Grazie a una collaborazione internazionale tra ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e dell’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), insieme ad altre istituzioni di Spagna, Germania, Belgio, Regno Unito e Messico, è stato possibile misurare le masse dei pianeti giganti del sistema extrasolare V1298 Tau, avente un’età di appena 20 milioni di anni. Per questo risultato sono state utilizzate misure di velocità radiale ottenute, in particolare, dagli spettrografi HARPS-N, presso il Telescopio Nazionale Galileo (Osservatorio Roque de los Muchachos), e CARMENES (Osservatorio di Calar Alto). Fino ad ora, non erano mai state misurate masse di pianeti giganti così giovani. I risultati, pubblicati oggi sulla rivista Nature Astronomy, dimostrano che questo tipo di oggetti celesti possono raggiungere il loro “peso forma” molto prima di quanto si pensasse in precedenza.
Lo studio, guidato dal ricercatore Alejandro Suárez Mascareño dell’IAC, riporta la misurazione delle masse di due pianeti giganti che orbitano attorno alla giovane stella di tipo solare V1298 Tau, nella costellazione del Toro. I pianeti V1298 Tau b ed e, erano stati scoperti nel 2019 da un team guidato da Trevor David (del Jet Propulsion Laboratory, JPL) grazie a dati del telescopio spaziale Kepler della NASA. Tramite il metodo fotometrico dei transiti, erano stati misurati i raggi, poco più piccoli di quello di Giove. Per misurare le loro masse è stato utilizzato invece il metodo delle velocità radiali. L’analisi dei dati si è rivelata particolarmente complessa, in quanto l’elevata attività magnetica della stella contamina il segnale dovuto ai due pianeti con un “rumore” quasi dieci volte più grande.
“La caratterizzazione di pianeti molto giovani è straordinariamente difficile” – afferma Alejandro Suárez Mascareño – “Le stelle madri hanno livelli di attività molto alti e, fino a poco tempo fa, era impensabile anche solo provarci”. Mario Damasso, primo co-autore dell’INAF e membro del team GAPS (Global Architecture of Planetary Systems) che ha collaborato allo studio, aggiunge: “Il sistema planetario di V1298 Tau è apparso estremamente interessante sin dalla sua scoperta, ed inserito in un programma di osservazioni con vari telescopi da terra, tra cui il Telescopio Nazionale Galileo equipaggiato con lo spettrografo di alta precisione HARPS-N. Combinando queste nuove misure con i dati già disponibili e utilizzando sofisticate tecniche di analisi, stiamo iniziando a definire le proprietà fisiche principali e a capire come si sono svolte le prime fasi dell’evoluzione di questo sistema”.
Lo studio dimostra che masse e dimensioni dei pianeti V1298 Tau b ed e sono entrambe sorprendentemente simili a quelle note dei pianeti giganti del Sistema solare o in altri sistemi extrasolari di età più matura. Queste misurazioni, le prime ad essere ottenute per pianeti così giovani, mettono alla prova le idee attuali sulla formazione dei sistemi planetari. “Per molti anni, i modelli teorici hanno indicato che i pianeti giganti iniziano la loro evoluzione come corpi di dimensioni molto grandi, per poi contrarsi per centinaia di milioni di anni o addirittura miliardi di anni”, spiega Víctor J. Sánchez Béjar (IAC), co-autore dell’articolo. “Ora sappiamo che possono effettivamente raggiungere una dimensione simile a quella dei pianeti del Sistema solare in un tempo molto breve”.
Lo studio dei sistemi extra-solari giovani potrebbe fornire ai ricercatori indizi su cosa è successo durante l’infanzia del nostro Sistema Solare. “Ancora non sappiamo se V1298 Tau sia un sistema tipico o un caso eccezionale, per questo sarà importante studiare altri sistemi planetari giovani. Oltre ai due pianeti esterni b ed e, V1298 Tau ne ospita altri due più piccoli e interni, c e d, per i quali non siamo ancora riusciti a misurare la massa. Stiamo proseguendo le osservazioni con HARPS-N anche per raggiungere questo obiettivo”, aggiunge Mario Damasso. “Il passo successivo è quello di comprendere se le atmosfere di questi pianeti stanno evaporando a un ritmo lento o sostenuto, visto il notevole irraggiamento a cui sono sottoposti da parte della stella centrale. Alla fine potremmo dover rivedere anche la teoria dell’evoluzione di pianeti come Giove e Saturno”, conclude Antonio Maggio, anche lui dell’INAF e co-autore dell’articolo.
Lo studio ha richiesto uno sforzo osservativo notevole e la collaborazione di più osservatori e istituzioni di diversi Paesi. In particolare, vi hanno partecipato dodici ricercatori italiani di Torino, Padova, Roma e Palermo. Oltre ai dati ottenuti con il Telescopio Nazionale Galileo (TNG) dell’Osservatorio Roque de los Muchachos (ORM, La Palma), sono state ottenute misure con gli spettrografi CARMENES (Osservatorio di Calar Alto), HERMES (telescopio Mercator, sempre all’ORM) e SES (telescopio STELLA dell’Osservatorio del Teide). Misure fotometriche prese dall’Osservatorio Las Cumbres, una rete di telescopi dislocati in tutto il mondo, sono state utilizzate per monitorare continuamente le variazioni dell’attività della stella.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Astronomy nell’articolo Rapid contraction of giant planets orbiting the 20 million-years old star V1298 Tau di A. Suárez Mascareño, M. Damasso, N. Lodieu, A. Sozzetti, V. J. S. Béjar, S. Benatti, M. R. Zapatero Osorio, G. Micela, R. Rebolo, S. Desidera, F. Murgas, R. Claudi, J. I. González Hernández, L. Malavolta, C. del Burgo, V. D’Orazi, P. J. Amado, D. Locci, H. M. Tabernero, F. Marzari, D. S. Aguado, D. Turrini, C. Cardona Guillén, B. Toledo-Padrón, A. Maggio, J. Aceituno, F. F. Bauer, J. A. Caballero, P. Chinchilla, E. Esparza-Borges, E. González-Álvarez, T. Granzer, R. Luque, E. L. Martín, G. Nowak, M. Oshagh, E. Pallé, H. Parviainen, A. Quirrenbach, A. Reiners, I. Ribas, K. G. Strassmeier, M. Weber, M. Mallonn.
