Questo diagramma illustra come i pianeti vengono assemblati e ordinati in due classi di dimensioni distinte. Primo, i nuclei rocciosi dei pianeti sono formati da pezzi più piccoli. Quindi, la gravità dei pianeti attrae idrogeno ed elio. Finalmente, i pianeti sono "cotti" dalla luce delle stelle e perdono un po' di gas. L'indagine Magellan-TESS mira a comprendere più in dettaglio come possono differire i percorsi di formazione per super-Terre e mini-Nettuno. Credito:NASA/Kepler/Caltech (R. Hurt
Un sondaggio condotto da Carnegie sui candidati esopianeti identificati dal Transiting Exoplanets Satellite Survey (TESS) della NASA sta gettando le basi per aiutare gli astronomi a capire come si sono formati e si sono evoluti i pianeti più comuni della Via Lattea, e determinare perché il modello delle orbite e delle dimensioni planetarie del nostro sistema solare è così insolito.
Johanna Teske di Carnegie, Sharon Wang della Tsinghua University (ex Carnegie), e Angie Wolfgang (ex Penn State University e ora a SiteZeus), ha diretto il Magellan-TESS Survey (MTS), che è a metà della sua durata prevista di tre anni. I loro risultati a metà del sondaggio, in collaborazione con un grande, gruppo internazionale di ricercatori, sarà pubblicato in Serie di supplementi per riviste astrofisiche .
La missione Kepler della NASA ha rivelato che la nostra galassia pullula di pianeti, scoprendo migliaia di mondi confermati e prevedendo che ne esisteranno altri miliardi. Una delle sorprese contenute in questa taglia è che gli esopianeti tra le dimensioni della Terra e Nettuno sono i più comuni scoperti finora, nonostante il fatto che non ne esistano nel nostro sistema solare. Questi pianeti "intermedi" sembrano avere due dimensioni distinte:da uno a 1,7 (super-Terre) e da due a tre (mini-Nettuno) volte la dimensione della Terra, il che indica un diverso contenuto di gas nelle loro composizioni.
"Vogliamo capire se le super-Terre e i mini-Nettuno fossero distinti dalle loro prime origini, o se qualche aspetto della loro evoluzione li abbia fatti deviare l'uno dall'altro, "Teske ha spiegato. "In un certo senso, speriamo di sondare la questione dell'educazione della natura per gli esopianeti più comuni della galassia:se questi pianeti fossero nati in modo diverso, o si sono differenziati a causa del loro ambiente? O c'è una via di mezzo?"
L'indagine utilizza i dati e le osservazioni TESS dei telescopi Magellan dell'Osservatorio Las Campanas di Carnegie in Cile per studiare una selezione di 30 piccoli, candidati pianeti di periodo relativamente breve. I dati TESS mostrano cali di luminosità quando un oggetto passa davanti alla sua stella ospite. La quantità di oscuramento consente al team di rilevamento di misurare il raggio di un pianeta candidato. Queste informazioni sono combinate con le osservazioni raccolte dal Planet Finder Spectrograph a Las Campanas che funziona utilizzando una tecnica chiamata metodo della velocità radiale, che è attualmente il modo più comune per gli astronomi di misurare le masse dei singoli pianeti.
Concezione artistica del Transiting Exoplanets Satellite Survey, o TESS, (a sinistra) che ha identificato i pianeti candidati studiati dal team MTS. L'illustrazione è per gentile concessione del Goddard Space Flight Center della NASA. Telescopio Magellan Clay all'Osservatorio Las Campanas di Carnegie (a destra), dove il Planet Finder Spectrograph viene utilizzato dal team di rilevamento e da altri. Credito:Yuri Beletsky, per gentile concessione del Carnegie Institution for Science
Il team di indagine Magellan-TESS è interessato all'interazione tra le variabili chiave che potrebbero aiutare gli astronomi a caratterizzare meglio i percorsi di formazione dei pianeti super-Terra e mini-Nettuno. Stanno cercando tendenze nelle relazioni tra la massa di un pianeta e il suo raggio; le proprietà della sua stella ospite, compresa la composizione e la quantità di energia che irradia sul pianeta; e l'architettura del sistema planetario di cui fa parte il pianeta.
"La relazione sottostante tra raggio e massa per questi piccoli pianeti è cruciale per capire le loro composizioni generali, attraverso la loro densità complessiva, così come quanta variazione c'è nelle loro composizioni, " ha spiegato Wolfgang. "Quantificare questa relazione ci aiuterà a discernere se c'è un percorso di formazione o più strade".
Ciò che distingue questo sondaggio dal lavoro precedente è la sua portata:il team ha progettato il sondaggio dall'inizio per cercare di tenere conto dei pregiudizi che potrebbero distorcere il modo in cui i risultati vengono interpretati in un contesto più ampio. Il loro obiettivo è essere in grado di trarre conclusioni solide sulla popolazione delle super-Terre e dei mini-pianeti di Nettuno, rispetto a una raccolta di 30 singoli oggetti.
I risultati di metà indagine, che rappresentano un contributo significativo al numero di piccoli pianeti con masse e raggi noti, suggeriscono già prove per piccoli bias di selezione osservativa che potrebbero aver influenzato il lavoro degli scienziati sulle misurazioni di massa. L'MTS potrebbe quindi fornire un quadro importante per futuri studi sulla velocità radiale dei pianeti in transito.
Guardare avanti, la prossima metà del sondaggio si concentrerà sul completamento del campione - questo documento contiene 22 dei 30 candidati previsti - oltre a continuare a monitorare tutti i sistemi per i pianeti di periodo più lungo non rilevati da TESS per sondare le architetture di sistema. Il controllo dell'influenza della composizione della stella ospite è un altro passo successivo, poiché il lavoro passato ha suggerito che le composizioni dei pianeti potrebbero essere correlate a quelle delle stelle in cui orbitano.
"Speriamo che l'acquisizione di questa comprensione multidimensionale migliorerà significativamente la nostra conoscenza dell'evoluzione degli esopianeti, e forse spiegare perché il nostro sistema solare sembra insolito, " ha concluso Wang.
