Un Sistema Planetario Anomalo Pone Nuovi Quesiti Ai Ricercatori

La scoperta di un pianeta gigante in orbita attorno alla sua stella a 650 volte la distanza media Terra-Sole ha lasciato gli astronomi perplessi su come si possa essere formato.

Un team internazionale di astronomi della University of Arizona hanno scoperto un pianeta extrasolare 11 volte la massa di Giove che orbita intorno alla sua stella a 650 volte la distanza media Terra-Sole.
Chiamato HD 106906 b è diverso da qualsiasi altro oggetto nel nostro Sistema Solare.
"Questo sistema è particolarmente affascinante perché nessun modello di una pianeta o formazione stellare puó spiegarlo", ha detto Vanessa Bailey, che ha guidato la ricerca.

Si pensa che i pianeti vicini alle loro stelle, come la Terra, si fondono da piccoli planetesimi nati nel disco primordiale di gas e polveri che circonda una stella in formazione. Tuttavia, questo processo agisce troppo lentamente per far crescere i pianeti giganti lontano dalla loro stella. Un altro meccanismo proposto è che i pianeti giganti si possano formare da un rapido collasso diretto di materiale del disco. Tuttavia, i dischi primordiali raramente contengono una massa sufficiente nei tratti esterni per consentire ad un pianeta come HD 106906 b di formarsi. Diverse ipotesi alternative sono state avanzate, tra cui la formazione di un mini sistema stellare binario.
"Un sistema binario può formarsi quando due ciuffi adiacenti di gas collassano più o meno indipendentemente per formare stelle abbastanza vicine per esercitare un'attrazione gravitazione reciproca e legarle insieme in una orbita" spiegato Bailey.

"È possibile che, nel caso del sistema di HD 106906 la stella e il pianeta collassano indipendentemente dai ciuffi di gas, ma per qualche motivo un ciuffo progenitore del pianeta era affamato di materiale e non è mai cresciuto abbastanza per accendersi e diventare una stella".
Secondo Bailey, il problema relativo a questo scenario è che il rapporto di massa delle due stelle in un sistema binario è tipicamente non più di 10 a 1.
"Nel nostro caso, il rapporto di massa è superiore di 100 a 1," ha spiegato. "Questo rapporto di massa estrema, non è previsto dalle teorie di formazione di stelle binarie, proprio come la teoria della formazione dei pianeti prevede che non si possano formare pianeti così lontani dalla stella ospite".

Questo sistema è inoltre di particolare interesse, perché i ricercatori possono ancora rilevare il residuo "disco di detriti" del materiale lasciato dal pianeta e dalla formazione stellare.
"Sistemi come questo, dove abbiamo ulteriori informazioni sull'ambiente in cui il pianeta si trova, hanno il potenziale di aiutarci a distinguere i vari modelli di formazione", ha aggiunto Bailey. "Future osservazioni del moto orbitale del pianeta e del disco di detriti della stella primaria potranno aiutarci a rispondere a questa domanda".

A soli 13 milioni di anni, questo giovane pianeta brilla ancora dal calore residuo della sua formazione. Perché con i suoi 2.700 gradi Fahrenheit (circa 1.500 gradi Celsius) il pianeta è molto più fresco rispetto alla sua stella ospite, emette la maggior parte della sua energia negli infrarossi piuttosto che nella luce visibile.
La Terra a confronto, si è formata 4,5 miliardi anni fa ed è quindi circa 350 volte più vecchia di HD 106906 b.

Le osservazioni con le imaging dirette richiedono immagini squisitamente nitide, simili a quelle fornite dal telescopio spaziale Hubble. Per raggiungere questa risoluzione della Terra è richiesta una tecnologia chiamata Adaptive Optics, o AO. Il team ha utilizzato i nuovi Magellan Adaptive Optics System (Magao) e la fotocamera dell'infrarosso termico Clio2, entrambe sviluppate presso l'UA e montate su un telescopio Magellan da 6,5 metri, nel deserto di Atacama in Cile.

Il prof. Laird Chiudi ha detto: "Magao era in grado di utilizzare la sua speciale Adaptive camera, con 585 attuatori, ogni movimento 1.000 volte al secondo, per eliminare la sfocatura dell'atmosfera. La correzione atmosferica ha consentito l'individuazione del debole calore emesso da questo esopianeta senza confusione dalla stella madre più calda".

