Schema delle orbite dei tre pianeti del sistema. Toi-700d, il più esterno dei tre, è il primo mondo di dimensioni terrestri scoperto da Tess nella zona abitabile di una stella. Crediti: Goddard Space Flight Center, Nasa
Da quando il satellite della Nasa Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ha iniziato le sue operazioni scientifiche, nel 2018, ha scoperto oltre seimila pianeti candidati, dei quali 285 confermati, validati e caratterizzati. Si tratta di un sostanzioso bottino, che ha contribuito a portare il contatore della Nasa dei pianeti confermati a oltre cinquemila. Fra i mondi oltre il nostro Sistema solare individuati da Tess, numerosi sono sistemi multi-pianeta, cioè sistemi costituiti da più pianeti in orbita attorno a una sola stella, in molti casi una stella nana di tipo M.
Il sistema Toi-700 è uno di questi: tre pianeti – due terrestri (Toi-700b e Toi-700d) e un mini-nettuno (Toi-700c) – in orbita attorno a Toi-700, una nana rossa situata a circa cento anni luce da noi, nella costellazione meridionale del Dorado. Di questi tre mondi, Toi-700d è la prima Terra situata all’interno della cosiddetta zona abitabile conservativa di una stella individuata dal cacciatore di esopianeti.
Quando qui su Media Inaf davamo la notizia della loro scoperta era il 7 gennaio 2020, il giorno successivo alla conferenza nel corso della quale un team internazionale di ricercatori – tra cui gli italiani Giovanni Covone e Luca Cacciapuoti, della Federico II di Napoli, e Mario Di Sora, Giovanni Isopi e Franco Mallia dell’Osservatorio astronomico amatoriale di Campo Catino – annunciava in anteprima il risultato delle osservazioni di Tess al 235mo meeting dell’American Astronomical Association (Aas). Ieri, martedì 10 gennaio 2023, durante il 241mo meeting dell’Aas, l’annuncio della scoperta, sempre grazie alle osservazioni da parte di Tess, del quarto pianeta del sistema.
Il nuovo mondo si chiama Toi 700e. Ha dimensioni simili a quelle della Terra, è molto probabilmente un pianeta roccioso e compie un giro completo attorno alla sua stella ogni 27,8 giorni: un periodo di rivoluzione che lo colloca tra Toi-700c (il secondo in ordine di distanza dalla stella, il primo è Toi-700b) e Toi 700d (il più esterno dei quattro), all’interno della cosiddetta zona abitabile ottimistica – la regione intorno a una stella in cui l’acqua superficiale liquida potrebbe essere presente a un certo punto della storia di un pianeta e non per la maggior parte della vita del pianeta, come avviene invece nella zona abitabile conservativa, più distante dalla stella rispetto alla prima. Inoltre, il suo periodo di rivoluzione è probabilmente sincrono con la rotazione intorno al proprio asse, un fenomeno chiamato rotazione sincrona o blocco mareale (in inglese: tidal locking), per cui il pianeta mostra sempre la stessa faccia verso la stella, come fa la Luna con la Terra.
Illustrazione artistica che mostra in primo piano Toi-700e, il quarto pianeta scoperto in orbita attorno alla nana rossa Toi-700. Sullo sfondo, il pianeta “fratello” Toi-700d. Crediti: Nasa
«Questo è uno dei pochi sistemi con pianeti multipli, piccoli e situati nella zona abitale della stella di cui siamo a conoscenza», ha detto la ricercatrice del Jet Propulsion Laboratory Emily Gilbert, prima autrice dello studio, accettato per la pubblicazione su The Astrophysical Journal Letters, che descrive i risultati delle osservazioni. «Ciò rende il sistema Toi-700 molto interessante per un ulteriore follow-up. Toi-700e è circa il 10 per cento più piccolo di Toi-700d: ciò significa che ulteriori osservazioni con Tess ci aiutano a trovare mondi sempre più piccoli».
Tess scova pianeti monitorando ampie aree del cielo, chiamate settori, per circa 27 giorni alla volta. Questi lunghi sguardi consentono al satellite di individuare cali nella luminosità stellare causati dal passaggio di un pianeta davanti alla sua stella, i cosiddetti transiti.
