Il TESS della NASA (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ha trovato il suo primo pianeta delle dimensioni di una Terra situato nella zona abitabile della sua stella ospite. La scoperta è stata confermata con il telescopio spaziale Spitzer. Questo pianeta è uno dei pochi mondi della Terra mai trovati in una zona abitabile.
Il pianeta si chiama TOI 700 d e dista circa 100 anni luce dalla Terra. Orbita attorno a TOI 700, una fredda stella M-nana (nana rossa) nella costellazione di Dorado. Questa è una scoperta chiave per TESS, poiché è stata progettata per scovare pianeti delle dimensioni della Terra in altri sistemi solari.
Secondo le convenzioni di denominazione astronomica, TOI 700 d è il quarto pianeta più distante dalla sua stella. Le lettere bec sono i pianeti più vicini alla stella. (La lettera a è riservata alla stella e ai compagni che potrebbe avere.)
TESS trova i pianeti monitorando ampie aree del cielo per 27 giorni alla volta. Rileva il calo della luce delle stelle quando un esopianeta passa tra noi e la stella. Ogni volta che un pianeta passa davanti alla sua stella, viene chiamato un transito. In questo caso, TESS catturò più volte i tre pianeti nel sistema TOI 700.
Il nuovo sistema e il suo pianeta sono relativamente vicini in termini astronomici. Questa vicinanza è una parte fondamentale della missione di TESS: non è solo progettata per trovare pianeti delle dimensioni della Terra, ma anche per consentire ad altri telescopi di fare osservazioni di follow-up. Ciò è reso più difficile quanto più lontano è l'esopianeta.
"TESS è stato progettato e lanciato appositamente per trovare pianeti delle dimensioni di una Terra in orbita attorno alle stelle vicine", ha affermato Paul Hertz, direttore della divisione di astrofisica presso la sede della NASA a Washington. “I pianeti attorno alle stelle vicine sono i più facili da seguire con telescopi più grandi nello spazio e sulla Terra. Scoprire TOI 700 d è una scoperta scientifica chiave per TESS. Confermare le dimensioni del pianeta e lo stato della zona abitabile con Spitzer è un'altra vittoria per Spitzer che si avvicina alla fine delle operazioni scientifiche questo gennaio. "
La stella ospite è una piccola e fredda stella M-nana (nana rossa) circa il 40% della massa del Sole. Le strisce che gli studi TESS sono chiamati settori e TOI 700 sono apparse in più settori durante il primo anno di attività di TESS. Inizialmente, gli astronomi hanno identificato erroneamente la stella come più simile al nostro Sole. Ciò a sua volta ha reso i pianeti più grandi e più caldi. Alla fine, l'errore è stato corretto e ora gli astronomi possono vedere che TOI 700 d si trova nella zona abitabile.
"Quando abbiamo corretto i parametri della stella, le dimensioni dei suoi pianeti sono diminuite e ci siamo resi conto che quello più esterno era circa la dimensione della Terra e nella zona abitabile", ha detto Emily Gilbert, una ricercatrice e studentessa universitaria presso l'Università di Chicago.
Un problema con gli esopianeti in orbita attorno alle stelle nane rosse è in fiamme. I nani rossi sono di lunga durata, il che li rende candidati interessanti per lo sviluppo della vita sui loro pianeti. Ma possono esibire una significativa fiammata, a volte raddoppiando la loro produzione di energia in pochi minuti, qualcosa che provoca un grande dibattito quando si tratta della potenziale abitabilità dei loro pianeti. Ma secondo Gilbert, TOI 700 d non esibisce attività di flaring.
"Inoltre, in 11 mesi di dati non sono stati rilevati razzi dalla stella, il che migliora le possibilità che TOI 700 d sia abitabile e faciliti la modellazione delle sue condizioni atmosferiche e superficiali", ha affermato Gilbert.
Un altro problema con gli esopianeti in orbita attorno alle stelle nane rosse è il blocco delle maree. Poiché le nane rosse producono molta meno energia di una stella come il nostro Sole, i pianeti devono essere molto vicini a loro per trovarsi nella zona abitabile. Ma quella vicinanza porta al blocco delle maree, che potrebbe diminuire le possibilità di abitabilità. Secondo il team dietro questo lavoro, che lo ha presentato all'incontro annuale dell'American Astronomical, questi pianeti sono quasi sicuramente bloccati in modo ordinato.
Il pianeta più interno, TOI 700 b, ha circa le stesse dimensioni della Terra e orbite ogni 10 giorni. Il pianeta centrale, 700 c, è 2,6 volte più grande della Terra e completa un'orbita ogni 16 giorni. 700 c è probabilmente un mondo dominato dal gas. 700 d è circa il 20% più grande della Terra e completa un'orbita in 37 giorni.
A causa del significato di questa scoperta - il primo mondo delle dimensioni della Terra nella zona abitabile - gli scienziati volevano esserne certi. A causa di questo bisogno di certezza, un team di scienziati guidato da Joseph Rodriguez, del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, hanno richiesto osservazioni di follow-up con Spitzer per confermare TOI 700 d.
