Rappresentazione artistica di due super-Terre che transitano davanti alla loro stella madre. Crediti: NASA / ESA / STScI / J. de Wit (MIT)
Il team del programma osservativo GAPS (Global Architecture of Planetary Systems) dell’INAF mette a segno un altro importante risultato portando a quattro il numero di sistemi planetari scoperti. Il nome dell’ultimo arrivato è GJ 3998, e i suoi 58 anni luce di distanza dalla Terra lo rendono l’undicesimo sistema planetario più vicino a noi (al momento della scoperta). È formato da una stella di tipo M, quindi più fredda e meno luminosa del Sole, e da due pianeti rocciosi del tipo Super-Terre.
Nel 2014 il team GAPS aveva identificato il primo sistema binario dove entrambe le componenti stellari XO-2S e XO-2N avevano un mini sistema planetario. Nel 2015 era stato pubblicato un articolo della scoperta del Saturno caldo KELT-6b nel sistema planetario KELT-6. All’inizio di quest’anno, il primo sistema planetario multiplo, denominato Pr0211, in un ammasso aperto2. Ora arriva la stella GJ 3998, dove GJ 3998b è la super-Terra più interna al sistema con periodo orbitale di 2,65 giorni e massa 2,5 masse terrestri, e GJ 3998c la super-Terra più esterna con un periodo di 13,7 giorni e massa 6,5 volte quella terrestre.
Le stelle di classe M, più fredde e più piccole del Sole, costituiscono circa i tre quarti delle stelle della nostra galassia e rappresentano un target interessante per i programmi di ricerca dei pianeti extrasolari, di cui fa parte anche GAPS. I pianeti di tipo roccioso in orbita attorno a questo tipo di stelle sono più facili da scoprire rispetto ai pianeti che ruotano attorno a stelle più massicce.
La scoperta di questo nuovo sistema planetario, in pubblicazione sulla rivista Astronomy & Astrophysics, rientra all’interno della collaborazione INAF-GAPS con l’Institut de Ciències de l’Espai/CSIC-IEEC (ICE) e con l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ed è il primo risultato nella survey delle velocità radiali per pianeti di piccola massa intorno a un campione di stelle M nell’emisfero nord grazie ad HARPS-N montato al Telescopio Nazionale Galileo. Questo risultato si va ad aggiungere agli altri, ricavati dallo studio di stelle di tipo M nell’emisfero sud grazie al gemello di HARPS-N, HARPS, montato al telescopio di 3,6 metri a La Silla (Cile).
«Il sistema planetario attorno alla stella GJ 3998 è il primo risultato che otteniamo dal nostro studio sui pianeti extrasolari attorno a stelle più piccole e più fredde rispetto al nostro Sole», dice Laura Affer dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo, prima autrice dell’articolo. «Di questi due pianeti massicci e presumibilmente rocciosi conosciamo il periodo di rotazione e la massa, ma non conosciamo il raggio. Conoscerlo permetterebbe di avere informazioni su un parametro importante: la densità e, di conseguenza, sulla struttura interna del pianeta».
Relazione massa-raggio per pianeti con raggio inferiore a 2,7 raggi terrestri. La fascia azzurra mostra la regione possibile dove potrebbe trovarsi il pianeta GJ 3998b. Si nota Venere e Terra cadono nella stessa regione, il che significa che GJ 3998b potrebbe avere la stessa composizione della nostra Terra e di Venere. Crediti: M. Gillon et al., 2016.
I due pianeti del sistema GJ 3998 non sono delle nuove “Terre” che possano ricordare il nostro pianeta. Entrambi si trovano molto vicini alla loro stella ospite e non vengono a cadere nella cosiddetta “zona di abitabilità della stella”, cioè quella fascia attorno alla stella madre dove l’acqua si può trovare allo stato liquido sulla superficie planetaria. Tuttavia, questo nuovo sistema planetario potrebbe essere il punto di svolta nello studio dei pianeti di piccola massa, in particolare quelli inferiori alle 6 masse terrestri.
«Si è osservato che i pianeti con masse minori di 6 masse terrestri sembrano avere una composizione simile a quella terrestre. Se il pianeta più interno, GJ 3998b, con massa 2,5 volte quella terrestre, venisse osservato transitare davanti alla sua stella», spiega Affer, «sarebbe possibile fare misure dirette del suo raggio. In questo modo, noti raggio e massa sarebbe possibile sistemare un punto ben preciso nel diagramma massa-raggio per questi sistemi transitanti, coprendo così la zona delle 2-3 masse terrestri che al momento è priva di punti, cioè di pianeti noti. Solo così si potrebbe capire se la composizione di GJ 3998b è simile a quella della Terra».
Per questo motivo, è stata fatta una richiesta di 20 ore di osservazione con lo Spitzer Space Telescope della NASA, per monitorare il pianeta più interno del sistema e vedere se transita davanti alla stella. Tale transito farebbe di GJ 3998b un eccellente target per uno studio dettagliato della sua atmosfera con i futuri telescopi spaziali quali CHEOPS e PLATO, entrambi dell’ESA, e il James Webb Space Telescope della NASA. In questo modo GJ 3998b diventerebbe una sorta di “stele di Rosetta” nello studio dei pianeti di piccola massa in orbita attorno a stelle M. Più saranno i sistemi planetari formati da pianeti di tipo roccioso intorno a stelle M che si scopriranno, tanto più ricca sarà la lista di candidati pianeti da proporre per le missioni CHEOPS e PLATO.
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo “HADES RV Program with HARPS-N at the TNG. GJ 3998: An early M-dwarf hosting a system of Super-Earth”, di L. Affer et al., in pubblicazione su Astronomy & Astrophysics. Inserire link ad ArXiV: https://arxiv.org/abs/1607.03632
- Visita il sito web Uno, nessuno, centomila… sistemi solari
Guarda su INAF-TV quest’intervista a Laura Affer dell’agosto 2015: