Dicembre 2011 passerà alla storia come la prima volta che l'umanità è stata in grado di rilevare un pianeta delle dimensioni di una Terra attorno a un'altra stella simile al Sole, ha detto Francois Fressin, un astronomo del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian. Fressin e il suo team hanno usato la navicella spaziale Kepler per la ricerca del pianeta per trovare due mondi rocciosi: uno leggermente più grande della Terra e l'altro leggermente più piccolo di Venere.
I due pianeti, chiamati Kepler-20e e 20f, sono i pianeti più piccoli trovati fino ad oggi. Hanno un diametro di 11.000 km (6.900 miglia) e 13.190 km (8.200 miglia) - equivalenti a 0,87 e 1,03 volte la Terra. Gli astronomi si aspettano che questi mondi abbiano composizioni rocciose, quindi le loro masse dovrebbero essere inferiori a 1,7 e 3 volte quelle della Terra.
I due mondi fanno parte di un sistema a più pianeti con cinque pianeti attorno alla stessa stella e si trovano a circa 1.000 anni luce di distanza nella costellazione della Lira. "Le persone possono indicare quell'area nel cielo e dire che è qui che è iniziata l'era dell'ex-Terra", ha detto Fressin, aggiungendo che i due mondi rocciosi sono troppo vicini alla loro stella - e quindi troppo caldi - per essere abitabili.
Kepler-20e orbita ogni 6,1 giorni a una distanza di 4,7 milioni di miglia. Kepler-20f orbita ogni 19,6 giorni a una distanza di 10,3 milioni di miglia. A causa delle loro orbite strette, vengono riscaldati a temperature di 760 Celcius (1.400 gradi Fahrenheit) e 426 C (800 gradi F.)
Il sistema solare in cui esistono questi pianeti è piuttosto insolito, dove pianeti rocciosi e di gas si alternano nelle loro posizioni invece di essere separati in gruppi come nel nostro sistema solare.
Il primo pianeta è un mondo simile a Nettuno; poi il primo pianeta roccioso, Keplero 20e; il prossimo è un altro mondo di Nettuno; segue il prossimo mondo roccioso 20f, e poi un altro pianeta gassoso simile a Nettuno.
"Così, grande, piccolo, grande, piccolo, grande - che è diverso da qualsiasi altro sistema finora", ha detto David Charbonneau, dell'Università di Harvard. “Siamo rimasti sorpresi di trovare questo sistema di pianeti infradito. È molto diverso dal nostro sistema solare. "
Inoltre, tutti i pianeti sono molto compatti e giacciono all'interno dell'orbita di Mercurio attorno al nostro Sole.
Questo insolito sistema di pianeti alternati potrebbe non essere affatto insolito, poiché il nostro campione di sistemi solari è ancora relativamente piccolo.
"Questo è davvero un problema da spiegare per la nostra comunità", ha affermato Linda Elkins-Tanton, direttrice del Dipartimento di magnetismo terrestre della Carnegie Institution for Science di Washington, in risposta a una domanda posta da Space Magazine sulle dinamiche di tale sistema. "Stiamo davvero sfidando la comunità per il motivo per cui ciò è accaduto, e può darsi che il nostro sistema solare sia in minoranza."
Gli astronomi non pensano che i pianeti di Kepler-20 si siano formati nelle loro posizioni attuali. Invece, devono essersi formati più lontano dalla loro stella e poi migrati verso l'interno, probabilmente attraverso interazioni con il disco di materiale da cui si sono formati tutti. Ciò ha permesso ai mondi di mantenere la loro spaziatura regolare nonostante le dimensioni alternate.
"Pensiamo che siano migrati perché non possiamo immaginare tutte queste cose così vicine alla stella, dove è caldo e solo parti del materiale sono in forma solida", ha detto Charbonneau a Space Magazine. "Pensiamo che il luogo di nascita di un mondo simile a Nettuno sia più lontano dalla stella e quindi nel tempo migrino i pianeti. Non saremmo sorpresi se vediamo più sistemi come questo mentre continuiamo a esplorare."
Alla domanda quando il team di Keplero potrebbe trovare il pianeta "migliore di entrambi i mondi" - uno delle dimensioni giuste e nel posto giusto per essere abitabile, Nick Gautier, scienziato del progetto Keplero, ha detto che potrebbe trovarne uno nel prossimo anno o due, ma la missione di Keplero potrebbe aver bisogno di un'estensione per assicurarsi di trovare il Santo Graal degli esopianeti - uno che è proprio come la Terra.
Keplero identifica gli "oggetti di interesse" cercando stelle che si oscurano leggermente, cosa che può accadere quando un pianeta attraversa la faccia della stella. Per confermare un pianeta in transito, gli astronomi cercano che la stella oscilli mentre viene trascinata gravitazionalmente dal suo compagno in orbita (un metodo noto come velocità radiale).
Il segnale di velocità radiale per i pianeti che pesano da una a poche masse terrestri è troppo piccolo per essere rilevato con la tecnologia attuale. Pertanto, è necessario utilizzare altre tecniche per convalidare che un oggetto di interesse è veramente un pianeta.
Una varietà di situazioni potrebbe imitare l'oscuramento da un pianeta in transito. Ad esempio, un sistema a stella binaria a eclissi la cui luce si fonde con la stella Kepler-20 creerebbe un segnale simile. Per escludere tali impostori, il team ha simulato milioni di possibili scenari con Blender - software personalizzato sviluppato da Fressin e Willie Torres di CfA. Hanno concluso che le probabilità sono fortemente a favore del fatto che Keplero-20e e 20f siano pianeti.
Fressin e Torres hanno anche usato Blender per confermare l'esistenza di Kepler-22b, un pianeta nella zona abitabile della sua stella che è stato annunciato dalla NASA all'inizio di questo mese. Tuttavia, quel mondo era molto più grande della Terra.
"Questi nuovi pianeti sono significativamente più piccoli di qualsiasi pianeta trovato finora in orbita attorno a una stella simile al Sole", ha aggiunto Fressin.
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