"Clio è stato ottimizzato per le lunghezze d'onda infrarosse termiche, in cui i pianeti giganti sono più brillanti rispetto alle loro stelle di accoglienza, il che significa che i pianeti vengono più facilmente impressi a queste lunghezze d'onda", ha spiegato il prof. Philip Hinz, che dirige il Centro di UA per le Astronomicol Adaptive Optics.

Il team è stato in grado di confermare che il pianeta si sta muovendo insieme alla sua stella ospite, confutandoli con i dati del telescopio spaziale Hubble otto anni prima per un altro programma di ricerca. Utilizzando lo spettrografo FIRE, anch'esso installato sul telescopio Magellan, il team ha confermato la natura planetaria del compagno. "Le immagini ci hanno confermato la sua presenza e alcune informazioni sulle sue proprietà, ma solo uno spettro ci dà informazioni dettagliate sulla natura e composizione", ha spiegato il co-ricercatore Megan Reiter, presso il Dipartimento di Astronomia UA. "Tali informazioni dettagliate, raramente sono disponibile per pianeti extrasolari direttamente impressionate, rendendo HD 106906 un obiettivo prezioso per lo studio futuro".
"Ogni nuovo pianeta rilevato direttamente spinge la nostra comprensione di come e dove i pianeti si possono formare," ha detto il co-ricercatore Tiffany Meshkat, uno studente laureato presso il Leiden Observatory, nei Paesi Bassi. "Questa scoperta è particolarmente emozionante perché il pianeta è in orbita così lontano dalla sua stella madre. Questo porta a molte domande intriganti sulla sua storia di formazione e sulla composizione. Scoperte come HD 106906 b ci forniscono una comprensione più profonda della diversità degli altri sistemi planetari".

Il documento di ricerca, A Planetary-mass Companion Outside a Massive Debris Disk è stato accettato per la pubblicazione su The Astrophysical Journal Letters e apparirà in un prossimo numero.
lo sviluppo di Magao è stato finanziato dal programma principale Research Instrumentation del National Science Foundation, e il suo programma Telescope System Instrumentation Program and an Advanced Technologies and Instrumentation Award.

I membri del team scoperta sono Vanessa Bailey (UA), Tiffany Meshkat (Leiden Observatory [LO]), Megan Reiter (UA), Katie Morzinski (UA), Jared Maschi (UA), Kate YL Su (UA), Philip M . Hinz (UA), Matthew Kenworthy (LO), Daniel Stark (UA), Eric Mamajek (University of Rochester), Runa Briguglio (Arcetri Observatory [AO]), Laird M. Chiudi (UA), Katherine B. Follette (UA ), Alfio Puglisi (AO), Timothy Rodigas (UA, Carnegie Institute di Washington [CIW]), Alycia J. Weinberger (CIW), e Marco Xompero (AO).

Traduzione a cura di Arthur McPaul

Foto in alto:
Rappresentazione artistica del sistema planetario HD106906 (Credit: NASA/JPL-Caltech)


Fonte:
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/12/131205141629.htm

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Le anomalie del pianeta "b Pictoris"

Nuove osservazioni ad alta risoluzione angolare del pianeta gigante in orbita intorno alla stella β Pictoris stanno aiutando gli scienziati a comprendere i meccanismi con cui si formano i pianeti extrasolari.
 

β Pic è una stella molto giovane di circa 12 milioni di anni [1], posta a 63,4 anni luce di diatanza con una massa del 75% più grande di quella del nostro Sole.
β Pic è ben nota agli scienziati perché ospita un esteso disco circumstellare, il primo direttamente ripreso più di 25 anni fa.

Nel 2009, fu scoperto un pianeta gigante all'interno del disco con una distanza orbitale dalle 8 alle 15 unità astronomiche (UA) dalla stella.

β b Pictoris è il più vicino pianeta extrasolare alla sua stella che sia mai stato ripreso. Questo pianeta offre una nuova opportunità per studiare i processi di formazione planetaria, in particolare le interazioni tra i pianeti e i loro dischi nativi.

