Pianeti extrasolari – APACHE

Si parla di pianeti extrasolari quando si ha a che fare con corpi planetari in orbita attorno a stelle diverse dal nostro Sole. Il primo pianeta extrasolare in orbita attorno ad una stella di tipo solare è stato scoperto nel 1995, si tratta di un gigante gassoso in orbita attorno alla stella 51 Pegasi, posta a circa 49 anni luce da noi. Negli ultimi decenni sono state scoperti diverse migliaia di nuovi pianeti extrasolari.

Il Progetto APACHE

Il cuore del Progetto Pianeti extrasolari è rappresentato dalla campagna osservativa battezzata Progetto APACHE (A PAthway toward the Characterization of Habitable Earths). Si tratta del primo programma a livello europeo di lunga durata (cinque anni) finalizzato alla ricerca di pianeti in orbita attorno a stelle nane rosse (tecnicamente dette nane M) nelle vicinanze del Sole, utilizzando il metodo fotometrico del transito. Il metodo del transito consiste nel misurare con elevata precisione la luce che una stelle invia verso la Terra nella speranza di rilevare le piccole diminuzioni di luce (eclissi), dovute al transito di un pianeta sul disco della stella. Con il metodo del transito è possibile determinare il periodo orbitale del pianeta, le sue dimensioni in rapporto a quelle della stella e la sua distanza da quest’ultima. In generale non è possibile determinare la massa, quantità che richiede la misura della velocità radiale della stella. Le stelle osservate da APACHE sono contenute in un campione accuratamente selezionato di circa 3000 nane rosse. Le nane rosse sono stelle molto più piccole (hanno circa 1/10 della massa del Sole) e meno luminose del Sole, quindi è più facile scoprire pianeti di piccola taglia. 

Dopo le fasi preliminari dello Studio di fattibilità e dello Studio pilota, APACHE ha iniziato la campagna osservativa vera e propria nel luglio 2012, terminandola nel luglio 2017. Attualmente è in fase di follow-up su un certo numero di stelle che hanno mostrato segnali fotometrici che potrebbero essere dovuti alla presenza di un pianeta. 

Figura che illustra il principio su cui si basa il metodo dei transiti per la ricerca di nuovi pianeti extrasolari (Credits: NASA).

Una collaborazione con l’Osservatorio di Pino Torinese

Il Progetto APACHE si è sviluppato fin dalle fasi iniziali da un gruppo congiunto di lavoro tra OAVdA e INAF-OATo (Osservatorio Astrofisico di Pino Torinese). APACHE ha richiesto l’installazione a Saint-Barthélemy di una schiera di cinque telescopi Ritchey-Chretienda 400 mm di apertura, l’ultimo dei quali montato tra la fine del 2012 e l’inizio del 2013, ottenuti grazie a fondi INAF e contributi ottenuti dalla Fondazione CRT. Il sistema informatico per la gestione delle osservazioni si basa sul software RTS2 e dei dati raccolti, dal punto di vista hardware, è stato acquisito grazie anche a contributi regionali, mentre dal punto di vista software è stato realizzato in modo originale a Saint-Barthélemy.

I telescopi del progetto APACHE durante una sessione osservativa a “caccia” di nuovi pianeti extrasolari (Credits: G. Antico).

