TESS scopre i suoi primi esopianeti. Si progetta un’estensione della missione

TESS, il “cacciatore di esopianeti”, è pienamente operativo, i suoi sistemi godono di ottima salute, e dai dati raccolti dalle sue quattro camere cominciano emergere nuove scoperte. Questo bilancio, estremamente positivo, è stato espresso, a conclusione del primo quarto della missione biennale, dai membri del team del Transiting Exoplanet Survey Satellite, in occasione del 233° meeting dell’American Astronomical Society, a Seattle il 7 gennaio scorso.

Lanciato nell’aprile 2018 a bordo di un Falcon 9, TESS ha iniziato le attività scientifiche il 25 luglio, una volta raggiunta la sua orbita fortemente ellittica, tra i 100 mila e i 400 mila chilometri dalla terra. Secondo i piani, che lo porteranno ad esaminare in due anni circa l’85% del cielo, la sonda ha iniziato le osservazioni dall’emisfero meridionale, suddiviso in 13 settori. Al momento ne sono stati ultimati 4; il 6 dicembre sono stati pubblicamente rilasciati i dati relativi ai primi due.

Le prime scoperte di TESS

Le osservazioni hanno permesso di individuare 280 esopianeti candidati, tra i quali emergono le prime conferme. Proprio in questi giorni la NASA ha diffuso informazioni relative a tre nuovi mondi.

Pi Mensae è una stella nana gialla di dimensioni simili al nostro Sole, da cui dista 60 anni luce, visibile ad occhio nudo, anche se non dalle nostre latitudini. Attorno ad essa nel 2001, sulla base di osservazioni condotte da terra, era già stato scoperto un pianeta, Pi Mensae b, un’enorme gigante gassoso di massa 10 volte superiore a quella di Giove, in movimento su un’orbita fortemente ellittica che lo porta ad entrare nella “zona abitabile” al periastro (1,21 AU) e ad allontanarsi dalla sua stella più di Giove rispetto al Sole (5,54 AU). Ora, grazie a TESS, è emerso che il sistema ospita anche una superterra, Pi Mensae c, grande circa il doppio del nostro pianeta, che percorre un’orbita circolare molto vicina a Pi Mensae in soli 6,3 giorni. Questa scoperta permetterà di gettare nuova luce su come questo strano sistema planetario si è formato.

Un altro pianeta roccioso, di dimensioni più simili al nostro, è stato trovato più a Nord, nella costellazione dell’Indiano, attorno ad una nana rossa grande circa un quinto del Sole, denominata LHS 3844, a 49 anni luce da noi. LHS 3884b ha diametro pari 1,3 quello terrestre, ma orbita vicinissimo alla stella, completando una rivoluzione in sole 11 ore. Secondo gli studiosi sul lato del pianeta esposto alla luce della stella la temperatura potrebbe superare i 500 gradi e vi si potrebbero formare laghi di lava fusa.

Più o meno alla stessa latitudine, nella costellazione del Reticolo, attorno alla stella HD 21749, una nana rossa grande di due terzi le dimensioni del Sole e distante 53 anni luce, TESS ha identificato il suo terzo pianeta. HD 21749b, è circa tre volte più grande della terra, per diametro, ma ha una massa 23 volte maggiore.

Questo pianeta ha una densità maggiore di Nettuno, ma non è roccioso. – Ha spiegato Diana Dragomir, Hubble Fellow presso il Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del MIT, autrice principale dell’articolo che descrive la scoperta –. Potrebbe essere un pianeta d’acqua o avere un altro tipo di atmosfera densa.

Con i suoi 36 giorni è pianeta con il periodo di transito più lungo finora scoperto in un raggio di 100 anni luce dal sistema solare. Nonostante la vicinanza alla sua stella, la temperatura superficiale è piuttosto bassa, attorno ai 150 gradi, e anche questo è piuttosto raro:

È il pianeta più piccolo e più freddo che conosciamo intorno a una stella quella grandezza – ha continuato la dottoressa Dragomir. – Sappiamo molto sulle atmosfere dei pianeti caldi ma, poiché è molto difficile trovare piccoli pianeti che orbitano più lontano dalle loro stelle, e che quindi sono più freddi, non siamo stati in grado di imparare molto sulle loro atmosfere.

