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Osservata una nana bruna e un esopianeta in orbita intorno a una stella

(4 Febbraio 2025)

Roma – Una nuova ricerca, pubblicata oggi su The Astrophysical Journal, utilizza i dati raccolti dalla sonda spaziale Gaia dell’ESA per confermare l’esistenza di due misteriosi oggetti celesti. Gaia-4b è un esopianeta ‘Super-Giove’ e Gaia-5b una nana bruna. Questi enormi oggetti orbitano inaspettatamente attorno a stelle di piccola massa.

Gaia-4b è un pianeta che orbita attorno alla stella Gaia-4, in precedenza poco degna di nota, a circa 244 anni luce di distanza. Gaia-5b orbita attorno alla stella Gaia-5, a circa 134 anni luce di distanza dalla Terra. Questi due oggetti appena scoperti sono vicini, nel nostro stesso vicinato galattico. La loro esistenza sfida le attuali teorie sulla formazione dei pianeti e la missione in corso di Gaia fornirà dati preziosi per aiutarci a comprendere questi oggetti intriganti. “Gaia-4b è circa dodici volte più massiccio di Giove. Con un periodo orbitale di 570 giorni, è un pianeta gigante gassoso relativamente freddo”, spiega il primo autore Guðmundur Stefánsson dell’Università di Amsterdam, Paesi Bassi, e primo autore del nuovo studio.

“Con una massa pari a circa 21 volte quella di Giove, Gaia-5b è una nana bruna, più massiccia di un pianeta ma troppo leggera per sostenere la fusione nucleare e diventare una stella”, aggiunge Guðmundur. Dal suo lancio nel 2013, la sonda spaziale Gaia dell’ESA ha costruito la mappa tridimensionale più grande e precisa della nostra galassia. Ruotando lentamente, ha scansionato il cielo con due telescopi ottici, individuando ripetutamente le posizioni di due miliardi di oggetti con una precisione senza precedenti, fino alla fine delle osservazioni scientifiche il 15 gennaio 2025. Poiché Gaia ha tracciato con precisione il moto delle stelle, una tecnica nota come astrometria, si prevede che migliaia di nuovi oggetti saranno scoperti nei suoi dati. Un pianeta in orbita attorno a una stella crea un piccolo ‘tiro’ gravitazionale che fa ‘oscillare’ la stella attorno al suo centro di massa e la fa viaggiare in un movimento simile a quello di un cavatappi attraverso il cielo. Gli oggetti più facili da scoprire usando l’astrometria sono massicci e in orbite distanti attorno alla loro stella madre. In precedenza, l’esistenza di alcune nane brune massicce era stata confermata da altri telescopi che avevano osservato il loro debole bagliore accanto a stelle luminose per le quali Gaia aveva rilevato tale oscillazione.

Ciò è in contrasto con il metodo del transito , che rileva i pianeti mentre passano davanti alla loro stella ed è più probabile che trovi pianeti in un’orbita ravvicinata. E sebbene rilevare un’oscillazione suggerisca che una stella potrebbe avere un pianeta, ci sono altre potenziali cause (come i sistemi stellari binari), quindi le scoperte astrometriche devono essere confermate usando altri metodi.

“Gaia ha ripetutamente scansionato queste stelle, creando un quadro sempre più dettagliato nel tempo”, afferma Guðmundur. “Nel 2022, Gaia Data Release 3 includeva un elenco di stelle che sembrano muoversi come se fossero trainate da un esopianeta. Utilizzando dati spettroscopici basati a terra e la tecnica della velocità radiale per indagare su queste stelle, abbiamo confermato il nostro primo pianeta e la nostra prima nana bruna”.

Combinando i dati astrometrici e quelli sulla velocità radiale, gli astronomi possono scoprire tutti i dettagli orbitali e la massa dell’oggetto in orbita, offrendo un’opportunità unica per creare visualizzazioni tridimensionali.

“Circa il 75% delle stelle nella Via Lattea sono stelle di piccola massa, con masse comprese tra circa il 10% e il 60-65% della massa del Sole. Poiché sono così numerose, sono anche le nostre stelle vicine più prossime”, spiega Guðmundur. “I pianeti massicci attorno a stelle di piccola massa sono noti per essere relativamente rari, ma quando si verificano, causano un’oscillazione più grande e quindi una firma astrometrica più forte che è più facile da rilevare”. Mentre un precedente esopianeta era stato scoperto dalle missioni Gaia e Hipparcos contemporaneamente, la presenza di Gaia-4b è stata rivelata solo dai dati di Gaia.

Quando il prossimo lotto di dati Gaia verrà rilasciato nel 2026, conterrà 5,5 anni di dati di missione che potrebbero scoprire centinaia, se non migliaia, di pianeti e nane brune attorno a stelle vicine. Ciò ci fornirà nuove intuizioni su come si formano questi diversi oggetti e Gaia sta aprendo la strada a una nuova era di scoperte astrometriche, portando a una comprensione più profonda dei diversi sistemi planetari che popolano la nostra galassia.

Il ricercatore associato dell’ESA Matthew Standing è un esperto di esopianeti. “Questa scoperta è un’entusiasmante punta dell’iceberg per le scoperte di esopianeti che possiamo aspettarci da Gaia in futuro”, spiega. “La scoperta di Gaia-4b è un’importante svolta nell’uso dell’astrometria di Gaia per il rilevamento di esopianeti, che completa gli altri metodi di rilevamento di esopianeti utilizzati da Cheops dell’ESA e dalla prossima missione Plato”.

“Gaia ha già visto i segnali rivelatori di esopianeti noti in precedenza, ma questa volta Gaia ha rivelato un mondo extrasolare completamente nuovo”, afferma Johannes Sahlmann, Gaia Project Scientist presso l’ESA. “La scoperta di Gaia-4b mostra come le misurazioni dettagliate di Gaia completino le consolidate tecniche di scoperta degli esopianeti e offrano nuove opportunità per la ricerca sugli esopianeti. La quarta pubblicazione di dati Gaia in arrivo sarà una miniera d’oro per i cacciatori di pianeti”.(30Science.com)

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