Un team europeo di astronomi [1] ha scoperto il pianeta più leggero conosciuto in orbita attorno a una stella diversa dal sole (un "esopianeta").
Il nuovo esopianeta orbita attorno alla stella luminosa mu Arae situata nella costellazione dell'altare meridionale. È il secondo pianeta scoperto attorno a questa stella e completa una rivoluzione completa in 9,5 giorni.
Con una massa di solo 14 volte la massa della Terra, il nuovo pianeta si trova sulla soglia dei più grandi pianeti rocciosi possibili, rendendolo un possibile oggetto simile alla Terra. Urano, il più piccolo dei pianeti giganti del Sistema Solare ha una massa simile. Tuttavia Urano e il nuovo esopianeta differiscono così tanto per la loro distanza dalla stella ospite che probabilmente la loro formazione e struttura saranno molto diverse.
Questa scoperta è stata resa possibile dalla precisione senza precedenti dello spettrografo HARPS sul telescopio ESO da 3,6 m a La Silla, che consente di misurare le velocità radiali con una precisione migliore di 1 m / s. È un'altra chiara dimostrazione della leadership europea nel campo della ricerca sugli esopianeti.
Una macchina da caccia planetaria unica
Dalla prima rilevazione nel 1995 di un pianeta attorno alla stella 51 Peg di Michel Mayor e Didier Queloz dell'Osservatorio di Ginevra (Svizzera), gli astronomi hanno appreso che il nostro Sistema Solare non è unico, poiché sono stati scoperti più di 120 pianeti giganti in orbita attorno ad altre stelle principalmente da rilevamenti di velocità radiale (cfr. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 e ESO PR 03/03).
Questo fondamentale metodo osservativo si basa sul rilevamento di variazioni della velocità della stella centrale, dovute al cambiamento di direzione dell'attrazione gravitazionale da un esopianeta (invisibile) mentre orbita attorno alla stella. La valutazione delle variazioni di velocità misurate consente di dedurre l'orbita del pianeta, in particolare il periodo e la distanza dalla stella, nonché una massa minima [2].
La continua ricerca di esopianeti richiede una strumentazione sempre migliore. In questo contesto, l'ESO ha indubbiamente assunto la leadership con il nuovo spettrografo HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) del telescopio da 3,6 m dell'Osservatorio ESO di La Silla (vedi ESO PR 06/03). Offerto nell'ottobre 2003 alla comunità di ricerca nei paesi membri dell'ESO, questo strumento unico è ottimizzato per rilevare pianeti in orbita attorno ad altre stelle ("esopianeti") mediante misurazioni accurate (radiali) della velocità con una precisione senza pari di 1 metro al secondo .
HARPS è stato costruito da un consorzio europeo [3] in collaborazione con ESO. Già dall'inizio del suo funzionamento, ha dimostrato la sua altissima efficienza. Rispetto a CORALIE, un altro famoso spettrografo ottimizzato per la caccia al pianeta installato sul telescopio Swiss-Euler da 1,2 m a La Silla (cfr. ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), i tempi di osservazione tipici sono stati ridotti di un fattore cento e l'accuratezza delle misurazioni è stata aumentata di un fattore dieci.
Questi miglioramenti hanno aperto nuove prospettive nella ricerca di pianeti extra-solari e hanno fissato nuovi standard in termini di precisione strumentale.
Il sistema planetario intorno a mu Arae
La stella mu Arae è a circa 50 anni luce di distanza. Questa stella simile al solare si trova nella costellazione meridionale Ara (l'Altare) ed è abbastanza luminosa (5 ° magnitudine) da poter essere osservata a occhio nudo.
Mu Arae era già noto per ospitare un pianeta delle dimensioni di Giove con un periodo orbitale di 650 giorni. Osservazioni precedenti hanno anche suggerito la presenza di un altro compagno (un pianeta o una stella) molto più lontano.
Le nuove misurazioni ottenute dagli astronomi su questo oggetto, combinate con i dati di altri team confermano questo quadro. Ma come Fran? Ois Bouchy, membro del team, afferma: “Non solo le nuove misurazioni HARPS hanno confermato ciò che in precedenza credevamo di sapere su questa stella, ma hanno anche dimostrato che era presente un ulteriore pianeta in orbita corta. E questo nuovo pianeta sembra essere il più piccolo ancora scoperto intorno a una stella diversa dal sole. Questo rende mu Arae un sistema planetario molto eccitante. "
Durante 8 notti nel giugno 2004, Mu Arae è stata ripetutamente osservata e la sua velocità radiale misurata da HARPS per ottenere informazioni sull'interno della stella. Questa cosiddetta tecnica di astero-sismologia (vedi ESO PR 15/01) studia le piccole onde acustiche che fanno periodicamente entrare e uscire la superficie della stella. Conoscendo la struttura interna della stella, gli astronomi miravano a comprendere l'origine della quantità insolita di elementi pesanti osservati nella sua atmosfera stellare. Questa insolita composizione chimica potrebbe fornire informazioni uniche sulla storia della formazione del pianeta.
Dice Nuno Santos, un altro membro del team: "Con nostra sorpresa, l'analisi delle nuove misurazioni ha rivelato una variazione di velocità radiale con un periodo di 9,5 giorni in cima al segnale di oscillazione acustica!"
Questa scoperta è stata resa possibile grazie all'elevato numero di misurazioni ottenute durante la campagna di astero-seimologia.
