Il collage riassume i risultati della ricerca. Con il telescopio Okayama è stato possibile osservare i transiti del pianeta extrasolare K2-3d, che ha dimensioni e temperature simili a quelle terrestri. In alto una rappresentazione artistica del sistema studiato. Crediti: NAOJ
Osservare da Terra il transito di un pianeta extrasolare di dimensioni terrestri può sembrare un’impresa al limite dell’impossibile, e invece un team internazionale guidato da ricercatori del National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) è riuscito nell’intento. Il transito è un fenomeno di diminuzione della luminosità della stella dovuto al passaggio davanti al suo disco di un oggetto di dimensioni planetarie. Anche nel caso di pianeti giganti questo effetto è molto debole, e vengono quindi dedicati strumenti specifici alla caccia di questi segnali. Gli scienziati che hanno condotto la ricerca, pubblicata di recente sulla rivista The Astronomical Journal, hanno ottenuto informazioni fotometriche estremamente dettagliate grazie a una nuova tecnica di analisi dei dati raccolti dall’Osservatorio Astrofisico di Okayama. L’interesse a studiare in particolare K2-3d, obiettivo della ricerca, è che questo pianeta è simile alla Terra e potrebbe ospitare forme di vita.
La breve durata delle osservazioni per un singolo campo di vista della missione K2, ovvero la “seconda luce” del telescopio Kepler della NASA, non ha permesso ai ricercatori di calcolare con precisione il periodo orbitale di molti pianeti. Ogni singola porzione di cielo viene infatti monitorata per circa 80 giorni, e quindi sono necessarie osservazioni successive con altri telescopi per conoscere con precisione quando avverranno i prossimi transiti, e dunque quando pianificare le campagne osservative.
Transiti di pianeti che si trovano nella zona abitabile della loro stella, ovvero quella regione di spazio all’interno del quale il pianeta può ospitare acqua liquida sulla sua superficie. I parametri considerati sono il raggio del pianeta e la magnitudine (ovvero la luminosità) della stella ospite. I pallini neri rappresentano pianeti confermati, mentre quelli bianchi sono solo candidati, ed entrambe le classi sono state scoperte dalla missione Kepler. I triangoli gialli corrispondono a pianeti a 40 anni luce da noi, scoperti da un telescopio terrestre, che però sembrano trovarsi al di fuori della zona abitabile. K2-3d, indicato dalla stella rossa, ha la stella ospite più brillante di tutte. Crediti: NAOJ
K2-3d è un pianeta extrasolare che si trova a circa 150 anni luce di distanza da noi e ha un raggio pari a 1.5 volte quello terrestre. Il pianeta orbita attorno alla sua stella, che è grande circa la metà del Sole, con un periodi di circa 45 giorni. Rispetto alla Terra, K2-3d si trova molto più vicino alla propria stella (circa un terzo della distanza media tra il nostro pianeta e il Sole), ma siccome la temperatura superficiale della stella è inferiore a quella del Sole, le stime dei ricercatori mostrano che il pianeta potrebbe ospitare un clima analogo a quello terrestre. Inoltre, c’è la possibilità che su K2-3d sia presente acqua liquida, elemento fondamentale per il sostentamento della vita così come la conosciamo.
La missione spaziale Kepler ha scoperto circa 30 pianeti potenzialmente abitabili, e tra questi K2-3d è il più vicino di tutti, per questo è stato identificato come uno dei candidati più interessanti per le osservazioni di follow-up. La diminuzione di luminosità causata dal suo passaggio davanti alla stella ospite è molto piccola, pari a circa 0.7 mmag (meno di un millesimo di magnitudine), ed è inferiore alla sensibilità dello strumento utilizzato (che va da 0.9 a 1.2 mmag a seconda della banda considerata). Tuttavia, i ricercatori sono riusciti a rilevare i transiti sfruttando i parametri orbitali ottenuti dalle osservazioni precedenti di Kepler e introducendo una nuova tecnica di analisi dei dati che utilizza un approccio multi banda.
Previsioni dei tempi di transito futuri di K2-3d sulla base di dati K2 (Kepler), K2 e Spitzer, e K2, Spitzer e MuSCAT, lo strumento montato sul telescopio di Okayama. Quadrati, triangoli e cerchi sono, rispettivamente, i dati ottenuti con Kepler, Spitzer e MuSCAT. I valori indicati in grigio corrispondono a misure precedenti a questa ricerca, mentre quelli neri sono stati ricalcolati. Lo studio presentato dai ricercatori ha corretto le previsioni del transito del 2018 di oltre un’ora. Crediti: NAOJ
Per questo studio è stato utilizzato il telescopio da 188 cm dell’Osservatorio Astrofisico di Okayama, e in particolare lo strumento MuSAT (che sta per Multi-color Simultaneous Camera for studying Atmospheres of Transiting exoplanets), che permette analisi multi banda specifiche per lo studio di transiti di esopianeti. La prossima generazione di telescopi, come ad esempio il James Webb Space Telescope, sarà in grado di misurare con precisione la diminuzione di luminosità dovuta al transito di K2-3d, arrivando a permettere indagini della composizione chimica dell’atmosfera planetaria. Se il pianeta ospita la vita, ci aspettiamo di poter rilevare molecole specifiche, come l’ossigeno.
In seguito alla sua scoperta K2-3d è stato osservato anche dal telescopio spaziale Spitzer. Combinando i dati di Kepler, Spitzer e quelli raccolti dal telescopio di Okayama, i ricercatori sono riusciti a determinare il periodo orbitale del pianeta con una precisione di circa 18 secondi (un trentesimo dell’incertezza iniziale, ricavata con i soli dati di Kepler). Questa misura garantisce una stima estremamente accurata per il calcolo dei prossimi transiti, e permette una pianificazione accurata delle prossime osservazioni.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astronomical Journal l’articolo “Ground-based Transit Observation of the Habitable-zone Super-Earth K2-3d” di Fukui, Akihiko; Livingston, John; Narita, Norio; Hirano, Teruyuki; Onitsuka, Masahiro; Ryu, Tsuguru e Kusakabe, Nobuhiko