’ammasso delle Iadi.
Pianeti con dimensioni comprese tra quelle della Terra e di Nettuno sono compagni comuni delle stelle della Via Lattea, anche se nel nostro Sistema Solare non si trovano pianeti di questo tipo. Capire come questi pianeti “sub-Nettuniani” si formano e si evolvono è una questione impegnativa negli studi sugli esopianeti.
Gli astronomi prevedono che i pianeti giganti si formano assemblando prima un modesto nucleo di roccia ghiacciata da 5 a 10 volte la massa della Terra e poi coprendosi in un massiccio involucro gassoso che ha centinaia di volte la massa della Terra. Il risultato è un gigante gassoso come Giove. Tuttavia, il K2-25b rompe tutte le regole di questa immagine convenzionale: con una massa 25 volte superiore a quella della Terra e una dimensione modesta, K2-25b è quasi tutto nucleo e pochissimo involucro gassoso. Queste strane proprietà pongono due enigmi per gli astronomi. In primo luogo, come potrebbe il pianeta generare un nucleo così grande, da 5 a 10 volte la massa della Terra prevista dalla teoria? 2 E secondo, con la sua enorme massa centrale, e la conseguente forte attrazione gravitazionale, come ha evitato di accumulare un significativo guscio di gas?
Il team che ha studiato K2-25b ha trovato il risultato sorprendente: “K2-25b è insolito“, ha detto Gudmundur Stefansson, un post-dottorato della Princeton University che ha guidato il team di ricerca. Secondo Stefansson, l’esopianeta è più piccolo di Nettuno, ma è circa 1,5 volte più massiccio.
“Il pianeta è denso per dimensioni ed età, a differenza di altri giovani pianeti delle dimensioni di Nettuno che orbitano vicino alla loro stella ospite”, ha detto Stefansson, “Questi mondi sono generalmente osservati per avere basse densità, e alcuni hanno persino atmosfere di evaporazione estese. Il K2-25b, con misure alla mano, sembra avere un nucleo denso, sia roccioso che ricco di acqua, con un sottile involucro.
Per esplorare la natura e l’origine del K2-25b, gli astronomi ne hanno determinato la massa e la densità. Sebbene le dimensioni dell’esopianeta siano state inizialmente misurate con il satellite Kepler della NASA, la misurazione delle dimensioni è stata perfezionata utilizzando misure di alta precisione con il telescopio WIYN da 0,9 metri a KPNO e il telescopio da 3,5 metri all’Apache Point Observatory (APO) nel New Mexico. Le osservazioni effettuate con questi due telescopi si sono avvalse di una tecnica semplice ma efficace che è stata sviluppata nell’ambito della tesi di dottorato di Stefansson. La tecnica utilizza un componente ottico intelligente chiamato diffusore ingegneristico, che può essere ottenuto per circa 500 dollari. Il diffusore estende la luce della stella per coprire un numero maggiore di pixel nella telecamera, permettendo di misurare la luminosità della stella in modo più accurato durante il transito del pianeta e di ottenere una misurazione più accurata delle dimensioni del pianeta orbitante, tra gli altri parametri 3.
“L’innovativo diffusore ci ha permesso di definire meglio la forma del transito e quindi di limitare ulteriormente le dimensioni, la densità e la composizione del pianeta”, ha detto Jayadev Rajagopal, un astronomo di NOIRLab che ha anche partecipato allo studio.
Grazie al suo basso costo, il diffusore offre una grande prestazione scientifica.
“I telescopi di piccole dimensioni, se dotati di attrezzature all’avanguardia ma poco costose, possono essere piattaforme per programmi scientifici di grande impatto”, spiega Rajagopal. “Sarà necessaria una fotometria molto precisa per esplorare le stelle e i pianeti ospitanti in concomitanza con le missioni spaziali e i telescopi terrestri più grandi, e questa è un’illustrazione del ruolo che un telescopio di modeste dimensioni da 0,9 metri può svolgere in questo sforzo”.
Grazie alle osservazioni con i diffusori disponibili sui telescopi WIYN da 0,9 metri e APO da 3,5 metri, gli astronomi possono ora prevedere con maggiore precisione quando K2-25b transiterà la sua stella ospite. Mentre in precedenza i transiti potevano essere previsti solo con una precisione temporale di 30-40 minuti, ora sono noti con una precisione di 20 secondi. Il miglioramento è fondamentale per la pianificazione delle osservazioni di follow-up con strutture come l’Osservatorio Internazionale Gemini e il telescopio spaziale James Webb 4.
Il telescopio WIYN da 0,9 metri sull’Osservatorio Nazionale di Kitt Peak, AZ. con il telescopio Visitor Center e il telescopio WIYN da 3,5 metri.
Molti degli autori di questo studio sono anche coinvolti in un altro progetto di ricerca di esopianeti presso la KPNO: lo spettrometro NEID al telescopio WIYN da 3,5 metri. Il NEID permette agli astronomi di misurare il moto delle stelle vicine con estrema precisione, circa tre volte meglio della precedente generazione di strumenti all’avanguardia, permettendo loro di rilevare, determinare la massa e caratterizzare esopianeti piccoli come la Terra.
- Il pianeta è stato originariamente rilevato da Kepler nel 2016. Le osservazioni dettagliate per questo studio sono state effettuate utilizzando il Habitable Zone Planet Finder sul telescopio di 11 metri Eberly Hobby Telescope presso l’Osservatorio McDonald. ↩
- La teoria prevede che una volta che i pianeti hanno formato un nucleo di 5-10 masse terrestri, cominciano ad accumulare gas: dopo di ciò si aggiunge pochissimo materiale roccioso. ↩
- I diffusori sono stati utilizzati per la prima volta per le osservazioni degli esopianeti nel 2017. ↩
- GHOST, su Gemini South, sarà utilizzato per effettuare la spettroscopia di transito degli esopianeti trovati da Kepler e TESS. La sua lista di obiettivi comprende la stella K2-25. ↩
La Macchina del Tempo 