La ricerca di pianeti extra-solari ha prodotto scoperte molto interessanti. A parte i pianeti che sono versioni più massicce delle loro controparti solari (alias Super-Giove e Super-Terre), ci sono stati molti pianeti che si trovano a cavallo tra le classificazioni. E poi ci sono stati momenti in cui le osservazioni di follow-up hanno portato alla scoperta di più sistemi planetari.
Questo era certamente il caso di K2-18, un sistema stellare nano rosso situato a circa 111 anni luce dalla Terra nella costellazione del Leone. Usando l'ESO High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS), un team internazionale di astronomi stava recentemente esaminando un esopianeta precedentemente scoperto in questo sistema (K2-18b) quando notarono l'esistenza di un secondo esopianeta.
Lo studio che dettaglia i loro risultati - "Caratterizzazione del sistema multi-planetario K2-18 con HARPS" - dovrebbe essere pubblicato sulla rivista Astronomia e astrofisica. La ricerca è stata supportata dal Natural Sciences and Research Council of Canada (NSERC) e dall'Institute for Research on Exoplanets - un consorzio di scienziati e studenti dell'Università di Montreal e della McGill University.
Guidato da Ryan Cloutier, uno studente di dottorato presso il Center for Planet Science dell'Università di Toronto e l'Istituto di ricerca sugli esopianeti dell'Università di Montréal (iREx), il team comprendeva membri dell'Università di Ginevra, dell'Università di Grenoble Alpi e dell'Università di Porto. Insieme, il team ha condotto uno studio di K2-18b nella speranza di caratterizzare questo esopianeta e determinarne la vera natura.
Quando K2-18b è stato scoperto per la prima volta nel 2015, è stato scoperto che stava orbitando all'interno della zona abitabile della stella (alias "Goldilocks Zone"). Il team responsabile della scoperta ha anche stabilito che, data la sua distanza dalla sua stella, la superficie di K2-18b ha ricevuto quantità simili di radiazioni come la Terra. Tuttavia, le stime iniziali delle dimensioni del pianeta hanno lasciato gli astronomi incerti sul fatto che il pianeta fosse una Super-Terra o un mini-Nettuno.
Per questo motivo, Cloutier e il suo team hanno cercato di caratterizzare la massa del pianeta, un passo necessario per determinarne le proprietà atmosferiche e la composizione di massa. A tal fine, hanno ottenuto misurazioni della velocità radiale di K2-18 usando lo spettrografo HARPS. Queste misurazioni hanno permesso loro di porre vincoli di massa sull'esopianeta scoperto in precedenza, ma hanno anche rivelato qualcosa in più.
Come ha spiegato Ryan Cloutier in un comunicato stampa UTSc:
"Essere in grado di misurare la massa e la densità di K2-18b è stato eccezionale, ma scoprire un nuovo esopianeta è stato fortunato ed ugualmente eccitante ... Se riesci a ottenere la massa e il raggio, puoi misurare la densità di massa del pianeta e questo può dirlo di cosa è fatta la maggior parte del pianeta. "
In sostanza, le loro misurazioni della velocità radiale hanno rivelato che K2-18b ha una massa di circa 8,0 ± 1,9 masse terrestri e una densità apparente di 3,3 ± 1,2 g / cm³. Ciò è coerente con un pianeta terrestre (noto anche come roccioso) con un significativo involucro gassoso e una frazione di massa d'acqua pari o inferiore al 50%. In altre parole, è una Super Terra con una piccola atmosfera gassosa (come le Terre) o un "mondo acquatico" con uno spesso strato di ghiaccio in cima.
Hanno anche trovato prove per una seconda Super Terra “calda” chiamata K2-18c, che ha una massa di 7,5 ± 1,3 masse terrestri, un periodo orbitale di 9 giorni e un asse semi-maggiore circa 2,4 volte più piccolo di K2-18b. Dopo aver riesaminato le curve di luce originali ottenute da K2-18, hanno concluso che K2-18c non è stato rilevato perché ha un'orbita che non giace sullo stesso piano. Come Cloutier ha descritto la scoperta:
“Quando abbiamo lanciato per la prima volta i dati sul tavolo, stavamo cercando di capire di cosa si trattasse. Devi assicurarti che il segnale non sia solo rumore, e devi fare un'attenta analisi per verificarlo, ma visto che il segnale iniziale era una buona indicazione che c'era un altro pianeta ... Non era un momento eureka perché dovevamo ancora andare attraverso un elenco di controllo delle cose da fare per verificare i dati. Una volta che tutte le scatole sono state controllate, è affondato in questo, wow, questo in realtà è un pianeta. ”
Sfortunatamente, il K2-18c appena scoperto orbita troppo vicino alla sua stella per trovarsi all'interno della sua zona abitabile. Tuttavia, è probabile che la probabilità che K2-18b sia abitabile, dipende dalla sua composizione in serie. Alla fine, questo sistema beneficerà di ulteriori sondaggi che probabilmente coinvolgeranno il James Webb Space Telescope (JWST) della NASA, che è previsto per il lancio nel 2019.
Questi sondaggi si aspettano di risolvere gli ultimi misteri di questo pianeta, sia che si tratti della Terra o di un "mondo acquatico". "Con i dati attuali, non possiamo distinguere tra queste due possibilità", ha affermato Cloutier. "Ma con il James Webb Space Telescope (JWST) possiamo sondare l'atmosfera e vedere se ha un'atmosfera estesa o se è un pianeta coperto d'acqua."
Come ha spiegato René Doyon, il principale investigatore della Near-Infrared Imager e Slitless Spectrograph (NIRISS), lo strumento dell'Agenzia spaziale canadese a bordo di JWST e un coautore del documento:
"C'è molta richiesta per usare questo telescopio, quindi devi essere meticoloso nella scelta degli esopianeti da guardare. K2-18b è ora uno dei migliori obiettivi per lo studio atmosferico, sta andando in cima alla lista. "
La scoperta di questa seconda Super-Terra nel sistema K2-18 è un'ulteriore indicazione di come i sistemi multi-pianeta prevalenti siano attorno alle stelle di tipo M (nana rossa). La vicinanza di questo sistema, che ha almeno un pianeta con una fitta atmosfera, lo rende anche adatto agli studi che insegneranno agli astronomi di più sulla natura delle atmosfere esopianite.
Aspettatevi di saperne di più su questa stella e sul suo sistema planetario nei prossimi anni!