La ricerca di pianeti extrasolari, cioè pianeti in orbita attorno ad altre stelle, è divenuta negli ultimi vent’anni uno tra gli obiettivi primari delle maggiori istituzioni scientifiche di astronomia e astrofisica. Agli “esopianeti”, come vengono anche chiamati, sono dedicati importanti progetti osservativi in corso o di prossima realizzazione, alcuni dei quali con una consistente partecipazione della comunità italiana: in primo luogo HARPS-N, il più evoluto tra gli spettroscopi costruiti a tal fine, installato al Telescopio Nazionale Galileo alle isole Canarie; SPHERE e EPICS, dispositivi che aumenteranno le potenzialità dei grandi telescopi dello European Southern Observatory (ESO) per scoprire pianeti extrasolari; infine la sonda Kepler della NASA, lanciata nel 2009. I ricercatori di APACHE sono coinvolti a vario livello anche in questi progetti. In particolare, dal punto di vista delle osservazioni, alcuni target di APACHE sono studiati anche con HARPS-N dalla Terra e Kepler dallo spazio; viceversa, alcuni target interessanti individuati con HARPS-N e Kepler sono studiati con i telescopi di APACHE per il necessario follow up: è stato questo il caso della stella XO-2S, la prima stella binaria individuata che ha pianeti in orbita ravvicinata attorno a ciascuna delle due componenti della coppia e non che orbitano lontano attorno alle due stelle contemporaneamente. La maggior parte delle stelle studiate da APACHE non sono mai state osservate prima in modo continuativo, né sono attualmente osservate con costanza da altri progetti di ricerca dal punto di vista fotometrico.

Pubblicazioni scientifiche connesse con il Progetto APACHE

(responsibles :  dr. Jean-Marc Christille, dr. Albino Carbognani)

Papers on scientific journals

•  Giacobbe P.Damasso M., Sozzetti A., Toso G., Perdoncin M., Calcidese P.Bernagozzi A., Bertolini E., Lattanzi M.G., Smart R. L., “Photometric transit search for planets around cool stars from the western Italian Alps: A pilot study”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 424, Issue 4, pp. 3101–3122, (August 2012)
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2966.2012.21467.x/full

•  Damasso M., Carbognani A.Calcidese P., Giacobbe P., Bernagozzi A.Bertolini E., Lattanzi M.G., Smart R.L., Sozzetti A., “Two new variable stars observed in the field of the extrasolar planet host star WASP-3”Open European Journal on Variable Stars, paper #0122 (March 2010).

http://astro.sci.muni.cz/variables/oejv/issues/oejv0122.pdf

•  Damasso M., Giacobbe P., Calcidese P., Sozzetti A., Lattanzi M. G., Bernagozzi A.Bertolini E., Smart R.L., Photometric transit search for planets around cool stars from the Western Italian Alps: a site characterization study”, Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol. 122, Issue 89, pp. 1077-1091 (September 2010)

http://adsabs.harvard.edu/abs/2010PASP..122.1077D

•  Nascimbeni V., Piotto G., Bedin L.R., Damasso M., “TASTE: The Asiago Search for Transit timing variations of Exoplanets. I. Overview and improved parameters for HAT-P-3b and HAT-P-14b”, Astronomy & Astrophysics, Vol. 527, id. A85 (March 2011).

•  Damasso M., Giacobbe P., Toso G.Calcidese P.Bernagozzi A.Bertolini E., Sozzetti A., Lattanzi M.G., Perdoncin M., Smart R.L. “New variable stars discovered from the Western Italian Alps I. Observations from fields 12hr < RA < 24hr”, Open European Journal on Variable Stars, paper #0138, 45 pages (April 2011).

URL: http://var.astro.cz/oejv/issues/oejv0138.pdf

•  Nascimbeni V., Piotto G., Bedin L.R., Damasso M., Malavolta L., Borsato L. “TASTE II. A new observational study of transit time variations in HAT-P-13b”, Astronomy & Astrophysics, Vol. 532, id. A24 (August 2011).

http://tinyurl.com/3r8mv6z

•  Damasso M. Bernagozzi A. Bertolini E. Calcidese P., Giacobbe P., Lattanzi M.G., Perdoncin M., Sozzetti A., Smart L.R., Toso G. , ” A microvariability study of nearby M dwarfs from the Western Italian Alps: status update “, published in Alessandro Sozzetti, Mario G. Lattanzi, Alan P. Boss, “ The Astrophysics of Planetary Systems (IAU S276) – Formation, Structure, and Dynamical Evolution ”, series Proceedings of the International Astronomical Union Symposia and Colloquia , Cambridge UniversityPress (December 2011).