Da questa data, la stella, che faceva anche parte del programma di sondaggio del consorzio HARPS, veniva regolarmente monitorata con un'attenta strategia di osservazione per ridurre il "rumore sismico" della stella.
Questi nuovi dati hanno confermato sia l'ampiezza sia la periodicità delle variazioni di velocità radiale rilevate durante le 8 notti di giugno. Agli astronomi fu lasciata una sola spiegazione convincente a questo segnale periodico: un secondo pianeta orbita attorno a Arae e compie una rivoluzione completa in 9,5 giorni.
Ma questa non è stata l'unica sorpresa: dall'ampiezza della velocità radiale, che è la dimensione dell'oscillazione indotta dall'attrazione gravitazionale del pianeta sulla stella, gli astronomi hanno derivato una massa per il pianeta di solo 14 volte la massa della Terra ! Si tratta della massa di Urano, il più piccolo dei pianeti giganti nel sistema solare.
L'esopianeta appena trovato stabilisce quindi un nuovo record nel più piccolo pianeta scoperto intorno a una stella di tipo solare.
Al confine
La massa di questo pianeta lo pone al confine tra i grandi pianeti simili a quelli terrestri (rocciosi) e i pianeti giganti.
Poiché gli attuali modelli di formazione planetaria sono ancora lontani dall'essere in grado di spiegare tutta la straordinaria diversità osservata tra i pianeti extrasolari scoperti, gli astronomi possono solo speculare sulla vera natura dell'oggetto attuale. Nell'attuale paradigma della formazione dei pianeti giganti, un nucleo si forma prima attraverso l'accrescimento di solidi "planetesimi". Quando questo nucleo raggiunge una massa critica, il gas si accumula in modo "fuggitivo" e la massa del pianeta aumenta rapidamente. Nel caso presente, è improbabile che questa fase successiva si sia verificata, altrimenti il pianeta sarebbe diventato molto più massiccio. Inoltre, modelli recenti che hanno dimostrato che la migrazione accorcia i tempi di formazione, è improbabile che l'oggetto presente sia migrato su grandi distanze e sia rimasto di massa così piccola.
È quindi probabile che questo oggetto sia un pianeta con un nucleo roccioso (non ghiacciato) circondato da un piccolo involucro gassoso (dell'ordine del decimo della massa totale) e pertanto si qualificherebbe come una "super-Terra".
Ulteriori prospettive
Al consorzio HARPS, guidato da Michel Mayor (Osservatorio di Ginevra, Svizzera), sono state concesse 100 notti di osservazione all'anno durante un periodo di 5 anni sul telescopio ESO da 3,6 m per eseguire una delle più sistematiche ricerche sistematiche di esopianeti finora implementate In tutto il mondo. A tal fine, il consorzio misura ripetutamente le velocità di centinaia di stelle che possono ospitare sistemi planetari.
Il rilevamento di questo nuovo pianeta luminoso dopo meno di 1 anno di attività dimostra l'eccezionale potenziale di HARPS per il rilevamento di pianeti rocciosi su orbite brevi. Ulteriori analisi mostrano che le prestazioni ottenute con HARPS rendono possibile il rilevamento di grandi pianeti "tellurici" con solo poche volte la massa della Terra. Tale capacità rappresenta un notevole miglioramento rispetto alle precedenti indagini sui pianeti. Il rilevamento di tali oggetti rocciosi rafforza l'interesse dei futuri rilevamenti di transito dallo spazio con missioni come COROT, Eddington e KEPLER che dovranno essere in grado di misurare il loro raggio.
Maggiori informazioni
La ricerca descritta in questo comunicato stampa è stata presentata per la pubblicazione sulla principale rivista astrofisica "Astronomia e astrofisica". Una prestampa è disponibile come file PostScript all'indirizzo http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
Appunti
[1]: Il team è composto da Nuno Santos (Centro de Astronomia e Astrofisica da Universidade de Lisboa, Portogallo), Fran? Ois Bouchy e Jean-Pierre Sivan (Laboratoire d'astrophysique di Marsiglia, Francia), Michel Mayor, Francesco Pepe , Didier Queloz, St? Phane Udry e Christophe Lovis (Observatoire de l'Universit? De Gen? Ve, Svizzera), Sylvie Vauclair, Michael Bazot (Tolosa, Francia), Gaspare Lo Curto e Dominique Naef (ESO), Xavier Delfosse (LAOG, Grenoble, Francia), Willy Benz e Christoph Mordasini (Physikalisches Institut der Universit? T Bern, Svizzera), e Jean-Louis Bertaux (Service d'A? Ronomie de Verri? Re-le-Buisson, Parigi, Francia) .
[2] Una limitazione fondamentale del metodo della velocità radiale è l'ignoto dell'inclinazione dell'orbita planetaria che consente solo la determinazione di un limite di massa inferiore per il pianeta. Tuttavia, considerazioni statistiche indicano che nella maggior parte dei casi la massa reale non sarà molto superiore a questo valore. Le unità di massa per gli esopianeti utilizzate in questo testo sono 1 massa di Giove = 22 masse di Urano = 318 masse terrestri; 1 massa di Urano = 14,5 masse terrestri.
[3] HARPS è stato progettato e costruito da un consorzio internazionale di istituti di ricerca, guidato dall'Osservatorio di Ginevra (Svizzera) e comprendente l'Osservatorio di Alta Provenza (Francia), Physikalisches Institut der Universit? T Bern (Svizzera), il Service d'Aeronomie (CNRS, Francia), nonché l'ESO La Silla e l'ESO Garching.
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
