OSSERVAZIONI CONDOTTE CON TESS, SPITZER E WISE DELLA NASA

Tre giovani mondi sotto il segno di Eridano

Utilizzando i dati di tre satelliti della Nasa, un team di astronomi ha scoperto altrettanti pianeti caldi più grandi della Terra in orbita attorno a Toi 451, una stella simile al Sole, anche se molto più giovane. Il sistema risiede nella corrente stellare Pisces-Eridanus, un raggruppamento di stelle scoperto nel 2019 che si estende su 14 costellazioni e che ha appena 120 milioni di anni

     16/02/2021
Social buttons need cookies

Grazie ai dati raccolti da Tess, il Transiting Exoplanet Survey Satellite della Nasa, un team internazionale di astronomi guidato da Elisabeth Newton del Dartmouth College di Hanover, negli Usa, ha scoperto una tripletta di mondi caldi più grandi della Terra in orbita attorno a una versione molto più giovane del nostro Sole: una stella chiamata Toi 451. Il sistema risiede nel raggruppamento di stelle noto come corrente stellare Pisces-Eridanus – un insieme di stelle giovanissime (meno del 3 per cento dell’età del Sole), scoperto nel 2019, che si estende per un terzo del cielo.

La stella Toi 451 si trova a circa 400 anni luce di distanza da noi, nella costellazione di Eridano, il fiume celeste nel quale, secondo la mitologia greca, andò a sfracellarsi il carro del Sole condotto da Fetonte. Si tratta di una stella piuttosto piccola e ordinaria: ha il 95 per cento della massa del Sole ed è solo leggermente più piccola e più fredda. La sua velocità di rotazione è invece alquanto sostenuta, com’è da attendersi per una stella giovane: un giro ogni 5 giorni, a fronte dei 27 impiegati dal Sole per mostrarci la stessa faccia.

In questa immagine sono sintetizzate le principali caratteristiche di Toi 451, sistema stellare con tre pianeti che si trova a 400 anni luce da noi nella costellazione di Eridano. Crediti: Nasa’s Goddard Space Flight Center

Intorno a Toi 451 sono stati rivelati tre nuovi pianeti un po’ più grandi della Terra che sono stati nominati, comme d’habitude, con la sigla della stella madre più le lettere dell’alfabeto a partire dalla ‘b’: Toi 451 b, Toi 451 c e Toi 451 d. Alla scoperta di Tess, compiuta nel 2018, sono poi seguite osservazioni di follow up effettuate dal telescopio spaziale Spitzer con dati del 2019 e del 2020, giusto in tempo prima del suo pensionamento. Si è fatto anche ricorso ai dati della vecchia missione Wise, che ha scansionato, tra il 2009 e il 2011, tutto il cielo in infrarosso per due volte.

Gli elementi che rendono la scoperta piuttosto interessante risiedono nella relativa vicinanza e nella giovanissima età di Toi 451. «Questo sistema», dice Newton, prima autrice dell’articolo pubblicato su The Astronomical Journal, «ha solo 120 milioni di anni e dista appena 400 anni luce, il che ci ha consentito osservazioni dettagliate. E, poiché i tre pianeti osservati hanno tra due e quattro volte la dimensione della Terra, risultano obiettivi particolarmente promettenti per testare le teorie sull’evoluzione delle atmosfere planetarie».

Analogamente alla stella madre, anche i suoi tre pianeti sembrano soffrire di una certa frenesia, se confrontati ai mondi nostrani. Le loro orbite sono infatti molto veloci: un “anno” di rivoluzione di Toi 451 b intorno alla propria stella dura meno di 48 di ore, che diventano 9 giorni per ‘c’ e 16 giorni per il cadetto ‘d’. Anche le distanze sono ridotte: il più distante, ‘d’, orbita tre volte più vicino di quanto non faccia Mercurio intorno al Sole, quindi tutti questi mondi risultano piuttosto caldi e inospitali per la vita come noi la conosciamo. Le stime di temperatura variano da circa 1200 gradi per il pianeta più interno a circa 840 per quello più esterno. Se pensiamo che il pianeta più caldo del Sistema solare è Venere con 475 gradi, possiamo farci un’idea.

Le osservazioni di Wise hanno mostrato inoltre un sistema insolitamente luminoso alla luce infrarossa, invisibile all’occhio umano. Ciò suggerisce la presenza di un disco di detriti, dove corpi rocciosi – tipo asteroidi – si scontrano e si riducono in polvere. Sebbene Newton e il suo team non siano stati in grado di determinare l’estensione del disco, lo immaginano come un anello diffuso di roccia e polvere distante dalla stella all’incirca quanto Giove lo è dal nostro Sole, ossia quasi un miliardo di chilometri.

