TESS: scoperto un nuovo esopianeta grazie a un normale cittadino

Utilizzando i dati messi a disposizione pubblicamente attraverso dei progetti di collaborazione con i cittadini, Tom Jacobs di Washington ha aiutato a scoprire un gigantesco esopianeta gassoso a circa 379 anni luce dalla Terra, in orbita attorno a una stella con la stessa massa del Sole

Tom Jacobs fa parte di un gruppo di scienziati cittadini che esaminano i dati del telescopio TESS, attraverso i quali si può vedere il cambiamento nella luminosità di una stella nel tempo, alla ricerca di nuovi pianeti. Mentre gli astronomi professionisti utilizzano algoritmi per scansionare automaticamente decine di migliaia di dati provenienti dalle stelle, questi scienziati cittadini usano un programma chiamato LcTools, creato da Alan R. Schmitt, per ispezionare i dati del telescopio a occhio nudo. Ecco perché il gruppo di Jacobs, che comprende diversi scienziati cittadini e due astronomi veterani, prende il nome di Visual Survey Group. Molti di loro si sono incontrati mentre lavoravano a Planet Hunters, un progetto di scienza dei cittadini finanziato dalla NASA attraverso Zooniverse, incentrato sui dati della navicella spaziale Kepler della NASA. Il 1 ° febbraio 2020, Jacobs ha notato una serie di informazioni che mostravano la luce stellare di TOI-2180 attenuarsi di meno dello 0,5% e quindi tornare al suo livello di luminosità precedente in un periodo di 24 ore: il caso perfetto che poteva essere spiegato da un esopianeta in orbita, detto anche “in transito” mentre passa davanti alla stella rispetto al nostro punto di osservazione. Misurando la quantità di luce (in un grafico chiamato “curva di luce”) che si attenua al passaggio del pianeta, gli scienziati possono stimare quanto è grande il pianeta e, in combinazione con altre misurazioni, la sua densità. Ma un transito può essere visto solo se una stella e il suo pianeta si allineano con i telescopi che li stanno cercando. Il Visual Survey Group ha poi avvisato due scienziati professionisti che collaborano con loro che questa curva di luce era potenzialmente interessante.

Gli algoritmi informatici utilizzati dagli astronomi professionisti sono progettati per cercare pianeti identificando con più eventi di transito provenienti da una singola stella. Ecco perché l’ispezione visiva degli scienziati cittadini è così utile quando è disponibile un solo transito. Poiché questa è l’unica istanza dell’oscuramento della stella TOI-2180 in questo set di dati, viene chiamato “evento di transito singolo”.

Lo sforzo manuale che hanno messo in atto è davvero importante e davvero impressionante, perché in realtà è difficile scrivere un algoritmo che possa analizzare un milione di curve di luce e identificare in modo affidabile singoli eventi di transito. Ma ha potuto il team di VSG escludere altre spiegazioni per quella breve attenuazione? Potevano essere sicuri di aver trovato un esopianeta? Avrebbero bisogno di osservazioni di follow-up di conferma.

Fortunatamente, gli astronomi professionisti sono poi stati in grado di reclutare l’Automated Planet Finder Telescope al Lick Observatory in California e il telescopio Keck I presso l’Osservatorio WM Keck alle Hawaii per eseguire alcune di queste misurazioni quando l’Osservatorio Lick è stato minacciato da incendi.

Grazie a 27 ore di osservazioni distribuite su più di 500 giorni, i telescopi hanno osservato la spinta gravitazionale del pianeta sulla stella che ha permesso loro di calcolare la massa del pianeta e stimare una serie di possibilità per la sua orbita. Tuttavia, gli astronomi volevano osservare il anche transito del pianeta per confermarne l’orbita. Sfortunatamente, trovare un secondo evento di transito sarebbe stato difficile perché c’è sempre molta incertezza su quando il pianeta possa incrociarsi di nuovo con la sua stella.