I primi tre pianeti del sistema Toi-700 sono stati originariamente scoperti utilizzando i dati Tess ottenuti nel primo anno di missione, osservando nel cielo australe il 700mo oggetto di interesse di Tess, ovvero Toi-700. In quell’occasione, a causa dei tempi di transito brevi e delle sue piccole dimensioni, Toi-700 e non si è svelato. Nel 2019 il satellite ha rivolto lo sguardo verso il cielo boreale. Nel 2020 è tornato a scandagliare il cielo australe per ulteriori osservazioni di Toi-700, durante le quali è stato segnalato un threshold crossing event (Tce), cioè un evento con caratteristiche simili a un transito, tali da giustificare analisi più approfondite. È grazie a questo set completo di dati di Tess, insieme a osservazioni di follow-up, che Toi-700 è stato prima identificato, poi convalidato e infine caratterizzato.
«Se la stella fosse stata un po’ più vicina o il pianeta un po’ più grande, avremmo potuto individuare Toi-700e nei dati di Tess ottenuti nel primo anno di missione», sottolinea Ben Hord, ricercatore presso il Goddard Space Flight Center della Nasa a Greenbelt, nel Maryland, tra gli autori dello studio. «Ma il segnale era così debole che abbiamo avuto bisogno di un anno aggiuntivo di osservazioni per identificarlo».
Il nuovo schema delle orbite dei pianeti del sistema Toi-700 alla luce della scoperta di Toi-700e. Crediti: Goddard Space Flight Center, Nasa
Come per i suoi pianeti “fratelli”, anche nella scoperta di Toi-700e c’è lo zampino dello staff dell’Osservatorio astronomico di Campo Catino, in provincia di Frosinone: i ricercatori Giovanni Isopi e Aldo Zapparata e il vicedirettore della struttura Franco Mallia hanno infatti condotto indagini preliminari da terra per “pulire” il campo stellare escludendo falsi positivi.
«Lo staff dell’Osservatorio di Campo Catino, finanziato dalla Regione Lazio, partecipa al programma di follow-up del satellite Tess (Tfop-Sg1) dall’inizio della sua attività di cacciatore di esopianeti. Anche questa volta, il nostro contributo è stato quello di verificare l’assenza di falsi positivi astrofisici come binarie a eclisse, che in certe condizioni possono generare dei transiti che possono essere confusi per dei pianeti», spiega Mallia a Media Inaf. «Le osservazioni sono state effettuate con il Campo Catino Austral Observatory (Cao), un telescopio a controllo remoto di 60 cm di diametro ubicato all’Osservatorio El Sauce, in Cile. Ulteriori informazioni potranno essere raccolte in futuro tramite Jwst con osservazioni spettroscopiche di precisione, per determinare le masse dei pianeti e l’eventuale presenza di atmosfera».
La scoperta di Toi-700e aggiunge un altro mondo alla brevissima lista di piccoli pianeti situati in zona abitabile che transitano nelle vicinanze di stelle ospiti brillanti, concludono i ricercatori. Tali sistemi, in cui le stelle sono abbastanza luminose da consentire osservazioni di follow-up per limitare le masse e le atmosfere dei pianeti, sono incredibilmente preziosi, e la presenza di più pianeti nella zona abitabile di Toi-700 rende questo sistema ancora più allettante per le osservazioni.
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo in uscita su The Astrophysical Journal Letters “A Second Earth-Sized Planet in the Habitable Zone of the M Dwarf, TOI-700”, Emily A. Gilbert, Andrew Vanderburg, Joseph E. Rodriguez, Benjamin J. Hord, Matthew S. Clement, Thomas Barclay, Elisa V. Quintana, Joshua E. Schlieder, Stephen R. Kane, Jon M. Jenkins, Joseph D. Twicken, Michelle Kunimoto, Roland Vanderspek, Giada N. Arney, David Charbonneau, Maximilian N. Günther, Chelsea X. Huang, Giovanni Isopi, Veselin B. Kostov, Martti H. Kristiansen, David W. Latham, Franco Mallia, Eric E. Mamajek, Ismael Mireles, Samuel N. Quinn, George R. Ricker, Jack Schulte, S. Seager, Gabrielle Suissa, Joshua N. Winn, Allison Youngblood e Aldo Zapparata
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