Individuare un esopianeta non transitante, cioè un pianeta che dalla prospettiva terrestre non passa davanti alla propria stella, significa accedere a una parte della popolazione planetaria che sfugge a uno dei principali metodi utilizzati per scoprire mondi oltre il Sistema solare. Un risultato guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) mostra ora come questi oggetti possano essere individuati attraverso le variazioni estremamente deboli della luce riflessa ed emessa durante la loro orbita.
Il caso riguarda un candidato esopianeta attorno a KIC 9139163, stella pulsante di tipo solare nella costellazione del Cigno. Lo studio, accettato per la pubblicazione su Astronomy & Astrophysics, nasce da una collaborazione internazionale che coinvolge ricercatori di Italia, Stati Uniti, Spagna, Francia, Austria e Giappone.
L’interesse scientifico va oltre le caratteristiche, per molti versi estreme, del singolo oggetto. La maggior parte degli oltre 6.000 esopianeti conosciuti è stata infatti individuata attraverso il metodo del transito, osservando la diminuzione della luminosità stellare provocata dal passaggio del pianeta davanti alla propria stella. Ma perché ciò avvenga è necessario un preciso allineamento geometrico rispetto alla Terra.
I pianeti che non presentano questo allineamento sono intrinsecamente molto più numerosi, ma risultano anche assai più difficili da rilevare. Riuscire a individuarli e caratterizzarli significa quindi accedere a una parte della popolazione planetaria che i metodi basati sui transiti possono difficilmente sondare.
Come è stato individuato l’esopianeta non transitante
Per superare il limite geometrico, il gruppo di ricerca ha analizzato le curve di fase, cioè le minuscole variazioni periodiche nella luminosità complessiva del sistema stella-pianeta. Mentre percorre la propria orbita, infatti, il pianeta presenta all’osservatore porzioni differenti del lato illuminato e di quello notturno. La luce complessivamente osservata cambia di conseguenza, lasciando un segnale che può essere ricercato nei dati fotometrici.
«La stragrande maggioranza dei pianeti nell’Universo non transita mai davanti alla propria stella dal punto di vista della Terra, risultando di fatto invisibile», spiega Sylvain N. Breton, ricercatore dell’INAF e primo autore dello studio.
La fotometria, da sola, non era tuttavia sufficiente a stabilire la natura dell’oggetto. Il gruppo ha quindi integrato le osservazioni dei telescopi spaziali con la spettroscopia ad alta risoluzione ottenuta attraverso HARPS-N, lo spettrografo installato sul Telescopio Nazionale Galileo alle Isole Canarie. Le misure delle velocità radiali della stella hanno permesso di porre un vincolo sulla massa del corpo celeste e, secondo i ricercatori, di confermarne la natura planetaria.
«Grazie all’insieme di dati acquisiti con lo strumento HARPS-N del Telescopio Nazionale Galileo siamo riusciti a superare questo ostacolo geometrico: misurando con estrema precisione come la luce riflessa dal pianeta varia nel corso del suo viaggio orbitale, possiamo non solo scovare questi mondi sfuggenti, ma anche iniziare a caratterizzarne la struttura e l’atmosfera, aprendo una finestra fondamentale su popolazioni planetarie finora quasi inaccessibili», aggiunge Breton.
Il candidato presenta parametri particolarmente estremi. Completa un’orbita attorno alla propria stella in appena 14 ore, ha una massa di circa 7,3 volte quella terrestre e un raggio pari a 2,4 volte quello della Terra. La combinazione di massa e dimensioni restituisce una densità compatibile con un mondo composto per circa il 50% da acqua, descritto dai ricercatori come un hot water world.
La vicinanza alla stella lo sottopone inoltre a intense forze di marea, che ne stanno modificando l’evoluzione orbitale e che, nel tempo, dovrebbero portarlo a essere inglobato dalla stella stessa.
Un laboratorio nel deserto nettuniano e il collegamento con PLATO
La posizione del pianeta aggiunge un ulteriore elemento di interesse scientifico. L’oggetto si trova nel cosiddetto deserto nettuniano, la regione molto vicina alle stelle nella quale i pianeti con dimensioni paragonabili a Nettuno risultano relativamente rari. In queste condizioni, l’intensa radiazione proveniente dalla stella può contribuire alla perdita degli strati gassosi dei pianeti.
Il sistema offre però anche indicazioni sull’evoluzione dell’atmosfera. Confrontando le osservazioni storiche del telescopio spaziale Kepler con quelle più recenti di TESS, separate da sei anni, il gruppo ha individuato uno sfasamento nella modulazione della luce riflessa.
«Questo ci indica che non stiamo guardando una fotografia statica, ma un’atmosfera viva e mutevole, in cui dense nubi ad alta riflettività si formano, evolvono e si spostano lungo i bordi più freddi del pianeta», afferma Breton.
È proprio l’insieme di questi risultati a rendere il caso di KIC 9139163 più significativo della scoperta di un singolo mondo. L’integrazione tra fotometria spaziale e spettroscopia ad alta precisione da Terra mostra una strada per ricavare informazioni sulla struttura e sull’atmosfera di pianeti anche quando la loro orbita non offre il favorevole allineamento necessario a produrre un transito.
La questione assume particolare rilevanza in vista di PLATO, missione dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) il cui lancio, secondo quanto indicato nella ricerca, è previsto per il 2027. Il suo catalogo dovrebbe comprendere un numero significativo di sistemi analoghi a KIC 9139163.
Se applicabili su una popolazione più ampia, tecniche di questo tipo potrebbero quindi contribuire a ridurre uno dei principali effetti di selezione che condizionano lo studio statistico degli esopianeti: la maggiore facilità con cui vengono osservati i sistemi geometricamente allineati con la Terra. Il risultato guidato dall’INAF indica così una prospettiva scientifica più ampia: utilizzare la luce estremamente debole dei pianeti non transitanti per estendere l’indagine a una componente della popolazione planetaria della Via Lattea che, proprio per ragioni geometriche, rimane in larga parte difficile da osservare.
Michelangelo Moles laureato magistrale in Corporate Communication e Media è specializzato nei temi della space economy e della blue economy, con particolare attenzione agli aspetti legati all’innovazione, alla comunicazione strategica e alla divulgazione dei nuovi modelli economici connessi al mare e allo spazio.
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