Introduzione

NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA  ha scoperto il suo primo pianeta, delle dimensioni della Terra, nella zona abitabile della sua stella, ossia la zona in cui le condizioni potrebbero essere giuste per consentire la presenza di acqua liquida sulla superficie. Gli scienziati hanno confermato la scoperta, denominandolo TOI 700 d, utilizzando il telescopio spaziale Spitzer della NASA.

La caccia agli esopianeti

E’ uno dei pochi pianeti delle dimensioni della Terra scoperti finora nella zona abitabile di una stella. Altri pianeti situati nella zona abitabile sono stati scoperti ad esempio nel sistema TRAPPIST-1 e altri ancora sono stati scoperti dal Kepler Space Telescope della NASA.

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 status di zona abitabile con Spitzer è un’altra vittoria per Spitzer che si avvicina alla fine delle operazioni scientifiche entro questo gennaio“.

TESS monitora ampie aree del cielo, chiamate settori, per 27 giorni alla volta. Questo lungo sguardo permette al satellite di tracciare i cambiamenti nella luminosità stellare causati dal cosiddetto transito, ossia quando un pianeta in orbita attorno alla sua stella, si frappone tra questa e la nostra visuale, provocando un leggero affievolimento della luminosità della sua stella.

Credit: Goddard Space Flight Center della NASA

La stella TOI 700

TOI 700 è una piccola e simpatica stella nana M situata a poco più di 100 anni luce di distanza nella costellazione meridionale del Dorado. È circa il 40% della massa e delle dimensioni del Sole e la sua temperatura superficiale è del 50% in mneo. La stella appare in 11 dei 13 settori osservati da TESS e gli scienziati hanno catturato più transiti dei suoi tre pianeti.

La stella era originariamente erroneamente classificata nel database TESS come più simile al nostro Sole, il che significava che i pianeti apparivano più grandi e più caldi di quanto non siano in realtà. Diversi ricercatori, tra cui Alton Spencer, uno studente che lavora con i membri del team TESS, hanno identificato l’errore.

Quando abbiamo corretto i parametri della stella, le dimensioni dei suoi pianeti sono diminuite e ci siamo resi conto che quello più esterno era grande quanto la Terra e sito nella zona abitabile“, ha detto Emily Gilbert, studentessa laureata all’Università di Chicago. “Inoltre, in 11 mesi di dati non abbiamo visto flares dalla stella, il che aumenta le probabilità che TOI 700 d sia abitabile e semplifica la modellazione delle sue condizioni atmosferiche e superficiali”.

Gilbert e altri ricercatori hanno presentato i risultati al  235° incontro dell’American Astronomical Society  a Honolulu e tre articoli – uno dei quali di Gilbert – sono stati sottoposti a riviste scientifiche.

I tre pianeti

Il pianeta più interno, chiamato TOI 700 b, è quasi esattamente delle dimensioni della Terra, è probabilmente roccioso e completa un’orbita ogni 10 giorni. Il pianeta medio, TOI 700 c, è 2,6 volte più grande della Terra – tra le dimensioni della Terra e di Nettuno – orbita ogni 16 giorni ed è probabilmente un mondo dominato dai gas. TOI 700 d, il pianeta più esterno conosciuto nel sistema e l’unico nella zona abitabile, è circa il 20% più grande della Terra, orbita ogni 37 giorni e riceve dalla sua stella l’86% dell’energia che il Sole fornisce alla Terra. Si pensa che tutti i pianeti siano bloccati in modo ordinato alla loro stella, il che significa che ruotano una volta per orbita in modo che un lato sia costantemente immerso nella luce del giorno.

La conferma di Spitzer

Un team di scienziati, guidato da Joseph Rodriguez, astronomo del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian a Cambridge, nel Massachusetts, hanno richiesto osservazioni di follow-up con Spitzer per confermare TOI 700 d.

Dato l’impatto di questa scoperta – il primo pianeta di dimensioni terrestri della zona abitabile individuato da 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 una scoperta che si va ad aggungere all’eredità lasciata da una missione che ha contribuito a confermare due dei pianeti di TRAPPIST-1 e che ha permesso di identificarne altri cinque”.

I dati di Spitzer hanno aumentato la fiducia degli scienziati sul fatto che TOI 700 d sia un pianeta reale e hanno affinato le loro misurazioni del suo periodo orbitale sino al 56% e delle sue dimensioni del 38%. Ha inoltre escluso altre possibili cause astrofisiche del segnale di transito, come la presenza nel sistema di una stella compagna più piccola.

Rodriguez e i suoi colleghi hanno anche utilizzato osservazioni di follow-up da un telescopio terrestre di 1 metro nella rete globale dell’Osservatorio di Las Cumbres  per migliorare la fiducia degli scienziati sul periodo orbitale e sulle dimensioni di TOI 700 c. Tutte queste misurazioni potrebbero confermare le stime degli scienziati secondo cui il pianeta interno e quello esterno siano rocciosi e il pianeta centrale sia fatto di gas.

Modelli per valutarne l’abitabilità

Le missioni future potrebbero essere in grado di identificare se i pianeti abbiano atmosfere e, in tal caso, persino determinare le loro composizioni.

Mentre le condizioni esatte su TOI 700 d sono sconosciute, gli scienziati possono utilizzare le informazioni attuali, come le dimensioni del pianeta e il tipo di stella, per generare modelli a computer e fare previsioni. I ricercatori del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, hanno modellato 20 potenziali ambienti di TOI 700 d per valutare se una versione avrebbe comportato temperature superficiali e pressioni adatte all’abitabilità.

I loro modelli climatici 3D hanno esaminato una varietà di tipi di superficie e composizioni atmosferiche tipicamente associate a ciò che gli scienziati considerano mondi potenzialmente abitabili. Poiché TOI 700 d è bloccato in modo ordinato sulla sua stella, le formazioni nuvolose del pianeta e i venti possono essere sorprendentemente diversi da quelli terrestri.

Una simulazione includeva un TOI 700 d coperto dall’oceano con un’atmosfera densa, dominata dal biossido di carbonio, simile a quella che gli scienziati sospettavano circondasse Marte quando era giovane. L’atmosfera del modello contiene uno strato profondo di nuvole sul lato rivolto verso le stelle.

Quando la luce delle stelle attraversa l’atmosfera di un pianeta, interagisce con molecole come l’anidride carbonica e l’azoto per produrre segnali distinti, chiamati linee spettrali. Il team di modellistica, guidato da Gabrielle Engelmann-Suissa, un’associazione di ricerca spaziale universitaria, ha prodotto spettri simulati per le 20 versioni modellate di TOI 700 d.

“Un giorno, quando avremo spettri reali da TOI 700 d, potremmo tornare indietro, abbinarli allo spettro simulato più vicino e quindi associarlo ad esso”, ha detto Engelmann-Suissa. “È eccitante perché non importa cosa scopriamo sul pianeta, sembrerà completamente diverso da quello che abbiamo qui sulla Terra“.


Citazioni e Approfondimenti