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Pianeti, esopianeti e tecniche di scoperta

Pianeti e pianeti extrasolari

 

pianeti sono corpi celesti, orbitanti attorno ad una stella (senza esserlo essi stessi), la cui massa è sufficiente a conferirgli una forma sferoidale e la cui fascia orbitale è priva di eventuali corpi di dimensioni confrontabili o superiori.

 

Prima del 2006 non esisteva una definizione univoca di pianeta, lasciando alla prassi generale il compito di individuare un pianeta in ciascun corpo celeste dotato di una certa massa significativa e fissato su un'orbita definita. Il 24 Agosto del 2006, l'Unione Astronomica Internazionale (UAI) ha fornito la definizione riportata sopra.

L'esigenza di una chiara definizione è nata, molto recentemente, dal fatto che in base alla vaga definizione precedente non era più possibile continuare a parlare di nove pianeti nel Sistema Solare: con il miglioramento delle osservazioni si è giunti ad individuare centinaia di corpi celesti definibili come pianeti perché con caratteristiche simili a quelle di Plutone. E' stato necessario convocare sette luminari in campo astronomico per creare un Comitato finalizzato a fornire una definizione di pianeta. In base a questa nuova definizione, anche il Sistema Solare è passato da nove pianeti ad otto, derubricando proprio Plutone tra i pianeti nani.
La storia dei pianeti è molto recente, e si è sviluppata in seguito alle invenzioni tecnologiche sempre più raffinate che consentono di esplorare lo spazio lontano. Dalla storia, sappiamo che i pianeti erano identificati con i corpi che non stavano fermi in cielo, e che per questo si distinguevano dalle stelle fisse. Avevamo, quindi, che anche la Luna ed il Sole erano considerati tali, mentre Urano, Nettuno e Plutone non si vedevano neppure. Non a caso il termine "pianeta" deriva dal greco planétes, che vuol dire "errante" proprio in riferimento al moto di questi corpi rispetto alle stelle "fisse".

Analizziamo la definizione.
I pianeti ruotano intorno ad una stella (moto di rivoluzione) senza esserlo a loro volta. Per precisione, sia il pianeta sia la stella orbitano intorno ad un baricentro comune, ma la massa della stella è talmente maggiore che il baricentro delle due orbite si trova quasi al centro della stella stessa, quindi all'apparenza dei fatti è il pianeta a ruotare intorno all'astro (Legge di Gravitazione Universale). Il pianeta, per definizione, non deve essere una stella: sembra tautologico, ma alla luce dei fatti vuol dire che all'interno del pianeta non possono verificarsi fenomeni di fusione nucleare. La forma sferoidale è dovuta proprio alla rotazione dei pianeti intorno al loro asse (detto appunto asse di rotazione). Solitamente i pianeti risultano sferoidali e schiacciati ai poli a causa del loro moto di rotazione. Ruotando, infatti, la velocità di ciascuna parte di un pianeta cresce scendendo dal Polo Nord all'equatore (facendo riferimento alla Terra) e riscende dall'equatore al Polo Sud. Dovendo ruotare come corpo unico, infatti, la parte più larga è costretta a farlo più in fretta. Non sempre questo è vero, ma dipende anche e soprattutto dalla natura del pianeta stesso. Ad esempio, un pianeta roccioso si comporta come corpo solido e ruota "in blocco" mentre un pianeta gassoso può avere periodi di rotazione differenti alle varie latitudini.
Importante è tenere a mente che la differenza tra un pianeta ed un pianeta nano, sebbene il nome lasci intendere il contrario, non sta affatto nella dimensione del corpo celeste ma nella presenza o meno di tutte le caratteristiche che compongono la definizione di pianeta. Per la precisione, la mancanza della capacità di ritagliarsi un'orbita vera e propria determina, in presenza degli altri requisiti, la classificazione tra i pianeti nani.

Le classificazioni planetarie riguardano la composizione oppure, in maniera più arbitraria dal punto di vista scientifico, l'appartenenza al Sistema Solare. In base alla composizione, i pianeti possono essere caratterizzati da roccia oppure da gas: da questo deriva la classificazione in pianeti terrestri (o rocciosi o tellurici) e pianeti gassosi. In base all'appartenenza al Sistema Solare, invece, i pianeti vengono distinti in solari ed extra-solari (anche detti esopianeti).

Mondo acquatico, rappresentazioneA Ottobre 2017 sono più di 3500 i pianeti scoperti intorno ad altre stelle e circa 50 hanno dimensioni tra quella di Marte e qualche volta la dimensione della Terra e sono posti in fascia abitabile. Tra questi cinquanta, alcuni potrebbero essere pianeti di tipo "oceanico", coperti da acqua per uno spessore di centinaia di chilometri (water world), come sembra possano essere stati Terra e Venere durante le loro fasi evolutive. Oceani così profondi offrono una riserva di vapore acqueo per l'atmosfera e così gli scienziati provano a calcolare quanto possa essere stabile un oceano e la relativa atmosfera, specialmente in funzione del vento solare e dell'evaporazione indotta. Molti dei 50 pianeti si trovano in orbita stretta alla propria stella, spesso di classe M, quindi sono pesantemente esposti alla radiazione. I modelli portati avanti dal CfA mostrano possibili scenari puntando su parametri come i campi magnetici, i CME e la ionizzazione atmosferica. I risultati portano a volte a pianeti come la Terra, quindi in linea con le osservazioni, ma altre volte si giunge a una totale perdita di atmosfera: in media sembra che anche mondi acquatici perdano tutta la propria atmosfera intorno a stelle di classe M, il tutto in circa un miliardo di anni (Astrophysical Journal, Ottobre 2017, CfA). 

 

Esopianeti

 

Gli esopianeti sono corpi celesti non stellari, orbitanti attorno ad una stella che non sia il Sole, la cui massa è sufficiente a conferirgli una forma sferoidale e la cui fascia orbitale è priva di eventuali corpi di dimensioni confrontabili o superiori.

 

La definizione è la stessa valida per ogni pianeta, come evidente, mentre ciò che differenzia gli esopianeti è che la loro stella non è il Sole: in pratica, gli esopianeti si chiamano così proprio perché non appartengono al nosro Sistema Solare. Proprio per questa caratteristica sono detti anche pianeti extra-solari.


