[:it]Presentata una stima accurata dell’inclinazione orbitale di 5 esopianeti. Pubblicato su A&AS lo studio “The GAPS programme with HARPS-N at TNG XVI. Measurement of the Rossiter–McLaughlin effect of transiting planetary systems HAT-P-3, HAT-P-12, HAT-P-22, WASP-39, and WASP-60” di L. Mancini (Università di Roma Tor Vergata)[:en]The orbital inclination of 5 exoplanets is presented in teh study “The GAPS programme with HARPS-N at TNG XVI. Measurement of the Rossiter–McLaughlin effect of transiting planetary systems HAT-P-3, HAT-P-12, HAT-P-22, WASP-39, and WASP-60” of L. Mancini (University of Rome Tor Vergata), recently published by A&A[:]
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di Mario Giuseppe Guarcello ( segui mguarce)
La scoperta degli esopianeti gioviani caldi (pianeti di dimensioni gioviane in orbite molto strette attorno alla propria stella) ha rivoluzionato le teorie sul processo di formazione planetaria. E’ ancora argomento di dibattito se questi pianeti si siano formati nelle orbite attuali o a distanze maggiori dalla stella centrale, per poi migrare verso orbite interne (e.g. Maldonado et al. 2018).
Tra le possibili cause che regolano il meccanismo di migrazione planetaria, le principali sono: interazione tra il giovane pianeta ed il disco protoplanetario; scattering pianeta-pianeta; interazioni gravitazionali in sistemi binari o con stelle in passaggi ravvicinati. Questi processi possono influenzare l’inclinazione e l’eccentricità delle orbite in maniera diversa, fornendo così degli osservabili che permettono di discriminare l’efficacia dei processi stessi.
La proiezione nel cielo (λ) dell’inclinazione dell’asse orbitale (ψ) di un esopianeta rispetto all’asse di rotazione della stella centrale può essere calcolata da misure accurate di velocità radiali attraverso l’effetto Rossiter-McLaughlin. Misurare le velocità radiali consiste nel misurare i piccoli spostamenti Doppler nello spettro di una stella che ospita un esopianeta dovuti alle oscillazioni della posizione della stella rispetto al centro di massa comune con il proprio esopianeta. Un ulteriore effetto Doppler, legato alla rotazione della stella attorno al proprio asse, può essere osservato nello spettro durante un transito dell’esopianeta davanti il disco stellare: mentre la stella ruota, la radiazione emesse dalla porzione della stella che ruota verso l’osservatore subisce un effetto Doppler verso frequenze minori (blue-shifted), mentre la porzione che ruota in direzione opposte verso frequenza maggiori (red-shifted). Durante il transito di un esopianeta, se la sua orbita non è inclinata rispetto all’equatore della stella, l’emissione blue-shifted e quella red-shifted saranno occultate in modo uguale. Se l’orbita è inclinata, le due porzioni saranno invece occultate in modo diverso, permettendo di misurare l’inclinazione λ dell’orbita planetaria. Se con misure indipendenti si conosce l’inclinazione dell’asse di rotazione della stella, è anche possibile misurare ψ.
Sfruttando l’effetto Rossiter-McLaughlin e l’elevata precisione e risoluzione spettrale delle misure spettroscopiche ottenute per il progetto GAPS (Global Architecture of Planetary Systems) con lo spettrografo HARPS-N del Telescopio Nazionale Galileo, il team guidato dall’astronomo L. Mancini (Dipartimento di Fisica, Università di Roma Tor Vergata) ha ottenuto misure accurate di λ per gli esopianeti gioviani caldi HAT-P-3, HAT-P-12, HAT-P-22, WASP-39 e WASP-60. Due di loro (HAT-P-22, WASP-39) hanno orbite allineate con l’asse della stella, l’orbita di HAT-P-3 b è leggermente disallineata, mentre HAT-P-12 b è fortemente disallineata e WASP-60 b orbita in moto retrogrado. Queste misure si aggiungono a quelle di circa un centinaio di altri sistemi planetari di cui e’ stata studiata l’inclinazione orbitale in passato.
