Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Introduzione

Utilizzando la supersharp radio “vision” della Very Long Baseline Array (VLBA) della National Science Foundation, gli astronomi hanno scoperto un pianeta delle dimensioni di Saturno che orbita attorno a una piccola stella fredda a 35 anni luce dalla Terra. Questa è la prima scoperta di un pianeta extrasolare realizzata con un radiotelescopio che utilizza una tecnica che richiede misure estremamente precise della posizione di una stella nel cielo.

Curiel, Ortiz-Leon, Mioduszewski e Rosa Torres dell’Università di Guadalajara, in Messico, hanno riportato le loro scoperte su Astronomical Journal.

Tecnica astrometrica

La tecnica è nota da tempo, ma si è rivelata difficile da usare. Essa consiste nel tracciare il moto effettivo della stella nello spazio, per poi rilevare una minuscola “oscilazione” in quel moto causato dall’effetto gravitazionale del pianeta. La stella e il pianeta orbitano in una posizione che rappresenta per entrambi il centro di massa. Il pianeta si rivela indirettamente se quella posizione, chiamata baricentro, è abbastanza lontana dal centro della stella da causare un’oscillazione rilevabile da un telescopio.

Questa tecnica, chiamata tecnica astrometrica, dovrebbe essere particolarmente buona per rilevare pianeti simili a Giove in orbite lontane dalla stella. Questo perché quando un pianeta massiccio orbita attorno ad una stella, l’oscillazione prodotta nella stella aumenta col’aumentare della distanza tra il pianeta e la stella e più massiccio è il pianeta, più grande è l’oscillazione prodotta.

A partire dal giugno del 2018 e proseguendo per un anno e mezzo, gli astronomi hanno seguito una stella chiamata TVLM 513-46546, una nana fredda con meno di un decimo della massa del nostro Sole. Inoltre, hanno utilizzato i dati di nove precedenti osservazioni VLBA della stella tra marzo 2010 e agosto 2011.

Credit: Luis A. Curiel Ramirez

Un’analisi approfondita dei dati di quei periodi ha rivelato un’oscillazione nel moto della stella che suggeriva la presenza di un pianeta paragonabile, nella massa, a Saturno con una orbita attorno alla stella una volta ogni 221 giorni. Questo pianeta è più vicino alla stella di quanto Mercurio sia vicino al Sole.

Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Le stelle piccole e fredde come TVLM 513-46546 sono il tipo più numeroso della nostra galassia e molte di esse sono state trovate con pianeti più piccoli, paragonabili alla Terra e a Marte.

I pianeti giganti, come Giove e Saturno, ci si aspetta che siano rari intorno a stelle piccole come questa e la tecnica astrometrica è la migliore per trovare pianeti simili a Giove in ampie orbite, quindi siamo stati sorpresi di trovare un pianeta di massa simile a Saturno in un’orbita relativamente compatta. Ci aspettavamo di trovare un pianeta più massiccio, simile a Giove, in un’orbita più ampia“, ha detto Salvador Curiel, dell’Università Nazionale Autonoma del Messico. “Rilevare i moti orbitali di questo compagno planetario di massa sub-Giove in un’orbita così compatta è stata una grande sfida“, ha aggiunto.

Altre tecniche di osservazione

Sono stati scoperti più di 4.200 pianeti che orbitano intorno a stelle diverse dal Sole, ma il pianeta intorno a TVLM 513-46546 è solo il secondo che si trova usando la tecnica astrometrica. Un altro metodo di grande successo, chiamato tecnica della velocità radiale, si basa anch’esso sull’effetto gravitazionale del pianeta sulla stella. Questa tecnica rileva la leggera accelerazione della stella, sia verso la Terra che lontano da essa, causata dal movimento della stella intorno al baricentro.

Il nostro metodo è complementare al metodo della velocità radiale, che è più sensibile ai pianeti che ruotano in orbite ravvicinate, mentre il nostro è più sensibile ai pianeti massicci in orbite più lontane dalla stella“, ha detto Gisela Ortiz-Leon del Max Planck Institute for Radio Astronomy in Germania. “In effetti, queste altre tecniche hanno trovato solo pochi pianeti simili al pianeta che abbiamo trovato. Crediamo che il VLBA e la tecnica dell’astrometria in generale, potrebbero rivelare molti altri pianeti simili“.

Una terza tecnica, chiamata metodo del transito, anch’essa molto riuscita, rileva il leggero oscuramento della luce della stella quando un pianeta passa davanti ad essa, rispetto alla visuale nostra, ossia visto dalla Terra.

Il metodo astrometrico ha avuto successo nel rilevare sistemi stellari binari vicini ed è stato riconosciuto già nel XIX secolo come un potenziale mezzo per scoprire pianeti extrasolari. Nel corso degli anni, un certo numero di tali scoperte sono state annunciate, poi non sono riuscite a superare ulteriori esami. La difficoltà è stata che l’oscillazione della stella prodotta da un pianeta è così piccola se vista dalla Terra che richiede una precisione straordinaria nelle misure della posizione.

Il VLBA, con antenne separate tra loro sino ad una distanza di ben 5.000 miglia, ci ha fornito il grande potere risolutivo e l’altissima precisione necessaria per questa scoperta“, ha detto Amy Mioduszewski, del National Radio Astronomy Observatory. “Inoltre, i miglioramenti apportati alla sensibilità del VLBA ci hanno dato la qualità dei dati che ci ha permesso di fare questo lavoro ora“, ha aggiunto.

Credit: NRAO/AUI/NSF

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