Il sottopianeta Nettuno orbita nella «zona abitabile» di una stella nana rossa

portato Università di Berna, un team di ricerca internazionale ha scoperto un sottocomponenteNettuno pianeta extrasolare Orbita attorno a una stella nana rossa. La scoperta è stata fatta anche grazie alle osservazioni fatte dall’osservatorio SAINT-EX in Messico. SAINT-EX è gestito da un consorzio che comprende il Center for Space and Habitat (CSH) dell’Università di Berna e il National Center for Competence in Research di NCCR PlanetS.

Le nane rosse sono piccole stelle e quindi più fresche del nostro Sole. Intorno a stelle come queste, l’acqua liquida è possibile su pianeti più vicini alla stella che nel nostro sistema solare. La distanza tra un esopianeta e la sua stella è un fattore determinante per la sua scoperta: più un pianeta è vicino alla sua stella ospite, più è probabile che venga rilevato.

In uno studio recentemente pubblicato sulla rivista, Astronomia e astrofisicaIn questo studio, i ricercatori guidati dalla dott.ssa Nicole Chanch del CSH Center for Space and Habitat dell’Università di Berna riferiscono la scoperta di un esopianeta TOI-2257 b in orbita attorno a una nana rossa vicina. Nicole Schanci è anche membro del National Center for Competence in Planetary Research, gestito dall’Università di Berna insieme all’Università di Ginevra.

Un telescopio speciale fa parte della soluzione

Gli esopianeti troppo lontani dal nostro sistema solare non possono essere osservati direttamente con un telescopio: sono troppo piccoli e riflettono pochissima luce. Tuttavia, uno dei modi per scoprire questi pianeti è il metodo di transito. Ciò comporta l’uso di telescopi per cercare i cali di luminosità di una stella che si verificano quando i pianeti passano davanti alla stella. Osservazioni ripetute di cali di luminosità della stella forniscono misurazioni accurate del ciclo orbitale del pianeta attorno alla stella e la profondità del transito consente ai ricercatori di determinare il diametro del pianeta. Se combinata con le stime della massa di un pianeta da altri metodi, come l’utilizzo di misurazioni della velocità radiale, è possibile calcolare la densità di un pianeta.

Il pianeta TOI-2257 b è stato inizialmente identificato con i dati di NasaSatellite di indagine sugli esopianeti in transito lui-capra telescopio spaziale. La giovane stella è stata osservata per quattro mesi, ma gli intervalli tra le osservazioni hanno fatto sì che non fosse chiaro se la diminuzione della luminosità potesse essere spiegata dai transiti di un pianeta con un’orbita di 176, 88, 59, 44 o 35 giorni.

L’Osservatorio SAINT-EX è una struttura completamente automatizzata che ospita un telescopio di un metro e ha sede in Messico. Credito: Istituto di Astronomia, UNAM / E. Cadena

L’osservazione della stella con il Las Cumbres Observatory Global Telescope ha successivamente escluso la possibilità che il pianeta con un periodo orbitale di 59 giorni avesse causato la diminuzione della luminosità. «In seguito, volevamo vedere se fosse possibile un periodo orbitale di 35 giorni», spiega Nicole Shanshi.

Il telescopio SAINT-EX con sede in Messico, in collaborazione con CSH e NCCR PlanetS, è stato progettato allo scopo di studiare più in dettaglio le nane rosse ei loro pianeti. SAINT-EX è un acronimo che sta per Search and Characterization of Transiting Exoplanets. Il progetto prende il nome in onore di Antoine de Saint-Exupery (Saint X), il famoso scrittore, poeta e aviatore. SAINT-EX ha osservato un transito parziale di TOI-2257 b ed è stato in grado di confermare l’esatto periodo orbitale dell’esopianeta attorno alla sua stella, 35 giorni. «Dopo altri 35 giorni, SAINT-EX è stato in grado di monitorare l’intero transito, il che ci ha fornito maggiori informazioni sulle caratteristiche del sistema», afferma il coautore Robert Wells di CSH, che è stato coinvolto nell’elaborazione dei dati.

