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    TESS scopre nuovi mondi in un fiume di giovani stelle

    Questa illustrazione delinea le caratteristiche principali di TOI 451, un sistema di tre pianeti situato a 400 anni luce di distanza nella costellazione dell'Eridano. Credito:Goddard Space Flight Center della NASAScarica immagini ad alta risoluzione dallo Scientific Visualization Studio della NASA

    Utilizzando le osservazioni del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, un team internazionale di astronomi ha scoperto un trio di mondi caldi più grandi della Terra orbitanti attorno a una versione molto più giovane del nostro Sole chiamata TOI 451. Il sistema risiede nel flusso Pesci-Eridanus scoperto di recente, un insieme di stelle con meno del 3% dell'età del nostro sistema solare che si estende per un terzo del cielo.

    I pianeti sono stati scoperti nelle immagini di TESS scattate tra ottobre e dicembre 2018. Gli studi di follow-up di TOI 451 e dei suoi pianeti includevano osservazioni effettuate nel 2019 e nel 2020 utilizzando lo Spitzer Space Telescope della NASA, che da allora è andato in pensione, così come molte strutture a terra. Dati di archivio a infrarossi dal satellite Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) della NASA, raccolti tra il 2009 e il 2011 sotto il suo precedente moniker, WISE:suggerisce che il sistema trattiene un disco freddo di polvere e detriti rocciosi. Altre osservazioni mostrano che TOI 451 probabilmente ha due compagne stellari distanti che si circondano l'una intorno all'altra ben oltre i pianeti.

    "Questo sistema controlla molte caselle per gli astronomi, " disse Elisabeth Newton, un assistente professore di fisica e astronomia al Dartmouth College di Hannover, New Hampshire, che ha condotto la ricerca. "Ha solo 120 milioni di anni e solo 400 anni luce di distanza, permettendo osservazioni dettagliate di questo giovane sistema planetario. E poiché ci sono tre pianeti tra due e quattro volte le dimensioni della Terra, sono obiettivi particolarmente promettenti per testare teorie su come si evolvono le atmosfere planetarie".

    Un documento che riporta i risultati è stato pubblicato il 14 gennaio in Il Giornale Astronomico .

    I flussi stellari si formano quando la gravità della nostra galassia, la Via Lattea, fa a pezzi ammassi stellari o galassie nane. Le singole stelle si spostano lungo l'orbita originale dell'ammasso, formando un gruppo allungato che gradualmente si disperde.

    Nel 2019, un team guidato da Stefan Meingast dell'Università di Vienna ha utilizzato i dati della missione Gaia dell'Agenzia spaziale europea per scoprire il flusso Pisces-Eridanus, chiamato per le costellazioni che contengono le maggiori concentrazioni di stelle. Si estende su 14 costellazioni, il flusso è di circa 1, 300 anni luce di lunghezza. Però, l'età inizialmente determinata per il flusso era molto più antica di quanto pensiamo ora.

    Più tardi nel 2019, i ricercatori guidati da Jason Curtis della Columbia University di New York City hanno analizzato i dati di TESS per dozzine di membri del flusso. Le stelle più giovani girano più velocemente delle loro controparti più vecchie, e tendono anche ad avere punti stellari prominenti:più scuri, regioni più fresche come le macchie solari. Mentre questi punti ruotano dentro e fuori dalla nostra vista, possono produrre lievi variazioni nella luminosità di una stella che TESS può misurare.

    Le misurazioni di TESS hanno rivelato prove schiaccianti di macchie stellari e rapida rotazione tra le stelle del flusso. Sulla base di questo risultato, Curtis e i suoi colleghi hanno scoperto che il flusso aveva solo 120 milioni di anni, simile al famoso ammasso delle Pleiadi e otto volte più giovane delle stime precedenti. La massa, gioventù, e la vicinanza del torrente Pisces-Eridanus ne fanno un entusiasmante laboratorio fondamentale per studiare la formazione e l'evoluzione di stelle e pianeti.

    Il flusso Pesci-Eridanus si estende su 1, 300 anni luce, che si estende su 14 costellazioni e un terzo del cielo. I punti gialli mostrano le posizioni dei membri noti o sospetti, con TOI 451 cerchiato. Le osservazioni di TESS mostrano che il flusso ha circa 120 milioni di anni, paragonabile al famoso ammasso delle Pleiadi in Toro (in alto a sinistra). Credito:Goddard Space Flight Center della NASA

    "Grazie alla copertura quasi totale di TESS, le misurazioni che potrebbero supportare la ricerca di pianeti in orbita attorno ai membri di questo flusso erano già disponibili per noi quando il flusso è stato identificato, " disse Jessie Christiansen, un coautore del documento e il vice responsabile scientifico presso l'archivio degli esopianeti della NASA, una struttura per la ricerca di mondi oltre il nostro sistema solare gestita da Caltech a Pasadena, California. "I dati di TESS continueranno a consentirci di spingere i limiti di ciò che sappiamo sugli esopianeti e sui loro sistemi per gli anni a venire".

