Pianeta extrasolare XO-1b

Nel mese di luglio del 2020, nell’ambito del progetto di ricerca UAI DETEX [1], il gruppo di Ricerca dell’Associazione Tuscolana di Astronomia (ATA) ha effettuato la ripresa del transito del pianeta extrasolare XO-1b posto alla distanza di 536 anni luce da noi, della dimensione di Giove e in orbita attorno a una stella simile al nostro Sole[2].

Il pianeta è stato scoperto nel 2006 tramite una collaborazione internazionale denominata XO, composta da astronomi professionisti e astrofili, battezzato in seguito XO-1b dal team guidato da Peter McCullough dello Space Telescope Science Institute di Baltimora e quattro astronomi dilettanti provenienti dal Nord America e dall’Europa[3].

Una conferma indipendente della presenza del pianeta è stata appurata nello stesso anno dalla strumentazione utilizzata nel progetto Wide Angle Search for Planets[4] mentre le riprese per la valutazione dei parametri fisici del corpo sono state effettuate dall’Osservatorio McDonald in Texas[5].

La scelta di monitorare ed analizzare XO-1b si è resa necessaria per individuare nel modo più accurato possibile i tempi di inizio e di fine transito (valori che il progetto DETEX si pone di ottenere come obiettivi per svariati corpi esoplanetari di cui si ha già almeno una conoscenza base).

Inoltre XO-1b ha attualmente le caratteristiche favorevoli riferibili ad una buona altezza sull’orizzonte del target, ad una discreta caduta di luce del sistema stella-pianeta (almeno qualche centesimo di magnitudine) e infine all’intervallo temporale ottimale, considerando che un transito medio dura circa 3 ore a cui vanno aggiunte altre due ore (all’incirca un’ora prima l’inizio e un’ora dopo la fine) in modo da essere sicuri di rilevarne il transito completo).

La strumentazione utilizzata per le riprese è quella preposta alla ricerca installata attualmente nella cupola principale del Parco Astronomico “Livio Gratton” e composta da:

  • telescopio Meade ACF 14”;
  • CCD Sbig ST8 XE;
  • ruota portafiltri Sbig CFW-10;
  • fuocheggiatore elettronico;
  • filtro fotometrico Ic di tipo Johnson-Cousins.

Sono stati ripresi 136 light frame nell’arco di quattro ore circa. Ogni singolo frame per l’analisi scientifica ha una durata di 130 secondi ed è stato acquisito in binning 2×2 per massimizzare la sensibilità della camera di ripresa. Sono stati ripresi inoltre 15 dark frame sempre della stessa durata e quattordici flat con filtri Ic della durata di 2 secondi col fine di effettuare la riduzione e minimizzare la dispersione dei punti ottenuti nei passaggi della fotometria.

La calibrazione delle immagini è stata realizzata tramite il programma Maxim DL v5. Sebbene non ottimizzato per lo studio scientifico delle immagini astronomiche, il software ha il vantaggio di essere veloce e semplice da utilizzare. Inoltre i dati ottenuti possono essere esportati in un file testuale successivamente convertibile nel formato compatibile con il metodo di analisi/fitting del sito della Czech Astronomical Society (BRNO/TRESCA/ETD) utilizzato per l’elaborazione finale della curva di luce[6].

Fig. 1 Curve di luce del transito planetario di XO-1b.

Fig. 2 – Diagramma degli errori sulle misure.

La figura 1 mostra la curva di luce relativa al transito osservato; questa è già corretta degli effetti dovuto al contributo della massa d’aria attraversata, che varia a seconda dell’altezza del target e delle stelle di riferimento sull’orizzonte. Sono inoltre evidenziati nel riquadro colorato il tempo medio ricavato, la durata e la profondità del transito. Invece nella figura 2 vengono riportati i valori residui e gli errori delle misure.

Il metodo di analisi dei dati oltre alle informazioni sopra descritte, fornisce anche una stima di alcuni parametri fisici, come il raggio del pianeta Rp (espresso in raggi gioviani) ricavato dalla profondità del transito; il raggio stellare R*, la distanza pianeta stella a, il periodo Per e l’inclinazione i. Quest’ultima viene ottenuta dalla durata del transito stesso, interpolando vari parametri che comprendono il raggio della stella, il periodo orbitale ed il semiasse maggiore.

Rp: 1.184 +/- 0.04 RJup 1.271 -0.038+0.037 RJup
R*: 0.928 +/- 0.03 RSun fixed, errors included in i
A: 0.0488 +/- 0.0005 AU fixed, errors included in i
Per: 3.9415128 days fixed
i : 89.31 +/- 0.5 ° 88.35 -0.34|0.93+0.44|1.65 °

Tab. 1: alcuni parametri fisici ricavati dall’analisi dei dati.

Infine, sulla base dei valori ottenuti, l’analisi permette anche di mostrare la geometria del transito, come illustrato nella immagine di figura 3.

Fig. 3 – Geometria del transito sia teorico che ottenuto dai dati ripresi.

Allo stato attuale sono allo studio altre misurazioni sullo stesso esopianeta effettuate da altri partecipanti al Gruppo Astronomia Digitale e facenti parte del progetto UAI DETEX. A breve la curva sarà disponibile anche sul portale Curve GAD raggiungibile all’indirizzo:

http://www.astrofiliabologna.it/curvegad

sotto la voce XO-1b.

Maurizio Cervoni – Fabio Zampetti

Referenze:

[1] DEterminazione Transiti EXtrasolari. http://pianetiextrasolari.uai.it/progs/detex/detex.htm

[2] Grazie alla campagna NameExoWorlds della IAU al gigante gassoso è stato dato il nome di Negoiu, dalla seconda vetta più alta della Romania. https://en.wikipedia.org/wiki/XO-1b

[3] L’identificazione dei pianeti extrasolari nel progetto XO impiega un telescopio composto da componenti relativamente economici e quindi realizzato con attrezzature commerciali, progettato appositamente per la ricerca di pianeti extrasolari. Questo telescopio si trova sull’isola hawaiana di Maui (Bonomo A. S. et al. (2017). ”The GAPS Programme with HARPS-N at TNG . XIV. Investigating giant planet migration history via improved eccentricity and mass determination for 231 transiting planets”. Astronomy and Astrophysics. 602. A107. arXiv:1704.00373. Bibcode:2017A&A…602A.107B. doi:10.1051/0004-6361/201629882.

[4] Wilson D. M. et al. (2006). “SuperWASP Observations of the Transiting Extrasolar Planet XO-1b”. The Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 118 (847): 1245–1251. arXiv:astro-ph/0607591. Bibcode:2006PASP..118.1245W. doi:10.1086/507957.

[5] McCullough P. R et al. (2006). “A Transiting Planet of a Sun-like Star”. The Astrophysical Journal. 648 (2): 1228–1238. arXiv:astro-ph/0605414. Bibcode:2006ApJ…648.1228M. doi:10.1086/505651.

[6] http://var2.astro.cz/EN/brno/index.php

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