HARPS-N è il cacciatore di pianeti extrasolari montato al Telescopio Nazionale Galileo (TNG) nelle Isole Canarie. E' il gemello dello spettrografo HARPS montato oltre una decina di anni fa al Telescopio di La Silla, dell'ESO, in Cile. HARPS-N è uno strumento di altissima precisione in grado di misurare la velocità radiale di una stella, ossia la proiezione della velocità della stella lungo la nostra linea di osservazione, dell'ordine di 1 m/s. Questo equivale a scoprire pianeti delle dimensioni della nostra Terra attorno a stelle di tipo solare.

1. HARPS-N@TNG,
IL CACCIATORE DI PIANETI
Le principali scoperte al
Telescopio Nazionale Galileo
con HARPS-N

2. APRILE 2013
KOI-200b e KOI-889b, I PRIMI DUE PIANETI SCOPERTI DA HARPS-N
Nel 2013 due nuovi pianeti extrasolari vengono identificati e caratterizzati grazie a osservazioni
combinate del Telescopio Spaziale Kepler della NASA e degli spettrografi SOPHIE e HARPS-N montati
rispettivamente all'Osservatorio di Haute-Provence (Francia) e al Telescopio Nazionale Galileo.
KOI-200b e KOI-889b sono i primi due pianeti rilevati da HARPS-N.
Hanno dimensioni simili a quelle di Giove ma ruotano attorno alla loro stella su orbite molto strette, il
loro “anno” dura infatti meno di dieci ore.
I pianeti si muovono infatti su orbite che non sono
affatto circolari ma molto allungate. Questo fa sì
che la distanza dalla loro rispettiva stella madre
tenda a cambiare nel corso del tempo, perché in
alcuni tratti del percorso il pianeta é più vicino e in
altri più lontano. Questo produce delle variazioni
nella temperatura di parecchie centinaia di gradi
in pochi giorni.

3. APRILE 2013 – I PRIMI RISULTATI DI GAPS
IL SISTEMA PLANETARIO QATAR-1
Il gruppo GAPS-Global Architecture of Planetary Systems ha messo assieme le misure di alta
precisione ottenute con HARPS-N con vari dati di fotometria ricavando informazioni sul sistema
planetario Qatar-1.
Il sistema Quatar-1 é formato da un pianeta, denominato Qatar-1b, che ha raggio simile a quello di
Giove anche se un poco più massiccio (circa 1,3 volte maggiore). Il pianeta si muove su un’orbita
circolare e ben allineata con l’asse di rotazione della stella a circa 600 anni-luce dalla Terra.
La stella, una nana di tipo spettrale K, è più fredda
del Sole e un po' più piccola, ma con un'età'
confrontabile. Ruota lentamente mostrando
un’intensa attività sulla sua superficie, cosa un po'
atipica se si considerano stelle dello stesso tipo
spettrale.
La spiegazione potrebbe trovarsi nella forte
interazione mareale con il pianeta gigante che le
orbita molto vicino.

4. APRILE 2013 – I PRIMI RISULTATI DI GAPS
NESSUN PIANETA GIGANTE ATTORNO ALLA STELLA HIP 1195
Nel 2012 alcuni ricercatori avevano ipotizzato la presenza di due pianeti attorno alla stella HIP 11952
con periodo orbitale di 290 e 7 giorni rispettivamente, e con masse confrontabili con quelle di
Saturno e di Giove. Le misure ottenute con lo spettrografo HARPS-N al Telescopio Nazionale Galileo,
grazie al gruppo di ricerca GAPS, hanno mostrato, in realtà, che non esiste alcun pianeta.
Tale risultato rafforza la comprensione dei
processi di formazione dei sistemi
planetari in quanto, secondo i modelli di
formazione planetaria, stelle povere di
metalli come lo è HIP 11952, non possono
ospitare pianeti giganti delle dimensioni
di Giove o anche maggiori.
Un’analisi più approfondita ha rilevato,
infatti, che le variazioni interpretate
come una variazione di velocità radiale,
e quindi come la presenza di due pianeti
attorno alla stella, erano dovute solo ad
errori di misura legati ai limiti della
strumentazione con cui erano stati
raccolti i dati.

