VLBA scopre un pianeta in orbita attorno ad una piccola stella fredda


Utilizzando la “visione” radio super acuta della Very Long Baseline Array (VLBA) della National Science Foundation a livello continentale, gli astronomi hanno scoperto un pianeta delle dimensioni di Saturno che orbita attorno a una piccola stella fredda a 35 anni luce dalla Terra. Questa è la prima scoperta di un pianeta extrasolare con un radiotelescopio che utilizza una tecnica che richiede misure estremamente precise della posizione di una stella nel cielo, e solo la seconda scoperta di un pianeta per questa tecnica e per i radiotelescopi.

La tecnica è nota da tempo, ma si è rivelata difficile da usare. Essa consiste nel tracciare il moto effettivo della stella nello spazio, per poi rilevare un minuscolo “traballamento” in quel moto causato dall’effetto gravitazionale del pianeta. La stella e il pianeta orbitano in una posizione che rappresenta il centro di massa combinato per entrambi. Il pianeta si rivela indirettamente se quella posizione, chiamata baricentro, è abbastanza lontana dal centro della stella da causare un’oscillazione rilevabile da un telescopio.

Questa tecnica, chiamata tecnica astrometrica, dovrebbe essere particolarmente buona per rilevare pianeti simili a Giove in orbite lontane dalla stella. Questo perché quando un pianeta massiccio orbita attorno ad una stella, l’oscillazione prodotta nella stella aumenta con una maggiore separazione tra il pianeta e la stella, e ad una data distanza dalla stella, più massiccio è il pianeta, più grande è l’oscillazione prodotta.

A partire dal giugno del 2018 e proseguendo per un anno e mezzo, gli astronomi hanno seguito una stella chiamata TVLM 513-46546, una nana fredda con meno di un decimo della massa del nostro Sole. Inoltre, hanno utilizzato i dati di nove precedenti osservazioni VLBA della stella tra marzo 2010 e agosto 2011.

Un’analisi approfondita dei dati di quei periodi di tempo ha rivelato un’oscillazione rivelatrice del moto della stella che indica la presenza di un pianeta paragonabile in massa a Saturno, in orbita attorno alla stella una volta ogni 221 giorni. Questo pianeta è più vicino alla stella di quanto Mercurio sia vicino al Sole.

Le stelle piccole e fredde come TVLM 513-46546 sono il tipo stellare più numeroso della nostra galassia, e molte di esse sono state trovate con pianeti più piccoli, paragonabili alla Terra e a Marte.

“I pianeti giganti, come Giove e Saturno, ci si aspetta che siano rari intorno a stelle piccole come questa, e la tecnica astrometrica è la migliore per trovare pianeti simili a Giove in ampie orbite, quindi siamo stati sorpresi di trovare un pianeta di massa inferiore, simile a Saturno, in un’orbita relativamente compatta. Ci aspettavamo di trovare un pianeta più massiccio, simile a Giove, in un’orbita più ampia”, ha detto Salvador Curiel, dell’Università Nazionale Autonoma del Messico. “Rilevare i moti orbitali di questo compagno planetario di massa sub-Giove in un’orbita così compatta è stata una grande sfida”, ha aggiunto.

Sono stati scoperti più di 4.200 pianeti che orbitano intorno a stelle diverse dal Sole, ma il pianeta intorno a TVLM 513-46546 è solo il secondo che si scopre usando la tecnica astrometrica. Un altro metodo di grande successo, chiamato tecnica della velocità radiale, si basa anch’esso sull’effetto gravitazionale del pianeta sulla stella. Questa tecnica rileva la leggera accelerazione della stella, sia verso la Terra che lontano da essa, causata dal movimento della stella intorno al baricentro.

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Animazione della stella e del pianeta che si muovono nello spazio mentre orbitano l’uno intorno all’altro.

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Animazioni affiancate della stella e del pianeta che orbitano attorno al loro comune centro di gravità (baricentro), e della coppia che si muove nello spazio mentre orbitano, creando l'”oscillazione” della stella che rivela il pianeta.

“Il nostro metodo è complementare al metodo della velocità radiale, che è più sensibile ai pianeti che orbitano in orbite ravvicinate, mentre il nostro è più sensibile ai pianeti massicci in orbite più lontane dalla stella”, ha detto Gisela Ortiz-Leon del Max Planck Institute for Radio Astronomy in Germania. “In effetti, queste altre tecniche hanno trovato solo pochi pianeti con caratteristiche come la massa del pianeta, le dimensioni orbitali e la massa della stella ospite, simili al pianeta che abbiamo trovato. Crediamo che il VLBA, e la tecnica dell’astrometria in generale, potrebbero rivelare molti altri pianeti simili”.

Una terza tecnica, chiamata metodo del transito, anch’essa molto utilizzata, rileva il leggero oscuramento della luce della stella quando un pianeta passa davanti ad essa, come visto dalla Terra.

Il metodo astrometrico ha avuto successo nel rilevare sistemi stellari binari vicini, ed è stato riconosciuto già nel XIX secolo come un potenziale mezzo per scoprire pianeti extrasolari. Nel corso degli anni, un certo numero di tali scoperte sono state annunciate, poi non è riuscito a sopravvivere ad un ulteriore esame. La difficoltà è stata che l’oscillazione stellare prodotta da un pianeta è così piccola se vista dalla Terra che richiede una precisione straordinaria nelle misure di posizione.

“Il VLBA, con antenne separate da ben 5.000 miglia, ci ha fornito il grande potere risolutivo e l’altissima precisione necessaria per questa scoperta”, ha detto Amy Mioduszewski, dell’Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia. “Inoltre, i miglioramenti apportati alla sensibilità del VLBA ci hanno dato la qualità dei dati che ci ha permesso di fare questo lavoro ora”, ha aggiunto.

Curiel, Ortiz-Leon, Mioduszewski e Rosa Torres dell’Università di Guadalajara, in Messico, hanno riportato le loro scoperte in Astronomical Journal.

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