Scritto: Mercoledì, 31 Marzo 2021 22:23 Ultima modifica: Venerdì, 02 Aprile 2021 06:22

Gaia scopre il suo primo pianeta


Le misure fotometriche del satellite europeo svelano i transiti di un "gioviano caldo" attorno ad una stella di tipo solare. Intanto sono già iniziate le elaborazioni al supercomputer per produrre il futuro catalogo DR4.

Rate this item
(1 Vote)
Mappa del cielo in coordinate galattiche, con la densità delle nuove misure Mappa del cielo in coordinate galattiche, con la densità delle nuove misure Credits: ESA/DPAC - Processing: Marco Di Lorenzo

Il nuovo pianeta

 Gaia sta sorvegliando più di un miliardo di stelle della Via Lattea con una cadenza media di 15 volte all'anno. Anche se la metodologia di osservazione è stata ottimizzata per l'astrometria di precisione, essa dovrebbe comunque essere in grado di per rilevare pianeti che transitano periodicamente davanti il disco delle loro stelle ospiti, lo stesso metodo utilizzato con successo da satelliti dedicati come Kepler e Tess.

 In passato, Gaia era riuscita a catturare i transiti di esopianeti già scoperti da altri strumenti ma adesso, finalmente, ne ha scoperto uno nuovo, utilizzando i dati raccolti durante i primi 34 mesi di funzionamento. L'ospite è la stella di tipo solare Gaia EDR3 3026325426682637824. Il pannello superiore della figura sottostante mostra i dati fotometrici delle serie temporali che Gaia ha raccolto per questa stella, con il flusso normalizzato in tutte e tre le bande usate (G, BP e RP). Si possono facilmente riconoscere quattro eventi in cui la luminosità della stella si è abbassata di circa l'1,5%.

First planet

 Andamento della luminosità della stella nelle varie bande, in funzione del tempo (in alto) e della fase orbitale del pianeta (in basso) - Credits: ESA/Gaia/DPAC/CU7/TAU+INAF

 L'analisi eseguita dal team DPAC/CU7 alla ricerca di transiti esoplanetari, rileva automaticamente tali eventi periodici di oscuramento, stimandone il periodo, la durata e la profondità. Nel caso di Gaia EDR3 3026325426682637824, si è scoperto che gli eventi di oscuramento sono effettivamente periodici, con un periodo di 3.0525 (±0.0001) giorni. Ciò è mostrato nel secondo pannello della figura qui sopra, dove i dati fotometrici sono stati risistemati in base appunto al presunto periodo di rivoluzione del pianeta e quindi alla sua posizione lungo l'orbita. Una fase pari a zero implica che il pianeta era allineato tra noi e la stella; naturalmente, è in corrispondenza di quel punto che vediamo i quattro affievolimenti, avvenuti nel corso di rivoluzioni differenti.

 Il transito planetario, però, non è l'unico scenario fisico che può causare tali eventi di oscuramento: l'oggetto che blocca la luce stellare potrebbe, in linea di principio, essere anche una nana bruna, un debole astro substellare con una massa più grande di quella di un pianeta, ma di dimensioni simili. Per rimuovere il dubbio, è necessario misurare le velocità radiali (RV), la cui ampiezza di oscillazione rivelerebbe la massa dell'oggetto in transito e quindi la sua natura.

 Gaia effettua anche misure di velocità radiale ma questi dati non sono abbastanza precisi da rilevare l'effetto dei compagni planetari. Pertanto, una volta rilevati i transiti nella curva di luce, i team coinvolti nella scoperta hanno richiesto del tempo di osservazione presso il "Large Binocular Telescope" (LBT) in Arizona, sfruttando lo spettrografo ad alta risoluzione PEPSI. Essendo questo telescopio frutto di una collaborazione internazionale tra istituzioni degli Stati Uniti (UA e OSU), Italia (INAF) e Germania (LBTB), il tempo di osservazione è stato messo a disposizione tramite un programma discrezionale dal direttore italiano. Le osservazioni spettroscopiche sulla stella ospite hanno prodotto nove spettri di alta qualità, tra il 23 dicembre 2020 e il 18 gennaio 2021.

 Le due figure qui sotto presentano le velocità radiali ottenute, insieme a una curva RV kepleriana che le interpola (in rosa), fornendo una semi-ampiezza di 192(±17) m/s.

Lightcurve

Andamento della velocità radiale della stella ospite in funzione del tempo (in alto) e della fase orbitale del pianeta (in basso) - Credits: ESA/Gaia/DPAC/CU7/TAU+INAF

 La combinazione delle osservazioni fotometriche e spettroscopiche conferma che l'oggetto in transito è un pianeta gioviano e ne fornisce anche la massa, pari a 1,1 (±0,1) masse gioviane. I risultati sono stati confermati anche tramite le osservazioni fotometriche del satellite TESS, utilizzando peraltro sistema di intelligenza artificiale.

 I dati sono stati analizzati e presentati da un team che comprende anche ricercatori italiani. Essi sono A. Panahi, S. Zucker, A. Binnenfeld, T. Mazeh, Gisella Clementini (INAF−OAS Bologna), L. Eyer, K. Nienartowicz, Felice Cusano, Andrea Rossi (INAF−OAS Bologna) e Ilya Ilyin. I ricercatori hanno anche preannunciato che altri potenziali eventi di transito su altre stelle sono stati identificati nei dati di Gaia e sono oggetto di analisi e verifiche approfondite, per cui dobbiamo aspettarci a breve altri annunci simili.

 

Il futuro catalogo DR4 sta già nascendo!

