Un team internazionale di astronomi dell'Università di Washington ha utilizzato i dati raccolti dal telescopio spaziale Kepler per osservare e confermare i dettagli del più esterno dei sette esopianeti che orbitano attorno alla stella TRAPPIST-1.

Hanno confermato che il pianeta, TRAPPISTA-1h, orbita intorno alla sua stella ogni 18,77 giorni, è collegato nel suo percorso orbitale ai suoi fratelli ed è gelidamente freddo. Lontano dalla sua stella ospite, il pianeta è probabilmente inabitabile, ma potrebbe non essere sempre stato così.

Il dottorando UW Rodrigo Luger è l'autore principale di un articolo pubblicato il 22 maggio sulla rivista Astronomia della natura .

"TRAPPIST-1h era esattamente dove il nostro team aveva previsto che fosse, " Ha detto Luger. I ricercatori hanno scoperto un modello matematico nei periodi orbitali dei sei pianeti interni, che era fortemente indicativo di un periodo di 18,77 giorni per il pianeta h.

"Mi ha fatto preoccupare per un po' che stavamo vedendo quello che volevamo vedere. Le cose non sono quasi mai esattamente come ti aspetti in questo campo:di solito ci sono sorprese dietro ogni angolo, ma teoria e osservazione combaciavano perfettamente in questo caso."

TRAPPIST-1 è un uomo di mezza età, stella nana ultra cool, molto meno luminoso del sole e solo un po' più grande del pianeta Giove. La stella, che dista quasi 40 anni luce o circa 235 trilioni di miglia di distanza nella costellazione dell'Acquario, prende il nome dal piccolo telescopio terrestre Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST), la struttura che per prima ha trovato prove di pianeti intorno ad essa nel 2015.

Il sondaggio TRAPPIST è condotto da Michael Gillon dell'Università di Liegi, Belgio, che è anche coautore di questa ricerca. Nel 2016, Il team di Gillon ha annunciato il rilevamento di tre pianeti in orbita attorno a TRAPPIST-1 e questo numero è stato portato a sette in un successivo documento del 2017. Tre dei pianeti di TRAPPIST-1 sembrano essere all'interno della zona abitabile della stella, quella fascia di spazio intorno a una stella dove un pianeta roccioso potrebbe avere acqua liquida sulla sua superficie, dando così una possibilità alla vita.

Tali esopianeti vengono rilevati quando transitano, o passare davanti a, la loro stella ospite, bloccando una porzione misurabile della luce. Il team di Gillon è stato in grado di osservare solo un singolo transito per TRAP-PIST-1h, la più lontana dei sette figli della stella, prima dei dati analizzati dal team di Luger.

Luger ha guidato un team di ricerca internazionale multi-istituzione che ha studiato il sistema TRAPPIST-1 più da vicino utilizzando 79 giorni di dati di osservazione da K2, la seconda missione del telescopio spaziale Kepler. Il team è stato in grado di osservare e studiare quattro transiti di TRAPPIST-1h attraverso la sua stella.

Il team ha utilizzato i dati del K2 per caratterizzare ulteriormente le orbite degli altri sei pianeti, contribuire a escludere la presenza di ulteriori pianeti in transito, e determinare il periodo di rotazione e il livello di attività della stella. Hanno anche scoperto che i sette pianeti di TRAPPIST-1 appaiono collegati in una complessa danza nota come risonanza orbitale in cui i rispettivi periodi orbitali sono matematicamente correlati e si influenzano leggermente a vicenda.

"Le risonanze possono essere difficili da capire, soprattutto tra tre corpi. Ma ci sono casi più semplici che sono più facili da spiegare, " ha detto Luger. Per esempio, più vicino a casa, le lune di Giove Io, Eu-ropa e Ganimede sono impostati in una risonanza 1:2:4, il che significa che il periodo orbitale di Europa è esattamente il doppio di quello di Io, e quello di Ganimede è esattamente il doppio di quello di Europa.

