HARPS-N@TNG, IL CACCIATORE DI PIANETI

Le principali scoperte al Telescopio Nazionale Galileo

con HARPS-N

APRILE 2013

KOI-200b e KOI-889b, I PRIMI DUE PIANETI SCOPERTI DA HARPS-N

Nel 2013 due nuovi pianeti extrasolari vengono identificati e caratterizzati grazie a osservazioni combinate del Telescopio Spaziale Kepler della NASA e degli spettrografi SOPHIE e HARPS-N montati rispettivamente all'Osservatorio di Haute-Provence (Francia) e al Telescopio Nazionale Galileo.

KOI-200b e KOI-889b sono i primi due pianeti rilevati da HARPS-N.Hanno dimensioni simili a quelle di Giove ma ruotano attorno alla loro stella su orbite molto strette, il loro “anno” dura infatti meno di dieci ore.

I pianeti si muovono infatti su orbite che non sono affatto circolari ma molto allungate. Questo fa sì che la distanza dalla loro rispettiva stella madre tenda a cambiare nel corso del tempo, perché in alcuni tratti del percorso il pianeta é più vicino e in altri più lontano. Questo produce delle variazioni nella temperatura di parecchie centinaia di gradi in pochi giorni.

APRILE 2013 – I PRIMI RISULTATI DI GAPS

IL SISTEMA PLANETARIO QATAR-1

Il gruppo GAPS-Global Architecture of Planetary Systems ha messo assieme le misure di alta precisione ottenute con HARPS-N con vari dati di fotometria ricavando informazioni sul sistema planetario Qatar-1.

Il sistema Quatar-1 é formato da un pianeta, denominato Qatar-1b, che ha raggio simile a quello di Giove anche se un poco più massiccio (circa 1,3 volte maggiore). Il pianeta si muove su un’orbita circolare e ben allineata con l’asse di rotazione della stella a circa 600 anni-luce dalla Terra.

La stella, una nana di tipo spettrale K, è più fredda del Sole e un po' più piccola, ma con un'età' confrontabile. Ruota lentamente mostrando un’intensa attività sulla sua superficie, cosa un po' atipica se si considerano stelle dello stesso tipo spettrale. La spiegazione potrebbe trovarsi nella forte interazione mareale con il pianeta gigante che le orbita molto vicino.

APRILE 2013 – I PRIMI RISULTATI DI GAPS

NESSUN PIANETA GIGANTE ATTORNO ALLA STELLA HIP 1195

Nel 2012 alcuni ricercatori avevano ipotizzato la presenza di due pianeti attorno alla stella HIP 11952 con periodo orbitale di 290 e 7 giorni rispettivamente, e con masse confrontabili con quelle di Saturno e di Giove. Le misure ottenute con lo spettrografo HARPS-N al Telescopio Nazionale Galileo, grazie al gruppo di ricerca GAPS, hanno mostrato, in realtà, che non esiste alcun pianeta.

Tale risultato rafforza la comprensione dei processi di formazione dei sistemi planetari in quanto, secondo i modelli di formazione planetaria, stelle povere di metalli come lo è HIP 11952, non possono ospitare pianeti giganti delle dimensioni di Giove o anche maggiori.

Un’analisi più approfondita ha rilevato, infatti, che le variazioni interpretate come una variazione di velocità radiale, e quindi come la presenza di due pianeti attorno alla stella, erano dovute solo ad errori di misura legati ai limiti della strumentazione con cui erano stati raccolti i dati.

OTTOBRE 2013

KEPLER-78b, IL PRIMO PIANETA EXTRASOLARE PIÙ SIMILE ALLA TERRA

Kepler-78b orbita attorno a una stella simile al Sole nella costellazione del Cigno, a circa 400 anni-luce di distanza. Ha un raggio 1,17 volte la Terra e una massa quasi due volte maggiore.

