Pianeti ricchi di acqua identificati intorno TRAPPIST-1: le similitudini con la Terra

Un nuovo studio ha trovato che i sette pianeti in orbita intorno alla nana ultra fredda TRAPPIST-1 sono fatti soprattutto di roccia e alcuni potrebbero anche ospitare più acqua della Terra. La densità dei pianeti, ora nota con molta maggior precisione di prima, suggerisce che alcuni di essi potrebbero avere fino al 5% di massa sotto forma di acqua – circa 250 volte più degli oceani della Terra. I pianeti più caldi, più vicini alla stella madre, hanno più probabilità di avere atmosfere dense di vapore, mentre i più distanti hanno probabilmente superfici ghiacciate. In termini di dimensione, densità e quantità di radiazione ricevuta dalla stella, il quarto pianeta in ordine di distanza è il più simile alla Terra. Sembra sia il più roccioso dei sette e ha le potenzialità per ospitare acqua liquida.

I pianeti intorno alla debole stella rossa TRAPPIST-1, ad appena 40 anni luce dalla Terra, sono stati scoperti dal telescopio TRAPPIST-South all’Osservatorio dell’ESO a La Silla nel 2016. L’anno seguente, ulteriori osservazioni con telescopi da terra, tra cui il VLT (Very Large Telescope) dell’ESO e con il telescopio spaziale Spitzer della NASA hanno rivelato che ci sono almeno sette pianeti nel sistema, ciascuno di dimensione paragonabile a quella della Terra. Si chiamano ora TRAPPIST1b,c,d,e,f,g e h in ordine di distanza crescente dalla stella centrale.

Alcune osservazioni aggiuntive sono state eseguite sia da telescopi a terra, tra cui lo strumento SPECULOOS, quasi completato, all’Osservatorio dell’ESO al Paranal, e dai telescopi spaziali della NASA Spitzer e Kepler. Un’equipe di scienziati, guidati da Simon Grimm dell’Università di Berna in Svizzera ha applicato complessi modelli numerici ai dati disponibili e ha determinato la densità dei pianeti con maggior precisione di quanto fosse possibile finora.

Simon Grimm spiega come sono state calcolate le masse: “I pianeti di TRAPPIST-1 sono così vicini l’uno all’altro che interferiscono tra di loro per effetto della gravità, così che il momento in cui passano di fronte alla stella si sposta leggermente. Lo spostamento dipende dalla massa dei pianeti, dalla loro distanza e da altri parametri orbitali. Con un modello numerico al computer simuliamo le orbite dei pianeti finché i transiti calcolati non sono in accordo con i valori osservati. Da qui deriviamo le masse dei vari pianeti.”

Questa rappresentazione artistica mostra gran parte dei pianeti in orbita intorno alla nana rossa e ultra-fredda TRAPPIST-1. Nuove osservazioni, combinate con un’analisi molto sofisticata, hanno prodotto nuove stime della densita’ di tutti e sette i pianeti di dimensione terrestre e suggeriscono che siano ricchi di materiali volatili, probabilmente acqua. Crediti: ESO/M. Kornmesser

Un altro membro dell’equipe, Eric Agol, commenta sull’importanza del risultato: “Uno degli scopi degli studi sugli esopianeti è stato, per qualche tempo, di studiare la composizione dei pianeti simili alla Terra per dimensione e temperatura. La scoperta di TRAPPIST-1 e le potenzialità delle strutture dell’ESO in Cile e del telescopio spaziale della NASA Spitzer lo hanno reso possibile – dandoci il primo assaggio di ciò di cui sono fatti i pianeti extrasolari di dimensioni terrestri”.

Le misure di densità, combinate con i modelli di composizione dei pianeti, suggeriscono fermamente che i sette pianeti di TRAPPIST-1 non siano aridi mondi rocciosi. Sembrano contenere, infatti, quantità significative di materiali volatili, probabilmente acqua, fino in qualche caso a circa il 5% della massa del pianeta – una quantità enorme. Per confronto, sulla Terra solo lo 0.02% della massa è acqua.

“La densità, indizio importante per decodificare la composizione di un pianeta, non dice nulla sull’abitabilità. Ma il nostro studio è ciononostante un passo avanti importante per farci capire se questi pianeti possano ospitare vita”, commenta Brice-Olivier Demory, coautore, sempre dell’Università di Berna.

TRAPPIST-1b e c, i pianeti più interni, hanno probabilmente un nucleo roccioso e sono circondati da un’atmosfera molto più spessa di quella della Terra. TRAPPIST-1d, invece, è il più leggero, con una massa pari al 30 % della massa della Terra. Gli scienziati non sanno ancora se è presente un’atmosfera estesa, un oceano o una superficie ghiacciata.

Gli scienziati si sono sopresi nel trovare che TRAPPIST-1e sia l’unico pianeta del sistema appena più denso della Terra, il che indica che potrebbe avere un nucleo ferroso e che non necessariamente abbia un’atmosfera densa, un oceano o uno strato ghiacciato in superficie. È bizzarro che TRAPPIST-1e sia così più roccioso degli altri pianeti. In termini di dimensione, densità e radiazione ricevuta è il pianeta più simile alla Terra.

TRAPPIST-1f, g e h sono abbastanza lontani dalla stella madre che l’acqua potrebbe essere congelata, sotto forma di ghiaccio su tutta la superficie. Se hanno un’atmosfera sottile difficilmente questa conterrebbe le molecole pesanti che troviamo sulla Terra, come l’anidride carbonica.

“È interessante notare che i pianeti più densi non sono necessariamente quelli più vicini alla stella e che i pianeti più freddi non possono avere atmosfere spesse”, indica Caroline Dorn, coautrice dell’artico, dell’Università di Zurigo, Svizzera.

Il sistema di TRAPPIST-1 continuerà per molto tempo a focalizzare le attenzioni degli astronomi e di molte strutture osservative, sia da terra che dallo spazio, tra cui l’ELT (Extremely Large Telescope) e il telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA.

Gli astronomi stanno anche cercando con impegno altri pianeti intorno a stelle rosse deboli come TRAPPIST-1. Come spiega Michaël Gillon, membro dell’equipe: “Questo risultato dimostra l’enorme interesse nell’esplorare nane vicine ultra fredde – come TRAPPIST-1 – alla ricerca di pianeti terrestri in transito. È questo lo scopo di SPECULOOS, il nuovo cercatore di esopianeti che sta per iniziare le osservazioni all’Osservatorio dell’ESO al Paranal in Cile.”

 

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