Nell’agosto 2020 il team ha continuato e ha organizzato una campagna di osservazione che includeva sia astronomi professionisti che scienziati cittadini che utilizzavano telescopi in 14 siti in tre continenti diversi: lo sforzo di collaborazione ha prodotto 55 set di dati in 11 giorni.

Alla fine, nessuno dei telescopi ha rilevato il pianeta con sicurezza ma la mancanza di un rilevamento chiaro in questo lasso di tempo ha posto un limite su quanto potrebbe essere lunga l’orbita, indicando un periodo di circa 261 giorni. Usando questa stima, si prevede che TESS vedrà il pianeta transitare di nuovo davanti alla sua stella nel febbraio 2022.

L’esopianeta TOI-2180 b

TOI-2180 b risulta quasi tre volte più massiccio di Giove ma ha lo stesso diametro, il che significa che è più denso di Giove e questo ha indotto gli scienziati a chiedersi se si fosse formato in un modo diverso da Giove. Un altro indizio sulla formazione del pianeta potrebbe essere legato a cosa c’è al suo interno. Attraverso modelli computerizzati è stato determinato che il nuovo pianeta potrebbe avere fino a 105 masse terrestri di elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio, molto di più di ciò che si sospetta possa trovarsi all’interno di Giove.

Questa nuova scoperta indica che, tra i pianeti giganti gassosi, alcuni possiedono molti più elementi pesanti di altri.

Nel nostro sistema solare, il gigantesco Giove orbita attorno al Sole ogni 12 anni; per Saturno, un “anno” è 29 anni. Non ci sono pianeti giganti come TOI-2180 b tra la Terra e il Sole, ma al di fuori del sistema solare gli astronomi hanno trovato dozzine di esopianeti che sono anche più grandi di Giove e orbitano molto più vicini alle loro stelle, anche più vicini dell’orbita di Mercurio.

Con una temperatura media di circa 76° C, TOI-2180 b è molto più caldo della normale temperatura sulla Terra e più caldo dei pianeti esterni del nostro sistema solare, inclusi Giove e Saturno. Ma rispetto alla serie di esopianeti giganti in transito che gli astronomi hanno trovato in orbita attorno ad altre stelle, TOI-2180 b è anormalmente freddo.

Le nuove osservazioni previste a Febbraio 2022

Gli scienziati sono ansiosi di ottenere nuovi dati da analizzare quando il prossimo febbraio TESS osserverà di nuovo TOI-2180 b. Se verrà rilevata la firma del pianeta, a conferma del periodo orbitale di 261 giorni, la campagna di osservazioni fatta nel 2020 avrebbe avuto un ruolo molto importante e il telescopio spaziale James Webb della NASA, lanciato il 25 dicembre, potrebbe potenzialmente osservare questo pianeta e la sua atmosfera. E c’è un’altra ragione per cui gli scienziati non vedono l’ora che Webb possa fornire la sua analisi: dato che nel nostro sistema solare Giove ha anelli e lune, Webb potrebbe essere utilizzato per cercare la presenza di piccoli oggetti in orbita attorno a TOI-2180 b.

Finora, nessun anello o luna è stato trovato con certezza al di fuori del nostro sistema solare, ma uno dei motivi potrebbe essere che molti esopianeti si trovano molto vicino alla loro stella, la cui gravità potrebbe strappare via tali oggetti. L’esopianeta TOI-2180 b, situato a una distanza maggiore dalla sua stella ospite, potrebbe presentare un’interessante opportunità per questo tipo di ricerca.

E tutte queste possibilità non sarebbero arrivate senza il contributo dei comuni cittadini.

La NASA ha un’ampia varietà di collaborazioni scientifiche dei cittadini su argomenti che vanno dalla scienza della Terra, al Sole, fino all’universo più ampio.

Chiunque nel mondo può partecipare, visitate il sito science.nasa.gov/citizenscience per maggiori informazioni. 

Riferimenti:

• https://www.nasa.gov/feature/citizen-scientists-spot-jupiter-like-planet-in-nasa-tess-data