Un pianeta super-Terra che entra ed esce dalla zona abitabile della sua stella è stato scoperto a soli 19,7 anni luce di distanza. Il pianeta, noto come HD 20794d, si allontana dalla sua stella più di quanto Marte si allontani dal Sole e, all’altro estremo della sua orbita, si avvicina quanto Venere. Ogni orbita il pianeta inizia al di fuori della zona abitabile, dove è troppo freddo per l’acqua liquida, prima di passare attraverso la zona abitabile fino al suo bordo interno, dove le temperature aumentano per un breve periodo, prima che il pianeta si allontani di nuovo. Il pianeta rappresenta un obiettivo brillante per la prossima generazione di telescopi per sondare la sua atmosfera e per gli scienziati per testare i limiti estremi dell’abitabilità planetaria.
“La sua luminosità e vicinanza lo rendono un candidato ideale per i futuri telescopi la cui missione sarà osservare direttamente le atmosfere degli esopianeti,” ha detto Xavier Dumusque dell’Università di Ginevra in una dichiarazione. Dumusque è un membro del team che ha scoperto e caratterizzato il nuovo pianeta. HD 20794d ha una massa 6,6 volte maggiore della Terra ed è stato trovato dagli astronomi utilizzando gli spettrografi ESPRESSO e HARPS sui telescopi dell’Osservatorio Europeo del Sud in Cile. Questi strumenti misurano quella che viene definita “velocità radiale” — la quantità con cui una stella oscilla attorno al centro di massa che condivide con i suoi pianeti. In generale, maggiore è l’oscillazione, maggiore è la massa del pianeta. È la stella oscillante che ha tradito l’esistenza di HD 20794d — gli astronomi non hanno osservato direttamente HD 20794d, né hanno scattato una foto di esso o lo hanno visto in transito.
La stella in questione, HD 20794 — nota anche come 82 Eridani — è una stella di tipo G6 gialla, leggermente più debole e meno massiccia del nostro Sole. È anche relativamente luminosa nel nostro cielo notturno, brillando a magnitudine 4.3, che è abbastanza luminosa da essere vista ad occhio nudo nella costellazione di Eridano, il Fiume. Al contrario, molte delle stelle che ospitano esopianeti sono troppo deboli per essere viste ad occhio nudo, il che distingue HD 20794 come qualcosa di speciale.
A causa della vicinanza del sistema HD 20794 a noi, è stato ben osservato negli ultimi 20 anni e ha una storia piuttosto mista quando si tratta di esopianeti. HD 20794d orbita attorno alla sua stella con altri due pianeti super-Terra, designati b e c, che orbitano attorno alla loro stella rispettivamente ogni 18,3 e 89,6 giorni. Questi sono stati scoperti nel 2011 da un team di astronomi di Ginevra, incluso Dumusque. Allo stesso tempo, il team ha trovato prove per un terzo pianeta, con un periodo orbitale di 40 giorni, ma questo è stato successivamente dimostrato essere falso. Solo ora il vero terzo pianeta è diventato evidente nei dati.
“Abbiamo analizzato i dati per anni, eliminando attentamente le fonti di contaminazione,” ha detto Michael Cretignier dell’Università di Oxford. Cretignier era precedentemente a Ginevra, dove ha sviluppato un algoritmo chiamato YARARA per cercare attentamente i dati e individuare il debole segnale di velocità radiale di un esopianeta dal rumore di fondo. YARARA si è rivelato vitale nello sforzo di confermare che HD 20974d è reale.
Ciò che è più notevole di questo nuovo pianeta, tuttavia, è la sua orbita. Mentre Johannes Kepler ci ha insegnato che nessuna orbita planetaria è perfettamente circolare, la maggior parte aderisce a un’orbita che è abbastanza vicina a essere un cerchio. Alcuni mondi, tuttavia, hanno orbite più allungate. Il grado di allungamento, noto come eccentricità, è misurato su una scala da 0 (per un cerchio perfetto) a 1 (un’iperbole). L’eccentricità orbitale della Terra è 0,017; quella di Marte è 0,055, e quella di Mercurio è 0,206. L’orbita di HD 20794d è più allungata di qualsiasi pianeta nel nostro sistema solare, con un’eccentricità di 0,4. La sua orbita di 647 giorni è 40 giorni più corta di quella di Marte, dandoti un’idea di dove si trova nel suo sistema planetario. Tuttavia, la grande eccentricità significa che la sua orbita varia da una distanza di 2 unità astronomiche (300 milioni di km/186 milioni di miglia — cioè il doppio della distanza Terra-Sole) dalla sua stella a una distanza di 0,75 UA (112 milioni di km/69,7 milioni di miglia).
Nel contesto del nostro sistema solare, Marte — al bordo esterno della nostra zona abitabile — orbita attorno al Sole a una distanza media di 1,5 unità astronomiche (228 milioni di km/141 milioni di miglia), mentre Venere, al bordo interno della zona abitabile, orbita a 0,72 unità astronomiche (108 milioni di km/67 milioni di miglia) dal nostro Sole. Il clima su un tale mondo deve essere oltre il bizzarro. Gli inverni sarebbero lunghi e duri, e la vita potrebbe lottare per sopravvivere su un pianeta che trascorre la maggior parte del suo tempo congelato. Poi arriverebbe la primavera, sciogliendo il ghiaccio, seguita da un’estate breve ma intensa quando gli oceani potrebbero persino iniziare a evaporare, solo per precipitare di nuovo come pioggia in autunno e neve in inverno. Se la vita potrebbe sopravvivere su un mondo così estremo è sconosciuto.
Sulla Terra, le nostre stagioni sono guidate dall’inclinazione di 23,4 gradi del nostro pianeta; ad esempio, l’estate boreale si verifica quando l’emisfero settentrionale del nostro pianeta è inclinato verso il Sole. Indipendentemente dall’inclinazione di HD 20794d, le sue stagioni sono invece determinate da quanto è avanzato lungo la sua orbita eccentrica. È un pianeta notevole. Le origini di un così alto grado di eccentricità risalgono al lontano passato di HD 20794d, dice Dumusque. “L’eccentricità dei pianeti è un residuo delle interazioni pianeta-pianeta durante i primi giorni di un sistema planetario,” dice. Sebbene gli altri due pianeti, b e c, non abbiano orbite eccentriche, qualcosa potrebbe aver perturbato l’orbita di HD 20794d non molto tempo dopo la sua formazione. “Ad esempio, potrebbe esserci stato un altro pianeta gigante nella fase iniziale di formazione,” ha detto Dumusque. “Il pianeta gigante potrebbe aver influenzato l’orbita del pianeta d, e poi quel pianeta gigante è stato espulso fuori dal sistema.”
La scoperta di questo nuovo mondo eccitante è dettagliata in Astronomy & Astrophysics.