•  Giacobbe P., Damasso M., Sozzetti A., Toso G., Perdoncin M., Calcidese P ., Bernagozzi A.Bertolini E., Lattanzi M.G., Smart L.R. ” Photometric transit search for planets around cool stars from the western Italian Alps: A pilot study “, Monthly notices of the Royal Astronomical Society424, pp. 3101–3122 (August 2012).

•  Damasso M.Cenadelli D.Calcidese P., Borsato L., Granata V., Nascimbeni V., “ VSX J071108.7 +695227: a newly discovered short-period eclipsing binary ”,  Journal of the American Association of Variable Star Observers, in press (2012). (ISSN 0271-9053)

http://www.aavso.org/ejaavso214

 

•  Nascimbeni V., Cunial A., Murabito S., Sada P. V., Aparicio A., Piotto G., Bedin L. R., Milone A. P., Rosenberg A., Borsato L., Damasso M., Granata V., Malavolta L. “TASTE. III. A homogeneous study of transit time variations in WASP-3b”, Astronomy & Astrophysics, Vol. 549 (January 2013).

•  Desidera S., Sozzetti A., Bonomo A.S., Gratton R., Poretti E., Claudi R., Latham D.W., Affer L., Cosentino R., Damasso M., Esposito M., Giacobbe P., Malavolta L., Nascimbeni V., Piotto G., Rainer M., Scardia M., Schmid V.S., Lanza A.F., Micela G., Pagano I., Bedin L., Biazzo K., Borsa F., Carolo E., Covino E., Faedi F., Hebrard G., Lovis C., Maggio A., Mancini L., Marzari F., Messina S., Molinari E., Munari U., Pepe F., Santos N., Scandariato G., Shkolnik E., Southworth J., “The GAPS Programme with HARPS-N@TNG II: No giant planets around the metal-poor star HIP 11952“, Astronomy & Astrophysics, accepted in February 2013.

Pre-print: http://arxiv.org/abs/1302.3093

•  Ulusoy C., Ulas B., Gülmez T., Balona L. A., Stateva I., Dimitrov D., Iliev I. Kh., Kobulnicky H. A., Pickering T. E., Fox Machado L., M. Álvarez, Michel R., Antoniuk K., Shakhovskoy D. N., Pit N., Damasso M.Cenadelli D.Carbognani A. “Multi-site photometric campaign on the high amplitude Delta Scuti star KIC 6382916“, accepted in April 2013 for publication in Monthly notices of the Royal Astronomical Society.

•  Ulusoy C., Ulas B., Damasso M.Cenadelli D.Carbognani A., Stateva I., Iliev I. Kh., Dimitrov D. Seismic investigation of the ? Dor star KIC 6462033: The first results of Kepler and ground-based follow up observations“, accepted in September 2013 for publication in Proceedings of IAU Symposium 301, Precision Asteroseismology, August 2013.

•  Damasso M.Bernagozzi A.Bertolini E.Calcidese P.Carbognani A.Cenadelli D.Christille J-M., Giacobbe P., Lanteri L., Lattanzi M. G., Smart R., Sozzetti A., “ New Variable Stars Discovered by the APACHE Survey. I. Results After the First Observing Season” (accepted for publications in Journal of the American Association of Variable Star Observers (JAAVSO), Vol. 42

Contributions to scientific conferences

•   Damasso M.Calcidese P.Bernagozzi A.Bertolini E., Giacobbe P., Lattanzi M. G., Smart R.L., Sozzetti A.”A pilot study for a transiting planet search around M dwarfs: Progress Report“, scientific poster accepted for the conference Putting our Solar System in Context: Origin, Dynamical and Physical Evolution of Multiple Planet Systems, Ötz Valley, Austria (April 25-30, 2010).

•   Nascimbeni, V., Piotto, G., Bedin, L. R., Damasso, M.TASTE: The Asiago Survey for Timing transit variations of Exoplanets“, scientific poster accepted for the 54° Congresso Nazionale della Società Astronomica Italiana (SAIt). L’astronomia italiana: prospettive per la prossima decade. Napoli (May 4-7, 2010).

