PIANETI EXTRASOLARI La scoperta Generalita’ Breve cronistoria La scoperta Proprieta’ fisiche e dinamiche Generalita’ La formazione dei pianeti Il Sistema solare Dai dischi circumstellari ai pianeti I nuovi sistemi planetari 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)   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 osserva- zioni 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 a= 0.048 AU e=0.0 i=86.1 ± 1.6 deg P=3.52 day 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 Moutou et al. 2004 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. Hot Jupiters http://exoplanet.eu/catalog.php

? 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.

Asimmetrie SE-NW e oltre 35 AU: presenza di un pianeta? 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?