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Gli astronomi hanno trovato un esopianeta ideale per studiare l’atmosfera di un altro mondo

TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ha scoperto un nuovo pianeta, e la scoperta di questo sub-esopianeta ha stimolato gli scienziati con la sua atmosfera. La combinazione delle dimensioni del pianeta, dell’atmosfera densa e dell’orbita attorno a una piccola stella di classe M vicino alla Terra offre agli scienziati la possibilità di saperne di più sull’atmosfera degli esopianeti. Stiamo migliorando sempre di più nella ricerca di esopianeti e studiare le loro atmosfere è il prossimo passo per comprenderli nel loro insieme.

Tutte le nostre strategie di rilevamento degli esopianeti sono perturbate dall’osservazione. Sembra impossibile evitare. Anche TESS (Transiting Exoplanet Exploration Satellite), che è probabilmente il nostro cercatore di pianeti più esperto, ha una tendenza osservativa. Il suo predecessore, Keplero, era prevenuto contro i pianeti più grandi e TESS non condivide questo pregiudizio. Ma TESS ha ancora una sorta di punto cieco a causa del suo funzionamento.

Nessun telescopio può vedere ovunque contemporaneamente e TESS non fa eccezione. Osserva il cielo per lo più in porzioni di 28 giorni. Quindi, in uno di questi tagli, concentrati su un’area per 28 giorni. Per essere confermato come esopianeta, un oggetto deve passare davanti alla stella due volte in 28 giorni. Il punto di tutto questo è che la maggior parte dei pianeti scoperti da TESS ha periodi orbitali inferiori a 14 giorni.

La maggior parte delle osservazioni di TESS avviene in un periodo di 28 giorni, come mostra l’immagine. Credito immagine: NASA/JPL

Ma questo nuovo pianeta, chiamato TOI-1231 b, ha un periodo orbitale di 24 giorni. Questo lo rende un ottimo obiettivo per studiare le atmosfere degli esopianeti perché si trovano di fronte alla stella e possono essere studiati più facilmente. I lettori dell’universo di oggi sanno che studiare la luce mentre interagisce con gli oggetti è il modo in cui sfruttiamo al meglio la nostra conoscenza dello spazio. TESS da solo non studierà il pianeta. Altre missioni come il James Webb Space Telescope (JWST) se ne occuperanno osservando la luce delle stelle mentre attraversa l’atmosfera del pianeta.

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“Questo nuovo pianeta che abbiamo scoperto è ancora strano, ma è un po’ più vicino a somigliare un po’ ai pianeti del nostro quartiere”.

Jennifer Burt, autrice principale dell’articolo, NASA-JPL.

Poiché TOI-1231 b trascorre molto più tempo davanti alla sua stella rispetto ad altri pianeti TESS, le missioni come JWST avranno un aspetto molto migliore.

Ma non è solo il periodo orbitale del pianeta a renderlo una destinazione ideale. Anche le dimensioni rispetto alla stella aiutano. Poiché la stella è così piccola, il pianeta blocca la sua luce più che se il pianeta e la stella fossero più simili alla Terra e al sole. “In un certo senso, questo crea un’ombra più ampia sulla superficie della stella, che rende più facile rilevare e studiare i pianeti intorno alle nane M”, afferma il comunicato stampa.

Il documento che descrive la scoperta TOI 1321-b dal titolo TOI-1231 b: un pianeta temperato delle dimensioni di Nettuno che passa attraverso la vicina nana M3 NLTT 24399. L’autore principale è Jennifer Burt, una scienziata del Jet Propulsion Laboratory della NASA.L’articolo apparirà su The Astrophysical Journal, ma è ora disponibile sul sito Web prestampato arxiv.org.

“In collaborazione con un gruppo di eccellenti astronomi di tutto il mondo, siamo stati in grado di raccogliere i dati necessari per descrivere la stella ospite e misurare il raggio e la massa del pianeta”, ha affermato Burt. comunicato stampa. Questi valori ci hanno permesso ancora una volta di calcolare la densità apparente del piano e formulare ipotesi su cosa sia fatto il pianeta. TOI-1231 b è simile a Nettuno per dimensioni e densità, quindi pensiamo che abbia un’atmosfera gassosa altrettanto grande. “

Il team che ha scoperto TOI-1321 b afferma che il pianeta è simile a Nettuno e potrebbe avere un’atmosfera gassosa simile. Credito immagine: NASA/JPL

Il diametro del nuovo pianeta è circa 3,65 volte il diametro della Terra. Ha un periodo orbitale di 24,26 giorni e una massa di circa 15,5 masse di suolo. La stella su cui orbita è una stella nana M a circa 90 anni luce di distanza nella costellazione della Vela.

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Il pianeta è più vicino alla stella di quanto la Terra sia al sole. Ma 1321 b è circa la stessa temperatura perché la stella è molto più fredda del sole. La temperatura più bassa lo rende anche un oggetto desiderabile per ulteriori studi con JWST e altri telescopi. La sua temperatura di equilibrio è di soli 330 K, il che lo rende uno dei pianeti minori più freddi disponibili per gli studi atmosferici. In confronto, la temperatura media sulla Terra è di circa 288 K, e Giove ultra-caldo durante il giorno può arrivare fino a 2.700 K, più caldo di molte stelle.