Lo studio dei pianeti extra-solari è molto recente, perché soltanto recentemente è stato possibile iniziare a vedere oppure ad intuire la presenza di questi corpi così lontani da noi. Un conto è vedere una stella lontana poiché essa brilla da par suo. Altra cosa è vedere un esopianeta, molto più piccolo e molto meno brillante rispetto al suo fuoco orbitale.
Storia recente, come è stato già detto. Il primo esopianeta scoperto, infatti, è datato 1995 ma sarebbe inutile dire ad oggi quanti ne sono stati scoperti, dal momento che questa pagina dovrebbe essere aggiornata di continuo. Una banca dati sempre aggiornata è rappresentata dal sito exoplanet.eu
Perché si ricercano i pianeti extra-solari? Forse la motivazione più grande è un senso di solitudine. La Terra, oggettivamente, non ha motivi speciali per i quali la vita debba essere presente soltanto sul suo territorio, e nella finita infinità dell'universo dovrà anche esserci un pianeta simile per condizioni in grado da far sviluppare forme di vita simili alla nostra. Non è la ricerca di vita extra-terrestre a spingere gli astronomi a questa passione, ma forse la branca degli esopianeti fa eccezione, almeno in parte, a questa regola.
Nonostante l'incremento continuo nel numero degli esopianeti, non è facile scovarne di nuovi e spesso si ricorre a metodi che non sono quelli rappresentati dall'osservazione diretta. Non è un caso, infatti, che la maggior parte degli esopianeti trovati presenti caratteristiche del tutto anomale rispetto ai pianeti ai quali siamo abituati nel nostro sistema planetario: spesso associano dimensioni maggiori rispetto a quelle di Giove, il più grande pianeta solare, con orbite molto strette intorno alla loro stella. Sappiamo che nel Sistema Solare l'orbita più stretta è quella di Mercurio, il pianeta più piccolo. Altrove sembra invece verificarsi il contrario. Probabilmente, tuttavia, è soltanto apparenza: con i nostri attuali mezzi riusciamo a vedere direttamente soltanto i pianeti più grandi, e se non si vedono direttamente si riescono a vedere gli effetti che questi producono. Non è che negli altri sistemi planetari non esistono pianeti piccoli: semplicemente non riusciamo a vederli. Riuscire a vedere un esopianeta è complicato sia per la brevissima distanza (piccola distanza angolare) del pianeta dalla stella sia per la grandissima differenza di luminosità dei due corpi stessi. Visti da così lontano, i due corpi sono vicinissimi e la luminosità della stella tende a coprire la luminosità riflessa dal pianeta. Inoltre, i pianeti hanno il massimo dell'emissione di corpo nero nella parte dell'infrarosso, ma questo contrasto con la stella va a diminuire quando si arriva all'infrarosso vicino e medio.

Tecniche di scoperta degli esopianeti

Ad oggi i pianeti individuati fuori il Sistema Solare sono di dimensioni paragonabili a quelle dei giganti gassosi nostrani. La sfida attuale è cercare pianeti terrestri che possono essere potenziali culle di forme di vita extra-terrestre. Un possibile pianeta è già stato trovato (Gliese 581c). Per la ricerca dei esopianeti esistono vari metodi di individuazione indiretta, sebbene proprio a fine 2008 sia iniziata una nuova era: la visione diretta di quattro pianeti extrasolari intorno alla bellissima stella Fomalhaut ed alla meno nota stella HR8799 nella costellazione di Pegaso.
Attualmente, la massa minima degli esopianeti trovati è quella di Gliese 581c, pari a 5 o 6 masse terrestri e posto intorno a Gliese 581, nei pressi di Beta Librae.
La maggior parte degli esopianeti trovati, come detto, è di tipo hot Jupiters, con masse elevate e densità basse a conferma della composizione principale di idrogeno ed elio. Una eccezione è tuttavia già nota nella costellazione dell'Eridano, ed è il pianeta HD 149026b, un gigante formato da roccia e gas, più massiccio di Saturno ma più piccolo. Metà o due terzi della sua massa dovrebbe essere presente sottoforma rocciosa e metallica.
Nel 2008 è stato scoperto un pianeta di circa 22 masse terrestri intorno ad una stella nana rossa. Questo pianeta è stato chiamato GJ 436b. Proprio GJ 436b e Gliese 581c potrebbero essere pianeti molto simili alla Terra in quanto ad atmosfera.
Le sonde COROT e Kepler avranno proprio lo scopo di cercare esopianeti di stampo terrestre.
Il principio per il quale il nostro sistema non è speciale rispetto agli altri, ha indotto a pensare che "esopianeti" esistano nella nostra Galassia ma anche in altre, il che è quasi ovvio. Proprio a giugno 2009 è stata accettata la pubblicazione di un articolo che assegna al metodo del pixel lensing gravitazionale la scoperta di un possibile pianeta in orbita intorno ad una stella della galassia M31 (Andromeda): se la scoperta venisse ribadita, si tratterebbe del primo esopianeta scoperto in una galassia che non sia la Via Lattea. In realtà i dati non sono attuali, ma risalgono al 1999 con la differenza che vengono analizzati alla luce delle nuove competenze e delle nuove strumentazioni a disposizione. La massa del possibile pianeta è al limite tra quella di un grande pianeta e quella di una piccola stella, quindi ancora è tutto da verificare.

Di tutti gli esopianeti trovati, il 10% circa si trova nella fascia di abitabilità della stella ma per la vita come la conosciamo non ci sono prospettive, visto che si tratta di giganti gassosi. Il discorso, recentemente, si è quindi spostato: questi esopianeti hanno delle lune? Se così fosse, forse la vita andrebbe cercata su queste per ora inosservabili esolune.

METODO DELLA VISIONE DIRETTA

Il metodo di visione diretta, come detto, è recentissimo dal momento che fino al termine del 2008 nessun pianeta extra-solare era stato visto orbitare intorno alla sua stella.
Il primo è stato Fomalhaut b, intorno alla giovanissima e brillantissima stella Fomalhaut nella costellazione del Pesce Australe. Gli esopianeti fotografati sono ben quattro a fine 2008, uno intorno a Fomalhaut e tre intorno alla stella HR8799 nella costellazione di Pegaso.

Fomalhaut B ripreso nel Pesce Australe

Fomalhaut b è stato fotografato ad opera di quel fantastico strumento osservativo che risponde al nome di Hubble Space Telescope (HST): dopo otto anni di attente osservazioni si è giunti a fotografare con certezza il pianeta b della stella Fomalhaut, stabilendone anche i parametri fisici ed orbitali. Ciò che lascia stupefatti è che l'immagine è stata presa nello spettro visibile, mentre si riteneva sempre che la banda più favorevole fosse quella infrarossa, per osservare pianeti ancora caldi in formazione. Fomalhaut b risiede nella fascia di polveri della stella principale, il che lascia intendere che possa trattarsi di un pianeta roccioso o, perlomeno, con un nucleo solido molto importante.
Le immagini sono state ottenute schermando la luce della stella con un apposito filtro, in modo che la sua luminosità non offuscasse quella molto più tenue del pianeta.
 Altro fattore di rilievo: finora le stelle di classe spettrale A (come Fomalhaut) erano state trascurate perché la loro estrema luminosità rendeva quasi impossibile vedere la luminosità di eventuali pianeti. Eppure era stato tralasciato un aspetto: queste stelle hanno un disco protoplanetario molto esteso, che rende possibile la formazione di pianeti in orbite molto distanti dall'astro centrale. Inoltre, essendo stelle giovanissime, i pianeti sono ancora in formazione e quindi molto caldi, forti emittenti nella banda infrarossa.

