Dove si inserisce la prima scoperta di esopianeti in India?

K2–236b è stato scoperto attraverso uno sforzo globale e collaborativo e non può essere celebrato come completamente indigeno.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato per The Wire. Questo è uno specchio dello stesso.

La scoperta di esopianeti è diventata un fatto quotidiano in questi giorni. Secondo il sito Web della NASA Exoplanets, fino a oggi sono stati trovati oltre 3.500 esopianeti.

Credito immagine: Io su Flickr

Dove si inserisce la prima scoperta esopianeta dell'India in questo spettro gigantesco? E quale ruolo può svolgere l'India in questo ramo ibrido emergente di astrofisica e scienza planetaria?

Fino all'80% degli esopianeti conosciuti è stato scoperto usando il metodo del transito, che misura la caduta della luminosità di una stella quando un pianeta le passa davanti (dal nostro punto di vista). Questo ci consente di stimare le dimensioni del pianeta, in base alla quantità di luce che blocca e ad altri parametri come il periodo orbitale. Sia il telescopio spaziale Kepler della NASA sia il suo successore recentemente lanciato, il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), cercano transiti planetari quando osservano le stelle.

Il secondo metodo più popolare per scoprire gli esopianeti è chiamato il metodo della velocità radiale, in cui l'attrazione gravitazionale di un pianeta sulla sua stella ospite viene misurata osservando l'oscillazione risultante della stella. Uno spettrografo, in grado di misurare questo bel movimento, non solo può dare via la presenza di un pianeta, ma anche determinarne la massa.

Trovare pianeti usando il metodo della velocità radiale. Lo spostamento dello spettro della stella indica il movimento del pianeta e della stella attorno al loro centro di gravità comune. Credito: ESO

Questo è il metodo con cui lo strumento PRL Advance Radial-Velocity Abu-sky Search Spectrograph (PARAS) della PRL ha permesso la prima scoperta di un esopianeta - K2–236b - da parte di scienziati indiani. Questo pianeta orbita attorno a una stella simile al Sole a circa 600 anni luce dalla Terra. PARAS è installato presso l'Osservatorio del Monte Abu a Sirohi, nel Rajasthan.

Quando gli scienziati sospettano che ci potrebbe essere un pianeta attorno a una stella in base ai dati di transito, più telescopi in tutto il mondo eseguono misurazioni della velocità radiale della stella. Una misurazione della velocità radiale fornisce una stima di massa indipendente del candidato planetario e quindi aiuta a inchiodare varie proprietà correlate. Ecco come si è svolta anche la scoperta di K2–236b.

La fase K2 della missione satellitare di Keplero aveva identificato K2–236b come un possibile pianeta mentre transitava sulla sua stella K2–236 nel maggio 2017. Ma era necessaria una misurazione indipendente per accertare se fosse davvero un pianeta o, forse, un vicino stella compagna.

Gli scienziati hanno utilizzato lo spettrografo PARAS per eseguire osservazioni ad alta risoluzione angolare della stella per un periodo di 18 mesi, misurando con precisione l'oscillazione della stella causata dalla piccola ma persistente attrazione gravitazionale dell'oggetto orbitante. I dati confermarono che l'oggetto era davvero un pianeta e fu debitamente chiamato K2–236b.

Il grafico mostra le oscillazioni della stella ospite K2–236 a causa del suo pianeta K2–236b. Credito: Chakraborty et al., ArXiv
Informazioni sulla convenzione di denominazione
In un sistema pianeta-stella, se la stella si chiama X, allora il pianeta nell'orbita più vicina alla stella si chiama Xb, il pianeta nella successiva orbita più vicina si chiama Xc e così via. Non esiste un pianeta chiamato "Xa" perché si ritiene che questa denominazione rappresenti la stella stessa, ovvero X è sinonimo di Xa.

I risultati sono stati pubblicati nel giugno di quest'anno (documento prestampato qui).

Gli scienziati, del Centro interuniversitario di astronomia e astrofisica di Pune, hanno usato i dati K2 per stimare che il raggio del pianeta era circa sei volte quello della Terra e hanno usato i dati PARAS per concludere che pesava circa 27 volte più della Terra . Questi valori insieme suggeriscono che K2–236b appartiene alla categoria dei pianeti sub-Saturno / super-Nettuno, con una densità simile a Saturno.

