L'osservatorio spaziale di Keplero ha fatto alcune scoperte interessanti da quando ha iniziato la sua missione nel marzo del 2009. Tutto sommato, le missioni di Keplero e K2 hanno rilevato un totale di 5.106 candidati planetari e hanno confermato l'esistenza di 2.493 pianeti.
Uno degli ultimi ritrovamenti fatti usando Keplero è EPIC 228813918 b, un pianeta terrestre (cioè roccioso) che orbita attorno a una stella nana rossa tra 264 e 355 anni luce dalla Terra. Questa scoperta solleva alcune domande interessanti, poiché è la seconda volta che un pianeta con un periodo orbitale ultra-corto - completa una singola orbita in sole 4 ore e 20 minuti - è stato trovato in orbita attorno a una stella nana rossa.
Lo studio, che è stato recentemente pubblicato online, è stato condotto da un team internazionale di scienziati provenienti da istituzioni che vanno dal Massachusetts Institute of Technology (MIT), al California Institute of Technology (Caltech), al Tokyo Institute of Technology e all'Institute di Astrofisica delle Isole Canarie (IAC) a osservatori e università di tutto il mondo.
Come indicato dal team nel loro studio, il rilevamento di questo esopianeta è stato effettuato grazie ai dati raccolti da numerosi strumenti. Ciò includeva i dati spettrografici del telescopio Subaru da 8,2 m e del telescopio Keck I da 10 m (entrambi situati su Mauna Kea, Hawaii) e il Nordic Optical Telescope (NOT) presso l'Osservatorio Roque de los Muchachos a La Palma, Spagna.
Ciò è stato combinato con l'imaging delle macchioline del telescopio WIYN da 3,5 m presso il Kitt Peak National Observatory in Arizona, la fotometria della missione K2 della NASA e le informazioni di archivio della stella che risale a oltre 60 anni fa. Dopo aver eliminato ogni altra possibile spiegazione - come un binario a eclissi (EB) - non solo confermarono il periodo orbitale del pianeta, ma fornirono anche vincoli sulla sua massa e dimensione. Come hanno scritto:
“Usando una combinazione di immagini d'archivio, imaging AO, misure RV e modellazione della curva della luce, mostriamo che nessuno scenario binario eclissante plausibile può spiegare la curva della luce K2 e quindi confermare la natura planetaria del sistema. Il pianeta, il cui raggio è di 0,89 ± 0,09 [raggi terrestri] e che deve avere una frazione di massa di ferro maggiore di 0,45, orbita attorno a una stella di massa 0,463 ± 0,052 M e raggio 0,442 ± 0,044 R. "
Questo periodo orbitale - quattro ore e 20 minuti - è il secondo più breve di qualsiasi esopianeta scoperto fino ad oggi, essendo solo 4 minuti più lungo di quello della KOI 1843.03, che orbita anche attorno a una stella di tipo M (nana rossa). È anche l'ultimo di una lunga serie di esopianeti scoperti di recente che completano una singola orbita delle loro stelle in meno di un giorno. I pianeti appartenenti a questo gruppo sono noti come pianeti a brevissimo periodo (USP), di cui Keplero ha trovato un totale di 106.
Tuttavia, ciò che è forse più sorprendente di questa scoperta è quanto sia enorme. Sebbene non abbiano misurato direttamente la massa del pianeta, i loro vincoli indicano che l'esopianeta ha un limite di massa superiore di 0,7 masse di Giove, che raggiunge oltre 222 masse terrestri. Eppure, il pianeta riesce a impacchettare questa massa simile a un gigante gassoso in un raggio che va da 0,80 a 0,98 volte quello della Terra.
La ragione di ciò, indicano, ha a che fare con la composizione apparente del pianeta, che è particolarmente ricca di metalli:
“Ciò porta a un vincolo sulla composizione, assumendo un nucleo di ferro e un mantello di silicato. Determiniamo che la frazione di massa di ferro minima sia 0,525 ± 0,075 (cfr. 0,7 per KOI 1843,03), che è maggiore di quella di Terra, Venere o Marte, ma più piccola di quella di Mercurio (circa 0,38, 0,35, 0,26 e 0,68, rispettivamente; Reynolds & Summers 1969). ”
In definitiva, la scoperta di questo pianeta è significativa per una serie di ragioni. Da un lato, il team ha indicato che i vincoli posti dallo studio sulla composizione del pianeta potrebbero rivelarsi utili per aiutare a capire come sono nati i nostri pianeti solari.
"La scoperta e la caratterizzazione di sistemi estremi, come i pianeti USP come EPIC 228813918 b, è importante in quanto offrono vincoli per le teorie sulla formazione dei pianeti", concludono. "Inoltre, ci consentono di iniziare a limitare la loro struttura interna - e potenzialmente anche quella dei pianeti di più lungo periodo, se si dimostra che sono una singola popolazione di oggetti".
D'altra parte, lo studio solleva alcune interessanti domande sui pianeti USP - per esempio, perché i due pianeti di periodo più breve sono stati trovati entrambi in orbita attorno a stelle nane rosse. Una possibile spiegazione, sostengono, è che i pianeti di breve periodo potrebbero avere una vita più lunga attorno ai nani M poiché il loro decadimento orbitale sarebbe probabilmente molto più lento. Tuttavia, sono pronti a mettere in guardia dalle conclusioni provvisorie prima che vengano condotte ulteriori ricerche.
In futuro, il team spera di condurre misurazioni della massa del pianeta usando il metodo della velocità radiale. Ciò implicherebbe probabilmente uno spettrografo ad alta risoluzione di prossima generazione, come lo strumento Doppler a infrarossi (IFD) o lo strumento CARMENES - attualmente in costruzione per il Subaru Telescope e l'Osservatorio Calar Alto (rispettivamente) per aiutare la caccia agli esopianeti intorno a stelle nane rosse.
Una cosa è chiara però. Quest'ultima scoperta è solo un'altra indicazione del fatto che le stelle nane rosse sono dove i cacciatori di esopianeti dovranno concentrare i loro sforzi nei prossimi anni e decenni. Queste stelle a bassa massa, ultra-fredde e a bassa luminosità sono dove vengono fatti alcuni dei reperti più interessanti ed estremi. E ciò che impareremo studiandoli promette di essere il più profondo!