Immagine infrarossi di CS Cha e del compagno appena scoperto. Credit C.Ginski e SPHERE

Immagine infrarossi di CS Cha e del compagno appena scoperto. Credit C.Ginski e SPHERE

Un piccolo compagno è stato osservato vicino la stella CS Cha durante l'osservazione del disco di polvere che circonda la stella a inizio 2018. L'oggetto potrebbe essere un pianeta "bambino" in fase di accrescimento secondo le osservazioni operate da SPHERE. La stella si trova a circa 600 anni luce da noi nel Camaleonte, in un'area di formazione stellare. L'età stellare è di appena 2 o 3 milioni di anni e il piccolo punto che emerge è stato poi rinvenuto anche in immagini passate, ma molto meno luminoso, ottenute da Hubble e dal VLT di ESO. Proprio le diverse immagini hanno confermato che i due corpi rappresentano un sistema. La natura è ancora incerta tra un super-Giove e una nana bruna. Si attendono osservazioni di ALMA per saperne di più.

METODO DELLE VELOCITA' RADIALI

Nell'universo, la velocità di una stella all'interno della galassia può essere visto come costante. La presenza di un pianeta nei paraggi della stella comporta la presenza di un campo gravitazionale che altera il movimento della stella stessa. Sappiamo, infatti, che stella e pianeta orbitano intorno ad un baricentro comune, e soltanto l'imponente massa stellare fa si che questo baricentro sia spostato nettamente a favore della stella coincidendo quasi con il suo centro (la conseguenza è che la stella sta quasi ferma mentre il pianeta le orbita intorno).
L'analisi spettrografica della stella mostrerà, quindi, delle variazioni di effetto Doppler (o di redshift) che consentiranno la stima della massa del pianeta e del suo periodo orbitale. Effetti osservabili, però, saranno presenti soltanto in caso di pianeti giganti in orbita stretta. Se qualcuno osservasse il Sole da fuori il Sistema Solare ed il suo unico pianeta fosse Mercurio, di certo non si accorgerebbe di nulla. Con il metodo delle velocità radiali nel 1995 fu scoperto il primo esopianeta, 51 Pegasi. Gli esopianeti successivi sono stati trovati per la maggior parte con questo metodo.

Effetto Rossiter-McLaughlin

Effetto Rossiter-McLaughlin

Attraverso le velocità radiali ottenute dallo strumento HARPS-N al Telescopio Galileo è stato possibile verificare l'inclinazione orbitale di alcuni esopianeti rispetto al piano di rotazione stellare, visto che il passaggio di un pianeta blocca la misurazione della parte superficiale in avvicinamento da un lato e quella in allontanamento dall'altro in misura diversa in base proprio all'inclinazione. Da questo è stato possibile stabilire, ad esempio, come i pianeti Hat-P-22b e WASP-39b siano ben allineati al piano stellare, come Hat-P-3b sia leggermente disallineato e come WASP-60b sia addirittura retrogrado. Da questi aspetti è possibile risalire alla storia del sistema planetario visto che laddove sia regnato un dominio dell'interazione pianeta-disco si trovano pianeti ben allineati mentre laddove si siano presentate molte interazioni tra pianeti le orbite risultano più inclinate. 

Rappresentazione artistica di K2-3. Credit ESOUno dei nemici principali nella detection dei segnali esoplanetari è il campo magnetico stellare e uno dei casi più evidenti è quello della nana rossa K2-3, stella centrale di un sistema di tre esopianeti di piccolo raggio scoperti dal telescopio spaziale Kepler in missione estesa K2. Attraverso velocità radiali è stato possibile calcolare la massa dei due pianeti interni mentre ci sono problemi ad ottenere dati riguardanti il più interessante dei pianeti, quello posto in "fascia di abitabilità".  La difficoltà proviene proprio dal segnale sporcato dalle emissioni della stella madre, nonostante centinaia di misurazioni, oppure potrebbe essere legata a una massa troppo piccola da produrre effetti radiali sulla luce stellare. 

La stella si trova a 150 anni luce da noi, la massa è circa la metà della massa solare mentre i pianeti hanno raggi compresi tra 1.7 e 2 raggi terrestri. I due pianeti più interni hanno masse pari a 6.6 e 3.1 masse terrestri. 

ASTROMETRIA

Tramite accurate misure astronometriche è possibile rilevare esopianeti misurando dal moto proprio della stella la velocità orbitale attorno al comune centro di massa, perpendicolarmente alla linea di vista. Lo svantaggio è legato al fatto che il metodo è utilizzabile soltanto per stelle vicine e delle quali sono fissati i moti propri in maniera del tutto precisa: in pratica il metodo consiste nel misurare precisamente la posizione di una stella e nell'osservare quanto essa cambia nel tempo a causa dell'interazione gravitazionale con un oggetto compagno. Dato che il cambio di posizione è piccolissimo, soltanto recentemente (giugno 2009, con pubblicazione su The Astrophysical Journal di Luglio 2009) è stato possibile identificare tramite astrometria un pianeta extrasolare e per lungo tempo questo metodo è rimasto da parte. Il pianeta è stato scoperto in orbita intorno ad una stella nana ultrafredda. Il pianeta ha massa pari a 6,4 Mj (Jupiter Mass), con periodo orbitale di 0,744 anni intorno alla stella VB10 (van Biesbroeck 1944), vicina alla massa limite inferiore per una stella (vedi dettagli).

Velocità radiali della stella 24 Boo
 
Tre esopianeti sono stati trovati in orbita intorno alle stelle 24 Boo (un pianeta) e Gamma Lib (due pianeti), due stelle decisamente evolute. Si tratta di giganti gassosi osservati indirettamente tramite metodo delle velocità radiali e sono tra i pochi scoperti, finora, intorno a stelle di questo tipo. La survey che ha permesso la scoperta è giapponese, il Okayama Planet Search Program.
24 Boo è una stella di classe G3IV, simile al Sole per massa ma 11 volte più grande per dimensione. Il pianeta b che la orbita chiude il percorso in 30.35 giorni (il più veloce per stelle di questo tipo, alla data della scoperta) da una distanza di 0.19 UA. La massa minima è 0.91 masse gioviane. 
Gamma Lib ha massa di 1.47 masse solari e dimensione 11 volte maggiore con spettro K0III. I pianeti hanno masse di 1.02 e 4.58 masse gioviane e si trovano a 1.24 e 2.17 UA di distanza, con tempi di percorrenza pari a 415 giorni e 965 giorni.

METODO DEI TRANSITI

Il metodo dei transiti è il più recente: se un pianeta passa davanti ad una stella ne oscura il disco per una frazione temporale che è pari al quadrato del rapporto tra i raggi dei due corpi celesti. In pratica si osserva la curva di luce della stella, e laddove questa sia più luminosa il calcolo è ancora più facile. Anche stavolta, ovviamente, i risultati migliori si hanno nei casi di pianeti giganti in orbita stretta. Il grande vantaggio è dato dal fatto che, studiando l'oscuramento del disco stellare, si riesce a capire anche il raggio del pianeta e l'inclinazione dell'orbita rispetto all'eclittica.
Il primo pianeta ad essere stato scoperto grazie al metodo dei transiti è stato, nel 1999, HD209458. Una informazione in più: lo spettro stellare che arriva in modo diretto quando non ci sono pianeti intermedi mostra determinati assorbimenti e determinate emissioni all'interno dello spettro. Quando il pianeta passa davanti alla stella, lo spettro può variare in merito ad emissioni ed assorbimenti, il che implica che il pianeta presenta alcune caratteristiche fisiche quali possono essere la presenza di elementi chimici quali sodio o idrogeno.