Valori di questo tipo lo rendono un pianeta roccioso, il più simile alla Terra tra tutti quelli scoperti fino all’ottobre 2013. Ma le somiglianze col nostro pianeta finiscono qui. Infatti, Kepler-78b ruota intorno alla sua stella in poco più di otto ore, e gli é quindi così vicino che le temperature alla sua superficie raggiungono i 3000 gradi centigradi, quasi la metà di quelli misurati sulla superficie del Sole!

Il telescopio spaziale Kepler della NASA ha individuato migliaia di candidati pianeti attorno ad altre stelle. Dopo una ricerca durata quasi vent’anni, nell’ottobre 2013 viene scoperto il primo pianeta extrasolare più simile al nostro pianeta., Kepler-78b.

Grazie ad HARPS-N è stato possibile caratterizzare il pianeta, e quindi confermarlo tale calcolandone alcuni importanti parametri orbitali, in particolare la dimensione, il raggio, il periodo orbitale, la forma dell’orbita oltre che la sua temperatura superficiale.

APRILE 2014 – TERZO RISULTATO DI GAPS

UN SATURNO CONTROMANO

HAT-P-18b e’ un pianeta che e’ stato osservato transitare sul disco della sua stella.

Durante il transito, un gruppo di ricercatori del gruppo GAPS ha osservato un fenomeno interessante che va sotto il nome di effetto Rossiter-McLaughlin (RM), ossia una variazione nella velocità radiale della stella legata proprio al transito.

La misura dell’effetto RM permette di determinare l’angolo tra l’asse di rotazione della stella e quello dell’orbita del pianeta che nel caso di HAT-P-18 e’ estremamente bizzarro: il pianeta ruota in senso opposto rispetto alla rotazione della sua stella. Si può dire che il pianeta circola "contromano".

Il valore dell’angolo tra l’asse di rotazione della stella e quello del pianeta da’ indicazioni preziose sui meccanismi di formazione dei sistemi planetari, in particolare su come i pianeti migrino dalle regioni più esterne fino a raggiungere orbite molto strette intorno alla stella.

E’ probabile che le interazioni con altri corpi presenti nel sistema di HAT-P-18 abbiano contribuito all’evoluzione orbitale del pianeta.

GIUGNO 2014

UNA MEGA-TERRA PER IL PROGETTO GAPS CON HARPS-N

17 volte la massa della Terra. Un pianeta così massiccio non avrebbe potuto esistere secondo le teorie di formazione planetaria. Kepler-10c, invece, dimostra che pianeti con masse superiori alle 10 masse terrestri possono rimanere rocciosi con superfici ben definite anziché diventare dei pianeti gassosi.

Kepler-10c dunque rimescola le equazioni che regolano quanto massiccio deve essere un pianeta, senza accrescersi così tanto da diventare un gigante gassoso delle dimensioni di Giove e oltre.

A 560 anni luce di distanza da noi, questo pianeta ha una massa 2,3 volte quella terrestre e il suo “anno” dura solo 45 giorni, ben inferiore rispetto a quello di Mercurio (88 giorni) nel nostro Sistema Solare. Questo fa sì che la sua superficie sia arroventata senza forme di vita come le immaginiamo noi.

Kepler-10c e’ anche molto vecchio, essendosi formato circa 11 miliardi di anni fa, un po’ meno di 3 miliardi di anni dopo la formazione del nostro universo. Per confronto, il nostro Sistema Solare ha 4,6 miliardi di anni.

LUGLIO 2014

GEMELLI DIVERSI

Ci sono indicazioni sulla presenza di un altro oggetto in orbita attorno a XO-2S, forse un terzo pianeta che dovrá in futuro essere confermato.

Per la prima volta viene osservato un sistema planetario attorno a ciascuna stella di un sistema binario. Il sistema di stelle chiamato XO-2 é formato dalla stella XO-2S e XO-2N.

Grazie allo strumento HARPS-N il gruppo GAPS ha individuato attorno alla stellaXO-2S due nuovi pianeti, uno un po’ più massiccio di Giove a 0,48 unità astronomiche dalla stella, e un secondo con massa confrontabile con quella di Saturno a 0,13 unità astronomiche.