5. OTTOBRE 2013
KEPLER-78b, IL PRIMO PIANETA EXTRASOLARE PIÙ SIMILE ALLA TERRA
Kepler-78b orbita attorno a una stella simile al Sole
nella costellazione del Cigno, a circa 400 anni-luce
di distanza. Ha un raggio 1,17 volte la Terra e una
massa quasi due volte maggiore.
Valori di questo tipo lo rendono un pianeta roccioso,
il più simile alla Terra tra tutti quelli scoperti fino
all’ottobre 2013.
Ma le somiglianze col nostro pianeta finiscono qui.
Infatti, Kepler-78b ruota intorno alla sua stella in poco
più di otto ore, e gli é quindi così vicino che le
temperature alla sua superficie raggiungono i 3000
gradi centigradi, quasi la metà di quelli misurati sulla
superficie del Sole!
Il telescopio spaziale Kepler della NASA ha individuato migliaia di candidati pianeti attorno ad altre
stelle. Dopo una ricerca durata quasi vent’anni, nell’ottobre 2013 viene scoperto il primo pianeta
extrasolare più simile al nostro pianeta., Kepler-78b.
Grazie ad HARPS-N è stato possibile caratterizzare il pianeta, e quindi confermarlo tale
calcolandone alcuni importanti parametri orbitali, in particolare la dimensione, il raggio, il periodo
orbitale, la forma dell’orbita oltre che la sua temperatura superficiale.

6. APRILE 2014 – TERZO RISULTATO DI GAPS
UN SATURNO CONTROMANO
HAT-P-18b e’ un pianeta che e’ stato osservato transitare sul disco della sua stella.
Durante il transito, un gruppo di ricercatori del gruppo GAPS ha osservato un fenomeno interessante
che va sotto il nome di effetto Rossiter-McLaughlin (RM), ossia una variazione nella velocità radiale
della stella legata proprio al transito.
La misura dell’effetto RM permette di determinare l’angolo tra l’asse di rotazione della stella e quello
dell’orbita del pianeta che nel caso di HAT-P-18 e’ estremamente bizzarro: il pianeta ruota in senso
opposto rispetto alla rotazione della sua stella. Si può dire che il pianeta circola "contromano".
Il valore dell’angolo tra l’asse di rotazione della
stella e quello del pianeta da’ indicazioni
preziose sui meccanismi di formazione dei sistemi
planetari, in particolare su come i pianeti migrino
dalle regioni più esterne fino a raggiungere
orbite molto strette intorno alla stella.
E’ probabile che le interazioni con altri corpi
presenti nel sistema di HAT-P-18 abbiano
contribuito all’evoluzione orbitale del pianeta.

7. GIUGNO 2014
UNA MEGA-TERRA PER IL PROGETTO GAPS CON HARPS-N
17 volte la massa della Terra. Un pianeta così massiccio non avrebbe potuto esistere secondo le
teorie di formazione planetaria. Kepler-10c, invece, dimostra che pianeti con masse superiori alle
10 masse terrestri possono rimanere rocciosi con superfici ben definite anziché diventare dei pianeti
gassosi.
Kepler-10c dunque rimescola le equazioni che regolano quanto massiccio deve essere un pianeta,
senza accrescersi così tanto da diventare un gigante gassoso delle dimensioni di Giove e oltre.
A 560 anni luce di distanza da noi, questo pianeta
ha una massa 2,3 volte quella terrestre e il suo
“anno” dura solo 45 giorni, ben inferiore rispetto a
quello di Mercurio (88 giorni) nel nostro Sistema
Solare. Questo fa sì che la sua superficie sia
arroventata senza forme di vita come le
immaginiamo noi.
Kepler-10c e’ anche molto vecchio, essendosi
formato circa 11 miliardi di anni fa, un po’ meno di 3
miliardi di anni dopo la formazione del nostro
universo. Per confronto, il nostro Sistema Solare ha
4,6 miliardi di anni.