I transiti necessitano di orbite particolari, non lunghe per poter essere osservati più volte. Il pianeta HD76920b ha, ad esempio, una orbita del tutto peculiare, molto allungata. Ha quattro masse gioviane e si trova nel Pesce Volante a 587 anni luce da noi. Il suo punto più distante dalla propria stella è di circa 2 Unità Astronomiche.

Orbita di HD76920b sovra impressa sul Sistema Solare. Credit Jake Clark

Orbita di HD76920b sovra impressa sul Sistema Solare. Credit Jake Clark

Ciò che spiazza, anche in termini di formazione, è l'orbita di questo pianeta in termini di eccentricità che potrebbe essere la conseguenza della formazione di due pianeti co-planari: uno potrebbe aver avuto la peggio e essere stato allontanato dal sistema planetario mentre l'altro si sarebbe disposto in orbita eccentrica. Alternativa potrebbe venire dalla natura binaria della stella. HD 76920b orbita una stella anziana, con età di circa 7 miliardi di anni, e sperimenta fortissime interazioni mareali nel punto di periastro. Si tratta di un pianeta gassoso quindi dovrebbe subire forti deformazioni nel passaggio e questo dovrebbe portare a una circolarizzazione dell'orbita nel tempo, mantenendo fisso il periastro e avvicinando l'afastro. Il pianeta, quindi, non dovrebbe trovarsi lì dalla sua nascita. 

A volte i pianeti di tipo gioviano caldo non passano totalmente davanti alla propria stella (grazing transit, un esempio è WASP-174b annunciato il 2 febbraio 2018 su arXiv). La sua massa e la sua dimensione sono molto simili a quelle di Giove ma la temperatura è decisamente più alta. I grazing transit sono importanti poiché consentono di verificare al meglio la presenza di ulteriori corpi celesti tramite variazione dei tempi di transito indotte da perturbazioni gravitazionali. La scoperta di WASP-74b è stata confermata tramite effetto Doppler osservato da HARPS. A causa della tipologia di transito la dimensione del pianeta è di difficile stima ma il valore di WASP-174b dovrebbe attestarsi tra 0.7 e 1.7 raggi gioviani.

Cento pianeti per K2
 
Cento pianeti per K2
 
La missione K2 di Kepler raccoglie quasi 100 esopianeti ulteriori, da una analisi di 275 candidati. Dei 275, 149 sono risultati effettivamente pianeti e 95 di questi sono nuove scoperte. Le analisi riguardano ancora la prima release di dati di K2, sfornata nel 2014. 
Uno dei nuovi pianeti orbita una stella molto brillante chiamata HD 212657: si tratta di una scoperta importante visto che può insegnare molto anche tramite osservazioni da Terra.

Rappresentazione di luce esozodiacale
 
Rappresentazione di luce esozodiacale
 
Buffo a dirsi, ma la luce zodiacale che in molti vorrebbero osservare nel nostro cielo rappresenta un ostacolo quando si parla di stelle distanti anni luce, visto che la luce riflessa dalla polvere provocata dai corpi minori dei vari sistemi planetari tende a nascondere i dati rilevanti sulla presenza dei pianeti. Maggiore è la luce zodiacale di stelle diverse e maggiore è il diametro dei telescopi necessari.
Il progetto che mira a analizzare questa luce è chiamato Hosts (Hunt for Observable Signatures of Terrestrial Systems) e sfrutta il Large Binocular Telescope Interferometer (LBTI) in Arizona. In media, le stelle simili al Sole hanno una quantità di polvere stellare 15 volte inferiore rispetto a quella del nostro Sistema Solare. Epsilon Eridani, al contrario, nasconde eventuali pianeti simili alla Terra dietro una coltre di polvere attualmente invalicabile. Lo studio ha coinvolto 30 stelle.

LENTE GRAVITAZIONALE

La lente gravitazionale di Einstein non è un metodo che nasce per individuare esopianeti, ovviamente. Tuttavia in determinate circostanze può essere interessante: un pianeta di grandi dimensioni distorcerebbe il raggio di luce emesso da una stella (facendone aumentare quasi impercettibilmente la luminosità), ed in tal caso sarebbe possibile individuare più semplicemente anche i pianeti terrestri. Finora non ci sono stati riscontri in tal senso, tuttavia, ed è anche facilmente spiegabile. L'effetto, predetto da Einstein negli anni Trenta, concentra sull'osservatore per un breve tempo i raggi luminosi della stella ma il fenomeno è temporaneo visto che stella, pianeta ed osservatore si muovono nello spazio e nel tempo, facendo scomparire molto presto le condizioni di allineamento necessarie. L'evento genera una curva di luce tipica, nota come curva di Paczynski, caratterizzata da un veloce aumento della luminosità e da un ritorno al valore iniziale dopo un rapido massimo.
Nella nostra Galassia è stimato che un evento del genere potrebbe verificarsi con una probabilità di uno su un milione per ciascuna stella, visto che occorre un allineamento perfetto tra stella, pianeta e Terra.
In realtà di lenti gravitazionali, grazie agli strumenti oggi utilizzabili, ne sono state scoperte a migliaia ma non si ha la prova di una combinazione stella-pianeta, quindi ad oggi nessun esopianeta è stato scoperto con questo metodo.

Rappresentazione artistica di collisioniCon la tecnologia i metodi tendono ad aumentare, anche in corrispondenza di modelli di previsione: gli esopianeti giganti in orbita distante dalla propria stella hanno maggiori possibilità di esser scoperti se intorno alla stella stessa è presente un disco di detriti (Astronomical Journal, Ottobre 2017 - IPAC/Caltech). Lo studio si concentra sui pianeti con più di cinque masse gioviane ed è il più ampio, in termini di dati, per quanto concerne le stelle con dischi di polvere: sarebbero proprio i pianeti giganti a mantenere vivi questi dischi, quindi la loro presenza indica una stella intorno alla quale è più probabile trovare pianeti giganti. La probabilità è più elevata di nove volte e il risultato è frutto dei dati ottenuti da Spitzer su 130 stelle singole con disco e 277 stelle senza disco, con età comprese tra pochi milioni di anni e un miliardo di anni. Il legame tra giganti e dischi è soltanto statistico, il motivo ancora non è stato riscontrato da alcuna teoria anche se intuitivamente la gravità esercitata potrebbe far aumentare il numero di collisioni tra planetesimi. Se così fosse, sistemi planetari simili potrebbero anche presentare una assenza totale di pianeti più piccoli. Ci sono esempi che confermano ma anche esempi che non lo fanno: il pianeta di Beta Pictoris, ad esempio, si trova in un sistema con un disco.