    La giovane stella TOI 451, meglio conosciuto dagli astronomi come CD-38 1467, si trova a circa 400 anni luce di distanza nella costellazione dell'Eridano. Ha il 95% della massa del nostro Sole, ma è più piccola del 12%, leggermente più fresco, ed emette il 35% in meno di energia. TOI 451 ruota ogni 5,1 giorni, che è più di cinque volte più veloce del Sole.

    TESS individua nuovi mondi cercando transiti, il leggero, oscuramenti regolari che si verificano quando un pianeta passa davanti alla sua stella dal nostro punto di vista. I transiti da tutti e tre i pianeti sono evidenti nei dati TESS. Il team di Newton ha ottenuto misurazioni da Spitzer che hanno supportato i risultati di TESS e hanno contribuito a escludere possibili spiegazioni alternative. Ulteriori osservazioni di follow-up sono arrivate dall'Osservatorio Las Cumbres, una rete globale di telescopi con sede a Goleta, California e il Perth Exoplanet Survey Telescope in Australia.

    Anche il pianeta più distante di TOI 451 orbita tre volte più vicino di quanto Mercurio si sia mai avvicinato al Sole, quindi tutti questi mondi sono piuttosto caldi e inospitali per la vita come la conosciamo. Le stime della temperatura vanno da circa 2, 200 gradi Fahrenheit (1, 200 gradi Celsius) per il pianeta più interno a circa 840 F (450 C) per quello più esterno.

    TOI 451 b orbita ogni 1,9 giorni, è circa 1,9 volte la dimensione della Terra, e la sua massa stimata varia da due a 12 volte quella della Terra. Il prossimo pianeta fuori, TOI 451 c, completa un'orbita ogni 9,2 giorni, è circa tre volte più grande della Terra, e contiene da tre a 16 volte la massa della Terra. Il mondo più lontano e più grande, TOI 451 d, fa il giro della stella ogni 16 giorni, è quattro volte più grande del nostro pianeta, e pesa tra le quattro e le 19 masse terrestri.

    Gli astronomi si aspettano che pianeti così grandi conservino gran parte della loro atmosfera nonostante l'intenso calore della stella vicina. Diverse teorie su come si evolvono le atmosfere prima che un sistema planetario raggiunga l'età di TOI 451 prevedono un'ampia gamma di proprietà. L'osservazione della luce delle stelle che passa attraverso le atmosfere di questi pianeti offre l'opportunità di studiare questa fase di sviluppo e potrebbe aiutare a limitare i modelli attuali.

    "Misurando la luce delle stelle che penetra nell'atmosfera di un pianeta a diverse lunghezze d'onda, possiamo dedurre la sua composizione chimica e la presenza di nubi o nebbie d'alta quota, " disse Elisa Quintana, un astrofisico del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "I pianeti di TOI 451 offrono obiettivi eccellenti per tali studi con Hubble e il prossimo telescopio spaziale James Webb."

    Le osservazioni di WISE mostrano che il sistema è insolitamente luminoso alla luce infrarossa, invisibile agli occhi umani, a lunghezze d'onda di 12 e 24 micrometri. Ciò suggerisce la presenza di un disco di detriti, dove corpi rocciosi simili a asteroidi si scontrano e si riducono in polvere. Sebbene Newton e il suo team non siano in grado di determinare l'estensione del disco, lo immaginano come un anello diffuso di roccia e polvere centrato tanto lontano dalla stella quanto Giove è dal nostro Sole.

    I ricercatori hanno anche studiato una debole stella vicina che appare a circa due pixel di distanza da TOI 451 nelle immagini TESS. Sulla base dei dati di Gaia, Il team di Newton ha determinato che questa stella è una compagna legata gravitazionalmente situata così lontano da TOI 451 che la sua luce impiega 27 giorni per arrivarci. Infatti, i ricercatori pensano che il compagno sia probabilmente un sistema binario di due stelle nane di tipo M, ciascuno con circa il 45% della massa del Sole ed emettendo solo il 2% della sua energia.


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