Tra gli oltre 4, 000 esopianeti conosciuti, KOI-456.04 è qualcosa di speciale:meno del doppio della Terra, orbita intorno a una stella simile al sole. E lo fa con una distanza stella-pianeta che potrebbe consentire temperature superficiali planetarie favorevoli alla vita. L'oggetto è stato scoperto da un team guidato dal Max Planck Institute for Solar System Research di Göttingen. La sua stella ospite, chiamato Keplero-160, emette effettivamente luce visibile; le stelle centrali di quasi tutti gli altri pianeti extrasolari, d'altra parte, emettono radiazioni infrarosse, sono più piccole e più deboli del sole e quindi appartengono alla classe delle stelle nane rosse.

Telescopi spaziali come CoRoT, Keplero, e TESS hanno permesso agli scienziati la scoperta di circa 4000 pianeti extrasolari (pianeti intorno a stelle lontane) negli ultimi 14 anni. La maggior parte di questi pianeti ha le dimensioni del pianeta gigante gassoso Nettuno, circa quattro volte la dimensione della Terra, e in orbite relativamente ravvicinate attorno alle rispettive stelle ospiti. Ma gli scienziati hanno anche scoperto alcuni esopianeti piccoli come la Terra che potrebbero essere potenzialmente rocciosi. E una manciata di questi piccoli pianeti sono anche alla giusta distanza dalla loro stella ospite per avere potenzialmente temperature superficiali moderate per la presenza di acqua superficiale liquida, l'ingrediente essenziale per la vita sulla Terra. "Il quadro completo dell'abitabilità, però, implica anche uno sguardo alle qualità della star, " spiega lo scienziato MPS e autore principale del nuovo studio Dr. René Heller. Finora, quasi tutti gli esopianeti di dimensioni inferiori al doppio della Terra che hanno un potenziale per temperature superficiali clementi sono in orbita attorno a una nana rossa.

Le stelle nane rosse sono note per le loro vite estremamente lunghe. La vita su un esopianeta in orbita attorno a una vecchia stella nana rossa potrebbe aver avuto il doppio del tempo per formarsi ed evolversi rispetto alla vita sulla Terra. Ma la radiazione di una stella nana rossa è principalmente infrarossa piuttosto che luce visibile come la conosciamo. Molte nane rosse sono anche note per emettere razzi ad alta energia e per friggere i loro pianeti, che sarebbe poi diventata abitabile, con luminosità stellari potenziate fintanto che queste stelle sono giovani. Inoltre, la loro debolezza richiede che qualsiasi pianeta abitabile sia così vicino alla stella che la gravità stellare inizia a deformare sostanzialmente il pianeta. Il conseguente riscaldamento delle maree nel pianeta potrebbe innescare un fatale vulcanismo globale. Tutte le cose combinate, l'abitabilità dei pianeti attorno alle stelle nane rosse è fortemente dibattuta nella comunità scientifica.

Nel loro nuovo articolo di ricerca, il team di scienziati di MPS, l'Osservatorio Sonneberg, l'Università di Gottinga, l'Università della California a Santa Cruz, e dalla NASA ora riporta la scoperta di un pianeta candidato di dimensioni inferiori al doppio della Terra e con illuminazione moderata da una stella simile al sole. A una distanza di poco più di 3000 anni luce dal sistema solare, la stella Kepler-160 si trovava nel campo visivo della missione primaria Kepler ed è stata osservata continuamente dal 2009 al 2013. Il suo raggio di 1,1 raggi solari, la sua temperatura superficiale di 5200 gradi Celsius (300 gradi in meno del sole), e la sua luminosità stellare molto simile al sole ne fa una rappresentazione astrofisica della nostra stella madre.

Kepler-160 è noto da circa sei anni per essere una stella ospite di due esopianeti, chiamato Kepler-160b e Kepler-160c. Entrambi questi pianeti sono sostanzialmente più grandi della Terra e in orbite relativamente vicine attorno alla loro stella. Le loro temperature superficiali li renderebbero sicuramente più caldi di un forno e tutto tranne che ospitali per la vita come la conosciamo. Ma minuscole variazioni nel periodo orbitale del pianeta Kepler-160c hanno fornito agli scienziati la firma di un terzo pianeta che doveva ancora essere confermato.

Il team di scienziati tedeschi e americani è ora tornato ai dati d'archivio Kepler di Kepler-160 per cercare ulteriori pianeti attorno a quella stella e per verificare l'origine planetaria del perturbatore dell'orbita di Kepler-160c. Heller e i suoi colleghi erano già riusciti a trovare un totale di 18 esopianeti nei vecchi dati di Kepler.