Un pianeta temperato con un’orbita irregolare

Con un periodo orbitale di 35 giorni, TOI-2257 b ruota attorno alla stella ospite a una distanza alla quale è possibile l’acqua liquida sul pianeta, e quindi possono esistere condizioni favorevoli per l’emergere della vita. I pianeti nella cosiddetta «zona abitabile» vicino a una piccola nana rossa sono facili da studiare perché i loro periodi orbitali sono più brevi e quindi possono essere osservati più spesso. Il raggio di TOI-2257 b (2,2 volte più grande della Terra) indica che il pianeta è piuttosto gassoso, con un’elevata pressione atmosferica non favorevole alla vita.

File di pixel target TESS per i settori 14, 20, 21 e 26 osservati da TOI-2257, che sono stati generati da tpfplotter (Aller et al. 2020). Gli slot utilizzati per l’estrazione fotometrica dalla pipeline SPOC sono mostrati come regioni ombreggiate in rosso. Il catalogo Gaia DR2 (Gaia Collaboration 2018) è tracciato in modo esagerato, con tutte le sorgenti fino a 6 magnitudini a differenza di TOI-2257 mostrate come cerchi rossi. Notiamo che la dimensione del simbolo è proporzionale alla varianza della dimensione. Sebbene la stella sia relativamente isolata, c’è una piccola quantità di inquinamento da fonti esterne, che va dal 2 al 5% del flusso totale. Credito: DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202142280

«Abbiamo scoperto che TOI-2257 b non ha un orbitale circolare concentrico», spiega Nicole Shansch. In effetti, è il pianeta più esotico in orbita attorno a una stella fredda mai scoperto. «In termini di abitabilità, questa è una cattiva notizia», ​​continua Nicole Shanchy. «Sebbene la temperatura media del pianeta sia confortevole, varia da -80 gradi Celsius a circa 100 gradi Celsius a seconda di dove si trova il pianeta nella sua orbita, lontano o vicino alla stella». Una possibile spiegazione di questa sorprendente orbita è che un pianeta gigante nel sistema si annida e disturbi l’orbita di TOI 2257 b. Ulteriori osservazioni che misurano la velocità radiale della stella aiuteranno a confermare l’eccentricità centrale ea cercare possibili pianeti aggiuntivi che non possono essere osservati durante i transiti.

Filtro per il monitoraggio con JWST

Il James Webb Space Telescope (JWST), lanciato con successo il 25 dicembre, rivoluzionerà la ricerca delle atmosfere degli esopianeti. Al fine di dare la priorità ai buoni candidati per le osservazioni utilizzando JWST, è stato sviluppato uno spettrofotometro di trasmissione (TSM) che classifica varie proprietà del sistema. Il TOI-2257 b è ben posizionato rispetto al TSM ed è uno degli obiettivi secondari più interessanti di Nettuno per ulteriori osservazioni. «In particolare, il pianeta può essere studiato per i segni di caratteristiche come il vapore acqueo nell’atmosfera», conclude Nicole Shansh.

Riferimento: «TOI-2257 b: Eccentrico a lungo raggio sub-Nettuno passa attraverso un vicino M dwarf» di N. Schanche, FJ Pozuelos, MN Günther, RD Wells, AJ Burgasser, P. Chinchilla, L. Delrez ed E. Ducrot, LJ Garcia, Y. Gómez, Maqueo Chew, E. Jofré, BV Rackham, D. Sebastian, KG Stassun, D. Stern, M. Timmermans, K. Barkaoui, A. Belinski, Z. Benkhaldoun, W. Benz, A. Perilla, F. Boshi, A., Bordanov, D.; Charbonneau, JL Christiansen, CA Collins, B.-O. Demore, M.; Devora Bagaris, c. De Witt, Dott.; Dragomir, c. Dansfield, E. Forlan, M. Gaschoy, M. Gillon, C. Jenelka, M.A. K. Heng, CE Henze, K. Assia, SB Howell, E. Jehin, J. Jenkins, EN Jensen, M. Kunimoto, DW Latham, K. Lester, K. McLeod, I. Mireles, CA Murray, P. Niraula , PP Pedersen, D. Queloz, EV Quintana, G. Ricker, A. Rudat, L. Sabin, B. Safonov, U. Schroffenegger, N. Scott, S. Seager, I. Strakhov, AHMJ Triaud, R. Vanderspek, M Fizzy e Ji Wen, 7 gennaio 2022, disponibile qui. Astronomia e astrofisica.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202142280