L’inclinazione dell’orbita del giovane esopianeta TOI-837 b (35 milioni di anni) misurata grazie ad una conseguenza dell’effetto Doppler
L’inclinazione di un pianeta formato appena 35 milioni di anni fa permette di fare ipotesi sugli effetti che influenzano l’evoluzione di un giovane sistema planetario
Nel Sistema Solare tutti i pianeti maggiori orbitano all’incirca nel piano equatoriale del Sole, ma questo non vale per tutti i pianeti scoperti finora. Misurare l’inclinazione dell’orbita di un esopianeta rispetto all’asse di rotazione della propria stella è in realtà molto importante, soprattutto per i pianeti più giovani. Tale inclinazione, infatti, può venire influenzata da vari processi che giocano un ruolo fondamentale nel plasmare l’architettura finale dei sistemi planetari. Ma come possiamo misurare l’inclinazione delle orbite di mondi così lontani?
Dobbiamo innanzi tutto ricordare la natura ondulatoria della luce. Questo significa, tra l’altro, che la luce può essere influenzata dall’effetto Doppler quando la sorgente si muove rispetto all’osservatore. Se nelle onde sonore questo provoca una variazione della frequenza del suono ascoltato (il classico esempio dell’ambulanza), cosa cambia quando la sorgente luminosa è in moto? Anche in questo caso varia la frequenza della radiazione emessa, che può essere rilevata tramite spettroscopia, analizzando ad esempio i segnali emessi o assorbiti (righe di emissione o assorbimento) da atomi o molecole specifiche.
L’effetto Doppler influenza anche la radiazione emessa dalla superficie di una stella, per il semplice fatto che la stella sta ruotando attorno al proprio asse. Questo fa sì che una parte della superficie stellare si muova verso di noi e una parte nella direzione opposta, provocando un effetto Doppler misurabile.
Cosa accade se un pianeta transita davanti alla stella con un’orbita perfettamente perpendicolare all’asse di rotazione della stella? Non molto, perché il pianeta oscurerà in egual modo le due porzioni della superficie stellare (quella in avvicinamento e quella in allontanamento rispetto a noi). Ma questo smette di essere valido nel caso in cui l’orbita sia inclinata. In questo caso è possibile osservare delle “asimmetrie” che, insieme a misure o stime del periodo di rotazione e del raggio della stella, permettono di ricavare l’inclinazione dell’orbita del pianeta. Questo fenomeno è chiamato effetto “Rossiter-McLaughlin”.
Il team guidato dall’astrofisico Giacomo Mantovan, dell’Università degli Studi e dell’Osservatorio Astronomico di Padova, ha sfruttato l’effetto Rossiter-McLaughlin per misurare l’inclinazione dell’orbita di TOI-837 b, un pianeta gassoso che orbita attorno a una stella di appena 35 milioni di anni appartenente all’ammasso stellare IC 2602 (il che semplifica la misura di molte proprietà stellari).
Lo studio ha permesso di misurare un’inclinazione moderata del pianeta e un’orbita pressoché circolare, probabilmente influenzata da effetti dovuti a una stella compagna non risolta o al disco protoplanetario nel quale il pianeta si è formato.
Lo studio è descritto nell’articolo “The 35-Myr old infant planet TOI-837 b has a mildly misaligned orbit”, recentemente pubblicato su Astronomy & Astrophysics. Tra i coautori figura anche l’astrofisica S. Benatti dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.
La figura di copertina (cliccare qui per visualizzarla interamente) mostra un’immagine in banda ottica dalla Sload Digitized Sky Survey dell’ammasso stellare IC 2602 (per lo più a sinistra dell’immagine) centrata su TOI-837