8. LUGLIO 2014
GEMELLI DIVERSI
Ci sono indicazioni sulla presenza di un altro oggetto in orbita attorno a XO-2S, forse un terzo
pianeta che dovrá in futuro essere confermato.
Per la prima volta viene osservato un sistema planetario attorno a ciascuna stella di un sistema
binario. Il sistema di stelle chiamato XO-2 é formato dalla stella XO-2S e XO-2N.
Grazie allo strumento HARPS-N il gruppo GAPS ha individuato attorno alla stellaXO-2S due nuovi
pianeti, uno un po’ più massiccio di Giove a 0,48 unità astronomiche dalla stella, e un secondo con
massa confrontabile con quella di Saturno a 0,13 unità astronomiche.
La stella compagna XO-2N era già nota avere un
pianeta, denominato XO-2b (o anche XO-2Nb),
osservato transitare davanti alla stella ogni 2,5
giorni, con massa circa la metà di quella di Giove.
In definitiva, si tratta di due stelle “gemelle” legate fra
loro che ospitano sistemi planetari molto differenti:
XO-2N ha un pianeta vicino più piccolo di Giove;
XO-2S due pianeti molto lontani di cui uno più grande
di Giove.

9. SETTEMBRE 2014
KEPLER-101, UN SISTEMA PLANETARIO INVERTITO
Tra i sistemi planetari con almeno due pianeti, Kepler-101 è il primo sistema anomalo finora
scoperto. Lo ha trovato HARPS-N grazie a numerose misure di alta precisione nella misura delle
velocità radiali della stella.
Nel nostro Sistema Solare, i pianeti rocciosi (da Mercurio a Marte) si trovano più vicini al Sole, quelli
gassosi (da Giove a Nettuno) sono più lontani.
Si pensava che questa fosse una regola generale
almeno fino a quando non si é osservato il sistema
Kepler-101.
Kepler-101 é formato da un Super-Nettuno caldo,
Kepler-101b, vicinissimo alla stella e da Kepler-
101c, roccioso e più esterno, con dimensioni simili
alla nostra Terra anche se con massa quasi 4 volte
maggiore.
Kepler-101 si può definire un “sistema invertito”.
Il prossimo passo sarà quello di spiegare la formazione e l’evoluzione di tali sistemi planetari.

10. DICEMBRE 2014
PRIMO PIANETA SCOPERTO DALLA MISSIONE KEPLER 2
Il Telescopio Spaziale Kepler della NASA nella sua nuova missione denominata K2 ha scoperto il
suo primo pianeta, HIP 116454b, una Super-Terra circa 2,5 volte più grande del nostro pianeta, a
180 anni-luce di distanza da noi nella costellazione dei Pesci.
La conferma che questo oggetto è di natura
planetaria é stata data dallo spettrografo HARPS-N
montato al Telescopio Nazionale Galileo.
HIP 116454b ha una dimensione di circa 32 000
chilometri ed è circa 12 volte più massiccio della
Terra.
La sua densità mostra che si tratta di un mondo
d’acqua, formato da circa tre quarti di acqua e un
quarto di roccia, una sorta di mini-Nettuno con
un’atmosfera estesa, gassosa e spessa.
La sua temperatura dovrebbe essere intorno ai 400
gradii centigradi.
HIP 116454b si trova a circa 13,5 milioni di chilometri dalla sua stella ospite, undici volte più vicino di
quanto non lo sia la nostra Terra al Sole (pari a 150 milioni di chilometri). Un “anno” su questo
pianeta dura solo 9,1 giorni, quindi è estremamente vicino alla sua stella da risultare troppo caldo
e, di conseguenza, inospitale alle forme di vita come le conosciamo.

11. GENNAIO 2015
LA RICETTA PER UNA NUOVA TERRA CON KEPLER-93 b
Mettendo fianco a fianco dieci pianeti extrasolari con diametro inferiore a 2,7 volte quello terrestre,
per i quali era nota una stima accurata della massa, e' emerso che i cinque pianeti con diametro
inferiore a 1,6 volte quello della Terra mostrano una forte correlazione tra la massa e le dimensioni.
Tra questi 10 pianeti, figura anche Kepler-93b. Grazie all'alta precisione di HARPS-N, si e' potuto
stimare per questo pianeta un raggio solo 1,5 volte quello della Terra con una massa 4 volte
maggiore, il che comporta una composizione rocciosa con una densità dell'ordine di 6,8 grammi
per centimetro cubo.
Se si vuole cercare pianeti simili al nostro conviene concentrare l'attenzione su pianeti che hanno
dimensioni inferiori a 1,6 volte il diametro della Terra perché sono mondi rocciosi e gli ingredienti di
base rimangono gli stessi.
Il nostro Sistema Solare non è poi così unico come potremmo pensare.
Lo studio rivela che, se si disegnasse una curva
della densità, Kepler-93b e gli altri 9 pianeti si
posizionerebbero sulla stessa linea di Venere e
della Terra.
In altre parole, tutti questi pianeti extrasolari
hanno una composizione di ferro e roccia
molto simile.

