In un delizioso allineamento di astronomia e matematica, scienziati al MIT e altrove hanno scoperto una "Pi Earth", un pianeta delle dimensioni della Terra che sfreccia intorno alla sua stella ogni 3,14 giorni, in un'orbita che ricorda la costante matematica universale.

I ricercatori hanno scoperto i segnali del pianeta nei dati presi nel 2017 dalla missione K2 del telescopio spaziale Kepler della NASA. Azzerando il sistema all'inizio di quest'anno con SPECULOOS, una rete di telescopi terrestri, il team ha confermato che i segnali erano di un pianeta in orbita attorno alla sua stella. E senza dubbio, il pianeta sembra ancora oggi girare intorno alla sua stella, con un periodo pi-like, ogni 3,14 giorni.

"Il pianeta si muove come un orologio, "dice Prajwal Niraula, uno studente laureato presso il Dipartimento della Terra del MIT, Scienze atmosferiche e planetarie (EAPS), chi è l'autore principale di un articolo pubblicato oggi in Giornale Astronomico , intitolato:"π Terra:un pianeta delle dimensioni della Terra di 3,14 giorni dalla cucina del K2 servito caldo dal team SPECULOOS."

"Tutti hanno bisogno di un po' di divertimento in questi giorni, " dice il co-autore Julien de Wit, sia del titolo del documento che della scoperta del pianeta pi greco stesso.

Estrazione del pianeta

Il nuovo pianeta è etichettato K2-315b; è il 315esimo sistema planetario scoperto all'interno dei dati K2, solo un sistema a meno di un posto ancora più fortuito nella lista.

I ricercatori stimano che K2-315b abbia un raggio di 0,95 quello della Terra, rendendolo quasi delle dimensioni della Terra. orbita intorno a un fresco, stella di piccola massa che è circa un quinto delle dimensioni del sole. Il pianeta fa il giro della sua stella ogni 3,14 giorni, a una velocità di 81 chilometri al secondo, o circa 181, 000 miglia orarie.

Mentre la sua massa è ancora da determinare, gli scienziati sospettano che K2-315b sia terrestre, come la Terra. Ma il pianeta pi probabilmente non è abitabile, poiché la sua orbita stretta porta il pianeta abbastanza vicino alla sua stella da riscaldare la sua superficie fino a 450 kelvin, o circa 350 gradi Fahrenheit:perfetto, come risulta, per cuocere la torta vera e propria.

"Questo sarebbe troppo caldo per essere abitabile nella comprensione comune della frase, "dice Niraula, chi aggiunge che l'eccitazione intorno a questo particolare pianeta, a parte le sue associazioni con la costante matematica pi greco, è che potrebbe rivelarsi un candidato promettente per studiare le caratteristiche della sua atmosfera.

"Ora sappiamo che possiamo estrarre ed estrarre pianeti dai dati di archivio, e si spera che non ci saranno pianeti lasciati indietro, soprattutto questi davvero importanti che hanno un alto impatto, "dice de Wit, che è un assistente professore in EAPS, e membro del Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del MIT.

I coautori del MIT di Niraula e de Wit includono Benjamin Rackham e Artem Burdanov, insieme a un team di collaboratori internazionali.

Tuffi nei dati

I ricercatori sono membri di SPECULOOS, l'acronimo di The Search for habitable Planets Eclipsing ULtra-cOOl Stars, e chiamato per una rete di quattro telescopi da 1 metro nel deserto di Atacama in Cile, che scandiscono il cielo dell'emisfero australe. Più recentemente, la rete ha aggiunto un quinto telescopio, che è il primo ad essere situato nell'emisfero settentrionale, chiamato Artemis, un progetto guidato da ricercatori del MIT.

I telescopi SPECULOOS sono progettati per cercare pianeti simili alla Terra nelle vicinanze, nane ultrafredde:piccole, stelle deboli che offrono agli astronomi una migliore possibilità di individuare un pianeta in orbita e caratterizzare la sua atmosfera, come queste stelle mancano del bagliore di molto più grande, stelle più luminose.

"Questi nani ultrafreddi sono sparsi per tutto il cielo, " Dice Burdanov. "I sondaggi mirati a terra come SPECULOOS sono utili perché possiamo guardare questi nani ultrafreddi uno per uno".

In particolare, gli astronomi osservano le singole stelle alla ricerca di segni di transiti, o cali periodici nella luce di una stella, che segnalano un possibile incrocio di pianeti davanti alla stella, e bloccando brevemente la sua luce.

All'inizio di quest'anno, Niraula si imbatté in un nano freddo, leggermente più caldo della soglia comunemente accettata per una nana ultrafredda, nei dati raccolti dalla campagna K2, la seconda missione di osservazione del telescopio spaziale Kepler, che monitorava frammenti di cielo mentre l'astronave orbitava intorno al sole.

Per diversi mesi nel 2017, il telescopio Keplero osservò una parte del cielo che includeva la nana fredda, etichettato nei dati K2 come EPIC 249631677. Niraula ha setacciato questo periodo e ha trovato circa 20 cali nella luce di questa stella, che sembrava ripetersi ogni 3,14 giorni.

Il team ha analizzato i segnali, testare diversi potenziali scenari astrofisici per la loro origine, e ha confermato che i segnali erano probabilmente di un pianeta in transito, e non un prodotto di altri fenomeni come un sistema binario di due stelle a spirale.

I ricercatori hanno quindi pianificato di dare un'occhiata più da vicino alla stella e al suo pianeta orbitante con SPECULOOS. Ma prima, dovevano identificare una finestra temporale in cui sarebbero stati sicuri di catturare un transito.

"Inchiodare la notte migliore da seguire da terra è un po' complicato, "dice Rackham, che ha sviluppato un algoritmo di previsione per prevedere quando potrebbe verificarsi il prossimo transito. "Anche quando vedi questo segnale di 3,14 giorni nei dati del K2, c'è un'incertezza in questo, che si aggiunge ad ogni orbita."

Con l'algoritmo di previsione di Rackham, il gruppo si è ristretto in diverse notti nel febbraio 2020 durante le quali era probabile che vedessero il pianeta attraversare davanti alla sua stella. Hanno quindi puntato i telescopi di SPECULOOS in direzione della stella e sono stati in grado di vedere tre transiti chiari:due con i telescopi dell'emisfero australe della rete, e il terzo da Artemide, nell'emisfero settentrionale.

I ricercatori affermano che il nuovo pianeta pi potrebbe essere un candidato promettente da seguire con il James Webb Space Telescope (JWST), per vedere i dettagli dell'atmosfera del pianeta. Per adesso, il team sta esaminando altri set di dati, come dalla missione TESS della NASA, e stanno anche osservando direttamente i cieli con Artemis e il resto della rete SPECULOOS, per segni di pianeti simili alla Terra.

"Ci saranno pianeti più interessanti in futuro, giusto in tempo per JWST, un telescopio progettato per sondare l'atmosfera di questi mondi alieni, " dice Niraula. "Con algoritmi migliori, speriamo un giorno, possiamo cercare pianeti più piccoli, anche piccolo come Marte."