Credito d'immagine: ESO
Un team europeo di astronomi [1] sta annunciando la scoperta e lo studio di due nuovi pianeti extra-solari (esopianeti). Appartengono agli oggetti candidati al transito OGLE e potrebbero essere caratterizzati in dettaglio. Ciò triplica il numero di esopianeti scoperti dal metodo di transito; ora sono noti tre di questi oggetti.
Le osservazioni sono state eseguite nel marzo 2004 con lo spettrografo multi-fibra FLAMES sul telescopio Kueyen VLT da 8,2 m all'Osservatorio Paranal dell'ESO (Cile). Hanno permesso agli astronomi di misurare accurate velocità radiali per quarantuno stelle per le quali era stato rilevato un “calo” di luminosità temporanea dal sondaggio OGLE. Questo effetto potrebbe essere la firma del transito di fronte alla stella di un pianeta in orbita, ma potrebbe anche essere causato da un piccolo compagno stellare.
Per due delle stelle (OGLE-TR-113 e OGLE-TR-132), i cambiamenti di velocità misurati hanno rivelato la presenza di compagni di massa planetaria in orbite di periodo estremamente breve.
Questo risultato conferma l'esistenza di una nuova classe di pianeti giganti, designati "Giove molto caldi" a causa delle loro dimensioni e della temperatura superficiale molto elevata. Sono estremamente vicini alle loro stelle ospiti, in orbita attorno a loro in meno di 2 (Terra) giorni.
Il metodo di transito per rilevare gli esopianeti sarà "dimostrato" per un vasto pubblico l'8 giugno 2004, quando il pianeta Venere passerà di fronte al disco solare, cfr. il programma VT-2004.
Alla scoperta di altri mondi
Nell'ultimo decennio, gli astronomi hanno appreso che il nostro Sistema Solare non è unico, poiché più di 120 pianeti giganti in orbita attorno ad altre stelle sono stati scoperti da indagini sulla velocità radiale (cfr. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 e ESO PR 03/03).
Tuttavia, la tecnica della velocità radiale non è l'unico strumento per il rilevamento di esopianeti. Quando un pianeta capita di passare davanti alla sua stella madre (vista dalla Terra), blocca una piccola frazione della luce della stella dalla nostra vista. Più grande è il pianeta, rispetto alla stella, maggiore è la frazione della luce che viene bloccata.
È esattamente lo stesso effetto quando Venere transita il disco solare l'8 giugno 2004, cfr. ESO PR 03/04 e il sito web del programma VT-2004. Nei secoli passati tali eventi sono stati utilizzati per stimare la distanza Sole-Terra, con implicazioni estremamente utili per l'astrofisica e la meccanica celeste.
Oggi i transiti planetari stanno acquisendo una rinnovata importanza. Numerosi sondaggi stanno tentando di trovare le deboli firme di altri mondi, mediante misure fotometriche stellari, alla ricerca del dimmer periodico di una stella mentre un pianeta passa davanti al suo disco.
Uno di questi, il sondaggio OGLE, è stato originariamente ideato per rilevare eventi di microlensing monitorando la luminosità di un numero molto elevato di stelle a intervalli regolari. Negli ultimi quattro anni, ha anche incluso una ricerca di periodici "cali" superficiali della luminosità delle stelle, causati dal transito regolare di piccoli oggetti in orbita (piccole stelle, nane marroni o pianeti di dimensioni di Giove). Da allora il team OGLE ha annunciato 137 "candidati al transito planetario" dal loro rilevamento di circa 155.000 stelle in due campi del cielo meridionale, uno in direzione del Centro Galattico, l'altro all'interno della costellazione della Carina.
Risolvere la natura dei transiti OGLE
I candidati al transito OGLE sono stati rilevati dalla presenza di una diminuzione periodica di qualche percento di luminosità delle stelle osservate. Il raggio di un pianeta delle dimensioni di Giove è circa 10 volte più piccolo di quello di una stella di tipo solare [2], cioè copre circa 1/100 della superficie di quella stella e quindi blocca circa l'1% della luce stellare durante il transito.
La sola presenza di un evento di transito, tuttavia, non rivela la natura dell'ente in transito. Questo perché una stella a bassa massa o una nana marrone, così come la luminosità variabile di un sistema binario che eclissa lo sfondo visto nella stessa direzione, può provocare variazioni di luminosità che simulano quelle prodotte da un pianeta gigante in orbita.
Tuttavia, la natura dell'oggetto in transito può essere stabilita mediante osservazioni a velocità radiale della stella madre. Le dimensioni delle variazioni di velocità (l'ampiezza) sono direttamente correlate alla massa dell'oggetto compagno e quindi consentono di discriminare tra stelle e pianeti come causa del “calo” della luminosità osservata.