12. FEBBRAIO 2015
TrES-4b, UN PIANETA EXTRASOLARE DAVVERO MOLTO LEGGERO
La grande precisione di HARPS-N ha
permesso ottenere una stima della
densità del pianeta molto migliore,
circa15 volte inferiore a quella di Giove.
Di conseguenza, i nuovi valori portano
ad una massa metà di quella di Giove,
un raggio quasi due volte maggiore e
un volume che e’ praticamente uguale
al gigante gassoso del nostro Sistema
Solare.
Già si sapeva che attorno alla stella TrES-4 orbitava un pianeta, denominato TrES-4b, identificato
nel 2007 grazie al metodo dei transiti planetari col programma Trans-Atlantic Exoplanet Survey. Il
team GAPS lo ha sondato più in dettaglio trovandolo meno massiccio di quanto si pensasse
inizialmente.
Questo fa sì che il pianeta rientri nella categoria dei pianeti “puffy”, classificandosi al secondo posto
tra i pianeti meno densi finora trovati: TrES-4 b potrebbe galleggiare in un mare, se ci fosse la
possibilità di trovarne uno così grande da contenerlo.

13. HARPS-N@TNG, IL CACCIATORE DI PIANETI
LE PRINCIPALI SCOPERTE AL TELESCOPIO NAZIONALE GALILEO CON HARPS-N
IL TEAM:
GAPS SCIENCE TEAM
SABRINA MASIERO, INAF - OSSERVATORIO ASTRONOMICO DI PADOVA E FGG-TELESCOPIO
NAZIONALE GALILEO
CATERINA BOCCATO, INAF - OSSERVATORIO ASTRONOMICO DI PADOVA
RICCARDO CLAUDI, INAF- OSSERVATORIO ASTRONOMICO DI PADOVA
GLORIA ANDREUZZI, FGG-TELESCOIPIO NAZIONALAE GALILEO E INAF – OSSERVATORIO
ASTRONOMICO DI ROMA
EMILIO MOLINARI (DIRETTORE DEL TNG), FGG – TELESCOPIO NAZIONALE GALILEO E INAF – IAFS,
MILANO

14. Fonti:
Sito web del Telescopio Nazionale Galileo - sezione News: http://www.tng.iac.es/news/
Immagini:
diapositiva 1: Rappresentazione artistica di TrES-4b. Crediti: Vincenzo Guido/FGG-TNG
diapositiva 2 : Rappresentazione artistica di uno dei due gioviani caldi del sistema KOI-200 che transita davanti
alla stella madre. Crediti: Ricardo Reis, CAUP
diapositiva 3: Rappresentazione artistica di un pianeta extrasolare. Crediti NASA
diapositive 4: Rappresentazione artistica di un pianeta extrasolare. Crediti NASA
diapositiva 5: Una rappresentazione artistica di Kepler-78b. Crediti: TNG/ AvetHarytyunan
diapositiva 6: Rappresentazione di un transito planetario davanti alla superficie di una stella. E' indicato il moto
retrogrado. Crediti NASA
diapositiva 7: Rappresentazione artistica di Kepler-10c. Crediti: Vincenzo Guido/FGG-TNG
diapositiva 8: Rappresentazione artistica del sistema binario XO-2 dove si vede in primo piano uno dei due giganti
gassosi orbitanti attorno a XO-2S e il secondo pianeta che le transita davanti; l’oggetto luminoso in alto a destra
rappresenta la compagna XO-2N con il suo pianeta transitante (il puntino nero). Crediti: adattamento
dell’immagine DI ESO/Calçada
diapositiva 9: Una rappresentazione artistica di Kepler-101. Crediti: Vincenzo Guido/FGG-TNG
diapositiva 10: Rappresentazione artistica di HIP 116454b. Crediti: Avet Harutyunyan /FGG-TNG
diapositiva 11: http://bbbeto.deviantart.com/art/Earthlike-Planet-2-199162646
diapositiva 12: Rappresentazione artistica di TrES-4b. Crediti: Vincenzo Guido/FGG-TNG