Scritto: Martedì, 18 Agosto 2020 05:31 Ultima modifica: Martedì, 18 Agosto 2020 17:35

La rete VLBA rivela un esopianeta


Per la prima volta, utilizzando l'elevatissima precisione di una rete radiointerferometrica continentale, è stata rilevata la presenza di un pianeta grande come Saturno in orbita stretta attorno a una stella nana a 35 anni luce dalla Terra.

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Il movimento della stella e del pianeta intorno al centro di massa, a sua volta in moto approssimativamente lineare Il movimento della stella e del pianeta intorno al centro di massa, a sua volta in moto approssimativamente lineare Credito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

 Sono pochi gli esopianeti rivelati con la tecnica astrometrica, che pure è stata la prima tentata oltre 50 anni fa, allora con esiti probabilmente falsati dalla insufficiente precisione. Il metodo consiste nel rivelare le lievi oscillazioni nel moto apparente di una stella sulla volta celeste, indotte dalla perturbazione gravitazionale del pianeta orbitante; in altre parole, dato che entrambi i corpi orbitano attorno al comune centro di massa, quest'ultimo si muoverà linearmente mentre il movimento di rivoluzione della stella provocherà sulla sua traiettoria apparente un andamento sinusoidale, con lo stesso periodo di rivoluzione del pianeta invisibile ma con ampiezza molto minore (si veda l'animazione in fondo all'articolo).

 Questa metodologia dovrebbe essere particolarmente utile per rilevare pianeti simili a Giove o più grandi, in orbite lontane dalla stella. Questo perché l'oscillazione prodotta dalla gravità sulla stella è direttamente proporzionale sia alla separazione tra il pianeta e la stella, sia alla massa del pianeta. Si tratta quindi di una tecnica complementare a quelle più affermate, che utilizzano il metodo dei transiti o delle velocità radiali per osservare pianeti generalmente molto vicini alle loro stelle. Tuttavia, una grande orbita implica anche un periodo di rivoluzione lungo e difficilmente le osservazioni astrometriche di precisione si estendono su un periodo superiore a pochi anni, cosa che sicuramente preclude, per ora, la scoperta di molti oggetti; anche il fattore distanza è fondamentale perchè solo stelle abbastanza vicine a noi mostrano, prospetticamente, una oscillazione apprezzabile.

 In effetti, se consultiamo il database dell'enciclopedia europea dei pianeti extrasolari, su oltre 4300 esopianeti confermati ad oggi solo 12 sono stati scoperti con questo metodo, all'interno di 8 diversi sistemi planetari. In tutti questi casi ci si è basati su osservazioni nel visibile o nel vicino infrarosso e generalmente si tratta di pianeti con massa molto elevata, decine di volte quella gioviana; di fatto, si sospetta che molti di questi oggetti non siano veri pianeti ma piuttosto delle nane brune o "quasi stelle", una sorta di categoria intermedia. Solo in un caso, quello di HD 176051, si tratta di un pianeta gigante "normale", con una massa pari a circa 1,5 volte quella di Giove e orbitante attorno ad una delle due stelle di un sistema binario a quasi 50 anni luce da noi.

 Adesso la lista si è arricchita di un altro sicuro pianeta e la novità assoluta è che si tratta, per la prima volta, di una scoperta fatta nel dominio delle onde radio, utilizzando la rete Long Baseline Array (VLBA) dell'americana "National Science Foundation"; per la cronaca, questo è solo il secondo pianeta scoperto tramite radiotelescopi. La rete VLBA comprende attualmente 10 antenne da 25 metri di diametro in varie località USA; la distanza massima tra coppie di antenne (detta "baseline") è 8600 km e questo consente di raggiungere, in condizioni ottimali, un potere risolutivo di 22 millisecondi d'arco, un pò meglio di quanto riesce fare il telescopio Hubble nel visibile; le misure di posizione, poi, sono effettuate con una incertezza che è una frazione del potere risolutivo.

VLBA

Il sistema VLBA (sullo sfondo) e una delle antenne che lo costituiscono (in primo piano) - Credit: J. Hellermann, NRAO/AUI/NSF

  A partire dal giugno del 2018 e fino alla fine del 2019, i radioastronomi hanno tracciato la posizione una stella radio-emittente chiamata TVLM 513–46546, una nana rossa di tipo M9, con meno di un decimo della massa del nostro Sole. Analizzando questi dati e utilizzando anche quelli raccolti in nove precedenti osservazioni VLBA effettuate nel 2010/11 è venuta fuori una oscillazione periodica nel movimento della stella, rivelatrice della presenza di un pianeta paragonabile in massa a Saturno, orbitando intorno alla stella una volta ogni 221 ± 5 giorni. L'orbita appare grossomodo circolare e quasi perpendicolare alla linea di vista; data la piccola massa della stella, questo movimento implica che il pianeta si trova a circa 0,3 unità astronomiche da essa, poco meno di quanto dista Mercurio dal Sole, e deve avere una massa di 0.35÷0.42 masse gioviane, di poco superiore alla massa di Saturno.

 Anche se l'informazione non viene riportata nell'articolo di presentazione di NSF o nell'abstract del paper scientifico, è possibile stimare l'entità dell'oscillazione di TVLM 513–46546. Infatti, sapendo che la massa della stella è circa 185 volte quella del pianeta, la sua orbita attorno al centro di massa dovrebbe essere 185 volte più stretta, ovvero 0,385au/185=0.0016 unità astronomiche. Dato che TVLM 513–46546 si trova a 10,7 parsec, a questa distanza un angolo di 1" corrisponde a 10,7 unità astronomiche; pertanto, la semiampiezza dell'oscillazione sarà pari a 0,0016/10,7=0,15 millisecondi d'arco e l'ampiezza sarà il doppio.* 

TLV

Rappresentazione artistica della nana bruna TVLM-513-46546 (a sinistra) e del pianeta appena scoperto (in primo piano).- Credits: Credit: Luis A. Curiel Ramirez

 Piccole stelle fredde come TVLM 513–46546 sono il tipo stellare più abbondante nella Via Lattea e molte di esse sono già note per possedere pianeti anche più piccoli, paragonabili alla Terra e Marte. "Ci si aspetta che i pianeti giganti come Giove e Saturno siano rari intorno a piccole stelle come questa, e la tecnica astrometrica è la migliore per trovare pianeti simili a Giove in grandi orbite, quindi siamo rimasti sorpresi di trovare una massa più bassa, simile a Saturno, in un'orbita relativamente compatta" ha dichiarato Salvador Curiel, messicano, autore di un articolo su Astronomical Journal insieme a tre colleghe di varie nazionalità. "Rilevare i movimenti orbitali di questo compagno planetario di massa sub-Giove in un'orbita così compatta è stata una grande sfida", ha aggiunto.

 Al link seguente è possibile visualizzare una ricostruzione tridimensionale del sistema scoperto, utilizzando anche la tecnica di realtà aumentata: https://public.nrao.edu/news/vlba-finds-planet/

 

Nota:

*  Anche se le misure astrometriche di posizione sono affette da un errore che è tipicamente più piccolo della risoluzione angolare, una differenza di ben 2 ordini di grandezza tra le due quantità è difficile da accettare...

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Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

https://www.facebook.com/marco.lorenzo.58 | Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

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Visualizzazione del sistema stella+pianeta nel riferimento del baricentro (a sinistra) e dall'esterno (a destra) Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

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