Il quadro che emerge sembra indicare che:
- i pianeti molto massicci (M > 4 M_J) possono avere orbite inclinate,
ma non retrograde; - i pianeti ospitati da stelle relativamente fredde (Teff < 6000 K)
hanno preferenzialmente orbite allineate, mentre quelli attorno a stelle
piu’ calde (6000 < Teff < 6500 K) mostrano una grande varieta’ di
inclinazioni orbitali; - i pianeti relativamente vicini alla stella (a/R* < 8)
tendono ad avere orbite circolari e allineate, mentre i pianeti
piu’ lontani mostrano una maggiore varieta’ di inclinazioni orbitali
ed eccentricita’.
Ci sono comunque diverse eccezioni a questo quadro, che probabilmente nascono da effetti di selezione e da un campionamento limitato. Sono necessarie ancora molte altre osservazioni per chiarire se queste caratteristiche orbitali possano effettivamente dire qualcosa sui processi di formazione e migrazione planetaria. In particolare, sono necessari studi di pianeti intorno a stelle relativamente giovani (eta’ minore di qualche centinaio di milioni di anni), piuttosto difficili da scoprire. Tali pianeti sono oggi parte di un programma a lungo termine approvato con HARPS-N e GIANO al TNG. Lo studio “The GAPS programme with HARPS-N at TNG. XVI: Measurement of the Rossiter–McLaughlin effect of transiting planetary systems HAT-P-3, HAT-P-12, HAT-P-22, WASP-39, and WASP-60” è stato recentemente pubblicato da Astronomy & Astrophysics con la collaborazione degli astronomi L. Affer, E. Gonzalez-Alvarez, A. Maggio, J. Maldonado, S. Masiero, G. Micela dell’Osservatorio Astronomico di Palermo.
L’immagine (link) mostra la curva di luce del sistema WASP-60.[:en]The discovery of hot Jupiters (Jupiter-like exoplanets in close orbits) has changed our view of planet formation. It is still debated whether hot Jupiters form in the present-day orbits or they form at large distances from their star and then they migrate inward. (e.g. Maldonado et al. 2018).
Planetary migration can be induced by several effects, mainly interaction between newborn planet and its protoplanetary disk, planet-planet scattering, or gravitational interaction in binary systems or during stellar close encounters. Each of these interactions affects the orbital inclination and eccentricity in a different way, providing observational clues to test their efficiency.
The sky projection (λ) of the inclination between the axis of the orbit and the rotation axis of the central star (ψ) can be calculated with accurate radial velocity measurements thanks to the Rossiter-McLaughlin effect. Radial velocity consists in Doppler shift which can be observed in the spectra of stars hosting exoplanets, due to the oscillation of the stellar position around the center of mass of the star-planets system. The Rossiter-McLaughlin effect is another Doppler effect that can be observed in rotating stars with transiting exoplanets. Because of stellar rotation, in fact, the emission from the portion of the star moving toward us is bue-shifted, while that from the portion moving in the opposite direction is red-shifted. During the transit of the exoplanet, if its orbit is not inclined both the red- and blue- shifted portions are occulted in the same way. If the orbit is inclined, hey are occulted in a different way, allowing us to derive the orbital inclination λ. If also the inclination of the stellar rotation axis is known, it is also possible to derive ψ.
Taking advantage of the Rossiter-McLaughlin effect and the high spectroscopic resolution of the spectra obtained for the project GAPS (Global Architecture of Planetary Systems) with the spectrograph HARPS-N mounted on the Telescopio Nazionale Galileo, the team led by the astronomer L. Mancini (Physic Department, University Tor Vergata of Rome) has measured λ of the hot Jupiters HAT-P-3, HAT-P-12, HAT-P-22, WASP-39 e WASP-60. Two of them (HAT-P-22, WASP-39) have orbits aligned with the stellar spin, while the orbital axis of HAT-P-3 b is slightly misaligned, HAT-P-12 b is strongly misaligned and WASP-60 b has a retrograde orbit. The study “The GAPS programme with HARPS-N at TNG. XVI: Measurement of the Rossiter–McLaughlin effect of transiting planetary systems HAT-P-3, HAT-P-12, HAT-P-22, WASP-39, and WASP-60” has been recently published by Astronomy & Astrophysics with the collaboration of the astronomers L. Affer, E. Gonzalez-Alvarez, A. Maggio, J. Maldonado, S. Masiero, G. Micela of the Astronomical Observatory of Palermo.
L’immagine (link) mostra la curva di luce del sistema WASP-60.[:]