Un team internazionale di astronomi [2] hanno osservato il sistema β Pic, utilizzando lo strumento da 2,18 micron, sul VLT mentre le precedenti osservazioni erano state fatte vicino ai 4 micron. Il team ha individuato il pianeta e ha confrontato queste nuove osservazioni con quelle precedenti. Combinando insieme tutti i dati, il team è stato poi in grado di misurare la massa del pianeta, dalle 7 alle 11 volte quella di Giove e la sua temperatura effettiva, tra i 1100 e i 1700 ° C [3].

Questi nuovi dati ci dicono qualcosa in più sulla sua formazione. Il pianeta β Pic b è ancora caldo, il che implica che ha mantenuto la maggior parte del calore primordiale acquisito durante la sua formazione. Se si é formato in modo analogo ai pianeti giganti del nostro Sistema Solare [4], la sua massa e la sua temperatura non possono essere spiegate dagli attuali modelli evolutivi che ipotizzano un rilascio della quantità di energia acquisita durante l'accrescimento dei materiali disco, nei primi milioni di anni dalla formazione.

Quindi le prossime osservazioni di β Pictoris b con il Naco sul VLT e i telescopi spaziali di nuova generazione dovranno  fornire maggiori dettagli sulla sua atmosfera e sulle sue proprietà orbitali per comprendere come riesca ad influenzare il disco di materiale circostante.

Nell'immagine sopra le osservazioni dell'esopianeta Pictoris b β. Il pianeta è stato ripreso nel 2003 (immagine a sinistra) a L  (3,8 micron), nel piano del disco circumstellare che circonda la stella (non visto qui). E' stato rilevato ancora una volta nel mese di ottobre del 2009 (al centro) quando si era trasferito verso l'altro lato della stella. Le nuove osservazioni effettuate nel marzo 2010 a 2,18 micron, sono mostrate nel pannello di destra. Il pianeta si è spostato ancora una volta dalla sua posizione misurata nel 2009. (Credit: Immagine gentilmente concessa da Astronomy & Astrophysics)

 
NOTE:

[1] Il sistema β Pictoris è molto più giovane del nostro Sistema Solare che si è formato circa 4,5 miliardi anni fa.

[2] Il team di astronomi comprende M. Bonnefoy, A.-M. Lagrange, Chauvin G., D. Ehrenreich, D. Mouillet (IPAG, Grenoble, Francia), Boccaletti A., D. Rouan, D. Gratadour (LESIA-Observatoire de Paris, Meudon, Francia), D. Apai (Space Telescope Institute, Baltimore, USA), F. Allard (CRAL-ENS, Lione, Francia), Girard JHV (ESO, Santiago, Cile), M. Kasper (ESO, Garching, Germania).

[3] La temperatura effettiva di un pianeta è la temperatura superficiale che si avrebbe se fosse irradiato come un "corpo nero", cioè, se assorbisse tutta la radiazione proveniente dalla sua stella e non fosse riemessa verso lo spazio. Ad esempio, la temperatura effettiva terrestre è di circa -18 ° C, mentre la sua temperatura superficiale effettiva è di 14 ° C in media.

[4] I pianeti giganti del nostro Sistema Solare (Giove, Saturno, Urano e Nettuno) si sono molto probabilmente formati all'interno del disco circumstellare che circonda il Sole a partire da embrioni di materiale solido (ghiaccio, silicati) che hanno inghiottito i gss circostanti dal disco circumstellare.

CONSIDERAZIONI:

Osservare un altro pianeta in un altro sistema planetario, in una fase primordiale della sua esistenza, è come andare indietro nel tempo e capire come si svilupparono i pianeti del nostro Sistema Solare.

Solo dopo aver acquisito una conoscenza piena della formazione planetaria, sarà possibile realizzare un modello scientifico esatto. Ogni stella, in base alla sua massa e al materiale eventualmente avanzato dalla combustione nucleare, ha la possibilità di dar vita ad un sistema planetario.

Riducendo i dati di analisi in un modello esatto, cosa non facile, potrà essere più facile per gli scienziati in futuro, individuare sistemi planetari con pianeti di tipo terrestre  idonei ad ospitare la vita come noi la conosciamo.