In questo modo, le ricerche di transito fotometrico e le misurazioni della velocità radiale si combinano per diventare una tecnica molto potente per rilevare nuovi esopianeti. Inoltre, è particolarmente utile per chiarire le loro caratteristiche. Mentre il rilevamento di un pianeta con il metodo della velocità radiale produce solo una stima inferiore della sua massa, la misurazione del transito consente di determinare l'esatta massa, raggio e densità del pianeta.
Il follow-up delle osservazioni sulla velocità radiale dei 137 candidati al transito OGLE non è un compito facile poiché le stelle sono relativamente deboli (magnitudini visive intorno a 16). Questo può essere fatto solo usando un telescopio della classe 8-10 m con uno spettrografo ad alta risoluzione.
La natura dei due nuovi esopianeti
Un team europeo di astronomi [1] si è quindi avvalso del telescopio Kueyen VLT da 8,2 m. Nel marzo 2004, hanno seguito 41 "stelle migliori candidati al transito OGLE" per 8 mezze notti. Hanno approfittato della capacità multiplex della funzione di collegamento in fibra FLAMES / UVES che consente di ottenere spettri ad alta risoluzione di 8 oggetti contemporaneamente e misura le velocità stellari con una precisione di circa 50 m / s.
Mentre la stragrande maggioranza dei candidati al transito OGLE si è rivelata essere stelle binarie (per lo più piccole e belle stelle che transitano di fronte a stelle di tipo solare), due degli oggetti, noti come OGLE-TR-113 e OGLE-TR-132, erano trovato per mostrare piccole variazioni di velocità. Quando tutte le osservazioni disponibili - variazioni di luce, spettro stellare e cambiamenti di velocità radiale - furono combinate, gli astronomi furono in grado di determinare che per queste due stelle, gli oggetti in transito hanno masse compatibili con quelle di un pianeta gigante come Giove.
È interessante notare che entrambi i nuovi pianeti sono stati rilevati attorno a stelle piuttosto remote nella galassia della Via Lattea, in direzione della costellazione meridionale Carina. Per OGLE-TR-113, la stella madre è di tipo F (leggermente più calda e più massiccia del Sole) e si trova a una distanza di circa 6000 anni luce. Il pianeta in orbita è circa il 35% più pesante e il suo diametro è del 10% più grande di quello di Giove, il più grande pianeta del sistema solare. Orbita attorno alla stella una volta ogni 1,43 giorni a una distanza di soli 3,4 milioni di km (0,0228 UA). Nel sistema solare, Mercurio è 17 volte più lontano dal Sole. La temperatura superficiale di quel pianeta, che come Giove è un gigante gassoso, è di conseguenza più alta, probabilmente sopra i 1800 ° C.
La distanza dal sistema OGLE-TR-132 è di circa 1200 anni luce. Questo pianeta è pesante circa quanto Giove e circa il 15% più grande (le sue dimensioni sono ancora alquanto incerte). Orbita attorno a una stella nana K (più fredda e meno massiccia del Sole) una volta ogni 1,69 giorni a una distanza di 4,6 milioni di km (0,0306 UA). Anche questo pianeta deve essere molto caldo.
Una nuova classe di esopianeti
Con l'oggetto di transito planetario precedentemente trovato OGLE-TR-56 [3], i due nuovi oggetti OGLE definiscono una nuova classe di esopianeti, ancora non rilevati dalle attuali rilevazioni della velocità radiale: pianeti con periodi estremamente brevi e orbite di conseguenza piccole. La distribuzione dei periodi orbitali per i "Giove caldi" rilevati dalle indagini sulla velocità radiale sembra scendere al di sotto di 3 giorni e nessun pianeta era stato precedentemente trovato con un periodo orbitale inferiore a circa 2,5 giorni.
L'esistenza dei tre pianeti OGLE ora mostra che esistono "Giove molto caldi", anche se possono essere piuttosto rari; probabilmente circa un tale oggetto per ogni 2500-7000 stelle. Gli astronomi sono davvero perplessi su come gli oggetti planetari riescano a finire in così piccole orbite, così vicino alle loro stelle centrali.
Contrariamente al metodo della velocità radiale che è responsabile della maggior parte delle rilevazioni dei pianeti attorno alle stelle normali, la combinazione di osservazioni di transito e velocità radiale consente di determinare la massa, il raggio e quindi la densità media di questi pianeti.
Grandi aspettative
I due nuovi oggetti raddoppiano il numero di esopianeti con massa e raggio noti (i tre oggetti OGLE più HD209458b, rilevati dalle rilevazioni della velocità radiale ma per i quali è stato successivamente osservato un transito fotometrico). Le nuove informazioni sulle masse e sui raggi esatti sono essenziali per comprendere la fisica interna di questi pianeti.
La complementarità delle tecniche di transito e velocità radiale apre ora la porta a uno studio dettagliato delle vere caratteristiche degli esopianeti. Le ricerche spaziali di transiti planetari - come le missioni COROT e KEPLER - insieme alle osservazioni di follow-up sulla velocità radiale terrestre porteranno in futuro alla caratterizzazione di altri mondi piccoli come la nostra Terra.
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
