Impressione artistica di un candidato pianeta gigante, chiamato PTFO8-8695 B, che sembra orbitare attorno a una stella nella costellazione di Orione ogni 11 ore. Dalle osservazioni sembra che la giovane stella ospite stia strappando via dal pianeta i suoi strati superficiali ad un tasso molto elevato. Crediti: A. Passwaters/Rice University
La ricerca di pianeti extrasolari è senza dubbio uno dei campi dell’astronomia che negli ultimi anni ha regalato maggiori emozioni e sorprese. Un team di astronomi alla ricerca di pianeti giovani nella nostra galassia ha trovato prove convincenti per un pianeta gioviano caldo appena nato, i cui strati più esterni vengono fagocitati dalla stella ospite, attorno a cui il pianeta orbita ogni 11 ore.
«Ci sono solo una manciata di pianeti, per quanto ne sappiamo, che compiono orbite così piccole, ma siccome questa stella ha appena 2 milioni di anni è uno dei casi più estremi», spiega Christopher Johns-Krull, astronomo presso la Rice University e primo autore di un articolo accettato per la pubblicazione sulla rivista The Astrophysical Journal. Nello studio si mostra la scoperta di un gigante gassoso che orbita rapidamente attorno alla stella PTFO8-8695, nella costellazione di Orione.
«Non abbiamo ancora la prova definitiva che si tratti di un pianeta, perché non abbiamo ottenuto una misura diretta della sua massa, ma le nostre osservazioni ci spingono a pensare che lo sia», dice Johns-Krull. «Abbiamo confrontato le nostre prove con ogni scenario alternativo immaginabile, e tutto ci spinge a ritenere che quello che abbiamo visto sia uno dei pianeti più giovani mai osservati».
Soprannominato PTFO8-8695 B, il candidato pianeta orbita attorno a una stella che si trova a 1.100 anni luce dalla Terra, e dovrebbe avere una massa al massimo due volte quella di Giove. «Non conosciamo il destino di questo pianeta. È probabile che si sia formato lontano dalla stella e che sia migrato verso un’orbita più stretta. Esistono pianeti extrasolari con orbite stabili e vicine alla loro stella, già di età matura. Ciò che non sappiamo è quanto velocemente questo pianeta perderà la propria massa, e se questo processo non rischi di essere troppo veloce per la sopravvivenza del pianeta stesso», aggiunge Johns-Krull.
Christopher Johns-Krull, astronomo presso la Rice University. Crediti: Jeff Fitlow/Rice University
Ad oggi gli astronomi hanno scoperto più di tremila pianeti extrasolari, ma la maggior parte orbita attorno a stelle di mezza età, come il Sole. Il 26 maggio scorso, Johns-Krull e i suoi collaboratori hanno annunciato la scoperta di CI Tau b, il primo pianeta extrasolare in orbita attorno ad una stella così giovane da ospitare ancora un disco di gas circumstellare. I ricercatori hanno spiegato che trovare pianeti così giovani è molto difficile perché ci sono poche stelle sufficientemente grandi e luminose da poter essere studiate in dettaglio dai telescopi a nostra disposizione. La ricerca è ulteriormente complicata dal fatto che le stelle giovani sono spesso attive, con frequenti eruzioni, intensa attività magnetica, e macchie stellari di dimensioni considerevoli, tanto da far sembrare che la luce della stella venga offuscata da un pianeta che non c’è.
PTFO8-8695 B è stato identificato come candidato pianeta nel 2012 durante la campagna osservativa dedicata a Orione del Palomar Transient Factory, un progetto di ricerca dedicato a sorgenti variabili e transienti nella banda ottica, realizzato presso il Palomar Observatory, in California. L’orbita del pianeta è orientata in modo tale da farlo passare davanti al disco della sua stella, dal nostro punto di osservazione, quindi gli scienziati hanno potuto sfruttare la tecnica dei transiti per determinare la presenza del pianeta e per ottenere una stima approssimativa del suo raggio.
«Nel 2012 non avevamo alcuna prova solida dell’esistenza di pianeti attorno a stelle dell’età pari a 2 milioni di anni», dice Lisa Prato, astronoma presso il Lowell Observatory e co-autrice dello studio. «L’andamento della luminosità di questa stella presentava caratteristiche intriganti, che puntavano all’esistenza di un pianeta. L’altro aspetto interessante era che il pianeta avrebbe avuto, secondo i calcoli, un periodo orbitale di appena 11 ore. Questo significava che non occorrevano molte notti, mesi o anni di osservazioni, ma che poteva accadere qualcosa di interessante anche nell’arco di una singola notte. Ed è proprio quello che abbiamo fatto: abbiamo puntato i nostri strumenti sulla stella per una notte intera».
L’analisi spettroscopica della luce proveniente dalla stella ha rilevato un eccesso di emissione nella riga corrispondente all’H-alfa, l’impronta digitale degli atomi di idrogeno altamente energizzati. Il team ha scoperto che questa riga H-alfa veniva emessa da due componenti: una che corrisponde al moto proprio della stella, e un’altra da un corpo che sembra orbitare attorno ad essa.
La costellazione di Orione, vista accanto alla cupola del telescopio Mayall di 4 a Kitt Peak, presso cui sono state realizzate alcune delle osservazioni che hanno condotto alla scoperta. Crediti: J. Glaspey/NOAO/AURA/NSF
«Abbiamo visto una componente dell’emissione dovuta all’idrogeno partire da un lato della stella e spostarsi verso l’altro», dice Prato. «Quando un pianeta transita davanti al disco di una stella è possibile determinare il suo periodo orbitale e la velocità con cui si sta muovendo verso di noi o in direzione opposta. Allora, ci siamo detti, se esiste davvero un pianeta, qual è la sua velocità rispetto alla stella? E quello che abbiamo trovato è che la velocità del pianeta combaciava perfettamente con l’emissione della componente H-alfa in movimento».
«Le osservazioni del transito hanno rivelato che il pianeta ha dimensioni pari al 3-4 percento rispetto alla stella, ma l’emissione H-alfa attribuita al pianeta appare brillante quasi quanto quella della stella», aggiunge Johns-Krull. «Non è possibile che qualcosa confinato alla superficie del pianeta possa produrre un’emissione simile. Il gas sta molto probabilmente andando verso una regione di dimensioni maggiori, dove la gravità del pianeta non è più in grado di trattenerlo. Riteniamo dunque che la gravità della stella stia prendendo il sopravvento, e che il gas dal pianeta cada sulla sua superficie».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “H-alpha Variability in PTFO8-8695 and the Possible Direct Detection of Emission from a 2 Million Year Old Evaporating Hot Jupiter” di Christopher M. Johns-Krull, Lisa Prato, Jacob N. McLane, David R. Ciardi, Julian C. van Eyken, Wei Chen, John R. Stauffer, Charles A. Beichman, Sarah A. Frazier, Andrew F. Boden, Maria Morales-Calderon e Luisa M. Rebull