Pianeti sub-nettuniani e fotoevaporazione per la stella BD+40 2790. Lo studio: “The GAPS Programme at TNG. LIX: A characterisation study of the ∼300 Myr old multi-planetary system orbiting the star BD+40 2790 (TOI-2076)” di M. Damasso (INAF – OATo) pubblicato su A&A

Lo studio dei sistemi esoplanetari di stelle con un’età di poche centinaia di milioni di anni può insegnare molto sulle prime e cruciali fasi evolutive dei sistemi planetari. Processi come la migrazione planetaria, che porta i pianeti a modificare la loro distanza dalla stella centrale, la circolarizzazione delle orbite e la fotoevaporazione dei pianeti giocano un ruolo fondamentale nella determinazione delle architetture finali dei sistemi planetari. In particolare, la fotoevaporazione si innesca quando gli strati esterni dell’atmosfera dei pianeti vengono intensamente irradiati da radiazione ad alta energia (raggi UV e X) proveniente dalla stella centrale. L’energia trasferita all’atmosfera fa sì che il gas negli strati più esterni si disperda, inducendo così un tasso, anche elevato, di perdita di massa da parte del pianeta.

 

Lo studio di sistemi esoplanetari giovani è complicato dall’intensa attività magnetica tipica delle stelle giovani, capace di produrre segnali che possono nascondere e talvolta anche imitare i segnali dovuti alla presenza di esopianeti attorno alle stelle. Per limitare l’impatto dell’attività magnetica, sono necessarie lunghe campagne osservative su ogni singola stella candidata a ospitare pianeti, utilizzando spettrografi ad alta risoluzione spettrale. Questo oggi è possibile grazie a progetti internazionali e campagne osservative come il progetto GAPS (Global Architecture of Planetary Systems), ideato e guidato da astronomi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica.

 

Uno dei team di ricercatori legati al progetto GAPS, guidato dall’astrofisico M. Damasso (INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino), ha studiato il sistema esoplanetario orbitante attorno alla stella di tipo K BD+402790 (nota anche con il codice TOI2076), con un’età di circa 300 milioni di anni, tramite l’analisi di una serie composta da ben 300 osservazioni spettroscopiche realizzate con lo spettrografo HARPS-N, montato al Telescopio Nazionale Galileo. Nel 2021, grazie a osservazioni ottenute dal satellite TESS della NASA, un vero e proprio cacciatore di esopianeti, sono stati identificati tre esopianeti attorno a questa stella, in un sistema molto compatto, con periodi orbitali di 10 (BD+402790 b), 21 (c) e 35 (d) giorni. Inoltre, uno studio del 2023 ha mostrato prove a supporto di un’atmosfera estesa contenente elio nel pianeta b, osservazioni successivamente messe in dubbio da un ulteriore studio pubblicato pochi mesi dopo.

 

Applicando una nuova tecnica mirata a ridurre l’impatto dell’attività magnetica della stella nel tentativo di misurare la massa dei pianeti, il team guidato da Damasso ha potuto ottenere dei limiti superiori della massa dei pianeti di BD+402790: 11-12, 12-13.5 e 14-19 (con valori più probabili tra 7 e 8) masse terrestri rispettivamente per i pianeti b, c e d. Grazie alle indicazioni sui valori delle masse dei tre pianeti, i ricercatori hanno potuto produrre una stima del tasso di fotoevaporazione fino ai prossimi 10 miliardi di anni. Il modello prevede una perdita di massa maggiore per il pianeta c e poi per il pianeta b, mentre l’evoluzione del raggio del pianeta d dipenderà principalmente dalla normale contrazione gravitazionale del pianeta piuttosto che dal processo di fotoevaporazione. In un periodo di 5 miliardi di anni, i pianeti avranno un raggio di 1.5-2 raggi terrestri (pianeta b), 2.5-3 o inferiore a 2 raggi terrestri (pianeta c) e 2-3 raggi terrestri per il pianeta d. Lo studio è descritto nell’articolo: “The GAPS Programme at TNG. LIX. A characterisation study of the ∼300 Myr old multi-planetary system orbiting the star BD+40 2790 (TOI-2076)“, recentemente pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics. Tra i coautori figurano anche gli astronomi D. Locci, S. Benatti, A. Maggio, G. Micela e R. Spinelli dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.

 

La figura di copertina (cliccare qui per visualizzarla interamente) mostra il diagramma massa-raggio. Sono indicati i valori corrispondenti ai pianeti con misure affidabili (simboli grigi), quelli più giovani di 800 milioni di anni (simboli neri) ed i valori corrispondenti ai pianeti di BD+402790 (simboli in giallo), utilizzando diversi simboli in funzione del metodo applicato per stimare le masse dei pianeti.