Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

Utilizzando le osservazioni del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, un team internazionale di astronomi ha scoperto un trio di mondi caldi più grandi della Terra che orbitano intorno a una versione molto più giovane del nostro Sole chiamata TOI 451. Il sistema risiede nel flusso Pisces-Eridanus scoperto di recente, un insieme di stelle con meno del 3% dell’età del nostro sistema solare che si estende per un terzo del cielo.

I pianeti sono stati scoperti nelle immagini TESS scattate tra ottobre e dicembre 2018. Gli studi di follow-up di TOI 451 e dei suoi pianeti comprendevano osservazioni effettuate nel 2019 e 2020 utilizzando il telescopio spaziale Spitzer della NASA, che nel frattempo è stato ritirato, così come molte strutture a terra. I dati all’infrarosso in archivio del satellite NEOWISE (Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer) della NASA – raccolti tra il 2009 e il 2011 sotto il suo precedente nome, WISE – suggeriscono che il sistema conserva un disco freddo di polvere e detriti rocciosi. Altre osservazioni mostrano che TOI 451 ha probabilmente due lontane compagne stellari che girano l’una intorno all’altra ben oltre i pianeti.

Elisabeth Newton, assistente professore di fisica e astronomia al Dartmouth College di Hanover, New Hampshire, che ha guidato la ricerca. ha dichiarato: “Ha solo 120 milioni di anni e solo 400 anni luce di distanza. Poiché ci sono tre pianeti tra due e quattro volte la dimensione della Terra, sono obiettivi particolarmente promettenti per testare le teorie su come si evolvono le atmosfere planetarie”.

Un articolo che riporta i risultati è stato pubblicato il 14 gennaio su The Astronomical Journal ed è disponibile online.

I flussi stellari si formano quando la gravità della nostra galassia, la Via Lattea, fa a pezzi gli ammassi di stelle o le galassie nane. Le singole stelle si spostano lungo l’orbita originale dell’ammasso, formando un gruppo allungato che si disperde gradualmente.

Nel 2019, un team guidato da Stefan Meingast dell’Università di Vienna ha utilizzato i dati della missione Gaia dell’Agenzia Spaziale Europea per scoprire il flusso Pisces-Eridanus, chiamato così per le costellazioni che contengono le maggiori concentrazioni di stelle. Estendendosi attraverso 14 costellazioni, il flusso è lungo circa 1.300 anni luce. Tuttavia, l’età inizialmente determinata per il flusso era molto più antica di quanto si pensi ora.

Più tardi nel 2019, i ricercatori guidati da Jason Curtis alla Columbia University di New York hanno analizzato i dati di TESS per decine di componenti il flusso. Le stelle più giovani girano più velocemente delle loro controparti più vecchie e tendono anche ad avere macchie stellari prominenti – regioni più scure e fredde come le macchie solari. Quando queste macchie ruotano dentro e fuori dalla nostra vista, possono produrre leggere variazioni nella luminosità di una stella che TESS può misurare.

Le misurazioni di TESS hanno rivelato prove schiaccianti di macchie stellari e di rapida rotazione tra le stelle del flusso. Sulla base di questo risultato, Curtis e i suoi colleghi hanno scoperto che il flusso aveva solo 120 milioni di anni – simile al famoso ammasso delle Pleiadi e otto volte più giovane delle stime precedenti. La massa, la giovinezza e la vicinanza del flusso Pisces-Eridanus lo rendono un eccitante laboratorio fondamentale per studiare la formazione e l’evoluzione di stelle e pianeti.

Grazie alla copertura quasi totale del cielo di TESS, le misurazioni che potrebbero supportare la ricerca di pianeti in orbita attorno ai membri di questo flusso erano già disponibili per noi quando il flusso era stato identificato“, ha detto Jessie Christiansen, co-autore del documento e il vice responsabile scientifico dell’Archivio Esopianeti della NASA, una struttura per la ricerca di mondi oltre il nostro sistema solare gestita dalla Caltech a Pasadena, California. “I dati di TESS continueranno a permetterci di spingere i limiti di ciò che sappiamo sugli esopianeti e i loro sistemi per gli anni a venire“.

La giovane stella TOI 451, meglio conosciuta dagli astronomi come CD-38 1467, si trova a circa 400 anni luce nella costellazione di Eridanus. Ha il 95% della massa del nostro Sole, ma è il 12% più piccola, leggermente più fredda, ed emette il 35% di energia in meno. TOI 451 ruota ogni 5,1 giorni, che è più di cinque volte più veloce del Sole.

TESS individua nuovi mondi cercando i transiti, i leggeri e regolari oscuramenti che si verificano quando un pianeta passa davanti alla sua stella dalla nostra prospettiva. I transiti di tutti e tre i pianeti sono evidenti nei dati di TESS. Il team di Newton ha ottenuto misure da Spitzer che hanno supportato i risultati di TESS e aiutato a escludere possibili spiegazioni alternative. Ulteriori osservazioni di follow-up sono arrivate dall’Osservatorio di Las Cumbres – una rete globale di telescopi con sede a Goleta, in California – e dal Perth Exoplanet Survey Telescope in Australia.

Anche il pianeta più lontano di TOI 451 orbita tre volte più vicino di quanto Mercurio si avvicini al Sole, quindi tutti questi mondi sono abbastanza caldi e inospitali per la vita come la conosciamo. Le stime della temperatura vanno da circa 2.200 gradi Fahrenheit (1.200 gradi Celsius) per il pianeta più interno a circa 840 F (450 C) per quello più esterno.

Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

Misurando la luce stellare che penetra l’atmosfera di un pianeta a diverse lunghezze d’onda, possiamo dedurre la sua composizione chimica e la presenza di nubi o foschie ad alta quota“, ha detto Elisa Quintana, astrofisica presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. “I pianeti di TOI 451 offrono obiettivi eccellenti per tali studi con Hubble e il prossimo James Webb Space Telescope“.

Le osservazioni di WISE mostrano che il sistema è insolitamente luminoso nella luce infrarossa, che è invisibile agli occhi umani, a lunghezze d’onda di 12 e 24 micrometri. Questo suggerisce la presenza di un disco di detriti, dove corpi rocciosi simili ad asteroidi si scontrano e si riducono in polvere. Mentre Newton e il suo team non possono determinare l’estensione del disco, lo immaginano come un anello diffuso di roccia e polvere centrato a circa la distanza dalla stella come Giove è dal nostro Sole.

I ricercatori hanno anche studiato una debole stella vicina che appare a circa due pixel di distanza da TOI 451 nelle immagini TESS. Basandosi sui dati di Gaia, il team di Newton ha determinato che questa stella è una compagna legata gravitazionalmente che si trova così lontano da TOI 451 che la sua luce impiega 27 giorni per arrivarci. Infatti, i ricercatori pensano che la compagna sia probabilmente un sistema binario di due stelle nane di tipo M, ciascuna con circa il 45% della massa del Sole e che emette solo il 2% della sua energia.

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