Un esopianeta massiccio è risultato dai dati della survey a microlente gravitazionale di Spitzer Space Telescope. Il pianeta si trova nel bulge galattico ed è chiamato OGLE-2016-BLG-1190Lb ed è il primo scoperto da Spitzer in questo modo e in questa zona (27 ottobre, arXiv).
La stella è stata scoperta a Giugno 2016 tramite evento di microlente dall'Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), un progetto polacco dell'Università di Varsavia che cerca esopianeti e materia oscura tramite un telescopio da 1.3 metri a Las Campanas in Cile. 
Pochi giorni dopo Spitzer ha osservato la stessa zona scovando un nuovo oggetto intorno alla stella nana. La massa è di circa 13.4 masse gioviane, al limite della fusione del deuterio e quindi al limite del confine pianeta-stella. Potrebbe trattarsi ancora di una nana bruna, data l'incertezza. La distanza dalla stella è di 2 UA. La stella madre è di classe G e ha massa di 0.89 masse solari, distante da noi 22 mila anni luce. 

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Curve di luce dell'esopianeta scoperto da Spitzer
 
Curve di luce dell'esopianeta scoperto da Spitzer
 
Nel 2016 è stata effettuata la prima misurazione di parallax microlensing di un piccolo oggetto stellare tramite le osservazioni di Spitzer e di un telescopio terrestre ma una complicazione non da poco era legata al fatto di utilizzare soltanto due punto di osservazione. Tre punti avrebbero eliminato le incertezze e così un team del CfA guidato da Jennifer Yee, nel 2017, ha osservato il primo evento di microlente gravitazionale da tre diversi punti di osservazione: Spitzer, la Terra e il telescopio Kepler (K2 mission). L'oggetto è MOA-2016-BLG-290 ed è una stella di appena 0.07 masse solari posta a 22 mila anni luce di distanza da noi (Astrophysical Journal, Dicembre 2017, CfA).
 
Grafico della posizione di Spitzer. Credit NASA/Spitzer
 
Grafico della posizione di Spitzer. Credit NASA/Spitzer
 

I dati della survey OGLE

I dati della survey OGLE

Tramite microlente gravitazionale gli astronomi hanno scoperto un gigante gassoso in orbita intorno a una nana bruna nel bulge della Galassia. Il pianeta si chiama OGLE-2017-BLG-1522b ed è il 25% meno massiccio di Giove. La distanza dalla stella è di 0.59 UA mentre la nana bruna è più massiccia di Giove di circa 46 volte. L'osservazione risale al 7 agosto 2017.

Pianeti extragalattici

Esopianeti, molto "eso", sono stati ipotizzati a inizio 2018 tramite un fenomeno di microlente gravitazionale: si trattarebbe di pianeti appartenenti addirittura a un'altra galassia, con masse che vanno dalla massa della Luna a quella di Giove. I dati sono quelli ottenuti da Chandra X-ray Observatory, un telescopio spaziale controllato dallo Smithsonian Astrophysical Observatory, con l'analisi effettuata dal Supercomputing Center for Education and Research. Si tratta di un esempio di quanto potente sia questa tecnica di analisi: la galassia si trova a 3.8 miliardi di anni luce e ovviamente non esiste possibilità di osservare direttamente questi pianeti.

Curva di luce di EPIC 24709836b

Curva di luce di EPIC 247098361b

EPIC 247098361b è un esopianeta di tipo "Saturniano caldo" scoperto dalla missione K2 durante la Campaign 13 tra Marzo e Maggio 2017, con pubblicazione del 24 febbraio 2018. Il metodo dei transiti è stato avallato da osservazioni di follow-up ottenute dall'ESO tramite HARPS. La dimensione del pianeta è pari a quella di Giove, con massa pari a 0.4 masse gioviane e quindi soltanto il 33% più massiccio di Saturno, con temperatura di equilibrio di 1030 K. La stella madre è di classe F ed è più massiccia del Sole in misura del 19%. L'orbita del pianeta si compie in 11.2 giorni a circa 0.1 UA dalla stella. I metalli contenuti nel pianeta sono pari a 20 masse terrestri circa, consistenti con il modello di formazione bottom-up dei giganti gassosi. 

Esopianeta K2-229b, illustrazione. Credit NASA, Ames, JPLUn esopianeta particolare è K2-229b, dalle dimensioni simili a quelle terrestri (raggio pari a 1.16 raggi terrestri) ma con una massa 2.6 volte maggiore, a indicare la presenza di una densità davvero elevata e quindi, forse, di un nucleo in "stile-Mercurio". Il pianeta, scoperto da Kepler e confermato da HARPS in Cile, ha un anno che dura meno di un giorno terrestre, a indicare una vicinanza notevole alla stella madre, e una temperatura di conseguenza rovente, superiore ai 2000°C. Il 70% circa della massa del pianeta sarebbe compresa nel suo nucleo.

La composizione chimica del pianeta, inoltre, è molto diversa da quella della stella madre e questo rappresenta un altro punto interrogativo. 

RAGIONIAMO AL CONTRARIO

Transito della Terra sul Sole
Transito della Terra sul Sole
 
Un team della Queen's University di Belfast e del Max Planck Institute for Solar System Research in Germania hanno pensato al contrario: quali degli esopianeti scoperti a oggi potrebbe, a sua volta, scoprire la Terra durante un transito sul Sole? L'articolo, pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society a settembre 2017, indica almeno nove esopianeti in grado di scoprirci. Uno dei risultati, sorprendenti se vogliamo, vede i pianeti terrestri più facili da scoprire rispetto ai giganti gassosi del nostro Sistema Solare, nonostante le dimensioni ridotte: non sono le dimensioni che contano ma la vicinanza di un pianeta alla propria stella, e questo va a favore della Terra e dei suoi fratelli rocciosi. 
Un osservatore disposto a caso nella Galassia avrebbe una probabilità su 40 di scoprire almeno un pianeta intorno al Sole. La probabilità di scoprire due pianeti è dieci volte inferiore mentre quella di scoprire tre pianeti sarebbe ulteriori dieci volte inferiore
Tra le migliaia di esopianeti scoperti a oggi, circa 68 potrebbero scorgere uno o più pianeti solari in transito. Nove dei sessantotto sono in posizione ideale per veder transitare la Terra anche se nessuno di questi nove è considerato abitabile. 
Guardare la Terra dallo spazio è una idea che risale a Carl Sagan negli anni Novanta: la sonda Galileo fu voltata verso il proprio pianeta di origine per vedere se, da lontano, il pianeta potesse apparire abitato: all'epoca vennero rilevati  metano e ossigeno, segni di fotosintesi possibile. A distanza di quasi trenta anni dall'esperimento, la sonda OSIRIS-REx ha ripetuto la manovra da una distanza comunque molto ravvicinata registrando metano, ossigeno e ozono in quantità elevate, troppo elevate per non essere sintomo di attività biologica. Purtroppo anche il livello di anidride carbonica è apparso decisamente alto a testimoniare un aumento del livello di inquinamento rispetto al 1990.