“TOI-1231 b è uno dei pochi altri pianeti che conosciamo con le stesse dimensioni e la stessa gamma di temperature, quindi le osservazioni future di questo nuovo pianeta ci consentiranno di determinare come si formano le nuvole d’acqua comuni (o rare) intorno ad esso”, ha detto Burt .

Questa immagine di studio mostra i valori di trasmissione spettrale (SST) per alcuni piccoli esopianeti con temperature inferiori a 1000 K.  I quattro pianeti pieni di occhiaie ed etichette sono stati sottoposti a uno studio di follow-up con Hubble.  TOI-1231 b è il prossimo e offre agli scienziati una nuova opportunità per studiare le atmosfere dei pianeti minori freddi.  Credito immagine: Burt et al 2021.
Questa immagine di studio mostra i valori di trasmissione spettrale (SST) per alcuni piccoli esopianeti con temperature inferiori a 1000 K. I quattro pianeti pieni di occhiaie ed etichette sono stati sottoposti a uno studio di follow-up con Hubble. TOI-1231 b è il prossimo e offre agli scienziati una nuova opportunità per studiare le atmosfere dei pianeti minori freddi. L’asse orizzontale mostra la magnitudine J delle stelle in orbita attorno ai pianeti. Credito immagine: Burt et al 2021.

Oltre alla sua comoda mira, ha un’elevata velocità radiale sistemica. Gli astronomi sono particolarmente entusiasti del fatto che possa consentire osservazioni di atomi di idrogeno a bassa velocità che fuoriescono dall’atmosfera. Le proprietà e la relazione di TOI-1231 b con la stella sono simili a quelle di un’altra stella chiamata GJ-436 e del pianeta GJ-436 b. GJ-436 b è noto per la sua fuga atmosferica, motivo per cui gli astronomi ritengono che il suo esopianeta appena scoperto testerà anche la fuga atmosferica, anche se a un ritmo molto più lento rispetto a GJ-436 b. L’idrogeno è la perdita più probabile, ma è difficile da vedere a causa della presenza di gas interstellare. Ma TOI-1232 b si sta muovendo molto rapidamente dalla Terra, il che rende l’idrogeno molto più visibile.

Diana Dragomir è una delle autrici dell’articolo. “La bassa densità di TOI-1231 b indica che è circondato da un’atmosfera importante piuttosto che da un pianeta roccioso”, ha affermato nello stesso comunicato stampa. “Ma la composizione e l’estensione di questa atmosfera sono sconosciute!” in Dragomer. TOI -1231 b potrebbe contenere un’atmosfera significativa di idrogeno, elio, idrogeno o un’atmosfera più densa di vapore acqueo. Ciascuno di questi punti a un’origine diversa in modo che gli astronomi possano capire se e come i pianeti si formano in modo diverso attorno alle nane M, rispetto ai pianeti intorno al nostro sole, per esempio. Le imminenti osservazioni dell’HST inizieranno. Rispondendo a queste domande, JWST promette una visione più completa dell’atmosfera del pianeta.”

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Ci vorrà del tempo prima che JWST possa addestrare i suoi sensori su un esopianeta appena scoperto, anche se il telescopio spaziale verrà lanciato presto(™). Ma Hubble è pronto a partire. In effetti, uno dei tanti scrittori sul giornale prevede di esaminare TOI-1231b alla fine di questo mese.

James Webb Space Telescope nel giugno 2020. Sappiamo che inizierà presto.  Credito immagine: NASA/JPL
James Webb Space Telescope nel giugno 2020. Sappiamo che inizierà presto. Credito immagine: NASA/JPL

Tutte queste scoperte sugli esopianeti illustrano la grande scelta che esiste in altri sistemi solari. Ci sono alcuni pianeti davvero strani là fuori, almeno rispetto alla Terra. Ma questo è più simile alla Terra di tutti i caldi Giove che abbiamo incontrato, e sebbene sia ancora diverso, può almeno insegnarci qualcosa sul nostro sistema solare e sui pianeti che vivono lì.

Una delle scoperte più entusiasmanti degli ultimi due decenni di scienza degli esopianeti, ha detto Burt, è che finora nessuno dei nuovi sistemi planetari che abbiamo scoperto è stato qualcosa di simile al nostro sistema solare.” “È pieno di pianeti tra le dimensioni di Terra e Nettuno su orbite molto più corte di Mercurio, quindi non abbiamo esempi locali con cui confrontare. Questo nuovo pianeta che abbiamo scoperto è ancora strano, ma è un passo più vicino all’essere un po’ come i pianeti del nostro. Rispetto alla maggior parte dei pianeti transitori scoperti finora, che spesso hanno temperature di esaurimento di diverse centinaia o migliaia di gradi, TOI-1231 b è decisamente freddo. “

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