Il telescopio da 3,5 metri di WIYN rileva un pianeta extrasolare con un’orbita strana

Utilizzando il telescopio WIYN da 3,5 metri del Kitt Peak National Observatory della US National Science Foundation, un programma del NSF NOIRLab, gli astronomi hanno scoperto l’orbita estrema di un esopianeta in procinto di diventare un Giove caldo. Non solo questo esopianeta segue una delle orbite più drammaticamente allungate di qualsiasi altro esopianeta conosciuto, ma orbita anche attorno alla sua stella all’indietro, fornendo informazioni sul mistero di come si è evoluto il caldo Giove.

Attualmente ci sono più di 5.600 esopianeti confermati in poco più di 4.000 sistemi stellari. All’interno di questo gruppo, circa 300-500 esopianeti rientrano nella categoria esotica nota come Giove caldo: grandi esopianeti simili a Giove che orbitano vicino alle loro stelle, alcuni vicini al nostro sole quanto Mercurio. Come i gioviani caldi finiscano in orbite così vicine è un mistero, ma gli astronomi presumono che inizino in orbite lontane dalla loro stella e poi migrino verso l’interno nel tempo. Le prime fasi di questo processo sono state osservate raramente, ma con questa nuova analisi di un esopianeta con un’orbita insolita, gli astronomi sono un passo avanti nello svelare il mistero del caldo Giove.

La scoperta di questo esopianeta, chiamato TIC 241249530 b, deriva dalla scoperta del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA nel gennaio 2020 di un calo della luminosità stellare coerente con un singolo pianeta delle dimensioni di Giove in orbita attorno alla stella. attraverso o attraverso. Per confermare la natura di queste fluttuazioni ed escludere altre possibili cause, un team di astronomi ha utilizzato due strumenti sul telescopio WIYN da 3,5 metri presso il Kitt Peak National Observatory (KPNO) della US National Science Foundation, un programma del NSF NOIRLab.

Il team ha utilizzato per la prima volta NN-EXPLORE Exoplanet and Stellar Speckle Imager (NESSI), finanziato dalla NASA, in una tecnica che aiuta a “congelare” la scintillazione atmosferica ed eliminare qualsiasi fonte estranea che potrebbe confondere la sorgente del segnale. Quindi, utilizzando lo spettrometro NEID finanziato dalla NASA, il team ha misurato la velocità radiale di TIC 241249530 b osservando attentamente come lo spettro della sua stella ospite, o le lunghezze d’onda della luce emessa, si sono spostati a seguito dell’orbita dell’esopianeta attorno ad essa.

Se questo pianeta extrasolare fa parte del nostro sistema solare
La sua orbita sarà simile a questa – Immagine: NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor

Arvind Gupta, ricercatore post-dottorato presso NOIRLab e autore principale dell’articolo pubblicato su Nature, ha elogiato NESSI e NEID come cruciali per gli sforzi del team per caratterizzare e confermare il segnale dell’esopianeta. “NESSI ci ha fornito una visione della stella più chiara di quanto sarebbe stato possibile, e NEID ha misurato con precisione lo spettro della stella per rilevare gli spostamenti causati dall’esopianeta”, ha spiegato Gupta. In particolare, Gupta ha sottolineato la flessibilità unica del programma di monitoraggio del NEID, poiché consente di adattare rapidamente il piano di monitoraggio del team ai nuovi dati.

“Il telescopio WIYN svolge un ruolo fondamentale nel comprendere perché i pianeti in altri sistemi solari variano così tanto da un sistema all’altro”, ha affermato Chris Davis, direttore del programma NSF NOIRLab. “La collaborazione tra NSF e NASA sul programma NN-EXPLORE continua a produrre risultati impressionanti nella ricerca sugli esopianeti”.

