Caccia grossa per CHEOPS. La missione dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha scovato un vicino sistema planetario che ospita uno dei pianeti extrasolari più caldi ed estremi finora conosciuti: WASP-189 b. Si tratta della prima scoperta della missione che dimostra l’abilità unica della sonda europea di far luce sull’Universo che ci circonda, rivelando i segreti di questi lontani mondi alieni.
Lanciata lo scorso dicembre, CHEOPS è stata progettata per l’osservazione e la caratterizzazione di esopianeti di piccole dimensioni che transitano davanti alla loro stella madre. La missione vede un’importante partecipazione dell’Italia, con l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), l’Università di Padova e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). L’accuratezza delle osservazioni è resa possibile grazie alla strumentazione di bordo, che comprende un telescopio high-tech progettato e realizzato in Italia. Un telescopio che riesce a percepire la piccolissima variazione di luminosità delle stelle durante il passaggio dei pianeti davanti ad esse, con una precisione di appena qualche decina di parte per milione.
La recente scoperta riguarda un esopianeta gioviano ultra-caldo, ovvero un pianeta extrasolare la cui massa è confrontabile o superiore a quella di Giove, ma che, a differenza di quanto avviene nel Sistema solare, orbita molto vicino alla propria stella madre.
Credit: ESA
WASP-189 b si trova venti volte più vicino alla sua stella rispetto alla distanza Terra-Sole e completa un’orbita in soli 2,7 giorni. La sua stella ospite oltre ad essere più grande è anche 2200 gradi più calda del Sole. Per questo motivo la temperatura del mondo alieno è estremamente alta e raggiunge i 3200 gradi; a tali temperature, anche metalli come il ferro si sciolgono e si trasformano in gas, rendendo l’esopianeta chiaramente inabitabile.
Per caratterizzare il sistema planetario, CHEOPS ha osservato il transito di WASP-189 b davanti alla sua stella. I transiti possono rivelare molto sulle dimensioni, la forma e le caratteristiche orbitali di un pianeta.
“La caratterizzazione del sistema planetario WASP-189 da parte della sonda CHEOPS è stata un’occasione preziosa per mettere in mostra le sue capacità,” dice Mario Salatti, responsabile ASI per la realizzazione del telescopio di CHEOPS. “Il fotometro di bordo ha misurato accuratamente la variazione di luminosità del sistema stella/pianeta durante il transito e a cavallo dell’occultazione (quando il pianeta è passato dietro la stella) permettendo quindi di stimare anche la temperatura superficiale del pianeta”.
Grazie a queste osservazioni, gli scienziati hanno scoperto che l’orbita di WASP-189 b è inclinata e che il pianeta sembra essere più grande di quanto si pensasse, quasi 1,6 volte il raggio di Giove. La stella, invece, ha rivelato un aspetto asimmetrico, non perfettamente rotondo, e risulta essere più grande e più fredda all’equatore rispetto ai poli.
“Dopo cinque mesi di osservazioni scientifiche, questo è il primo lavoro a essere pubblicato ma sarà presto seguito da altri,” dice Isabella Pagano, dell’INAF di Catania, responsabile in Italia per CHEOPS. “Siamo coinvolti proprio in questi giorni nella riunione del Team Scientifico della missione, dove si sta facendo il punto sui molteplici risultati ottenuti dalle osservazioni condotte fino ad oggi. Non è possibile anticipare nulla se non che lo strumento funziona molto bene e ci dà soddisfazione. Quindi, come si dice, ‘stay tuned’!”
La missione CHEOPS nasce dalla collaborazione di scienziati e ingegneri, istituti di ricerca, università e industrie, di undici paesi europei guidati dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e dalla Svizzera. L’Italia, anche grazie al supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), ha un ruolo di primaria importanza in CHEOPS, sia per il contributo allo strumento sia per l’apporto scientifico. I ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) a Catania e a Padova hanno elaborato il progetto ottico del telescopio, e affiancato l’industria selezionata dall’ASI – un raggruppamento temporaneo di imprese formato da Leonado SrL, Thales Italia e MediaLario – per la realizzazione degli specchi, dell’ottica di back-end, e per le operazioni di integrazione, allineamento e test del telescopio, il cui modello di volo è stato consegnato al Consorzio Cheops – capitanato dall’Università di Berna – nel maggio del 2017.
L’osservatorio di esopianeti dell’ESA rivela un mondo estremamente alieno
Credit: ESA
Lanciato a dicembre 2019, Cheops (Characterising Exoplanet Satellite – Satellite per la caratterizzazzione di esopianeti) è progettato per osservare le stelle vicine note per ospitare pianeti. Misurando con estrema precisione i cambiamenti nei livelli di luce proveniente da questi sistemi quando i pianeti orbitano le loro stelle, Cheops può fornire una prima caratterizzazione di tali pianeti – e, di conseguenza, accrescere la nostra comprensione di come si formano e di come evolvono.
La nuova scoperta riguarda il cosidetto ‘Giove ultra-caldo’ denominato WASP-189 b. I ‘Giove caldo’, come suggerisce il nome, sono pianeti gassosi giganti simili al pianeta Giove del nostro sistema solare: tuttavia, orbitano lontano, molto più vicino alla loro stella ospite, e pertanto sono riscaldati fino a temperature estreme.