La stella compagna XO-2N era già nota avere un pianeta, denominato XO-2b (o anche XO-2Nb), osservato transitare davanti alla stella ogni 2,5 giorni, con massa circa la metà di quella di Giove.

In definitiva, si tratta di due stelle “gemelle” legate fra loro che ospitano sistemi planetari molto differenti:

XO-2N ha un pianeta vicino più piccolo di Giove;XO-2S due pianeti molto lontani di cui uno più grande di Giove.

SETTEMBRE 2014

KEPLER-101, UN SISTEMA PLANETARIO INVERTITO

Tra i sistemi planetari con almeno due pianeti, Kepler-101 è il primo sistema anomalo finora scoperto. Lo ha trovato HARPS-N grazie a numerose misure di alta precisione nella misura delle velocità radiali della stella.

Nel nostro Sistema Solare, i pianeti rocciosi (da Mercurio a Marte) si trovano più vicini al Sole, quelli gassosi (da Giove a Nettuno) sono più lontani.

Si pensava che questa fosse una regola generale almeno fino a quando non si é osservato il sistema Kepler-101.

Kepler-101 é formato da un Super-Nettuno caldo, Kepler-101b, vicinissimo alla stella e da Kepler-101c, roccioso e più esterno, con dimensioni simili alla nostra Terra anche se con massa quasi 4 volte maggiore.

Kepler-101 si può definire un “sistema invertito”.

Il prossimo passo sarà quello di spiegare la formazione e l’evoluzione di tali sistemi planetari.

DICEMBRE 2014

PRIMO PIANETA SCOPERTO DALLA MISSIONE KEPLER 2

Il Telescopio Spaziale Kepler della NASA nella sua nuova missione denominata K2 ha scoperto il suo primo pianeta, HIP 116454b, una Super-Terra circa 2,5 volte più grande del nostro pianeta, a 180 anni-luce di distanza da noi nella costellazione dei Pesci.

La conferma che questo oggetto è di natura planetaria é stata data dallo spettrografo HARPS-N montato al Telescopio Nazionale Galileo.

HIP 116454b ha una dimensione di circa 32 000 chilometri ed è circa 12 volte più massiccio della Terra. La sua densità mostra che si tratta di un mondo d’acqua, formato da circa tre quarti di acqua e un quarto di roccia, una sorta di mini-Nettuno con un’atmosfera estesa, gassosa e spessa. La sua temperatura dovrebbe essere intorno ai 400 gradii centigradi.

HIP 116454b si trova a circa 13,5 milioni di chilometri dalla sua stella ospite, undici volte più vicino di quanto non lo sia la nostra Terra al Sole (pari a 150 milioni di chilometri). Un “anno” su questo pianeta dura solo 9,1 giorni, quindi è estremamente vicino alla sua stella da risultare troppo caldo e, di conseguenza, inospitale alle forme di vita come le conosciamo.

GENNAIO 2015

LA RICETTA PER UNA NUOVA TERRA CON KEPLER-93 b

Mettendo fianco a fianco dieci pianeti extrasolari con diametro inferiore a 2,7 volte quello terrestre, per i quali era nota una stima accurata della massa, e' emerso che i cinque pianeti con diametro inferiore a 1,6 volte quello della Terra mostrano una forte correlazione tra la massa e le dimensioni.

Tra questi 10 pianeti, figura anche Kepler-93b. Grazie all'alta precisione di HARPS-N, si e' potuto stimare per questo pianeta un raggio solo 1,5 volte quello della Terra con una massa 4 volte maggiore, il che comporta una composizione rocciosa con una densità dell'ordine di 6,8 grammi per centimetro cubo.

Se si vuole cercare pianeti simili al nostro conviene concentrare l'attenzione su pianeti che hanno dimensioni inferiori a 1,6 volte il diametro della Terra perché sono mondi rocciosi e gli ingredienti di base rimangono gli stessi.

Il nostro Sistema Solare non è poi così unico come potremmo pensare.

Lo studio rivela che, se si disegnasse una curva della densità, Kepler-93b e gli altri 9 pianeti si posizionerebbero sulla stessa linea di Venere e della Terra.

