PIANETI EXTRASOLARI
Breve cronistoria
Generalita’
La scoperta
Proprieta’ fisiche e dinamiche
La formazione
dei pianeti
I nuovi sistemi
planetari
Il Sistema solare
Dai dischi circumstellari ai pianeti
La migrazione planetaria
Risonanze
Pianeti in sistemi binari
CRONISTORIA: quando si inizio' a
parlare di pianeti extrasolari?
IV secolo AC: Democrito e Epicuro
1400-1500: Giordano Bruno (1400, De la causa, principio
et uno), William de Vorillon (1390), Copernico (1473)
1926: Amazing stories: nasce la fantascienza
1950: Peter van de Kamp e la stella di
Barnard
1995: Mayor & Queloz (Observatorio di Ginevra),
Marcy & Butler (San Francisco University),
Cochran & Hatzes (Mc Donald Observatory, TX)
51 Peg b: il primo pianeta extrasolare scoperto
(Mayor & Queloz, 1995).
Curva di velocita’ radiale
Metodo di scoperta:
Oscillazione del baricentro
della stella per la presenza
del pianeta.
Numeri:
• 218 Sistemi planetari (stelle in sequenza
principale)
• 241 Pianeti (masse da 0.015 a 10 MJ)
• 26 Sistemi planetari multipli
• 23 Pianeti in sistemi binari
• 2 Sistemi planetari attorno a Pulsar
LA SCOPERTA
1) Metodo astrometrico
2) Spostamento Doppler
(195)
3) Occultazione
(21)
4) Lenti
gravitazionali
(4)
5) Coronografi
6) Immagine diretta
Metodo Doppler: utilizzo delle celle
allo iodio per aumentare la
precisione delle misure di velocità
radiale. (strumento SARG su
telescopio nazionale Galileo)
Dl/l = (1+v/c) / (1-v/c) - 1
Dati
orbitali e
massa del
pianeta
da
osservazioni
Doppler.
Orbita circolare
Orbite ellittiche
Problemi con questo tipo di misure
• Indeterminazione della massa m sin(i)
• Attività stellare. Pulsazioni stellari, attività
cromosferica possono simulare la presenza
di un pianeta nella velocità radiale.
• Necessario studiare fotometricamente la
stella per escludere pulsazione e spettro
per scoprire se la stella è attiva.
Occultazione
HD 209458
HD 209458b: Hot Jupiter
M = 0.69 MJ R= 1.42 ± 0.17 RJ ρ = 0.31 ± 0.07 g/cm3 T ~ 1200 K
a= 0.048 AU e=0.0 i=86.1 ± 1.6 deg P=3.52 day
Stella: G0V, 1.05 Ms eta’= 4-6 Gyr
[FeH] = 0.04 ± 0.02 150 ly
M_flow = 3.16 x 1023 gr/Gyr
Le osservazioni con lo spettrografo di
HST hanno rivelato espulsione di idrogeno
(luce stellare assorbita durante
l’occultazione) e formazione di coda (Vidal
& Madjar 2003) a causa di intenso
irraggiamento stellare (104 quello di
Giove).
Atmosfera contiene O, C, Na
(Charbonneau et al. 2003)
OGLE-TR-132b
R = 1.13 ± 0.08 RJ (?)
M = 1.19 ± 0.13 MJ
a = 0.036 ± 0.0008 AU
e=0
I = 85o ± 1o
Stella tipo F
Ms = 1.35 ± 0.06 Msun
[Fe/H] = 0.43 ± 0.18
Distanza 1500 pc
Come fa il raggio ad
essere piccolo pur
essendo un ‘Hot
Jupiter’ ?
Moutou et al. 2004
Distribuzione delle eccentricita’ vs.
Semiasse maggiore.
Circolarizzazione delle orbite
dovuta ad interazione mareale
tra stella e pianeta.
Eccentricita’ molto maggiori
che nel sistema solare
Distribuzione delle masse.
http://exoplanet.eu/catalog.php
Hot Jupiters
DISCHI DI POLVERE: Debris disks
Residuo del disco circumstellare dopo il processo di
formazione planetaria
Possono segnalare la presenza di un pianeta
?
Dischi attorno a stelle con pianeti
conosciuti. Determinazione
dell’inclinazione e massa del
pianeta.
LA PRESENZA DI PIANETI PUO’ ESSERE ‘SEGNALATA’ DA STRUTTURE
NEI DEBRIS DISK
Vega
Eridani (Pianeta (? La stella e’ attiva) a 3.2
AU con M sin i = 256 MEarth)
Simulazione al
computer che mostra
la struttura del disco
in presenza di un
pianeta.
Osservazioni tra 0.2-3
mm al J. C. Maxwell
telescope in Hawaii
dei debris disks
attorno alle due stelle.
AU Mic (GJ 803)
Nana M
Eta’ = 12 ± 4 Myr
distanza: circa 10 pc
Immagine all’infrarosso con
coronografo presa al Keck.
disco di 0.01 MEarth
T = 40 K (cold)
Asimmetrie SE-NW e
oltre 35 AU: presenza
di un pianeta?
DOMANDE .......
Pianeta o nana bruna: dov’e’ il confine?
Perche’ ci sono gli ‘hot Jupiters’ mentre nel sistema
solare i giganti gassosi si trovano oltre 5 AU ?
Perche’ spesso le eccentricita’ sono elevate
(anche fino a 0.8) mentre nel sistema solare i
pianeti giganti hanno e < 0.1 (solo Mercurio e
Plutone con 0.2 < e < 0.3) ?
Esistono pianeti terrestri nella zona abitabile?