• Giacobbe P., Damasso M.Calcidese P.Bernagozzi A.Bertolini E., Lattanzi M.G., Smart R.L., Sozzetti A. “A pilot study for a transiting planet search around M dwarfs: Progress Report (II)”, scientific poster accepted for the conference When Darwin meets Copernicus. 3rd Workshop of the Italian Astrobiology Society, Duino-Aurisina, Trieste (May 26-28, 2010).

http://adlibitum.oats.inaf.it/astrobiots10

• Damasso M.Bernagozzi A.Bertolini E.Calcidese P., Giacobbe P., Lattanzi M.G., Perdoncin M., Sozzetti A., Smart R.L., Toso G. “A microvariability study of nearby M dwarfs from the Western Italian Alps: status update“, scientific poster accepted for the conference of the International Astronomical Union Symposium 276 (IAUS 276) “The Astrophysics of planetary systems – formation, structure, and dynamical evolution“, Torino (October 11-15, 2010).

http://iaus276.oato.inaf.it/IAUS_276/index.htm

•   Damasso M.Calcidese P., Bernagozzi A.Bertolini E., Giacobbe P., Lattanzi M.G., Smart L.R., Sozzetti A.”A photometric transit search for planets around cool stars from the italian alps: results from a feasibility study” in eds. Coudé du Foresto, V., Gelino, D. M., Ribas, I., Pathways Towards Habitable Planets, Astronomical Society of the Pacific Conference Series vol. 430, 2010, pp. 420-421 (October 2010).

http://www.pathways2009.net/

• Damasso M., Sozzetti A., Giacobbe P., Calcidese P.Toso G., Lattanzi M.G., Smart L.R., Perdoncin M., Bernagozzi A.Bertolini E., Piotto G. “Searching for transiting planets around M dwarfs: results of a 1-year photometric survey“, scientific poster accepted for the conference XXII Canary Islands Winter School of Astrophysics “Asteroseismology”, La Laguna, Tenerife (November 15-26, 2010).
http://www.iac.es/winschool2010/pages/meeting/view-abstract.php?aid=16)

• Damasso M., (on behalf of the Apache Project Research Group) “Photometric transit search for planets around cool stars from the western Italian Alps: the Apache Project “, oral contribution accepted for the conference Transiting Planets in the House of the Sun. A Workshop on M Dwarf Stars and Their Planets, Maui, Hawaii, USA (June 3-6, 2012).
http://www.soest.hawaii.edu/GG/FACULTY/GAIDOS/haleakala.html

• Smart R., Bernagozzi A.Bertolini E.Calcidese P.Carbognani A.Cenadelli D.Christille J.M.Damasso M., Giacobbe P., Lanteri L., Lattanzi M.G., Sozzetti A. ” Photometric transit search for planets around cool stars from the Western Italian Alps: the APACHE project ”, scientific poster accepted for the International Astronomical Union Symposium 293 (IAUS293) – Formation, detection, and characterization of extrasolar habitable planets as part of the International Astronomical Union XXVIII General Assembly, Bejing, China (August 20-31, 2012).

• Damasso M.Bernagozzi A.Bertolini E.Calcidese P.Carbognani A.Cenadelli D.,Christille J.M., Giacobbe P., Lanteri L., Lattanzi M. G., Sozzetti A., Smart R. ” Photometric transit search for planets around cool stars from the Western Italian Alps: the APACHE Project “, oral contribution at the XCVIII Congresso Nazionale della Società Italiana di Fisica (SIF) , Napoli, Italy, (September 17-21, 2012).

http://congresso.sif.it/talk/ 282

• Sozzetti A., Bernagozzi A.Bertolini E.Calcidese P.Carbognani A.Cenadelli D.Christille J.M.Damasso M., Giacobbe P., Lanteri L., Lattanzi M. G., Smart R. “ The APACHE Project “, in ed. Roberto Saglia proceedings of the ROPACS meeting Hot Planets and Cool Stars (held in Garching, Germany in 2012, November 12-16), 2012 EPJ Web of Conferences Vol. 47 , 03006 (2013).