Scritto: Mercoledì, 27 Gennaio 2021 05:10 Ultima modifica: Mercoledì, 27 Gennaio 2021 06:43

TOI-178: cinque pianeti in armonica risonanza


Nel sistema planetario TOI-178 cinque pianeti, su sei noti, sono bloccati in risonanza orbitale ossia, gli schemi si ripetono mentre girano attorno alla loro stella in una armoniosa danza.

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TOI-178: cinque pianeti in armonica risonanza Crediti: ESO/L. Calçada/spaceengine.org

I ricercatori ritengono che il sistema potrebbe fornire importanti indizi sulla formazione e sull'evoluzione dei pianeti, compresi quelli del Sistema Solare.

 

La coperta del sistema TOI-178

TOI-178 è una stella situata nella costellazione dello Scultore, distante 205 anni luce dalla Terra. Intorno ad essa, grazie ai dati provenienti dal satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) della NASA, sono stati scoperti i primi due pianeti che, con osservazioni di follow-up con altri telescopi, sono diventati sei. Ma quello che più ha sconcertato i ricercatori è stata l'inusuale danza orbitale di alcuni di essi. "Attraverso ulteriori osservazioni ci siamo resi conto che non c'erano due pianeti in orbita intorno alla stella all'incirca alla stessa distanza da essa, ma diversi pianeti in una configurazione molto speciale", ha affermato Adrien Leleu dell'Université de Genève e dell'Università di Berna (Svizzera) che ha condotto un nuovo studio del sistema, pubblicato oggi dalla rivista Astronomy & Astrophysics.

L'indagine su questo insolito sistema planetario ha utilizzato il satellite CHEOPS dell'ESA ed altri strumenti degli osservatori terrestri come ESPRESSO, installato sul VLT dell'ESO e NGTS e SPECULOOS, tutti situati presso l'Osservatorio dell'ESO al Paranal in Cile.

Dato che gli esopianeti sono molto difficili da osservare direttamente, si fa comunemente uso del cosiddetto metodo del transito che misura la diminuzione della luce della stella ospite mentre il pianeta ci passa davanti; e il metodo della velocità radiale, che cerca nello spettro di luce della stella piccoli segni di oscillazioni (perturbazioni gravitazionali) che si verificano mentre i pianeti si spostano lungo la loro orbita. Il team ha utilizzato entrambe le tecniche per osservare il sistema TOI-178: CHEOPS, NGTS e SPECULOOS per i transiti ed ESPRESSO per le velocità radiali.

Le osservazioni con CHEOPS hanno anche aggiunto un po' di azione e suspense in questa storia. Il satellite, che ha iniziato ad aprire gli occhi all'inizio del 2020, ha dovuto allontanarsi da una potenziale collisione con un detrito spaziale cinese proprio mentre erano in programma le osservazioni di TOI-178. L'avviso collisione era stato emesso il 15 settembre 2020 dallo Space Debris Office dell'ESA, con due giorni di preavviso e riguardava un pezzo del satellite cinese difettoso Fengyun 1C, delle dimensioni di un cartone di latte, che sarebbe passato a soli 13 metri. Fortunatamente, tutto andò liscio.
"Con nostro grande sollievo, questa manovra è stata eseguita in modo molto efficiente ed il satellite potrà riprendere le osservazioni appena in tempo per catturare il misterioso pianeta [del sistema TOI-178]", aveva detto Nathan Hara, astrofisico presso l'Università di Ginevra e coautore della nuova ricerca. Pochi giorni dopo, i dati indicavano chiaramente la presenza di un altro pianeta, confermando che c'erano effettivamente 6 pianeti nel sistema TOI-178.

I pianeti orbitano intorno alla loro stella centrale molto più vicino e molto più velocemente di quanto la Terra orbiti intorno al Sole. Il più veloce, quello più interno, completa un'orbita in appena 2 giorni, gli altri in 3, 6, 10 e 20 giorni rispettivamente (circa dieci volte di più del più lento). I sei pianeti hanno dimensioni che vanno da circa una a circa tre volte la dimensione della Terra, mentre le loro masse sono da 1,5 a 30 volte la massa della Terra. Alcuni dei pianeti sono rocciosi ma più grandi del nostro, ossia sono super-Terre; altri sono gassosi ma molto piccoli, classificati come mini-Nettuno.

L'Extremely Large Telescope (ELT) dell'ESO, che diventerà operativo in questo decennio, sarà in grado di vedere direttamente gli esopianeti rocciosi nella zona abitabile di una stella e perfino di caratterizzarne l'atmosfera, offrendo l'opportunità di conoscere in maggior dettaglio sistemi come TOI-178.

 

Il ritmo della geometria

Generalmente siamo abituati a vedere questi balletti incredibilmente ritmici attorno a pianeti con molte lune: Saturno nel nostro Sistema Solare ne è uno splendido esempio, così come lo sono le tre lune di Giove Io, Europa e Ganimede. Ma nel caso di TOI-178 è quasi un intero sistema planetario a danzare. Cinque pianeti su sei sono bloccati in risonanza: ciò significa che ci sono schemi che si ripetono mentre i pianeti girano intorno alla stella, con alcuni pianeti che si allineano ogni poche orbite. I cinque esopianeti esterni del sistema TOI-178 seguono una catena di risonanza molto complessa, una delle più lunghe mai scoperte in un sistema planetario: 18:9:6:4:3. Ciò significa che mentre il secondo pianeta dalla stella (il primo nella catena di risonanza) completa 18 orbite, il terzo pianeta dall'inizio (il secondo della catena) completa 9 orbite e così via. Il sesto pianeta è stato scoperto proprio seguendo il ritmo degli altri.

Più che una semplice curiosità orbitale, questa danza di pianeti risonanti fornisce indizi sul passato del sistema. "Le orbite in questo sistema sono molto ben ordinate, il che ci dice che questo sistema si è evoluto abbastanza dolcemente dal momento della sua nascita", ha spiegato il coautore Yann Alibert dell'Università di Berna. Se il sistema fosse stato disturbato significativamente nella sua vita passata, per esempio da un impatto gigantesco, questa fragile configurazione di orbite non sarebbe sopravvissuta. Tuttavia, anche se la disposizione delle orbite è regolare e ben ordinata, le densità dei pianeti "sono molto più disordinate", ha commentato Hara. “Sembra che ci sia un pianeta denso come la Terra proprio accanto a un pianeta molto rarefatto con metà della densità di Nettuno, seguito da un pianeta con la densità di Nettuno. Non è quello a cui siamo abituati". Nel nostro Sistema Solare, per esempio, i pianeti rocciosi e più densi sono verso l'interno mentre i gassosi a bassa densità sono più lontani. "Questo contrasto tra l'armonia ritmica del movimento orbitale e le densità disordinate certamente sfida la nostra comprensione della formazione e dell'evoluzione dei sistemi planetari", ha aggiunto Leleu.

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Elisabetta Bonora

Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing. Nel tempo libero sono un'incontenibile space enthusiast e mamma di Sofia Vega.
Mi occupo di divulgazione scientifica, attraverso questo web, collaborazioni con riviste del settore e l'image processing delle foto provenienti dalle missioni robotiche. Appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro. Nel 2019 è uscito il mio primo libro "Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno".
Amo le missioni robotiche inviate nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

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