Curva di luceIl 6 marzo 2018 viene diramata la scoperta di ulteriori otto hot Jupiter nell'ambito della WASP-South transit survey: periodi orbitali molto brevi (inferiori ai 10 giorni) e masse comprese tra 0.42 e 5.2 masse gioviane osservati tramite transiti e confermati da follow-up tramite Euler-Swiss Telescope e tramite TRAPPIST, entrambi in Cile. 
Tra i nuovi arrivati, il pianeta più massiccio è WASP-162b: 5 masse gioviane in dimensioni simili a quelle di Giove e orbita compiuta in 9.62 giorni alla distanza di 0.09 UA. La sua temperatura si aggira intorno a 910 K. Il meno massiccio è WASP-168b (0.42 masse gioviane), è grande la metà di Giove e orbita in 4.15 giorni a 0.05 UA di distanza, con temperatura di 1340 K.

Transito stellare

Transito stellare

Due esopianeti intorno alla stella HD 106315 sono stati caratterizzati in maniera molto precisa a fine 2017: scoperti da Kepler tramite il metodo dei transiti, il pianeta b mostra un periodo orbitale di 9.5 giorni e un diametro di 2.44 diametri terrestri mentre il pianeta c ha un periodo di 21 giorni e un diametro di 4.35 diametri terrestri. La velocità radiale ha consentito di ottenere la massa dei pianeti nonostante la variabilità della stella, fonte di rumore estremo: lo spettrografo HARPS di ESO ha consentito di stimare masse pari a 12.6 e 15.2 masse terrestri mostrando come il pianeta c (il secondo) sia in possesso di un evidente involucro gassoso di idrogeno e elio mentre il pianeta b sia composto al 50% da roccia e dal 9 al 50% da acqua, rappresentando quindi un mondo d'acqua.

Curve di luce dei nuovi quattro gioviani caldi

Curve di luce dei nuovi quattro gioviani caldi

Il network di sei astrografi HATSouth (Hungarian-made Automated Telescope Network-South) ha rivelato la presenza di quattro mondi chiamati HATS-39b, HATS-40b, HATS-41b e HATS-42b, confermati tramite spettroscopia. 
Si tratta di pianeti hot-Jupiter che orbitano stelle nane di classe F, con periodi orbitali inferiori ai 10 giorni e una temperatura superficiale elevata. HATS-39b ha massa di 0.63 masse gioviane ed è il meno massiccio, anche se il raggio di 1.57 raggi gioviani lo rende un esopianeta "gonfiato". Orbita in 4.58 giorni a 0.06 UA dalla stella, con temperatura di 1.645 K. 
HATS-40b è più grande di Giove del 58.5% ed è anche più massiccio. Impiega 3.26 giorni a fare un giro a una distanza di 0.05 UA, con temperatura di 2100 K.
HATS-41b è il più interessante: soltanto il 33% più grande di Giove ma circa 10 volte più massiccio. Compie l'orbita in 4.19 giorni a 0.06 UA di distanza, con temperatura di 1.710 K.
HATS-42b ha un raggio di 1.42 raggi gioviani e una massa di 1.88 masse gioviane. Si trova a 0.037 UA dalla propria stella e ha una temperatura di 1.856 K.

Statisticamente dovrebbero esserci, invece, dieci pianeti abitabili (ancora non scoperti) in grado di osservare la Terra in transito.

ESOATMOSFERE

Una delle sfide dell'inizio del nuovo millennio, con la scoperta di numerosi esopianeti, consiste nel caratterizzarne le atmosfere e a questo scopo più importante della massa è la dimensione di un pianeta, almeno secondo uno studio del Settembre 2017 presentato all'European Planetary Science Congress. Le analisi di 30 esopianeti hanno portato a questa conclusione, riuscendo a caratterizzare l'atmosfera di 16 "hot Jupiters" e rivelando vapore acqueo in ciascun caso. Lo studio si dimostra fondamentale per riuscire a ottenere informazioni su ciascuno dei pianeti a oggi scoperti e per giungere al risultato ha elaborato i dati della WFC3 a bordo di Hubble Space Telescope, ottenendo i dati spettrali di 30 esopianeti. Come accennato, per osservare le esoatmosfere non conta la massa di un esopianeta ma la sua dimensione, con l'implicazione che la forza gravitazionale dell'esopianeta è in realtà un effetto minore in tal senso. 

Molte delle atmosfere studiate mostrano la presenza di nubi mentre i pianeti più caldi, con temperature che superano i 1700°C, sembrano avere cieli sereni almeno a elevate altitudini. In questi pianeti oltre al vapore acqueo è stato rintracciato ossido di titanio e ossido di vanadio. 

Sistema esoplanetario, rappresentazione. Credit Alexaldo

Sistema esoplanetario, rappresentazione. Credit Alexaldo

Nevica ossido di titanio su Kepler-13Ab, secondo lo Hubble Space Telescope. Il processo è noto come "cold trap" ed è la prima volta che viene osservato nel palcoscenico dell'universo (The Astronomical Journal - Penn State University). Lo studio delle esoatmosfere è un passo importante per la determinazione dei pianeti potenzialmente abitabili e poco importa se si inizia dallo studio di giganti gassosi non abitabili perché esperienza e tecnologie aumenteranno fino a essere applicate su esopianeti rocciosi simili alla Terra, nel futuro. 
Kepler-13Ab è uno dei più caldi esopianeti conosciuti, con una temperatura diurna di 5000 Fahrenheit e una rotazione bloccata dalla gravità stellare. La neve è presente soltanto nel lato notturno. L'atmosfera del pianeta è molto più fredda a elevate altitudini, il che è sorprendente rispetto al trend di altri hot jupiter. L'ossido di titano nell'atmosfera di altri pianeti simili assorbe la luce stellare e la irradia come calore, rendendo l'atmosfera più calda man mano che si sale in altitudine. Intrigati da questa anomalia, gli scienziati hanno concluso che la forma di titanio che assorbe la luce stellare viene rimossa dal lato diurno del pianeta e questa assenza si ripercuote sulla temperatura, che cala.
I potenti venti sul pianeta trasportano l'ossido di titanio, condensandolo in fiocchi di cristallo che vanno a formare le nubi. La gravità esercitata dal pianeta, sei volte maggiore di quella di Giove, determina poi la caduta dell'ossido di titanio sotto forma di neve dall'alta atmosfera a uno strato più basso, nel lato notturno.  La teoria è valida da anni ma sarebbe la prima volta che il fenomeno si rende evidente. Il titanio non si allontana tanto dal punto di caduta, così torna in forma gassosa nella parte diurna. Hubble ha osservato il tutto nel vicino infrarosso durante il passaggio del pianeta dietro la propria stella, in una eclisse secondaria.
 
