Primi risultati di GAPS: nuovi sistemi planetari nella nostra Galassia7 min read

I primi due articoli del progetto Global Architecture of Planetary System (GAPS) dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) stanno per essere pubblicati sulla rivisa Astronomy & Astrophysics (A&A). Le misure ottenute dallo spettrometro HARPS-N, montato sul Telescopio Nazionale Galileo alle Isole Canarie, hanno permesso di delineare con grande accuratezza le caratteristiche di centaia, forse migliaia, di sistemi planetari presenti nella nostra Galassia.

La ricerca di pianeti non appartenenti al nostro Sistema Solare è da una decina di anni una ricerca astrofisica di punta di grande importanza.

Il progetto Global Architecture of Planetary Systems (GAPS) dell’Istituto Nazionale di Astrofica (INAF) ha l’obiettivo di ottenere una maggiore conoscenza dell’architettura dei sistemi planetari, ossia delle proprietà strutturali dei pianeti extrasolari e delle relazioni che sussistono tra essi e le loro stelle attorno a cui questi pianeti orbitano.

Questo studio permetterà, da un punto di vista più generale, di comprendere la formazione e l’evoluzione di sistemi di questo tipo, e tra tutti i possibili sistemi che si possono formare, avere una stima di quello più probabile. Il progetto viene portato avanti da vari ricercatori che si trovano dislocati in più di dieci sedi INAF, tra cui il Telescopio Nazionale Galileo (TNG) a Tenerife, Isole Canarie, l’Università degli Studi di Padova e di Milano e altri istituti stranieri.

I primi risultati di GAPS, ottenuti grazie allo spettrografo HARPS-N installato al TNG hanno confermato gran parte delle osservazioni e delle deduzioni fatte finora: è più probable trovare pianeti giganti che orbitano attorno a stelle ricche di elementi pensati (o di alta metallicità) e quindi stelle che sono giovani rispetto all’età del nostro Universo.

Nell’articolo The GAPS Programme with HARPS-N@TNG II: No giant planets around the metal-poor star HIP 11952 emerge che non vi sono pianeti in orbita attorno alla stella HIP 11952 di basso contenuto di elementi pesanti. In passato un’eventuale presenza di pianeti attorno alla stella era stata teorizzata utilizzando una strumentazione inferiore rispetto allo spettrometro HAPS-N.

Nell’articolo The GAPS programme with HARPS-N at TNG. I: Observations of the Rossiter-McLaughlin effect and characterisation of the transiting system Qatar-1, relativo al sistema formato da una stella e da un pianeta denominato Qatar-1, ad una distanza di circa 600 anni luce dalla Terra, emergono altri dati interessanti. Elvira Covino dell’INAF di Napoli e primo autore dell’articolo, afferma che “finora non si sono cercati pianeti di tipo terrestre in sistemi dove siano stati rilevati pianeti giganti. Difatti, i pianeti extrasolari sinora scoperti sono molto differenti dai pianeti del Sistema Solare. Molti di essi hanno masse e dimensioni simili a quelle di Giove ma si muovono su orbite molto strette (anche cento volte inferiori alla distanza Terra-Sole) con periodi orbitali di appena qualche giorno. Per Qatar-1 siamo riusciti a raccogliere così tanti dati e di qualità così elevata  che ora possiamo caratterizzare questo sistema con grande precisione” [Fonte INAF-Media].

Il lavoro del gruppo di ricerca di GAPS è stato quello di assemblare le misure di alta precisione ottenute con lo spettrometro HARPS-N con i dati fotometrici ottenendo dei risultati unici sui parametri orbitali e le proprietà fisiche del sistema Qatar-1. Da quanto risulta dalle osservazioni, Qatar-1 è formato da un pianeta delle dimensioni di Giove, con una massa pari a 1,3 volte quella di Giove,  e molto caldo; presenta un’orbita che si trova su un piano ben allineato con l’asse di rotazione della stella con un valore di eccentricità praticamente uguale a zero, quindi un’orbita perfettamente circolare. Della stella sono state ricavate alcune caratteristiche fondamentali: è una stella nana di tipo spettrale K, di età confrontabile con quella del Sole. Ruota lentamente mostrando un’intensa attività sulla sua superficie, cosa strana se si considerano le stelle dello stesso tipo spettrale. La spiegazione potrebbe trovarsi nella forte interazione mareale con il pianeta gigante che le orbita molto vicino. Tra tutte le possibili evoluzioni di questo sistema vi è anche quella che vede il pianeta catturato dalla stella, quindi una fine collisionale e distruttiva per il sistema solare. Inoltre, si sono ricavate anche le caratteristiche della sua atmosfera; si sa che è una stella ricca di elementi chimici più pesanti dell’idrogeno e dell’elio e di debole intensità, una delle più deboli stelle osservate da Terra attorno alla quale è stato osservato orbitare un pianeta.