Non è la prima volta che lo Spitzer Space Telescope della NASA è stato invitato a confermare la scoperta di un esopianeta e Spitzer l'ha inchiodato.
"Spitzer ha visto il TOI 700 d transitare esattamente quando ce lo aspettavamo."
Joseph Rodriguez, Harvard e SMithsonian Center for Astrophysics
"Dato l'impatto di questa scoperta - che è il primo pianeta di dimensioni terrestri della zona abitabile di TESS - volevamo davvero che la nostra comprensione di questo sistema fosse il più concreta possibile", ha detto Rodriguez. “Spitzer ha visto il TOI 700 d transitare esattamente quando ce lo aspettavamo. È un'ottima aggiunta all'eredità di una missione che ha contribuito a confermare due dei pianeti TRAPPIST-1 e identificarne altri cinque ".
Spitzer ha fornito una forte conferma di ciò che TESS ha trovato. Confermò che il transito era in realtà un pianeta e non una stella compagna più piccola e più fioca. Spitzer ha anche perfezionato la fiducia nelle misurazioni TESS. In un comunicato stampa, la NASA afferma che Spitzer "ha affinato le misurazioni del suo periodo orbitale <TOI 700 d" del 56% e le sue dimensioni del 38% ". Altre osservazioni di follow-up da parte di un piccolo telescopio terrestre di 1 metro hanno fornito un'ulteriore conferma della scoperta.
Ma anche con tutte queste osservazioni, gli astronomi sono ancora nelle prime fasi dello studio di questo pianeta e del suo sistema. Grazie alla sua vicinanza, gli astronomi saranno in grado di utilizzare i telescopi terrestri per studiare la massa di 700 d in modo più preciso e, si spera, confermare la natura terrestre o gassosa di tutti e tre i pianeti extrasolari nel sistema.
Guardando più avanti, i futuri telescopi - sia quelli terrestri che quelli spaziali - dovrebbero essere in grado di studiare i pianeti in modo più approfondito, forse anche determinandone la composizione atmosferica. Ma è in futuro. Per ora, le informazioni che gli astronomi hanno sono preziose: possono essere utilizzate per modellare i pianeti e fare previsioni.
I ricercatori del Goddard Space Flight Center della NASA hanno già creato 20 modelli di potenziali ambienti di 700 d, per vedere che tipo di condizioni di pressione e temperatura potrebbero portare all'abitabilità. Ma qualunque cosa modellino, e qualunque futura osservazione di follow-up scoprirà circa 700 d, è probabile che sia molto diversa dalla Terra. Un mondo chiuso in modo ordinato avrebbe un tempo e un clima molto diversi.
"È eccitante perché, indipendentemente da ciò che scopriamo sul pianeta, sembrerà completamente diverso da quello che abbiamo qui sulla Terra."
Gabrielle Engelmann-Suissa, assistente di ricerca, responsabile del team di modellistica.
I modelli hanno uno scopo importante nella comprensione degli esopianeti come TOI 700 d. Modellando l'atmosfera del pianeta, gli astronomi possono prevedere come sarebbero gli spettri atmosferici. Questi modelli possono essere confrontati con gli spettri reali quando li otteniamo, per dare agli astronomi una sorta di punto di partenza per comprendere ulteriormente l'esopianeta.
"Un giorno, quando avremo spettri reali da TOI 700 d, possiamo tornare indietro, abbinarli allo spettro simulato più vicino e quindi associarlo a un modello", ha detto Gabrielle Engelmann-Suissa, un'assistente di ricerca presso Goddard che ha guidato il team di modellistica . "È eccitante perché, indipendentemente da ciò che scopriamo sul pianeta, sembrerà completamente diverso da quello che abbiamo qui sulla Terra."
Il team di modellisti ha prodotto 20 modelli diversi per 700 d. In una simulazione, l'esopianeta aveva un'atmosfera densa, dominata dal biossido di carbonio, simile a quella di un giovane Marte. In quel modello, il lato rivolto verso la stella aveva uno strato profondo di nuvole. In un altro modello, il pianeta è una versione terrestre della Terra, senza nuvole e con venti che scorrono lontano dalla parte notturna del pianeta, convergendo sul lato stellare.
TESS è circa a metà della sua missione di due anni per trovare esopianeti. Gli astronomi si aspettano che TESS trovi 10.000 pianeti e stimano che circa 10 di questi potrebbero mondi simili alla Terra nelle zone abitabili di stelle come il nostro Sole. TESS è guidato e gestito dal MIT e gestito dal Goddard Space Flight Center della NASA.
Di Più:
- Comunicato stampa: NASA Planet Hunter trova il suo primo mondo abitabile di dimensioni terrestri
- NASA: TESS, il satellite per sondaggi sull'esopianeta in transito
- Space Magazine: ora che TESS è operativo, gli astronomi stimano che troverà 14.000 pianeti. 10 potrebbero essere mondi terrosi in una zona abitabile della stella simile al sole