Rappresentazione di Kepler-13Ab
 
Rappresentazione di Kepler-13Ab
 
Rappresentazione di Ross 128bUn pianeta distante 11 anni luce da noi potrebbe avere un clima abbastanza mite, simile a quello terrestre. Il pianeta si chiama Ross 128b ed è stato scoperto tramite lo strumento Harps (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) intorno a una nana rossa non attiva, ed è proprio la mancanza di attività ad aumentare le probabilità di sostenere forme di vita. Il periodo orbitale del pianeta è di 9.9 giorni ed è di piccola massa, con temperatura superficiale simile a quella terrestre. L'assenza dei flare potenti e tipici delle nane rosse renderebbe la "vita" dei pianeti molto più serena. Il moto proprio della stella farà sì che questo pianeta, tra quelli scoperti, sarà il più vicino al nostro tra 79 mila anni, avvicinandosi quindi più di quanto oggi non lo sia Proxima b. Il pianeta orbita 20 volte più vicino alla stella di quanto non faccia la Terra con il Sole ma riceve una radiazione pari a 1,38 volte quella della Terra, con temperatura di equilibrio stimata tra -60 e +20°C (Astronomy and Astrophysics). 
WASP-18b, invece, sembra avvolto da una stratosfera carica di monossido di carbonio ma priva di acqua (Hubble e Spitzer, Novembre 2017, Astrophysical Journal Letters). Una stratosfera si forma a partire da particelle che assorbono la radiazione UV e visibile rilasciando energia come calore. WASP-18b orbita molto vicino alla stella-madre e ha una insolita composizione che lascia pensare a una formazione diversa da quella dei giganti gassosi come Giove. Si trova a 325 anni luce dalla Terra e la sua particolarità è proprio la dominanza di ossido di carbonio, che apre la strada a nuovi processi fisici nelle atmosfere planetarie. Per la precisione, WASP-18b ha monossido di carbonio caldo nella stratosfera e più freddo negli strati sottostanti, nella troposfera quindi. Per arrivare alle firme spettroscopiche ottenute, l'alta atmosfera di WASP-18b deve essere carica di monossido di carbonio con una metallicità molto elevata: la sua formazione deve essere stata quindi molto diversa da quella di Giove, ad esempio, e di altri hot Jupiters

Rappresentazione di WASP-39b

Una grande quantità di acqua è emersa dall'atmosfera del pianeta WASP-39b, un esopianeti di massa simile a quella di Saturno e distante 700 anni luce da noi. L'acqua è risultata pari a tre volte quella detenuta da Saturno stesso. La scoperta implica una modalità di formazione diversa da quella del nostro gigante con gli anelli, con una formazione più distante tale da sottoporre il pianeta a un intenso bombardamento da parte di corpi ghiacciati minori prima di una migrazione verso l'interno. Il pianeta è venti volte più vicino alla stella di quanto la Terra non lo sia al Sole, con rotazione bloccata e temperatura di 776.7°C nella zona diurna. Data la circolazione atmosferica, però, anche la parte notturna è calda. Lo studio è stato reso possibile dai dati di Hubble e Spitzer, che hanno messo a disposizione uno spettro completo. 

L'elio nell'atmosfera esoplanetaria è stato osservato per la prima volta a inizio 2018 relativamente al pianeta Wasp-107b, un gigante gassoso supernettuniano con dimensione pari a quella di Giove ma dieci volte meno massiccio. Il pianeta si trova nella Vergine, ruota su sé stesso in sei giorni ma risente molto del vento stellare presentando una atmosfera allungata. Questa atmosfera, osservata da Hubble, ha fornito la riga dell'elio ionizzato. L'atmosfera arriva a 10 mila chilometri di altezza e a 500 gradi di temperatura.

Esopianeti, rappresentazioneCome si fa a capire se un pianeta è roccioso o gassoso? Una delle più massicce e dense superTerra potrebbe trovarsi intorno alla stella GJ 9827, distante 100 anni luce in direzione dei Pesci. I pianeti potrebbero essere tre, come indicato dal telescopio spaziale Kepler/K2, con tutte le componenti più grandi della Terra. Il nostro Sistema Solare è totalmente privo di pianeti di questo tipo. 
Raggio e massa possono fornire una indicazione sulla densità e quindi sulla natura, rocciosa o gassosa, dei pianeti e le misurazioni forniscono una sorta di trend: pianeti con raggi maggiori di 1.7 raggi terrestri hanno un guscio gassoso simile a quello di Nettuno mentre i pianeti con raggi minori sono di tipo roccioso come la Terra stessa. 
La differenze dovrebbe risiedere nel processo di fotoevaporazione, che strappa le sostanze volatili ai pianeti dando vita a corpi di raggio minore (ipotesi, comunque, sotto test). I tre pianeti di GJ 9827 hanno raggi di 1.64, 1.29 e 2.08 raggi terrestri, abbracciando quindi il range indicato per questa separazione di tipologia. Il sistema è stato quindi monitorato tramite Planet Finding Spectrograph (PFS) per avere un range di masse possibili. Il pianeta b, il primo, dovrebbe contare otto masse terrestri, risultando così uno dei più densi mai scoperti in termini di SuperTerre, con una composizione data al 50% circa da ferro. Le masse dei pianeti c e d sono di circa 2,5 e 4 volte la massa terrestre rispettivamente, anche se l'incertezza è alta. Il pianeta d dovrebbe quindi avere un guscio volatile molto spesso mentre per il pianeta c non si riesce ancora a trarre conclusioni. 

Rappresentazione di un hot Jupiter

Rappresentazione di un hot Jupiter

Il punto più caldo di un pianeta gassoso di tipo hot Jupiter non è dove ci si aspetterebbe di trovarlo, il che pone una nuova sfida ai planetologi. Il punto più caldo di un pianeta simile che rivolte sempre la stessa faccia alla stella è senza dubbio il punto più prossimo alla stella stessa, ma in realtà possono svilupparsi dei venti equatoriali in grado di "spostare" questo hot spot verso est. Nel caso di CoRot-2b, invece, l'hot spot si trova in direzione opposta, a ovest rispetto al centro e quindi contro ogni teoria e attesa. Su CoRot-2b, quindi, i venti soffiano in direzione opposta. Deve esserci per forza qualcosa di insolito nell'atmosfera di questo pianeta e l'utilizzo di Spitzer ha consentito di osservare una intera orbita intorno alla stella analizzando la superficie del pianeta per la prima volta, scoprendo e confermando il moto inverso dei venti. 

Le possibili spiegazioni sono tre, ma ciascuna di esse apre ulteriori domande: 

  1. Il pianeta potrebbe ruotare talmente lentamente che una rotazione impiega un tempo superiore a quello di una rivoluzione, il che creerebbe venti verso ovest. Il problema, però, sta nella violazione delle teorie circa l'interazione gravitazionale in orbite così strette;
  2. L'atmosfera potrebbe interagire con il campo magnetico planetario e modificare i pattern, il che fornirebbe una rara opportunità di studio del campo magnetico di un esopianeta; 
  3. Presenza di grandi nuvole a coprire la zona est del pianeta fino a renderla più scura di quanto in realtà non sarebbe, ma questo andrebbe contro i modelli atmosferici su questa tipologia di pianeta.

Rappresentazione artistica di Kepler-90

Rappresentazione artistica di Kepler-90

Un sistema solare con ben otto pianeti è stato annunciato dalla University of Texas, Austin, il 14 dicembre 2017. La stella che ospita i pianeti è Kepler-90. L'ottavo pianeta, Kepler-90i, è un pianeta roccioso e caldo che orbita la propria stella in 14,4 giorni ed è stato scoperto grazie a computer in grado di "imparare" a scoprire pianeti dai dati di Kepler e dai relativi transiti planetari.  