Grazie a questa fortunata scoperta sarà possibile colmare la lacuna.

Bisogna anche aggiungere che attorno ad HD 21749, TESS potrebbe aver trovato un terzo pianeta, delle dimensioni della terra, con un periodo orbitale di 8 giorni. Se la scoperta sarà confermata, sarà il più piccolo esopianeta finora trovato dalla sonda.

Non solo esopianeti

Come è stato per Kepler, le scoperte di TESS non si limitano agli esopianeti: osservando costantemente un settore di cielo per un mese, la sonda è in grado di registrare molti altri fenomeni, tra cui comete, asteroidi, stelle a brillamento, stelle binarie, nane bianche e supernovae.

Solo nel primo settore, esaminato tra il 25 luglio e il 22 agosto dello scorso anno, TESS ha catturato decine di eventi di breve durata, comprese sei supernove in galassie lontane che sono state in seguito osservate da telescopi a terra.

Alcuni dei fatti scientifici più interessanti si verificano nei primi giorni di una supernova, periodo quasi impossibile da osservare prima di TESS – ha fatto notare Michael Fausnaugh, un altro ricercatore presso il Kavli Institute del MIT che lavora alla missione. – Il telescopio spaziale Kepler della NASA ha catturato sei di questi eventi durante i suoi primi quattro anni di operazioni. TESS ne ha trovati altrettanti nel suo primo mese.

È lecito augurarsi che queste osservazioni potranno fornire nuovi elementi sull’origine delle supernovae di tipo Ia e aiuteranno a comprendere meglio l’espansione dell’universo.

Il futuro di TESS

Gli inizi brillanti fanno ben sperare per il futuro della missione:

Siamo solo a metà del primo anno di attività di TESS, e il flusso dei dati ha appena iniziato a scorrere – ha detto George Ricker, principal investigator di TESS presso il Kavli Institute del MIT. – Quando il set completo delle osservazioni di oltre 300 milioni di stelle e galassie raccolte durante la prima missione di due anni sarà a disposizione degli astronomi di tutto il mondo, TESS potrebbe aver scoperto ben 10.000 pianeti, oltre a centinaia di supernove e altri transienti extragalattici.

Fino ad oggi gli esopianeti conosciuti sono circa 3.900; di questi, più di 2.600 sono stati identificati tramite Kepler, che è da poco giunto alla fine della sua vita operativa, iniziata nel 2009. TESS pare confermarsi un degno erede.

Naturalmente è molto probabile che il lavoro e le scoperte di TESS non si concluderanno dopo due anni. Rickert ha rivelato che si sta già progettando la prima estensione, per un periodo compreso tra la metà del 2020 e gli ultimi mesi del 2022, che permetterebbe sia di rivisitare alcune aree del cielo già esaminate nel corso della missione iniziale, sia di coprire alcune parti di quel 15% non osservato.

La proposta avrebbe dovuto essere esaminata il prossimo 1° febbraio, nell’ambito della Senior Review delle missioni operative condotta dal Science Mission Directorate della NASA, ma è probabile che la scadenza sarà rinviata a causa dello shutdown del governo degli Stati Uniti, che rischia di paralizzare molte attività dell’agenzia spaziale americana.

Le condizioni di TESS permettono comunque a Ricker di pensare che non ci sarà una sola estensione: l’orbita è stabile e non ha bisogno di correzioni, le prestazioni delle camere si sono rivelate molto migliori di quanto previsto, le ruote di reazione, basate sul design di quelle dei satelliti commerciali, dovrebbero durare per decenni (evitando i problemi accusati da Kepler) e la riserva di idrazina, finora utilizzata al ritmo di un grammo alla settimana, potrebbe essere sufficiente per un periodo anche più lungo.

Nel corso dei prossimi dieci anni ulteriori missioni TESS potrebbero supportare e integrare le indagini sugli esopianeti condotte dagli osservatori terrestri e da sonde come il Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) della NASA e il PLAnetary Transits and Oscillations of stars, (PLATO) di ESA.

Se la NASA è paziente – ha concluso con molto ottimismo il principal investigator – e continua a finanziarci adeguatamente, penso che potremmo continuare per parecchi decenni.