Durante la ricerca di esopianeti, gli scienziati di solito cercano variazioni ripetute di luminosità delle stelle. Questi oscuramenti temporanei, di solito solo l'uno percento o meno della luminosità stellare apparente, può essere causato da pianeti in transito sui dischi delle loro stelle ospiti visti dalla Terra. L'idea chiave di Michael Hippke, coautore del nuovo lavoro, e Heller avrebbe dovuto utilizzare un modello fisico dettagliato della variazione di luminosità stellare invece di cercare un modello di luminosità graduale che passa all'attenuazione e poi torna alla luminosità normale nelle curve di luce stellare. Questa approssimazione scatolare è stata la tecnica di ricerca standard per quasi due decenni. "Il nostro miglioramento è particolarmente importante nella ricerca di piccoli, Pianeti delle dimensioni della Terra, " spiega Heller. "Il segnale planetario è così debole che è quasi interamente nascosto nel rumore dei dati. La nostra nuova maschera di ricerca è leggermente migliore nel separare un vero segnale esoplanetario dal rumore nei casi critici, " aggiunge Heller.

Il loro nuovo algoritmo di ricerca è stato cruciale per la scoperta del nuovo candidato pianeta in transito KOI-456.04. "La nostra analisi suggerisce che Kepler-160 è orbitato non da due ma da un totale di quattro pianeti, " Heller riassume il nuovo studio. Uno dei due pianeti che Heller e i suoi colleghi hanno trovato è Kepler-160d, il pianeta precedentemente sospettato responsabile dell'orbita distorta di Kepler-160c. Kepler-160d non mostra alcun transito nella curva di luce della stella e quindi è stato confermato indirettamente. L'altro pianeta, formalmente un candidato pianeta, è KOI-456.04, probabilmente un pianeta in transito con un raggio di 1,9 raggi terrestri e un periodo orbitale di 378 giorni. Data la sua stella ospite simile al sole, il periodo orbitale molto simile alla Terra si traduce in un'insolazione molto simile alla Terra dalla stella, sia in termini di quantità di luce ricevuta che in termini di colore della luce. La luce di Kepler-160 è una luce visibile molto simile alla luce solare. Tutte le cose considerate, KOI-456.04 si trova in una regione della zona abitabile stellare, l'intervallo di distanza attorno a una stella che ammette acqua di superficie liquida su un pianeta simile alla Terra, che è paragonabile alla posizione della Terra attorno al sole.

"KOI-456.01 è relativamente grande rispetto a molti altri pianeti che sono considerati potenzialmente abitabili. Ma è la combinazione di questa dimensione meno del doppio del pianeta Terra e della sua stella ospite di tipo solare che lo rende così speciale e familiare, " chiarisce Heller. Di conseguenza, le condizioni della superficie su KOI-456.04 potrebbero essere simili a quelle conosciute sulla Terra, purché la sua atmosfera non sia troppo massiccia e non terrestre. La quantità di luce ricevuta dalla sua stella ospite è circa il 93 percento della luce solare ricevuta sulla Terra. Se KOI-456.04 ha un'atmosfera per lo più inerte con un lieve effetto serra simile alla Terra, quindi la sua temperatura superficiale sarebbe in media di +5 gradi Celsius, che è di circa dieci gradi inferiore alla temperatura globale media della Terra.

Al momento non si può escludere completamente che KOI-456.04 sia in realtà un colpo di fortuna statistico o un errore di misurazione sistematico invece di un vero pianeta. Il team stima che le probabilità di una natura planetaria di KOI-456.04 siano circa l'85% a favore del pianeta. Ottenere uno status planetario formale richiede il 99%. Mentre alcuni dei telescopi terrestri più potenti della Terra potrebbero essere in grado di convalidare questo candidato con le osservazioni di uno dei suoi prossimi transiti, c'è anche una buona probabilità che la missione spaziale PLATO dell'ESA possa avere una conferma. PLATO is scheduled for launch in 2026 and one of its major science goals is the discovery of Earth-sized planets around sun-like stars. The MPS is currently building the PLATO Data Center and deeply involved in the PLATO mission. If PLATO will be oriented in such a way as to re-observe the field of view of the Kepler primary mission, then KOI-456.04 will have a chance of being confirmed and studied in even more detail with PLATO.