Un’atmosfera ricca di ferro per l’esopianeta KELT-9b. Pubblicato su A&A lo studio: “The GAPS Programme with HARPS-N at TNG. XIX. Atmospheric Rossiter-McLaughlin effect and improved parameters of KELT-9b” di F. Borsa (INAF-OA di Brera)
Ad oggi (Ottobre 2019) sono stati confermati 4073 esopianeti (pianeti che orbitano attorno stelle diverse dal Sole), con 4495 candidati. La quasi totalità di questi esopianeti è stata scoperta tramite la tecnica dei transiti (ossia misurando la riduzione di luminosità della stella centrale dovuta al pianeta che transita davanti ad essa lungo la nostra linea di vista) o delle velocità radiali (misurando, sfruttando l’effetto Doppler tramite osservazioni spettroscopiche a media/alta risoluzione spettrale, le oscillazioni della stella lungo la linea di vista causate dall’interazione gravitazionale con i propri pianeti). La comunità scientifica sta inoltre cominciando a spingersi oltre la “semplice” identificazione delle stelle con esopianeti. Negli ultimi anni, infatti, abbiamo cominciato ad individuare ed analizzare le atmosfere degli esopianeti, studiando la loro composizione chimica ed alcune proprietà come il profilo termico.
Il progetto GAPS (Global Architecture of Planetary Systems) è uno dei tanti progetti dedicati allo studio degli esopianeti che vedono un’importante partecipazione dell’Istituto Nazionale di Astrofisica. Il progetto ha come obiettivo lo studio delle architetture di sistemi esoplanetari noti, allo scopo di migliorare la nostra comprensione della formazione ed evoluzione dei sistemi esoplanetari. Il progetto si basa su osservazioni realizzate simultaneamente con due spettroscopi ad alta risoluzione montati al Telescopio Nazionale Galileo: HARPS-N che opera nell’ottico e GIANO-B nel vicino infrarosso (la combinazione di osservazioni simultanee in ottico ed infrarosso serve per distinguere il segnale delle velocità radiali dovuto ad esopianeti da segnali indotti dalla normale attività magnetica delle stelle).
La stella KELT-9 è una delle stelle osservate all’interno del progetto GAPS. Si tratta di una stella di classe spettrale A (con una temperatura superficiale di circa 10000 gradi), con un gioviano caldo (pianeti con una massa superiore a quella di Giove che orbitano attorno la propria stella ad una distanza molto ravvicinata) con un periodo orbitale di 1.48 giorni, denominato KELT-9b. Si tratta di uno dei pianeti più caldi tra gli esopianeti studiati in GAPS. Studi precedenti hanno individuato in KELT-9b la presenza di un’atmosfera in espansione (con una perdita di massa stimata attorno a 1012 g/sec, probabilmente sottostimata), con tracce di ferro (neutro e ionizzato), titanio ionizzato e magneso neutro.
L’analisi delle osservazioni GAPS di KELT-9b, presentata nell’articolo: “The GAPS Programme with HARPS-N at TNG. XIX. Atmospheric Rossiter-McLaughlin effect and improved parameters of KELT-9b” di F. Borsa (INAF – Osservatorio Astronomico di Brera), ha permesso di trovare un’ulteriore prova dell’esistenza di una ricca atmosfera attorno KELT-9b. Durante il transito del pianeta davanti la stella, infatti, è stato osservato, come spesso accade durante i transiti degli esopianeti, il fenomeno Rossiter-McLaughlin. Questo fenomeno consiste in un’alterazione del segnale della velocità radiale dovuto ad una combinazione tra rotazione della stella ed il transito dell’esopianeta. A causa della rotazione della stella attorno al proprio asse, infatti, metà della stella si muove nella nostra direzione, mentre l’altra metà nella direzione opposta. Questo produce un effetto Doppler in entrambi i sensi che comporta un allargamento delle righe spettrali. Quando il pianeta transita davanti la stella, esso oscura prima una delle due metà, poi l’altra, producendo un segnale che mima la presenza di un’ulteriore oscillazione. Di questo effetto si può tenere conto una volta noti i parametri dell’orbita del pianeta. Gli autori di questo studio hanno però dimostrato che nel caso di KELT-9b non è possibile ricostruire il segnale della velocità radiali solo assumendo l’effetto Rossiter-McLaughlin, ma che è necessario introdurre un ulteriore effetto dovuto alla presenza di un’atmosfera attorno al pianeta ricca di ferro. Questo effetto, denominato effetto Rossiter-McLaughlin Atmosferico, è stato osservato in questo studio per la prima volta. L’articolo è apparso recentemente su Astronomy & Astrophysics, e tra i coautori conta gli astronomi L. Affer, S. Benatti, A. Garrido Rubio, A. Maggio, J. Maldonado, e G. Micela dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.
La Figura (link per la figura completa) mostra la curva delle velocità radiali misurate per KELT-9 mediate in fase, con l’andamento atteso considerando l’orbita kepleriana del pianeta e l’effetto Rossiter-McLaughlin. I dati chiaramente non sono rappresentati dall’andamento teorico atteso, a meno di considerare l’effetto dovuto all’atmosfera descritto nello studio.
