Con l’aiuto del telescopio WIYN da 3,5 metri situato a Kit Peak, in Arizona, gli astronomi sono stati in grado di rilevare l’orbita estrema di un pianeta extrasolare in procinto di diventare un caldo Giove. Oltre a seguire una delle orbite più allungate tra tutti gli esopianeti, il corpo celeste orbita attorno alla sua stella nella direzione opposta, fornendo indizi sul mistero dell’evoluzione dei caldi Giove.
Degli oltre 5.600 esopianeti confermati in circa 4.000 sistemi stellari, tra 300 e 500 esopianeti appartengono a una classe esotica nota come Giove caldo. Sono esopianeti molto grandi, simili a Giove, e orbitano vicino alla loro stella, alcuni fino a Mercurio. Anche se è un mistero come i caldi Giove finiscano in orbite così vicine, gli astronomi ritengono che inizino in orbite lontane dalla loro stella e poi migrino verso orbite più interne nel tempo. Le prime fasi di questo processo sono state osservate raramente, ma con questa analisi di un esopianeta con un’orbita insolita, gli astronomi sono un passo avanti verso la risoluzione del mistero dei caldi Giove.
Questo esopianeta, chiamato TIC 241249530 b, è stato scoperto dal Transiting Exoplanet Exploration Satellite (TESS) della NASA nel gennaio 2020, perché la luminosità della stella diminuiva quando un pianeta delle dimensioni di Giove le passava davanti o la attraversava. 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 l’Osservatorio nazionale Kitt Peak della US National Science Foundation (KPNO), il NSF NOIRLab.
Il team ha utilizzato per la prima volta lo strumento NN-EXPLORE Exoplanet and Stellar Speckle Imager (NESSI), finanziato dalla NASA, con una tecnologia che aiuta a “congelare” l’aeroluminescenza e rimuovere qualsiasi fonte estranea che potrebbe confondere l’origine 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.
Arvind Gupta, ricercatore post-dottorato presso NOIRLab e autore principale dell’articolo pubblicato su Nature, ha elogiato NESSI e NEID per il loro ruolo strumentale negli sforzi del team per caratterizzare e confermare il segnale dell’esopianeta: “NESSI ci ha dato una visione più chiara della stella rispetto a altrimenti avrebbe potuto.” Gupta ha spiegato che era possibile altrimenti e il NEID ha misurato attentamente lo spettro della stella per rilevare gli spostamenti in risposta al pianeta in orbita. Inoltre, Gupta ha sottolineato la particolare flessibilità del programma di monitoraggio del NEID, in quanto consente di adattare rapidamente il piano di monitoraggio del team sulla base di nuovi dati.
“Il telescopio WIYN svolge un ruolo fondamentale nell’aiutarci a capire perché i pianeti in altri sistemi solari variano da un sistema all’altro”, ha affermato Chris Davis, direttore del programma NOIRLab di NSF. “La collaborazione NSF-NASA sul programma NN-EXPLORE continua a produrre risultati impressionanti nella ricerca sugli esopianeti”.
Analisi dettagliate dello spettro hanno confermato che l’esopianeta è circa cinque volte più grande di Giove. Lo spettro ha anche rivelato che l’esopianeta ruota lungo un percorso eccentrico, o molto allungato. L’eccentricità dell’orbita di un pianeta viene misurata su una scala da 0 a 1, dove 0 è un’orbita perfettamente circolare e 0,999 è un’orbita altamente ellittica. Questo pianeta extrasolare ha un’eccentricità orbitale di 0,94, il che lo rende più eccentrico dell’orbita di qualsiasi altro pianeta extrasolare scoperto utilizzando il metodo del transito. In confronto, l’orbita altamente ellittica di Plutone attorno al Sole ha un’eccentricità di 0,25, mentre quella della Terra ha un’eccentricità di 0,02.
Se questo pianeta facesse parte del nostro sistema solare, la sua orbita si estenderebbe da una posizione dieci volte più vicina al Sole di Mercurio (nel suo punto più vicino alla stella), ad un altro punto simile alla distanza tra la Terra e il Sole (nel suo punto più vicino alla stella). punto più vicino alla stella). la sua massima estensione). Un’orbita così estrema farebbe sì che le temperature del pianeta varino da quelle di un giorno estivo a quelle abbastanza alte da fondere il titanio.
Oltre alla natura insolita dell’orbita dell’esopianeta, il team ha anche scoperto che ruota nella direzione opposta, cioè nella direzione opposta alla rotazione della sua stella ospite. Questo non è qualcosa che gli astronomi osservano nella maggior parte degli esopianeti, né nel nostro sistema solare, e aiuta il team a spiegare la storia della formazione degli esopianeti.
Le speciali proprietà orbitali dell’esopianeta forniscono anche indizi sul suo percorso futuro. Si prevede che la sua orbita esageratamente eccentrica e l’estrema vicinanza alla stella ospite renderanno l’orbita del pianeta più circolare, poiché le forze di marea sul pianeta sottraggono energia dall’orbita e la fanno restringere e ruotare più gradualmente. Scoprire questo pianeta prima che avvenga questa migrazione è estremamente prezioso, perché fornisce informazioni importanti su come i Giove caldi si formano, si depositano e si evolvono nel tempo.
A questo proposito, Gupta ha sottolineato: “Sebbene non possiamo riavvolgere un video clip per vedere il processo di migrazione planetaria in tempo reale, questo esopianeta serve come una sorta di istantanea del processo di migrazione. “Planetari come questo sono estremamente rari e difficili da trovare, quindi spero che questo ci aiuterà a scoprire la storia della formazione dei Giove caldi”.
“Siamo molto interessati a ciò che possiamo imparare sulle dinamiche atmosferiche di questo pianeta dopo che si sarà avvicinato alla sua stella fiammeggiante”, afferma Jason Wright, professore di astronomia e astrofisica alla Penn State che ha supervisionato il progetto mentre Gupta prestava servizio. Era uno studente di dottorato all’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 sperimenta temperature in rapido riscaldamento, in modo che il team possa ancora imparare di più sull’esopianeta”.
TIC 241249530 b è il secondo esopianeta scoperto a mostrare una fase pre-migratoria del caldo Giove. Insieme, questi due esempi osservativi confermano l’idea che i giganti gassosi si evolvono in Giove caldi mentre migrano da orbite altamente eccentriche verso orbite più chiuse e circolari.
“Gli astronomi hanno cercato esopianeti che potrebbero essere precursori di Giove caldo o prodotti intermedi del processo di migrazione per più di due decenni, quindi sono rimasto molto sorpreso – ed emozionato – di trovarne uno. Questo è esattamente quello che mi aspettavo di trovarne”. Gupta ha spiegato”.
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