Un panorama delle osservazioni TESS della NASA dell'emisfero nord dell'eclittica, mostrando che la stella TOI-1899, indicato da un simbolo a stella, si trova appena fuori dal campo originale della missione spaziale Kepler della NASA (quadrati sul panorama) ed è vicino al piano della Via Lattea. Un pianeta in orbita attorno alla stella, soprannominato TOI-1899 b, è stato rilevato dalla missione TESS dopo 2 mesi di osservazione ed è il quinto pianeta delle dimensioni di Giove che transita su una stella di piccola massa. Di questi cinque pianeti delle dimensioni di Giove, TOI-1899 b è l'unico con un lungo periodo orbitale (~29 giorni). Credito:Caleb Cañas, Penn State
Un pianeta osservato incrociarsi di fronte, o di transito, una stella di piccola massa è stata determinata essere circa le dimensioni di Giove. Mentre centinaia di pianeti delle dimensioni di Giove sono stati scoperti in orbita attorno a stelle più grandi simili al sole, è raro vedere questi pianeti orbitare attorno a stelle ospiti di piccola massa e la scoperta potrebbe aiutare gli astronomi a capire meglio come si formano questi pianeti giganti.
"Questo è solo il quinto pianeta delle dimensioni di Giove in transito su una stella di piccola massa che è stato osservato e il primo con un periodo orbitale così lungo, che rende questa scoperta davvero emozionante", disse Caleb Cañas, autore principale dell'articolo e un dottorato di ricerca. studente alla Penn State e Fellow di Scienze della Terra e dello Spazio della NASA.
Originariamente rilevato dalla sonda spaziale Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, gli astronomi hanno caratterizzato la massa del pianeta, raggio, e il suo periodo orbitale utilizzando l'Habitable-zone Planet Finder (HPF), uno spettrografo astronomico costruito da un team di Penn State e installato sul telescopio Hobby-Eberly da 10 m al McDonald Observatory in Texas. Un articolo che descrive la ricerca appare nel numero di settembre 2020 del Giornale Astronomico ed è pubblicamente accessibile su arXiv.
"Un pianeta in transito delle dimensioni di Giove è suscettibile di ulteriori osservazioni per vedere quanto bene l'orbita sia allineata con l'asse di rotazione della stella ospite e per determinare come potrebbe essersi formato, " disse Cañas. "Inoltre, la bassa massa della stella ospite e il lungo periodo orbitale si traducono in un Giove con una temperatura moderata rispetto a pianeti simili rilevati con il telescopio spaziale Kepler della NASA".
La stella ospite, TOI-1899, è una stella di piccola massa (nana M) a circa 419 anni luce di distanza dalla Terra. Il pianeta, TOI-1899 b, è due terzi della massa di Giove, dieci per cento più grande di raggio di Giove, ed è 0,16 unità astronomiche (AU), una misura definita come la distanza tra la Terra e il sole, dalla sua stella ospite tale che un anno intero su TOI-1899 richiede solo 29 giorni terrestri. Per confronto, gli altri quattro pianeti in transito delle dimensioni di Giove attorno a stelle comparabili completano le loro orbite in meno di 4 giorni.
Il transito unico, indicato dal tuffo, del pianeta TOI-1899 b passando davanti alla sua stella ospite come rilevato dalla missione TESS della NASA. Il singolo evento di 5 ore può solo rivelare le dimensioni del pianeta e una caratterizzazione dettagliata dei dati richiesti dall'oggetto in transito dallo spettrografo Planet Finder della zona abitabile, uno spettrografo nel vicino infrarosso guidato dalla Penn State ha recentemente installato sul telescopio Hobby-Eberly da 10 m al McDonald Observatory in Texas. Credito:Caleb Cañas, Penn State
Il pianeta è stato rilevato da TESS utilizzando il metodo di transito, che cerca stelle che mostrano cali periodici nella loro luminosità come un segno rivelatore di un oggetto in orbita che attraversa la stella e blocca una parte della sua luce. Il segnale è stato successivamente confermato come un pianeta utilizzando osservazioni di precisione dallo spettrografo HPF che misurano la massa del pianeta analizzando come provoca l'inizio dell'oscillazione del suo ospite.
Dal punto di vista della formazione e dell'evoluzione orbitale, non c'è una linea di demarcazione netta tra i caldi Giove e i grandi pianeti ancora più vicini alle stelle che li ospitano, i Giove caldi più comunemente scoperti.
"Giove caldi come TOI-1899 b orbitano sorprendentemente vicini alla loro stella, "ha detto Rebecca Dawson, assistente professore di astronomia e astrofisica alla Penn State e autore dell'articolo. "Anche se il periodo orbitale del pianeta è lungo rispetto a molti altri pianeti giganti rilevati e caratterizzati attraverso il metodo del transito, posiziona ancora il pianeta gigante molto più vicino alla sua stella di quanto ci aspetteremmo dalle teorie classiche della formazione. Caratterizzazione dettagliata delle loro proprietà fisiche e orbitali, Architettura di sistema, e le stelle ospiti, come ha fatto il team HPF per TOI-1899 b, ci consentono di testare teorie su come i pianeti giganti possono formarsi o essere spostati così vicino alla loro stella".
Il Planet Finder della zona abitabile è stato consegnato all'Hobby Eberly Telescope da 10 m presso l'Osservatorio McDonald alla fine del 2017, e ha iniziato le operazioni scientifiche complete alla fine del 2018. HPF è progettato per rilevare e caratterizzare i pianeti nella zona abitabile, la regione intorno alla stella in cui un pianeta potrebbe sostenere acqua liquida sulla sua superficie, intorno alle stelle nane M vicine, ma è anche in grado di effettuare misurazioni sensibili per i pianeti al di fuori della zona abitabile.
"Questo caldo Giove è un obiettivo irresistibile per la caratterizzazione atmosferica con le prossime missioni come il James Webb Space Telescope, " disse Suvrath Mahadevan, professore di astronomia e astrofisica alla Penn State, il principale investigatore dello spettrografo HPF, e un autore del documento. "HPF è stato fondamentale nell'aiutarci a confermarlo, ma rilevare un secondo transito è importante per definire con precisione il suo periodo."
Oltre ai dati di HPF, ulteriori dati sono stati ottenuti con il telescopio da 3,5 m al Kitt Peak National Observatory (KPNO) in Arizona e il telescopio Shane da 3 m al Lick Observatory per immagini ad alto contrasto e osservazioni fotometriche con il telescopio WIYN da 0,9 m al KPNO, Telescopio ARCSAT da 0,5 m presso l'Osservatorio di Apache Point, e il telescopio da 0,43 m al Richard S. Perkin Observatory di New York.
