Un sistema vicino ospita il primo pianeta delle dimensioni della Terra scoperto dal satellite Transiting Exoplanets Survey della NASA, così come un caldo mondo di dimensioni sub-Nettuno, secondo un nuovo articolo di un team di astronomi che include Johanna Teske di Carnegie, Paul Butler, Steve Shectman, Jeff Crane, e Sharon Wang.

Il loro lavoro è pubblicato nel Lettere per riviste astrofisiche .

"È così eccitante che TESS, lanciato circa un anno fa, è già un punto di svolta nel settore della caccia al pianeta, " ha detto Teske, chi è il secondo autore della carta. "Il veicolo spaziale esamina il cielo e collaboriamo con la comunità di follow-up di TESS per contrassegnare obiettivi potenzialmente interessanti per ulteriori osservazioni utilizzando telescopi e strumenti a terra".

Uno di questi strumenti, lo spettrografo Planet Finder sul telescopio Magellan II all'Osservatorio di Las Campanas di Carnegie in Cile, era una componente cruciale di questo sforzo. Ha contribuito a confermare la natura planetaria del segnale TESS, e per misurare la massa del sub-Nettuno appena scoperto.

Il PFS, costruito da Shectman e Crane utilizzando un metodo introdotto da Butler e dai suoi collaboratori, funziona utilizzando una tecnica chiamata metodo della velocità radiale, che è attualmente l'unico modo per gli astronomi di misurare le masse dei singoli pianeti. Senza masse conosciute, è molto difficile determinare la densità di un pianeta o la sua composizione chimica generale.

Questo metodo sfrutta il fatto che non solo la gravità di una stella influenza il pianeta che la orbita, ma la gravità del pianeta influenza a sua volta anche la stella. Il PFS consente agli astronomi di rilevare queste minuscole oscillazioni che la gravità del pianeta induce nell'orbita della stella.

"Il PFS è uno dei pochi strumenti nell'emisfero australe in grado di eseguire questo tipo di misurazioni, "Teske ha aggiunto. "Quindi, sarà una parte molto importante per caratterizzare ulteriormente i pianeti trovati dalla missione TESS."

Con un'orbita che impiega circa 36 giorni per essere completata, il sub-Nettuno, HD21749b, ha il periodo più lungo di tutte le scoperte di TESS pubblicate finora. A causa della tecnica impiegata da TESS, si prevede che la maggior parte dei pianeti scoperti dalla missione avrà periodi orbitali inferiori a 10 giorni, quindi HD 21749b è insolito in questo senso. Infatti, questo ha anche reso l'individuazione del pianeta nei dati di TESS un'ulteriore sfida.

"C'era un bel po' di lavoro investigativo coinvolto, e le persone giuste erano lì al momento giusto, " ha detto l'autore principale Diana Dragomir del Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del MIT. "Ma siamo stati fortunati, e abbiamo colto i segnali, e sono stati davvero chiari".

La sua stella ospite ha circa l'80% della massa del nostro Sole e si trova a circa 53 anni luce di distanza dalla Terra. HD 21749b ha circa 23 volte la massa terrestre e un raggio di circa 2,7 volte quello terrestre. La sua densità indica che il pianeta ha un'atmosfera sostanziale ma non è roccioso, quindi potrebbe potenzialmente aiutare gli astronomi a comprendere la composizione e l'evoluzione delle atmosfere più fredde del pianeta sub-Nettuno.

Eccitante, il pianeta sub-Nettuno di periodo più lungo in questo sistema non è solo. Ha un pianeta gemello, HD21749c, che impiega circa otto giorni per orbitare attorno alla stella ospite ed è molto più piccola, di dimensioni simili alla Terra.

"Misurare la massa e la composizione esatte di un pianeta così piccolo sarà una sfida, ma importante per confrontare HD 21749c con la Terra, " ha detto Wang. "Il team PFS di Carnegie sta continuando a raccogliere dati su questo oggetto con questo obiettivo in mente".

Grazie a TESS, gli astronomi potranno misurare le masse, composizioni atmosferiche, e altre proprietà di molti esopianeti più piccoli per la prima volta. Sebbene i piccoli esopianeti siano comuni nella nostra galassia, c'è ancora molto da imparare sulla loro diversità e su come si confrontano con i pianeti del nostro Sistema Solare.

"Per le stelle molto vicine e molto luminose, ci aspettavamo di trovare fino a un paio di dozzine di pianeti delle dimensioni della Terra, " disse Dragomir. "Ed eccoci qui, questo sarebbe il nostro primo, ed è una pietra miliare per TESS. Stabilisce il percorso per trovare pianeti più piccoli attorno a stelle ancora più piccole, e quei pianeti potrebbero essere potenzialmente abitabili".