WASP-189 b si trova circa venti volte più vicino alla sua stella di quanto la Terra lo sia dal Sole, e completa un’orbita totale in soli 2,7 giorni. La sua calda stella è più grande e oltre 2.000 gradi più calda del Sole, e pertanto sembra brillare blu. “Si conoscono solo una manciata di pianeti che esistono intorno a stelle così calde, e questo sistema è senz’altro il più brillante“, commenta Monika Lendl dell’Università di Ginevra, Svizzera, autrice principale del nuovo studio. “WASP-189 b è anche il più brillante ‘Giove caldo’ che possiamo osservare mentre passa davanti o dietro alla sua stella, rendendo l’intero sistema molto affascinante“.
All’inizio, Monika e colleghi hanno utilizzato Cheops per osservare WASP-189 b mentre passava dietro la sua stella ospite – una occultazione. “Dal momento che il pianeta è così brillante, c’è effettivamente un rilevante calo di luce che vediamo provenire dal sistema mentre brevemente sfugge alla vista“, spiega Monika Lendl. “Abbiamo utilizzato questo per misurare la luminosità del pianeta e costringere la sua temperatura a un rovente 3.200 gradi C”.
Ciò fa di WASP-189 b uno dei pianeti più caldi e più estremi, e completamente diverso da qualsiasi pianeta del sistema solare. A tali temperature, anche metalli come ad esempio il ferro si squagliano e si trasformano in gas, rendendo il pianeta chiaramente inabitabile.
Successivamente, Cheops ha osservato WASP-189 b passare davanti alla sua stella – un transito. I transiti possono rivelare molto delle dimensioni, della forma e delle caratteristiche orbitali di un pianeta. Questo è vero per WASP-189 b, che è risultato essere più grande del previsto di quasi 1,6 volte il raggio di Giove.
“Abbiamo inoltre visto che la stella stessa è interessante – non è perfettamente rotonda, ma più grande e più fredda al suo equatore che ai poli, facendo apparire i poli della stella più luminosi“, continua Monika Lendl. “Ruota così velocemente che viene trascinata in fuori al suo equatore! Oltre a questa assimetria c’è il fatto che l’orbita di WASP-189 b è inclinata; non viaggia intorno all’equatore, ma passa vicino ai poli della stella“.
Vedere un’orbita così inclinata si aggiunge al mistero esistente di come si formano i ‘Giove caldo’. Affinchè un pianeta abbia un’orbita così inclinata, deve essersi formato molto più esternamente ed esser stato poi spinto verso l’interno. Si pensa che ciò accade quando pianeti multipli all’interno di un sistema si ‘spintonano’ per la posizione, o quando un’influenza esterna – per esempio, un’altra stella – disturba il sistema, spingendo i giganti gassosi verso la loro stella e su orbite molto brevi che sono altamente inclinate. “Dal momento che abbiamo misurato tale inclinazione con Cheops, ciò suggerisce che WASP-189 b è stato oggetto di queste interazioni in passato“, aggiunge Monika Lendl.
Monika e colleghi hanno utilizzato le osservazioni altamente accurate e le capacità ottiche di Cheops per rivelare i segreti di WASP-189 b. Cheops ha aperto il suo ‘occhio’ a gennaio di quest’anno e cominciato le regolari operazioni scientifiche ad aprile, e ha continuato a lavorare per ampliare la nostra conoscenza degli esopianeti e del cosmo vicino nei mesi successivi.
“Questo primo risultato da Cheops è estremamente emozionante: è la prima evidenza decisiva che la missione è all’altezza della sua promessa in termini di precisione e di performance”, commenta Kate Isaak, scienziato di progetto di Cheops all’ESA.
Migliaia di esopianeti, la maggior parte senza analoghi nel nostro sistema solare, sono stati scoperti nell’ultimo quarto di secolo, con molti altri da scoprire grazie ad attuali e futuri rilievi da terra e missioni spaziali.
“Cheops ha un ruolo unico di ‘proseguimento’ da svolgere nello studio di tali esopianeti”, continua Kate Isaak. “Cercherà transiti di pianeti che sono stati scoperti da Terra e, dove possibile, misurerà più accuratamente le dimensioni di pianeti già noti per transitare le loro stelle ospiti. Tracciando con Cheops gli esopianeti nelle loro orbite, possiamo fare una primo passo nella caratterizzazione delle loro atmosfere e determinare la presenza e le proprietà di eventuali nuvole presenti“.
Nei prossimi anni, Cheops seguirà centinaia di pianeti conosciuti che orbitano stelle luminose, accrescendo ed estendendo ciò che è stato fatto qui per WASP-189 b. La missione è la prima di una serie di tre missioni scientifiche dell’ESA focalizzate sul rilevamento e la caratterizzazione di esopianeti: ha anche un elevato potenziale di scoperta – dall’identificazione di obiettivi primari per future missioni che sonderanno atmosfere fuori dal sistema solare alla ricerca di nuovi pianeti e lune extra solari.
“La missione Cheops non solo approfondirà la nostra comprensione degli esopianeti“, continua Kate Isaak, “ma anche del nostro stesso pianeta, sistema solare e del più ampio ambiente cosmico“.