 

Una rete neurale, quindi, un sistema intelligente che autoapprende man mano che scorre i dati di Kepler e che ha identificato i deboli segnali di un pianeta ancora non scoperto intorno alla stella Kepler-90, una stella di tipo solare distante 2545 anni luce nella costellazione del Drago.

Dal punto di vista della ricerca della vita questo sistema non riveste una importanza esaltante, visto che gli otto pianeti sono tutti più vicini alla propria stella di quanto la Terra non lo sia dal Sole. Kepler-90i è il 30% più grande della Terra ed è così vicino alla propria stella che la temperatura media eccede gli 800 gradi Fahrenheit, al pari di Mercurio.  Il pianeta più esterno è un gigante gassoso, il pianeta h, grande come Giove e con un anno di 331.6 giorni terrestri. Si tratta di un mini-Sistema Solare: grandi e piccoli pianeti ma tutto in scala molto ridotta in termini di distanze.

Kepler-90 è stato il primo sistema planetario a contare sette pianeti già nel 2013 ma l'ottavo aveva un segnale troppo basso per essere rintracciato dalle tecnologie "classiche". La stessa rete neurale ha trovato un sesto pianeta in Kepler-80, chiamato h, che va a formare una catena di risonanza con altri quattro.

Rappresentazione di Alfa Centuari. Credit Michael S. HelfenbeinProxima Centauri continua a essere il sistema stellare più studiato, data la sua distanza, e la presenza di pianeti ha indotto a un numero di articoli sempre maggiore fin dalla scoperta del primo esopianeta del sistema stesso. A fronte di modelli che parlano della possibile presenza di più pianeti giganti, una ultima occhiata di fine 2017 sembra smentire questa possibilità per far da spalla alla tesi che vede i pianeti piccoli come la tipologia più comune nell'Universo. 

Nuovi dati sono giunti dai più avanzati strumenti spettrografici situati in Cile: CHIRON, HARPS e UVES. Un sistema di telescopi per cercare di rispondere alla domanda "Se ci fosse un pianeta roccioso in Alfa Centauri A e B, potremmo scoprirlo?" La risposta è sempre stata "No" ma la sensazione dice che intorno a Alfa Centauri A potrebbero esserci pianeti più piccoli di 50 masse terrestri mentre per Alfa Centauri B potrebbero esserci pianeti più piccoli di 8 masse terrestri. Per Proxima, invece, potrebbero esserci pianeti inferiori a una volta e mezza la massa terrestre.  Pianeti in formato Giove non sarebbero invece presenti. 

Rappresentazione di HD189733bAnche l'atmosfera dell'esopianeta HD 189733b fa registrare presenza di acqua, il che era già noto ma stavolta la detection è opera di un piccolo telescopio come il Telescopio nazionale Galileo (TnG) corredato da uno spettrografo infrarosso (Giano). Si tratta quindi di una conferma proveniente da un telescopio più ridotto rispetto ai soliti. Il pianeta ha un raggio più grande di quello gioviano in misura del 10% e transita sul disco stellare ogni 2.2 giorni. La distanza dalla stella è inferiore di 180 volte a quella di Giove dal Sole, con temperatura di 1200°C. Il risultato apre le porte a una nuova serie di osservazioni e possibilità, anche a favore di telescopi minori.

Uno dei fattori importanti per l'abitabilità degli esomondi può venire dalla presenza di foschia e per capirne il ruolo sono stati effettuati dei test di laboratorio in grado di creare modelli atmosferici da utliizzare in futuro con i dati del James Webb Telescope. Oggi riusciamo a comprendere la composizione atmosferica tramite le righe spettrali. In range spettrali abbastanza grandi è possibile anche capire se alcune righe sono poste sopra ad altre, ricreando un po' gli strati atmosferici ma questo non funziona per tutti gli esopianeti visto che la presenza di foschia (particelle sospese nel gas che alterano il modo in cui la luce interagisce con il gas stesso) impedisce osservazioni di dettaglio. Il laboratorio può servire a indicare quali tipologie di atmosfera siano più a rischio di sviluppare forme di foschia, rendendo i dati meno precisi.Questo vale soprattutto per le Super-Terre e i Mini-Nettuno, visto che abbondano nell'universo ma non sono presenti nel nostro Sistema Solare e di informazioni se ne hanno, di conseguenza, molto poche. James Webb Telescope raccoglierà molta più luce di quanto non faccia Hubble (6.25 volte maggiore) e si spera di riuscire a ottenere dettagli molto profondi su atmosfere e, perché no, composti organici necessari alla vita. I modelli hanno assemblato diverse quantità di tre gas dominanti (anidride carbonica, idrogeno e vapore acqueo) con altri quattro gas (elio, monossido di carbonio, metano e azoto) a diversi livelli di temperatura ottenendo nove diversi "pianeti" e verificandone le evoluzioni al fine di osservare lo sviluppo di foschia. Ciascuna combinazione ha sviluppato foschia, in quantità variabile: le particelle maggiori sono state rinvenute nelle atmosfere a dominanza di acqua. Sviluppi ci sono stati anche sulla temperatura atmosferica.

Proprio per studiare le esoatmosfere l'ESA ha scelto, a inizio 2018, la missione ARIEL (Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-survey) come prossima missione spaziale di taglio medio, missione che provvederà all'osservazione di mille esopianeti a partire dal lancio, previsto per il 2028, al fine di caratterizzarne composizione chimica e atmosferica. I pianeti target sono di dimensioni tra Nettuno e Giove, con possibilità di estendersi alle SuperTerre. I pianeti hanno temperature proibitive per la vita, tra 300 e 2000°C, ma consentiranno una esplorazione e caratterizzazione senza precedenti. Telescopio e elettronica necessaria al suo impiego saranno di matrice italiana. Il satellite partirà da Kourou e verrà posizionato nel punto di Lagrange L2, distante 1.5 milioni di chilometri dalla Terra. 

illustrazione di Wasp-96b

illustrazione di Wasp-96b

WASP-96b è un saturniano caldo a 980 anni luce da noi, nella Fenice. Tramite il transito sul disco stellare è stato calcolato che si tratta di un pianeta privo di nuvole, il che per un gioviano caldo è un fatto raro. L'atmosfera presenta la riga del illustrazione di Wasp-96b, e proprio questa è la spia che avverte dell'assenza di nubi in atmosfera.

Sistema multiplanetario, rappresentazioneIl pianeta Gl 15 A c ha massa pari a 36 masse solari e impiega 21 anni per compiere una orbita e tra i pianeti con periodo orbitale lungo è il più piccolo alla data della scoperta (Aprile 2018). La stella madre è una nana ed è il secondo pianeta scoperto nel sistema, compagno di un pianeta molto più piccolo e più veloce nella sua corsa (11 giorni). Alla data della scoperta è anche il sistema multiplanetario più vicino a noi, con una distanza inferiore a 12 anni luce. Anche la stella è in compagnia, visto che Gl 15 B ruota intorno allo stesso baricentro con un periodo di 1200 anni. 


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