Composizione di un pianeta sub-Nettuniano ottenuta con ESPRESSO e TESS. L’articolo: “A sub-Neptune and a non-transiting Neptune-mass companion unveiled by ESPRESSO around the bright late-F dwarf HD 5278 (TOI-130)” di A. Sozzetti (INAF-OATo) pubblicato su A&A
Il satellite Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA è uno dei telescopi più importanti per la ricerca degli esopianeti. TESS è progettato per scoprire esopianeti utilizzando il metodo dei transiti: ossia identificando le stelle caratterizzate da periodiche occultazioni da parte dei loro pianeti, chiamate appunto transiti. Ad oggi, circa il 27% degli esopianeti scoperti grazie ad osservazioni di TESS rientra nella classe dei pianeti sub-nettuniani. Questi esopianeti hanno un raggio compreso tra 2 e 4 raggi terrestri, e costituiscono una tipologia di pianeti che non è presente nel Sistema Solare. Per questo motivo, lo studio del processo di formazione dei pianeti sub-nettuniani, e della loro struttura interna e composizione, è uno dei campi di particolare interesse nella scienza esoplanetaria.
La composizione degli esopianeti viene tipicamente stimata dalla loro densità. Quest’ultima viene calcolata direttamente dal rapporto tra massa e volume del pianeta: il volume viene stimato dallo studio dei transiti, mentre la massa dall’analisi delle velocità radiali (ossia dallo studio delle piccole oscillazioni della stella lungo la linea di vista dovute all’orbita ed all’attrazione gravitazionale dei propri pianeti). Per gli esopianeti di tipo sup-nettuniano, questo spesso non basta: è infatti dimostrato come questi pianeti, soprattutto se in orbite strette attorno le loro stelle, non siano pianeti puramente rocciosi, ma sono caratterizzati da una frazione significativa di elementi volatili. Aa oggi sono stati proposti diversi modelli per descrivere la composizione sia del nucleo che dell’atmosfera dei pianeti sub-nettuniani.
Il team di ricercatori guidato dall’astronomo Alessandro Sozzetti (INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino) ha analizzato 43 osservazioni spettroscopiche ottenute con lo spettrografo ESPRESSO del Very Large Telescope dell’European Southern Observatory ed osservazioni ottenute con TESS, della stella TOI-130 (HD 5278). Questa stella, di classe spettrale F ed alla distanze di circa 185 anni luce da noi, ospita un pianeta sub-nettuniano con un periodo orbitale di 14.3 giorni. Come descritto nell’articolo “A sub-Neptune and a non-transiting Neptune-mass companion unveiled by ESPRESSO around the bright late-F dwarf HD 5278 (TOI-130)“, recentemente pubblicato su Astronomy & Astrophysics, l’analisi congiunta delle curve di luce ottenute con TESS e delle velocità radiali con ESPRESSO ha permesso di ricavare la massa di HD 5278 b (7.8 masse terrestri), il suo raggio (2.45 raggi terrestri), e quindi il valore di densità medio del pianeta (2.9 g/cm3). Da questa stima, e dal confronto con valori previsti da modelli teorici, il team ha concluso che HD 5278 b è un pianeta sub-nettuniano ricco di acqua (circa il 30% della sua massa), con uno strato gassoso che comprende circa il 0.4% della massa del pianeta ed il 17% del suo raggio. Le osservazioni di ESPRESSO hanno inoltre permesso al team di identificare un secondo pianeta nel sistema, con un periodo orbitale di circa 41 giorni ed un limite inferiore alla sua massa di 18.4 masse terrestri. Allo studio ha partecipato anche l’astronoma G. Micela dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.
L’immagine (cliccare qui per visualizzare la figura interamente) mostra un diagramma massa vs. raggio dei pianeti sub-nettuniani noti. Il colore indica le diverse temperature di equilibrio dei pianeti. Le curve rappresentano invece le relazioni previste da modelli che descrivono la composizione interna del pianeta, come indicato in legenda. Sono anche indicate le posizioni di Urano e Nettuno, insieme a HD 5278 b e gli esopianeti sub-nettuniani K-36 b e K2-292 b.