Quando una seconda Terra sarà scoperta e sarà realizzato un modello matematico, allora analizzando le stelle con dischi di formazione o esopianeti noti, potrà essere avviata in modo sistematico anche la caccia a tappeto di pianeti abitabili.

Per gli organismi di ricerca come il SETI, sarà allora più facile scandagliare le eventuali presenze di segnali radio artificiali e di vita intelligente.

Traduzione e considerazioni finali a cura di Arthur McPaul (dal Centro Ufologico Ionico)

Fonte

Il pianeta che si crede una stella

Tra gli oltre 500 pianeti finora scoperti al di fuori del nostro Sistema solare ce ne sono davvero di tutte le specie: grandissimi (anche parecchie volte più di Giove), composti di solo gas e polveri o di tipo roccioso, con o senza atmosfera, con temperature rigidissime – solo qualche decina di gradi sopra lo zero assoluto - oppure delle vere e proprie fornaci. In questa eterogenea varietà di corpi celesti ecco spuntare WASP-33b, il più caldo pianeta scoperto finora, che possiede una temperatura superficiale tanto elevata – oltre 3000 gradi celsius – da superare quella delle stelle più fredde, come le nane rosse, che possono scendere anche a “soli” 2500 gradi celsius.

Indizi della presenza del pianeta intorno alla stella denominata WASP-33, distante circa 380 anni luce da noi, nella direzione della costellazione di Andromeda, erano già stati raccolti nel 2006 grazie alle osservazioni del progetto SuperWASP (Super Wide Angle Search for Planets). Solo ulteriori indagini hanno però confermato l’esistenza del corpo celeste e hanno permesso agli astronomi di ricavarne le principali caratteristiche. Che sono davvero estreme. Non solo per la massa di WASP-33b, stimata in circa 4 volte quella di Giove, quanto per la distanza dalla stella intorno a cui ruota: appena 3,8 milioni di chilometri, pari a dieci volte quella che separa la Terra dalla Luna. Una configurazione che porta il pianeta a compiere un’orbita completa in poco più di 29 ore. In pratica, un anno su WASP-33b dura poco più di un giorno terrestre.

Questa estrema vicinanza si fa sentire: sulla superficie del pianeta si registrano ben 3200 gradi, complice anche l’elevata temperatura della stella madre, misurata a 7200 gradi centigradi, una delle più calde tra quelle intorno a cui è nota la presenza di pianeti.

Già queste proprietà fanno di WASP-33b un pianeta unico nel suo genere, ma un altro studio, guidato  da Enrique Herrero, della Universitat Autonoma de Barcelona e pubblicato nel numero di questo mese della rivista Astronomy&Astrophysics, presenta la scoperta di una ulteriore, sorprendente peculiarità che sembra possedere questo sistema planetario. La stella madre mostra contemporaneamente due tipi di pulsazione: radiale e non. In parole semplici, il primo indica un’espansione e un restringimento periodico della stella, come se fosse un palloncino che viene ritmicamente gonfiato e sgonfiato. Il secondo tipo di deformazione è simile a quello di marea che subisce la Terra per l’effetto della forza di attrazione gravitazionale prodotta dalla Luna. Quest’ultimo fenomeno potrebbe essere proprio dovuto all’estrema vicinanza tra stella e pianeta.

Per comprendere meglio la natura di WASP-33 e del suo pianeta saranno necessari ulteriori studi, ma gli astronomi sono convinti che questo particolarissimo sistema potrà fornire preziose informazioni sui meccanismi delle pulsazioni stellari, sulle interazioni stella-pianeta e sull’evoluzione di questo tipo di sistemi planetari.

di Marco Galliani

Chandra scopre stella cannibale

Grazie al Chandra X-ray Observatory della NASA è stata scoperta la prova che una stella ha recentemente inghiottito una stella compagna o un pianeta gigante. La probabile esistenza di un tale stella cannibale fornisce nuovi indizi su come le stelle ed i pianeti possono interagire tra loro con l'età.