Queste relazioni, Luger ha detto, suggerì che studiando le velocità orbitali dei pianeti vicini avrebbero potuto prevedere l'esatta velocità orbitale, e quindi anche periodo orbitale, di TRAP-PIST-1h anche prima delle osservazioni del K2. La loro teoria si è rivelata corretta quando hanno localizzato il pianeta nei dati K2.

La catena di risonanze di sette pianeti di TRAPPIST-1 ha stabilito un record tra i sistemi planetari conosciuti, i precedenti titolari erano i sistemi Kepler-80 e Kepler-223, ciascuno con quattro pianeti risonanti. Le risonanze sono "autocorrettive, "Luger ha detto, tale che se un pianeta dovesse in qualche modo essere spinto fuori rotta, si bloccherebbe di nuovo in risonanza. "Una volta che sei catturato in questo tipo di risonanza stabile, è difficile scappare, " Egli ha detto.

Tutto questo, Luger ha detto, indica che queste connessioni orbitali sono state forgiate all'inizio della vita del sistema TRAPPIST-1, quando i pianeti e le loro orbite non erano completamente formati.

"La struttura risonante non è una coincidenza, e indica un'interessante storia dinamica in cui i pianeti probabilmente sono migrati verso l'interno in sincronia, " Ha detto Luger. "Questo rende il sistema un ottimo banco di prova per la formazione dei pianeti e le teorie sulla migrazione".

Significa anche che mentre TRAPPIST-1h è ora estremamente freddo, con una temperatura media di 173 Kelvin (meno 148 F), probabilmente ha trascorso diverse centinaia di milioni di anni in uno stato molto più caldo, quando la sua stella ospite era più giovane e luminosa.

"Potremmo quindi guardare un pianeta che una volta era abitabile e da allora si è ghiacciato, che è sorprendente da contemplare e ottimo per studi di follow-up, " ha detto Luger.

Luger ha detto che sta lavorando con i dati della missione K2 da un po' di tempo ormai, ricercando modi per ridurre il "rumore strumentale" nei suoi dati derivanti da ruote di reazione rotte, piccoli volani che aiutano a posizionare il veicolo spaziale, che possono sopraffare i segnali planetari.

"Osservare TRAPPIST-1 con il K2 è stato un compito ambizioso, " ha detto Marko Sestovic, uno studente di dottorato presso l'Università di Berna e secondo autore dello studio. Oltre ai segnali estranei introdotti dall'oscillazione della navicella, la debolezza della stella nell'ottica (la gamma di lunghezze d'onda in cui osserva K2) ha posizionato TRAPPIST-1h "vicino al limite di ciò che potremmo rilevare con K2, " disse. A peggiorare le cose, Sestovic ha detto un transito del pianeta ha coinciso con un transito di TRAPPIST-1b, e uno ha coinciso con un bagliore stellare, aggiungendo alla difficoltà dell'osservazione. "Trovare il pianeta è stato davvero incoraggiante, "Luger ha detto, "poiché ha dimostrato che possiamo ancora fare scienza di alta qualità con Kepler nonostante le significative sfide strumentali".

I coautori della UW di Luger sono gli studenti di dottorato in astronomia Ethan Kruse e Brett Morris, il ricercatore post-dottorato Daniel Foreman-Mackey e il professore Eric Agol (Guggenheim Fellow). Agol separatamente ha aiutato a confermare la massa approssimativa dei pianeti TRAPPIST-1 con una tecnica che lui e i suoi colleghi hanno ideato chiamata "variazioni dei tempi di transito" che descrive gli strattoni gravitazionali dei pianeti l'uno sull'altro.

Luger ha affermato che la relativa vicinanza del sistema TRAPPIST-1 "lo rende un obiettivo primario per il follow-up e la caratterizzazione con i telescopi attuali e futuri, che potrebbe darci informazioni sulla composizione atmosferica di questi pianeti".