 Mentre la comunità scientifica sta ancora analizzando il primo lotto dei dati Gaia DR3, a cui tra un anno si aggiungerà la versione completa, il "Data Processing and Analysis Consortium" (DPAC) è già impegnato nella produzione della futura "Data Release" DR4un catalogo che utilizzerà tutti i dati della missione nominale, coprendo 66 mesi di osservazioni (5,5 anni); per confronto, il DR3 abbraccia solo i primi 34 mesi, praticamente la metà! L'enorme mole dei dati da correlare ed analizzare sta attraversando la prima fase di elaborazione "Intermediate Data Update" (IDU) e il Data Processing Center di Barcellona ha consegnato i risultati del primo "cross-match run".

 La figura in apertura rappresenta i risultati di queste prime elaborazioni e mostra la distribuzione di ben 142 miliardi di osservazioni, Si individuano chiaramente il piano galattico e le due Nubi di Magellano, così come altre galassie e ammassi globulari. Sono facilmente riconoscibili anche i tipici schemi di scansione del doppio telescopio Gaia, il cui campo visivo tende a privilegiare una frequenza di visite maggiore in certe zone della volta celeste a causa del suo moto di rotazione.

In questa prima analisi per Gaia DR4, almeno il 50% delle sorgenti è stato osservato per un minimo di 44 volte, dunque una base statistica notevole; in effetti, la mappa del cielo che ne risulta è già di alta qualità. L'immagine seguente mostra uno zoom centrato sulla galassia M31 di Andromeda. 

M31

Densità di sorgenti in una regione entro 4° dalla galassia di Andromeda - Credits: ESA/DPAC - Processing: Marco Di Lorenzo.

 Il sistema IDU elabora tutti gli eventi di transito di sorgenti, registrati sul sensore multiplo da 1 Gpixel, ed assegna un identificatore di sorgente univoco a ciascun oggetto celeste. Pertanto, questo processo crea l'elenco delle sorgenti che verranno trattate in tutte le successive fasi di elaborazione, escludendo i rilevamenti spuri che sono circa l'11% del totale e derivano principalmente  da artefatti di diffrazione ottica attorno ad oggetti luminosi.

 IDU utilizza il supercomputer MareNostrum 4 del Barcelona Supercomputing Center (BSC); la fase di "cross-match ha richiesto 750000 ore di CPU su questa macchina capace di raggiungere, in teoria, 13 Petaflops (1,3·1016 operazioni in virgola mobile ogni secondo) ed ha utilizzato fino a 80 nodi, su un totale di quasi 3500; in termini di cores utilizzati, sono stati 3840 su 165mila.

MareNostrum

Lo spettacolare supercomputer Mare Nostrum, sito in una chiesa sconsacrata di Barcellona e premiato nel 2017 come il centro di calcolo più bello al mondo - Credits: bsc

 Un secondo cross-match si svolgerà entro la fine dell'anno, utilizzando calibrazioni migliorate; esso fornirà l'elenco finale delle fonti per il catalogo DR4, che comunque non verrà pubblicato prima del 2024, presumibilmente. Il catalogo finale, invece, uscirà verso la fine del decennio ed includerà anche le osservazioni della "missione estesa" attualmente in corso, che dovrebbe concludersi a fine 2025; in pratica, esso raddoppierà nuovamente la mole di dati utilizzati e potrebbe rimanere, per diversi decenni, un riferimento imbattuto per l'astrometria.

Letto: 116 volta/e Ultima modifica Venerdì, 02 Aprile 2021 06:22

Ti è piaciuto questo articolo?

Seguici anche su Google News

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.

Gli ultimi articoli di Marco Di Lorenzo (DILO)

Altri articoli in questa categoria: « La 2I/Borisov incontaminata Raggi X da Urano »

Lascia un commento

I campi con l'asterisco (*) sono obbligatori. Il codice HTML non è abilitato.

Seguici!

Newsletter

Abilita il javascript per inviare questo modulo

Immagine del giorno

NEO news

NEO News

Ultimo aggiornamento: 12 Aprile 2021. Notizie e aggiornamenti sugli asteroidi che passano vicini a noi, sulla loro...

StatisticaMENTE

COVID-19 update

COVID-19 update

Periodico aggiornamento sulla curva di contagio in...

Insight statistics

Insight statistics

[aggiornato al 11/4 - Sol 843] - Meteoro...

Perseverance odometry

Perseverance odometry

I progressi del quinto rover NASA su Marte (aggior...

OSIRIS REx operations

OSIRIS REx operations

Aggiornato il 8/4/21. Le manovre della sonda ...

Curiosity odometry

Curiosity odometry

Aggiornato il 10 Aprile [updated on 04/1...

ISS height

ISS height

Aggiornamento del 10Aprile [Last update: ...

HST orbit

HST orbit

Aggiornamento del 10 Aprile [Last update...

[LIBRO] Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno

Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno di Elisabetta BonoraLa pubblicazione ripercorre le gesta della missione interplanetaria NASA / ESA / ASI Cassini–Huygens, che esplorò Saturno e le sue lune dal 2004 al 2017. Le principali fasi del progetto, del lungo viaggio durato sette anni e della missione ultradecennale sono raccontate con semplicità e passione allo scopo di divulgare e ricordare una delle imprese spaziali robotiche più affascinanti ideate dall’uomo. Le meravigliose foto scattate dalla sonda nel sistema di Saturno, elaborate e processate dall’autrice, sono parte centrale della narrazione. Immagini uniche che hanno reso popolare e familiare un angolo remoto del nostro Sistema Solare. 244 pagine.

Acquista