La stella in questione, nota come Piscium BP (BP Psc), sembra essere una versione più evoluta del nostro Sole, ma con un disco di polveri e gas che lo circonda. Da essa sono stati rilevati, anche in ottico, alcuni jet in uscita dal sistema in senso opposto. Mentre il disco e i getti sono caratteristiche di una stella molto giovane, diversi indizi, tra cui i nuovi risultati da Chandra, suggeriscono che BP Psc è una vecchia stella nella sua fase di gigante rossa i cui getti sono, i resti di una interazione recente e catastrofica con una stella vicina o un pianeta gigante.

Quando le stelle come il Sole iniziano a scarseggiare di combustibile nucleare, si espandono e si gonfiano, inglobando pianeti o stelle vicine.
Sembra che BP Psc abbia recentemente distrutto un oggetto vicino secondo Joel Kastner del Rochester Institute of Technology, che ha condotto lo studio con il Chandra.

In primo luogo, BP Psc non si trova in prossimità di nuvole in si formano le stelle e non ci sono altre stelle conosciute giovani nelle sue immediate vicinanze.
In secondo luogo, in comune con la maggior parte delle stelle anziane, la sua atmosfera contiene solo una piccola quantità di litio.
In terzo luogo, la sua gravità superficiale sembra essere troppo debole per una stella giovane.
Le stelle di piccola massa sono più luminose rispetto alla maggior parte ad altre stelle in raggi X e quindi le osservazioni ai raggi X possono essere utilizzate per stabilirne l'età.

Infatti l'emissione di raggi X misurata per BP Psc è coerente con quella della rapida rotazione di stelle giganti.
Lo spettro di emissione di raggi X è coerente con i getti che si verificano sulla superficie della stella, o con interazioni tra la stella e il disco che lo circonda.
L'attività magnetica della stella stessa potrebbe essere generata da una dinamo a rapida rotazione causata dal processo di immersione.

La superficie della stella è oscurata in tutta la bande del visibile e nel vicino infrarosso, per cui l'osservazione di Chandra rappresenta la prima rilevazione a qualsiasi lunghezza d'onda di BP Psc.

"BP Psc ci dimostra che le stelle come il nostro Sole possono vivere tranquillamente per miliardi di anni" ha detto il co-autore David Rodriguez da UCLA, "ma quando si espandono possono inglobare una stella o un pianeta limitrofo".

Un esame per mezzo di osservazioni con il telescopio spaziale Spitzer ha riportato la possibile presenza di un pianeta gigante nel disco circostante BP Psc. Questo potrebbe essere un pianeta di recente formazione o uno che faceva parte del sistema planetario.

"Abbiamo molti dettagli importanti ma c'è ancora bisogno di lavorare su ggetti come BP Psc, perchè sono davvero entusiasmanti", ha detto Kastner.

Foto in alto:
L'immagine composita a sinistra mostra la visione a raggi X ed i dati ottici di Piscium BP (BP Psc), una versione più evoluta del nostro Sole posta circa 1.000 anni luce dalla Terra. I dati del Chandra X-ray Observatory sono colorati in viola, mentre i dati ottici del telescopio da tre metri Shane 3 Lick Observatory sono mostrati in arancione, verde e blu.
BP Psc è circondata da un disco di gas e polvere e ha una coppia di getti lunghi diversi anni luce che saltano fuori dal sistema. A destra, vista ravvicinata artistica. Per chiarezza è mostrato un getto stretto ma in realtà è probabilmente molto più ampio e si estende attraverso le regioni interne del disco. A causa del disco polveroso, la superficie della stella è oscurata in ottica e nel vicino infrarosso. Pertanto, l'osservazione di Chandra è la prima rilevazione di questa stella, in ogni lunghezza d'onda. (Credit: X-ray: NASA / CXC / RIT / J. Kastner et al.; Ottica: UCO / Lecco / STScI / M. Perrin et al.; Illustrazione: CXC / M. Weiss)

Questi risultati sono apparsi in The Astrophysical Journal Letters. Altri co-autori dello studio sono stati Nicolas Grosso dell 'Università di Strasburgo, Ben Zuckerman da UCLA, Marshall Perrin dalla Space Telescope Science Institute, Thierry Forveille del Laboratorio di astrofisica di Grenoble in Francia e in James Graham dalla University of California, Berkeley.

A cura di Arthur McPaul

Link:
"http://www.sciencedaily.com/releases/2010/09/100914115234.htm"