Ma non è finita, perché al di fuori di questa zona detritica gli scienziati hanno trovato un altro elemento interessante. Anzi, due. Un più che probabile sistema binario di due nane rosse, la cui luminosità è pari al 2 per cento di quella solare, sembra gravitare alla ragguardevole distanza di 700 miliardi di chilometri (4700 volte la distanza Terra – Sole) da Toi 451.

La corrente stellare Pisces-Eridanus si estende per 1300 anni luce diffondendosi su 14 diverse costellazioni e occupando un terzo dell’intero cielo notturno. I puntini gialli rappresentano le stelle che le appartengono, o sospette tali. Nel cerchio verde Toi 451. Le osservazioni di Tess mostrano che la corrente ha un’età di circa 120 milioni di anni, comparabile con quella delle Pleiadi, visibili in alto a sinistra nella costellazione del Toro. Crediti: Nasa’s Goddard Space Flight Center

Il flusso stellare di Pisces-Eridanus: giovane, vicino e ampio gruppo di stelle alla deriva

Il sistema Toi 451 non solo fa parte della costellazione di Eridano ma è inglobato, e non solo apparentemente, in un enorme “flusso” o “corrente stellare”. Le correnti stellari sono raggruppamenti di stelle che si formano quando la gravità della nostra galassia smembra gli ammassi stellari o le galassie nane che passano nelle sue vicinanze, in pratica sfilacciandone la struttura e creando ammassi più rarefatti composti da stelle alla deriva che, comunque, mantengono l’orbita dell’ammasso originale.

Nel 2019, un team guidato da Stefan Meingast dell’Università di Vienna ha utilizzato i dati della missione Gaia dell’Agenzia spaziale europea scoprendo per la prima volta la corrente stellare Pisces-Eridanus. Il nome richiama le due famose costellazioni, Pesci ed Eridano, in corrispondenza delle quali le stelle sono più numerose, tuttavia questo “nuovo” semi-ammasso stellare si estende per 1300 anni luce e 120 gradi di cielo, coprendo ben 14 costellazioni. Un’immensità.

Inizialmente l’età stimata di questo rarefatto raggruppamento di stelle era intorno al miliardo di anni. Più avanti, sempre nel 2019, i ricercatori guidati da Jason Curtis della Columbia University di New York hanno analizzato dati di Tess relativi a varie dozzine di stelle del flusso notando che le più giovani ruotavano più velocemente delle loro controparti più vecchie, e tendevano anche ad avere macchie stellari molto evidenti, ovvero regioni più scure e più fredde – probabilmente anche più magnetiche – analoghe alle macchie solari. Tess, in pratica, si è dimostrato sufficientemente sensibile da poter misurare sia le lievi variazioni nella luminosità dovute al transito dei pianeti, sia quelle relative alle macchie superficiali delle stesse stelle.

Le variazioni di luminosità erano tuttavia troppo ricorrenti per stelle vecchie un miliardo di anni, dimostrando così una velocità di rotazione tipica delle prime fasi di vita stellare. Questo ha portato gli scienziati a postdatare tutta la corrente stellare a circa 120 milioni di anni, più o meno la stessa età del piccolo e pittoresco ammasso aperto delle Pleiadi, nella costellazione del Toro. Un tempo veramente ridotto se confrontato ai quasi cinque miliardi di anni di vita del Sole, ragion per cui questa corrente stellare rappresenta un’occasione molto importante per studiare “in diretta” e da vicino le prime fasi della formazione stellare e planetaria.

Per saperne di più:

  • Leggi su The Astronomical Journal l’articolo “TESS Hunt for Young and Maturing Exoplanets (THYME) IV: Three small planets orbiting a 120 Myr-old star in the Pisces–Eridanus stream”, di Elisabeth R. Newton, Andrew W. Mann, Adam L. Kraus, John H. Livingston, Andrew Vanderburg, Jason L. Curtis, Pa Chia Thao, Keith Hawkins, Mackenna L. Wood, Aaron C. Rizzuto, Abderahmane Soubkiou, Benjamin M. Tofflemire, George Zhou, Ian J. M. Crossfield, Logan A. Pearce, Karen A. Collins, Dennis M. Conti, Thiam-Guan Tan, Steven Villeneuva, Alton Spencer, Diana Dragomir, Samuel N. Quinn, Eric L. N. Jensen, Kevin I. Collins, Chris Stockdale, Ryan Cloutier, Coel Hellier, Zouhair Benkhaldoun, Carl Ziegler, César Briceño, Nicholas Law, Björn Benneke, Jessie L. Christiansen, Varoujan Gorjian, Stephen R. Kane, Laura Kreidberg, Farisa Y. Morales, Michael W Werner, Joseph D. Twicken, Alan M. Levine, David R. Ciardi, Natalia M. Guerrero, Katharine Hesse, Elisa V. Quintana, Bernie Shiao, Jeffrey C. Smith, Guillermo Torres, George R. Ricker, Roland Vanderspek, Sara Seager, Joshua N. Winn, Jon M. Jenkins e David W. Latham