Confronto dimensionale del sistema K2–236 e del nostro sistema solare interno e quello del pianeta K2–236b sulla Terra. Credito: ISRO

Il pianeta gira intorno alla sua stella una volta ogni 19,5 giorni; per fare un confronto, Mercurio orbita intorno al Sole 2,5 volte più lontano e la Terra è sette volte fuori. Pertanto, la superficie di K2–236b è più calda - circa 600º C - di quella di Mercurio. La densità e la temperatura superficiale insieme significano che c'è poca speranza per la vita, poiché sappiamo che esiste sulla superficie del pianeta.

Ora, dai un'occhiata al grafico qui sotto, che mostra il numero di esopianeti scoperti a metà 2018, ordinati per tipo.

Riepilogo del numero di esopianeti confermati in ciascuna categoria. Riconoscimento: Planetary Habitability Laboratory

Evidentemente, alcuni tipi di pianeti sono più comuni di altri. A parte le super-Terre / mini-Nettuno, prevalgono i pianeti di dimensioni Nettuno e di Giove / Saturno. Tuttavia, esiste anche un gruppo sottile ma distinto di pianeti che giace tra i mondi nettuniano e gioviano / saturniano. Questi sono i super-Nettuno o i sub-Saturno / sub-Gioviani: le loro proprietà fisiche si trovano tra pianeti simili a Nettuno e simili a Saturno. Solo 23 di questi pianeti sono noti fino ad oggi - e K2–236b è uno di questi. Pertanto, richiedono un maggiore controllo delle loro implicazioni.

Questi pianeti pesano 10–70 masse terrestri e misurano 4–8 raggi terrestri di dimensioni. Sono particolarmente interessanti perché, mentre le loro dimensioni variano in un piccolo intervallo, le loro masse, e quindi le densità, variano in grandi quantità. K2–236b stesso sembra trovarsi un po 'al centro di questo spettro.

I calcoli preliminari basati sulla massa e sul raggio di K2–236b indicano che si tratta del 60–70% di ghiaccio caldo, silicati e ferro. Il pianeta si trova così a cavallo dei gruppi sub-Saturno e super-Nettuno poiché ha la densità di un pianeta simile a Saturno e la composizione atmosferica che ricorda un Nettuno. Il team che utilizza i dati dello spettrografo PARAS, guidato da Abhijit Chakraborty, ha chiesto misure più precise del pianeta per determinarne l'esatta composizione.

Come con gli altri pianeti in questo club d'élite, K2–236b è ancora un altro punto di dati nello sforzo di capire perché questi pianeti sono rari. Sebbene rappresenti una scoperta utile e significativa, non è nemmeno un punto di svolta. Molto più deve essere compreso, come la loro dinamica orbitale, le caratteristiche atmosferiche, la composizione interna, ecc. Solo così possiamo modellare efficacemente come si formano e si evolvono.

PARAS è una parte importante di questa ricerca e intraprenderà osservazioni lunghe e continue su centinaia di stelle nane vicine e stelle simili al Sole. Tali osservazioni a lungo termine consentiranno agli scienziati di caratterizzare meglio gli esopianeti noti e di confermare le identità dei candidati planetari, come nel caso di K2–236b.

Lo spettrografo PARAS all'Osservatorio del Monte Abu. Credito: PRL

È anche bello vedere l'India finalmente iniziare a contribuire allo studio sperimentale degli esopianeti. Tuttavia, è importante ricordare che K2–236b è stato scoperto attraverso uno sforzo globale e collaborativo e non può essere celebrato come completamente indigeno. L'importanza di scoprire un esopianeta risiede più nel suo valore intrinseco e necessariamente globale che in quello puramente nazionale.

Proprio come molte altre scoperte di esopianeti, l'esistenza del sistema K2–236 ribadisce anche la rivelazione che il nostro Sistema Solare non sembra essere il modello che la natura segue in generale. Sarebbe prudente prendere questa scoperta come promemoria non del nostro cosiddetto orgoglio nazionale, ma di quello del nostro (finora) unico, ma umiliante posto nell'universo.

Viviamo in un'era di scoperte di esopianeti a migliaia. I modelli di formazione planetaria vengono fatti a pezzi, ripensati, rielaborati, riformulati e riuniti in diversi modi. Non capiamo come funziona davvero la formazione planetaria e come si ottengono così diversi tipi di pianeti da una serie più piccola di blocchi. È ora che scopriamo di più.