Nel caso della stella HIP 11952, quello che è emerso dalle ultime misure fornite da HARPS-N è che non eisistono pianeti giganti a corto periodo attorno ad essa. L’anno scorso questa stella era diventata piuttosto famosa quando ci si era accorto che il suo sistema andava contro quando si era capito sul ruolo della composizione chimica nei processi di formazione planetaria, in quanto non ci si aspettava che stelle povere di elementi pesanti, come lo era HIP 11952, potessero ospitare pianeti giganti delle dimensioni di Giove o più. Un’analisi più approfondita con lo strumento HARPS-N ha portato a concludere che le variazioni interpretate lo scorso anno come una variazione di velocità radiale, e quindi come la presenza di pianeti attorno alla stella, dovevano essere dovute solo ad errori di misura causati dai limiti della strumentazione con cui si erano raccolti i dati. Grazie ad HARPS-N si è potuto fare una stima della velocità radiale della stella in centoventi giorni: questa mostra che vi è una dispersione di otto metri al secondo, valore compatibile con gli errori di misura per una stella povera di metalli. Questo porta ad escludere la presenza di due pianeti che era stata teorizzata l’anno scorso, con un peirodo orbitale di 290 giorni e di 7 giorni e con masse confrontabili con quelle di Saturno e Giove, rispettivamente.

“Il sistema era importante perché ha una metallicità almeno 15 volte inferiore a quella della seconda stella nana di più bassa metallicità che ospita con sicurezza pianeti giganti” ha affermato Silvano Desidera dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Padova che ha guidato lo studio. “Inoltre, l’analisi che aveva condotto alla scoperta dei due pianeti suggeriva anche la presenza di un terzo pianeta con periodo orbitale intermedio. Le osservazioni con HARPS-N hanno dimostrato una precisione molto migliore rispetto a quella dello strumento usato per la scoperta e ci hanno consentito di concludere che non esistono pianeti giganti a corto periodo attorno a questa stella. Questo risultato rafforza la nostra comprensione dei processi di formazione dei sistemi planetari” [Fonte INAF-Media]

Nel 2010 l’INAF ha potuto installare lo spettrografo HARP-N sul Telescopio Nazionale Galileo alle Isole Canarie. Questa installazione ha aperto una concreta opportunità di diventare protagonisti a livello mondiale nella ricerca di esopianeti. Nel 2012 lo strumento è entrato in funzione, e da quel momento si è iniziato a lavorare attivamente a tale ricerca.

“Il lavoro da fare verso la comprensione delle architetture planetarie è ancora molto, per questo sono in corso di svolgimento osservazioni con HARPS-N su altri sistemi planetari noti e su stelle candidate e altre sono già in programma”, ha affermato Riccardo Cluadi, Chair del Progetto GAPS dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Padova.

E’ molto probabile che fra non molto potremmo scrivere un altro interessante capitolo nella ricerca di pianeti extrasolari.

Fonti:

Desidera, S. et al., The GAPS Programme with HARPS-N@TNG II: No giant planets around the metal-poor star HIP 11952,  2013, arXiv:1302.3093 [astro-ph.EP] oppure Xiv:1302.3093v1 [astro-ph.EP]; http://arxiv.org/abs/1302.3093.

Covino, E. et all., The GAPS programme with HARPS-N at TNG. I: Observations of the Rossiter-McLaughlin effect and characterisation of the transiting system Qatar-1, 2013, arXiv:1304.0005 [astro-ph.SR] oppure arXiv:1304.0005v2 [astro-ph.SR] ; http://arxiv.org/abs/1304.0005.

INAF – Global Architecture of Planetary System – GAPS – http://www.oact.inaf.it/exoit/EXO-IT/Projects/Entries/2010/12/27_GAPS.html

INAF – First Results from GAPS- http://www.oact.inaf.it/exoit/EXO-IT/NEWS/Entries/2013/4/2_Towards_the_Global_Architecture_of_Planetary_systems.html

Altre informazioni sul sito INAF-Media: Un cacciatore alle Canarie – http://www.media.inaf.it/2012/04/23/un-cacciatore-alle-canarie/

INAF Media- Identikit di sistemi planetari : http://www.media.inaf.it/2013/04/02/identikit-di-sistemi-planetari/. Tutte le interviste riportate in questo articolo sono state raccolte da questo articolo scritto da Caterina Boccato dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Padova.

Sabrina