In altre parole, tutti questi pianeti extrasolari hanno una composizione di ferro e roccia molto simile.

FEBBRAIO 2015

TrES-4b, UN PIANETA EXTRASOLARE DAVVERO MOLTO LEGGERO

La grande precisione di HARPS-N ha permesso ottenere una stima della densità del pianeta molto migliore, circa15 volte inferiore a quella di Giove.

Di conseguenza, i nuovi valori portano ad una massa metà di quella di Giove, un raggio quasi due volte maggiore e un volume che e’ praticamente uguale al gigante gassoso del nostro Sistema Solare.

Già si sapeva che attorno alla stella TrES-4 orbitava un pianeta, denominato TrES-4b, identificato nel 2007 grazie al metodo dei transiti planetari col programma Trans-Atlantic Exoplanet Survey. Il team GAPS lo ha sondato più in dettaglio trovandolo meno massiccio di quanto si pensasse inizialmente.

Questo fa sì che il pianeta rientri nella categoria dei pianeti “puffy”, classificandosi al secondo posto tra i pianeti meno densi finora trovati: TrES-4 b potrebbe galleggiare in un mare, se ci fosse la possibilità di trovarne uno così grande da contenerlo.

HARPS-N@TNG, IL CACCIATORE DI PIANETI

LE PRINCIPALI SCOPERTE AL TELESCOPIO NAZIONALE GALILEO CON HARPS-N

IL TEAM:GAPS SCIENCE TEAM

SABRINA MASIERO, INAF - OSSERVATORIO ASTRONOMICO DI PADOVA E FGG-TELESCOPIO NAZIONALE GALILEO

CATERINA BOCCATO, INAF - OSSERVATORIO ASTRONOMICO DI PADOVA

RICCARDO CLAUDI, INAF- OSSERVATORIO ASTRONOMICO DI PADOVA

GLORIA ANDREUZZI, FGG-TELESCOIPIO NAZIONALAE GALILEO E INAF – OSSERVATORIO ASTRONOMICO DI ROMA

EMILIO MOLINARI (DIRETTORE DEL TNG), FGG – TELESCOPIO NAZIONALE GALILEO E INAF – IAFS, MILANO

Fonti:Sito web del Telescopio Nazionale Galileo - sezione News: http://www.tng.iac.es/news/

Immagini:diapositiva 1: Rappresentazione artistica di TrES-4b. Crediti: Vincenzo Guido/FGG-TNGdiapositiva 2 : Rappresentazione artistica di uno dei due gioviani caldi del sistema KOI-200 che transita davanti alla stella madre. Crediti: Ricardo Reis, CAUPdiapositiva 3: Rappresentazione artistica di un pianeta extrasolare. Crediti NASAdiapositive 4: Rappresentazione artistica di un pianeta extrasolare. Crediti NASAdiapositiva 5: Una rappresentazione artistica di Kepler-78b. Crediti: TNG/ AvetHarytyunandiapositiva 6: Rappresentazione di un transito planetario davanti alla superficie di una stella. E' indicato il moto retrogrado. Crediti NASAdiapositiva 7: Rappresentazione artistica di Kepler-10c. Crediti: Vincenzo Guido/FGG-TNGdiapositiva 8: Rappresentazione artistica del sistema binario XO-2 dove si vede in primo piano uno dei due giganti gassosi orbitanti attorno a XO-2S e il secondo pianeta che le transita davanti; l’oggetto luminoso in alto a destra rappresenta la compagna XO-2N con il suo pianeta transitante (il puntino nero). Crediti: adattamento dell’immagine DI ESO/Calçadadiapositiva 9: Una rappresentazione artistica di Kepler-101. Crediti: Vincenzo Guido/FGG-TNGdiapositiva 10: Rappresentazione artistica di HIP 116454b. Crediti: Avet Harutyunyan /FGG-TNGdiapositiva 11: http://bbbeto.deviantart.com/art/Earthlike-Planet-2-199162646diapositiva 12: Rappresentazione artistica di TrES-4b. Crediti: Vincenzo Guido/FGG-TNG