L’analisi dettagliata dello spettro ha confermato che l’esopianeta è circa cinque volte la massa di Giove. Lo spettro ha anche rivelato che l’esopianeta segue un’orbita altamente eccentrica o estesa. L’eccentricità dell’orbita di un pianeta viene misurata su una scala da 0 a 1, dove 0 rappresenta un’orbita perfettamente circolare e 1 rappresenta un’orbita altamente ellittica. Questo esopianeta ha un’eccentricità orbitale di 0,94, il che lo rende più eccentrico dell’orbita di tutti gli altri esopianeti trovati utilizzando il metodo del transito. [1]. In confronto, l’orbita altamente ellittica di Plutone attorno al Sole ha un’eccentricità di 0,25; La deflessione della Terra è 0,02.

Se questo pianeta facesse parte del nostro sistema solare, la sua orbita si estenderebbe dal suo punto più vicino, cioè dieci volte più vicino al sole di Mercurio, fino al punto più lontano della Terra. Questa orbita estrema farebbe sì che il pianeta si riscaldi da una giornata estiva a abbastanza caldo da sciogliere il titanio. Per rendere l’orbita dell’esopianeta ancora più bizzarra, il team ha anche scoperto che ruota all’indietro, nella direzione opposta alla rotazione della sua stella ospite. Questo è qualcosa che gli astronomi non vedono nella maggior parte degli altri esopianeti, né nel nostro sistema solare, e aiuta il team a spiegare la storia dell’esopianeta.

Le proprietà orbitali uniche dell’esopianeta forniscono anche un’indicazione della sua orbita futura. Si prevede che l’orbita eccentrica iniziale e la vicinanza molto ravvicinata alla stella ospite orbitino attorno al pianeta, poiché le forze di marea sul pianeta assorbono energia dall’orbita e la fanno contrarre e racchiudere gradualmente. Scoprire questo esopianeta prima che avvenga questa migrazione è prezioso perché fornisce informazioni importanti su come i Giove caldi si formano, si depositano e si evolvono nel tempo.

“Anche se non possiamo riavvolgere e osservare il processo di migrazione del pianeta in tempo reale, questo esopianeta è una sorta di istantanea del processo di migrazione”, ha detto Gupta. “Planetari come questi sono estremamente rari e difficili da trovare, e speriamo che ci aiutino a svelare la storia di come si sono formati i caldi Giove”.

“Siamo particolarmente interessati a ciò che possiamo imparare sulla dinamica atmosferica di questo pianeta dopo che ha superato uno dei suoi percorsi caldi verso la sua stella”, ha detto Jason Wright, professore di astronomia e astrofisica alla Penn State che ha supervisionato il progetto quando Gupta era ancora un ricercatore. Studente di dottorato presso l’università. “Tescopi come il James Webb Space Telescope della NASA hanno la sensibilità necessaria per rilevare i cambiamenti nell’atmosfera di un esopianeta appena scoperto mentre subisce un rapido riscaldamento, in modo che il team possa saperne di più sull’esopianeta”.

TIC 241249530 b è il secondo esopianeta mai scoperto a mostrare una fase calda di Giove pre-migrazione. Insieme, questi due esempi supportano l’idea che i giganti gassosi di massa maggiore si evolvono in Giove caldi mentre migrano da orbite altamente eccentriche a orbite più strette e circolari. “Gli astronomi hanno cercato per più di due decenni esopianeti che siano probabilmente precursori dei caldi Giove, o che siano prodotti intermedi del processo di migrazione, quindi sono stato molto sorpreso – ed emozionato – di trovarne uno”, ha detto Gupta. “Questo è esattamente quello che speravo di trovare.”

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[1] È stato trovato un pianeta extrasolare con maggiore eccentricità. HD 20782 b ha un’eccentricità di 0,956 ma non è in transito, quindi la direzione della sua orbita rispetto alla stella ospite non può essere determinata. Ciò evidenzia l’importanza della scoperta di TIC 241249530 b, le cui proprietà orbitali possono essere determinate grazie a un transito sulla sua stella.

Bron: NOIRLab