Una Super-Terra vecchia quasi quanto l’Universo

di Luciana Ziino

Intorno a una delle stelle più antiche della Via Lattea (una nana gialla un po’più piccola e un po’più fredda del Sole) c’è una Super-Terra grande una volta e mezzo il nostro pianeta e distante 280 anni luce. TOI-561 b – questa è la sigla che le è stata attribuita – ha un’età di 10 miliardi di anni, più del doppio rispetto a quella del Sistema Solare. La scoperta, presentata al 237° convegno della Società Astronomica Americana, dimostrerebbe l’esistenza di pianeti rocciosi molto più antichi della Terra, risalenti quasi all’inizio dell’Universo (che di anni ne ha 13.8 miliardi).
Questa vecchissima Super-Terra è stata scoperta dal telescopio spaziale TESS, che dal 2018 va a caccia di nuovi mondi cercando deboli e periodici cali nella luce di stelle lontane. È il metodo dei transiti, uno dei più efficaci per scoprire i pianeti extrasolari.

Un’interpretazione artistica del sistema planetario TOI-561. Crediti: Adam Makarenko / W.M. Keck Observatory.

Un’interpretazione artistica del sistema planetario TOI-561. Crediti: Adam Makarenko / W.M. Keck Observatory.

Grazie a TESS e ai ricercatori che hanno analizzato i suoi dati sappiamo che questo pianeta, più grande della Terra, impiega solo 11 ore per completare un’orbita. Questo perché è molto vicino alla sua stella e di conseguenza è anche molto caldo, con una temperatura superficiale che supererebbe i 2200 gradi centigradi. Dunque, un pianeta non adatto allo sviluppo della vita.

Di TOI-561 b sappiamo anche che è roccioso, grazie agli studi effettuati successivamente mediante lo spettrometro HIRES dell’Osservatorio Keck situato nelle Hawaii. In questo caso gli astronomi hanno usato il metodo delle velocità radiali per determinare la massa del pianeta. Noto il raggio (che è proporzionale al calo di luminosità della stella durante il transito), è possibile calcolare la densità media del pianeta, e quindi avere un’idea della sua composizione chimica.

TOI-561 b sarebbe decisamente più massiccio della Terra, ma con una densità analoga (intorno a 5.5 grammi per centimetro cubico). Questi valori ne farebbero un pianeta roccioso, ma meno denso di quello che ci aspetterebbe, a causa della minore disponibilità di elementi pesanti nell’ambiente in cui si è formato. Questo dato è coerente con l’età della stella, che essendo molto vecchia, ha una bassa metallicità, cioè ha uno scarso contenuto di elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio.

Quando un pianeta passa davanti alla sua stella, determina un calo nella luminosità della stella, che può essere rivelato. Il passaggio del pianeta davanti alla stella si chiama transito. Col metodo dei transiti è possibile scoprire nuovi pianeti. Inoltre, misurando la profondità del transito (ovvero la riduzione di luminosità della stella), è possibile determinare la dimensione del pianeta: più grande è il pianeta, maggiore è l’ombra che produce sulla stella. Crediti: NASA Goddard Space Flight Center.

La Super-Terra non è sola: TESS infatti avrebbe scovato altri due pianeti intorno alla stessa stella battezzati con le sigle TOI-561 c e TOI-561 d. Il primo è grande quasi tre volte la Terra e impiega 10.8 giorni per completare un’orbita.

Il secondo avrebbe un raggio pari a circa 2.3 volte quello terrestre e un periodo orbitale che supera i 16 giorni. Sarebbe dunque il più lontano, ma l’uso del condizionale in questo caso è d’obbligo, perché, secondo un articolo pubblicato a novembre 2020 sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, i due transiti osservati da TESS e attribuiti a questo pianeta, sarebbero in realtà associati ad altri due pianeti scoperti con la tecnica delle velocità radiali. I ricercatori che hanno condotto questo studio si sono avvalsi dello spettrografo HARPS-N montato sul Telescopio Nazionale Galileo (TNG) che si trova sull’isola di La Palma alle Canarie. Il risultato della ricerca è che il sistema TOI-561 sarebbe composto dalla Super-Terra di cui abbiamo già parlato e da tre Mini Nettuno (termine con il quale si designano quei pianeti che hanno una massa inferiore rispetto a Urano e Nettuno, ma generalmente più alta rispetto alla Terra). Dunque, non più tre ma quattro pianeti.

Rappresentazione del sistema planetario TOI-561. Esso potrebbe essere costituito da quattro pianeti: una Super-Terra e tre Mini-Nettuno. Per confronto, in basso a destra è rappresentata la Terra, secondo lo stesso fattore di scala. Crediti: INAF.

Rappresentazione del sistema planetario TOI-561. Esso potrebbe essere costituito da quattro pianeti: una Super-Terra e tre Mini-Nettuno. Per confronto, in basso a destra è rappresentata la Terra, secondo lo stesso fattore di scala. Crediti: INAF.

Le differenze, però, non finiscono qui: la massa della Super-Terra sarebbe più bassa, determinando una densità di circa 3 grammi per centimetro cubico, compatibile con un water-world, cioè un pianeta che contiene al suo interno una notevole quantità di acqua sotto forma di ghiaccio ad alta pressione.

Tutto questo fa capire quanto sia interessante TOI-561, da tutti i punti di vista. Un sistema planetario così antico e così povero di metalli da costituire un punto di riferimento importante nella nostra comprensione della formazione e dell’evoluzione dei pianeti. Un sistema che merita nuove osservazioni e nuove ricerche: chissà quali altre sorprese ci riserverà!

Fonti:
– An Ultra-Short Period Rocky Planet and its Siblings Transiting the Galactic Thick-Disk Star TOI-561, arxiv.org/abs/2009.03071
– An unusually low density ultra-short period super-Earth and three mini-Neptunes around the old star TOI-561 
– ANSA Spazio&Astronomia
– Phys.org
– ScienceAlert

 

 

 

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Informazioni su Sabrina Masiero

Direttore Responsabile della Didattica e Divulgazione presso la Fondazione GAL Hassin-Centro Internazionale delle Scienze Astronomiche, Isnello, (Palermo) e associata INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo. Ho lavorato presso INAF-Osservatorio Astronomico di Padova e la Fundaciòn Galileo Galilei, FGG-Telescopio Nazionale Galileo, La Palma, Isole Canarie nell'ambito dei pianeti extrasolari.

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