Impressione artistica della sistema multi-pianeta attorno alla stella nana K HIP-99452
di Redazione INAF-OATo
Un team di ricercatori guidato dall’ INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino ha scoperto e caratterizzato un sistema di esopianeti particolarmente interessante attorno alla stella HIP-99452, una nana K brillante (V=7.3 mag) e vicina (d=20 pc), grazie a 141 misure di alta precisione di velocità radiale raccolte con lo spettrografo HARPS-N (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher for the Northern Hemisphere) al Telescopio Nazionale Galileo, nelle Isole Canarie.
I ricercatori hanno rivolto la loro attenzione a questa stella perché la missione spaziale TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) della NASA aveva scoperto un candidato pianeta in transito con un raggio inferiore a quello di Nettuno (sub-Nettuno), che orbita attorno ad essa con un periodo di circa 13 giorni. Analizzando sia la fotometria TESS che le velocità radiali HARPS-N, essi sono stati in grado di confermare la natura planetaria dell’oggetto transitante e di determinarne il raggio, la massa e la densità media rispettivamente pari a ~2,9 REarth (raggi terrestri), ~5 MEarth (masse terrestri) e 1,2 g cm-3. La densità media relativamente bassa implica che il pianeta, denominato TOI-5789c, debba possedere un’atmosfera, che potrebbe essere ricca di idrogeno o di acqua. Queste due diverse composizioni atmosferiche corrispondono a due diversi luoghi di formazione del pianeta, e cioè all’interno o al di là del fronte di condensazione dell’acqua a ~1-3 UA nel disco protoplanetario primordiale, prima che il pianeta iniziasse a migrare verso la sua stella madre.
La caratterizzazione atmosferica con i telescopi spaziali James Webb (JWST) e, in futuro, con Ariel (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) ci aiuterà a comprendere meglio l’origine e la natura del pianeta sub-Nettuno TOI-5789c e, forse, dei pianeti sub-Nettuniani in generale. La risposta ancora elusiva alla domanda se i pianeti sub-Nettuniani siano principalmente poveri o ricchi di acqua ha profonde implicazioni per i modelli di formazione dei pianeti. “Le osservazioni del JWST nel prossimo futuro potrebbero rivelare la vera composizione del pianeta, che non può essere determinata in modo univoco dalla sola misura della densità planetaria media. TOI-5789c è attualmente il pianeta di piccola taglia più favorevole per la caratterizzazione atmosferica attraverso la spettroscopia di trasmissione con il JWST, grazie alla combinazione ideale dei parametri planetari e della luminosità della stella madre“, afferma il dottor Aldo S. Bonomo, ricercatore dell’INAF e primo autore dell’articolo.
Grazie a meticolose analisi delle velocità radiali HARPS-N, il team ha scoperto altri tre compagni di piccola massa del pianeta transitante TOI-5789c, uno in un’orbita interna con un periodo di 2,8 giorni (TOI-5789b) e gli altri due in orbite esterne con periodi rispettivamente di 30 e 63 giorni (TOI-5789d ed e). “Più velocità radiali HARPS-N prendevamo e più segnali trovavamo. Abbiamo dovuto più che raddoppiare il numero di misure inizialmente previsto per caratterizzare bene l’architettura di questo sistema esoplanetario”, spiega Luca Naponiello, ricercatore dell’INAF e secondo autore dell’articolo.
I pianeti TOI-5789 hanno inclinazioni reciproche relativamente elevate, poiché solo il pianeta c osservato è in transito, a differenza della maggior parte dei sistemi planetari multipli compatti e complanari individuati dal telescopio spaziale Kepler della NASA. Ciò rende l’origine di questo sistema planetario ancora più intrigante, poiché potrebbe aver attraversato una fase di instabilità dinamica, che ha portato all’espulsione o alla collisione di uno o più pianeti prima che il sistema raggiungesse la sua attuale configurazione stabile.
Per maggiori dettagli leggi l’articolo:
“The GAPS programme at TNG. LXXI. A sub-Neptune suitable for atmospheric characterization in a multiplanet and mutually inclined system orbiting the bright K dwarf TOI-5789 (HIP 99452)”, pubblicato su Astronomy & Astrophysics
108 Transits of the planet TOI-5789c observed by the TESS satellite and shown in phase with the planet's ephemeris.
Radial signals of the four planets TOI-5789b (top left panel), c (top right panel), d (bottom left panel), and e (bottom right panel) in the HARPS-N data, phased with the planetary ephemeris.
Mass-radius diagram of the known small planets (Rp ≤ 4 REarth), where the color depends on the equilibrium temperature (the red and blue circles indicate the hottest and coldest planets, respectively). The solid lines show different planetary composition curves (see the legend). The gray circles indicate Venus (V), Earth (E), Uranus (U), and Neptune (N). TOI-5789 c is indicated by a square.