Il cielo blu di Gliese 3470b: l’atmosfera di un pianeta di piccola massa con la fotometria da terra4 min read

Utilizzando il Large Binocular Telescope in Arizona un team di astronomi guidati da Valerio Nascimbeni del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università degli Studi di Padova G. Galilei ha studiato la luce ultravioletta ed infrarossa della stella GJ3470, a 31 parsec di distanza dalla Terra (dove 1 parsec è pari a circa 3,26 anni luce). Dall’osservazione della diminuzione della luce della stella durante il transito planetario del pianeta, gli astronomi hanno potuto analizzare la luce diffusa dall’atmosfera del pianeta.

I dati suggeriscono che il pianeta possieda un cielo blu privo di nuvole, che potrebbe aiutare a rivelare la composizione della sua atmosfera. I dati fotometri sono anche abbastanza precisi da suggerire l’utilizzo dei telescopi terrestri per scoprire pianeti di dimensioni della Terra attorno ad altre stelle, anziché  basarsi solo su osservatori o telescopi spaziali.

Il numero di pianeti extrasolari confermati scoperti finora ha raggiunto un numero che si avvicina oramai al migliaio, 909 pianeti attorno a 701 stelle per la precisione, secondo i dati del NASA Exoplanet Archive (aggiornamento al 3 ottobre 2013 con la conferma di tre nuovi pianeti HATS-2 b, HATS-3 b e GJ2034).

Quasi un terzo di questi pianeti transita di fronte alla loro stella, una circostanza fortunata che permette di determinare il raggio dell’oggetto attraverso delle semplici assunzioni geometriche. Tuttavia, la grande maggioranza di questi pianeti manca di una completa caratterizzazione, che include la conoscenza della loro struttura interna, la composizione dell’atmosfera e la storia evolutiva (Seager & Deming 2010). Questo è ancora più limitante se si tiene conto che la maggior parte parte dei pianeti extrasolari conosciuti finora ha proprietà fisiche che sono completamente differenti da quelle trovate nel nostro Sistema Solare, cioè non è possibile riferirsi a “semplici” analogie coi pianeti a noi conosciuti (Zhou et al. 2012).

La maggior parte delle scoperte degli ultimi anni (1995-2007) è stata in parte influenzata dalle scoperte dei pianeti di tipo “Hot Jupiter”, ossia di pianeti di dimensioni simili a Giove ma estremamente caldi e vicini alla loro stella, molto più di quanto non lo sia Mercurio al nostro Sole. Grazie alle missioni spaziali come CoRoT (Baglin et al. 2006) e Kepler (Borucki et al. 2010) della NASA vi è oggi la possibilità di aumentare i confini della nostra conoscenza e di ricavare i valori dei raggi planetari e delle loro masse anche nel caso di piccoli oggetti, rilevando la presenza di sistemi planetari attorno a stelle dalle caratteristiche più diverse.

Non sorprende il fatto che il panorama osservativo stia diventando sempre più complesso, con nuove, e qualche volta anche inattese, classi di pianeti.

Le Super-Terre (con masse comprese tra 2 e 10 masse solari) e i pianeti “Nettuniani” (con masse tra 15 e 50 masse terrestri) sono dei nuovi pezzi del puzzle di questa complessità planetaria che mostrano una diversità estremamente articolata che non è facilmente spiegabile coi modelli o ipotizzando dei vincoli osservativi (Haghighipour 2011). Le Super-Terre e i pianeti Nettuniani erano stati ipotizzati esistere come una classe separata e ben distinta da pianeti rocciosi e ghiacciati.

Un caso emblematico è dato da Gliese 1214b (GJ1214b, Charbonneau et al. 2009) per il quale, tra gli scenari permessi per questo oggetto, vi è quello di un “mini-Giove” con un piccolo nucleo solido e un grande involucro gassoso di H ed He primordiale; un pianeta simile a Nettuno con un’atmosfera composta da ghiacci sublimati; un “mondo d’acqua” oppure una Super-Terra rocciosa con un’atmosfera degassata (Rogers & Seager 2010). Esempi simili più recenti sono dati da altri pianeti quali HAT-P-26b (Hartman et al. 2011) e GJ3470b (Bonfils et al. 2012).

Il team di astronomi ha osservato il transito completo di GJ3470b grazie alla Large Binocular Telescope Camera del Large Binocular Telescope (LBT, Monte Graham in Arizona) nella notte tra il 16 e il 17 febbraio 2013. I dati suggeriscono dei modelli di atmosfera priva di nubi e di nebbia, fortemente dominati dall’idrogeno e dall’elio. Questa è anche la composizione atmosferica più probabile per GJ 3470b in base alle teorie degli interni planetari.

Allo stesso tempo, l’accuratezza senza precedenti delle misure dimostra che la rilevazione fotometrica di pianeti di tipo terrestre attorno a stelle nane di tipo M (quindi più fredde del Sole) è possibile con l’uso di telescopi terrestri.

Riferimenti nel post:

Baglin, A., Auvergne, M., Barge, P., et al. 2006, in ESA Special Publication, Vol. 1306, ESA Special Publication, ed. M. Fridlund, A. Baglin, J. Lochard, & L. Conroy, 33

Borucki, W. J., Koch, D., Basri, G., et al. 2010, Science, 327, 977

Charbonneau, D., Berta, Z. K., Irwin, J., et al. 2009, Nature, 462, 891

Haghighipour, N. 2011, Contemporary Physics, 52, 403

Rogers, L. A. & Seager, S. 2010, ApJ, 716, 1208

Seager, S. & Deming, D. 2010, ARA&A, 48, 631

Zhou, J.-L., Xie, J.-W., Liu, H.-G., Zhang, H., & Sun, Y.-S. 2012, Research in Astronomy and Astrophysics, 12, 1081

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Articolo:

Astronomy & Astrophysics: V. Nascimbeni, G. Piotto, I. Pagano, G. Scandariato, E. Sani, M. Fumana, The Blue Sky of GJ3470b: the Atmosphere of a Low-mass planet unveiled by ground-based photometry, A&A, settembre 2013, www.aanda.org/index.php?option=com_article&access=doi&doi=10.1051/0004-6361/201321971 – il formato pdf è disponibile su: http://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa21971-13.pdf

Nature: Fine weather on far-off planet:  http://www.nature.com/nature/journal/v502/n7469/full/502009a.html

EXO-IT – Exoplanets in Italy : http://www.oact.inaf.it/exoit/EXO-IT/Home.html

Per essere sempre aggiornati sulle nuove pubblicazioni sugli esopianeti (sito per professionisti): ExoPlanet News – An Electronic Newsletter: http://exoplanet.open.ac.uk/

Sabrina