In astronomia si definisce super Terra un pianeta extrasolare di tipo roccioso che abbia una massa compresa tra 1,9–5 e 10 masse terrestri (M⊕); questa classe di pianeti è dunque una via di mezzo tra i giganti gassosi di massa simile ad Urano e Nettuno ed i pianeti rocciosi di dimensioni simili alla Terra. Il nostro sistema solare non contiene pianeti classificabili in questa categoria, in quanto il pianeta roccioso più grande è proprio la Terra e il pianeta immediatamente di massa maggiore, Urano, è un gigante gassoso con una massa pari a circa 14 volte quella terrestre.
Il termine "super Terra" si riferisce esclusivamente alla massa del pianeta, e non considera altre proprietà quali condizioni in superficie o eventuale abitabilità. Per evitare potenziali ambiguità sono stati coniati anche altri termini, di utilizzo meno diffuso, per enfatizzare alcune probabili caratteristiche di certe super Terre individuate: nano gassoso, per i pianeti più massicci di questa categoria e probabilmente costituiti da grandi quantità di gas; super Venere o super Plutone, per sottolineare le altissime o viceversa bassissime temperature superficiali che caratterizzerebbero il pianeta in oggetto.
I primi pianeti appartenenti a questa categoria furono scoperti nel 1992 attorno ad una pulsar; fu però a partire dal 2005 che si iniziarono ad individuare delle super Terre attorno a stelle di sequenza principale, con la scoperta di Gliese 876 d.
Definizione In generale, la definizione di super Terra si basa esclusivamente sulla massa, e non comprende altre caratteristiche, come temperatura, composizione, parametri orbitali o ambiente, affini a quelli della Terra. Mentre le fonti generalmente sono concordi nell'indicare 10 masse terrestri (~69% della massa di Urano) come il limite superiore perché una super Terra possa ancora considerarsi tale, il limite inferiore varia tra 1–1,9 e . Secondo altri autori il termine andrebbe limitato ai pianeti privi di un involucro atmosferico significativo. I pianeti che eccedono le entrano nel novero dei giganti gassosi. Al 2019, la carenza di pianeti cosiddetti intermedi (Fulton gap, dal nome dell'astronomo che ha rilevato il fenomeno), cioè aventi raggio tra 1,5 e due volte quello terrestre, trova spiegazione, oltre ad una insufficiente base statistica, alla possibilità di ulteriori scenari nell'evoluzione della formazione esoplanetaria.
Storia Prime scoperte (1992-2005)
La scoperta delle prime super Terre coincide con la scoperta dei primi pianeti extrasolari: nel 1992 Aleksander Wolszczan e Dale Frail scoprirono tre pianeti attorno alla pulsar millisecondo PSR B1257+12 la cui massa era compresa tra 0,025 e 4,3 volte la massa terrestre: valori troppo bassi per considerarli dei giganti gassosi. Dal momento che sino ad allora l'esistenza degli esopianeti era solamente oggetto di discussione e speculazione, la scoperta suscitò un grande interesse nella comunità scientifica, dal momento che si trattava dei primi esopianeti confermati e per di più orbitavano attorno ad una pulsar, fatto sorprendente per l'epoca in quanto si supponeva che solo le stelle di sequenza principale potessero avere dei pianeti.
Bisognerà però attendere sino al 2005 prima che venga individuata la prima super Terra intorno ad una stella di sequenza principale: si trattava di Gliese 876 d, scoperta da un gruppo guidato dal ricercatore Eugenio Rivera in orbita attorno alla nana rossa Gliese 876 (in precedenza erano stati scoperti nel sistema due giganti gassosi di dimensioni simili a Giove). Ha una massa stimata tra 5,8 e 7,5 masse terrestri ed un periodo orbitale di soli due giorni; la grande vicinanza del pianeta alla sua stella madre fa sì che la sua temperatura superficiale sia piuttosto elevata, tra 430 e .
Seconda metà degli anni duemila (2006-2010) Nel 2006 sono state scoperte altre due super Terre: OGLE-2005-BLG-390L b, con una massa 5,5 volte quella terrestre, scoperta grazie all'effetto lente gravitazionale, e HD 69830 b, con una massa pari a 10 volte quella terrestre.
Nell'aprile 2007 un gruppo svizzero, guidato da Stéphane Udry, ha annunciato la scoperta di due super Terre attorno alla nana rossa Gliese 581, denominate Gliese 581 c e d ed entrambe ritenute al limite della zona abitabile del sistema. Al momento della scoperta si riteneva che Gliese 581 c, che possiede una massa pari a 5 volte quella terrestre e dista mediamente dalla stella madre (), si trovasse nel bordo più interno e caldo della zona abitabile. Pertanto si ritenne inizialmente che la temperatura del pianeta variasse tra un minimo di (), con un'albedo paragonabile a Venere, ed un massimo di (), con un'albedo paragonabile a quella terrestre. Ricerche successive hanno però mostrato che Gliese 581 c si troverebbe ben più internamente rispetto alla zona abitabile del sistema e soffrirebbe inoltre di un importante effetto serra, simile a quello che affligge Venere. Gliese 581 d, con una massa 7,7 volte quella terrestre, orbita invece all'interno della zona abitabile, in corrispondenza del suo limite esterno.
Nel giugno 2008 è stata scoperta una delle super Terre di massa più piccola, MOA-2007-BLG-192Lb; individuato grazie all'effetto lente gravitazionale, il pianeta possiede una massa di circa 3,3 M⊕ ed orbita attorno ad una nana bruna.
Nello stesso mese è stata annunciata la scoperta di tre super Terre orbitanti attorno ad una stella un po' più piccola del Sole, HD 40307. Il primo pianeta ha una massa pari a 4,2 masse terrestri, il secondo 6,7 e il terzo 9,4. I tre pianeti sono stati individuati grazie al metodo della velocità radiale calcolata mediante lo spettrografo HARPS situato in Cile, presso l'osservatorio di La Silla. Lo stesso team ha annunciato la scoperta di un ulteriore pianeta con 7,5 masse terrestri intorno alla stella HD 181433, attorno alla quale orbita un pianeta simile a Giove già noto con un periodo di tre anni.
Nel febbraio 2009 è stata annunciata la scoperta di CoRoT-7 b, con una massa stimata di 4,8 M⊕ ed un periodo orbitale di appena 0,853 giorni; la densità stimata sembra indicare una composizione molto simile a quella dei pianeti del sistema solare interno, dunque con prevalenza di silicati. CoRoT-7 b, scoperto appena dopo HD 7924 b, è la prima super Terra individuata attorno ad una stella di sequenza principale che non sia una nana rossa.
Il 21 aprile 2009 è stata annunciata la scoperta di un'altra super Terra intorno a Gliese 581: Gliese 581 e. Con una massa di circa , è il più piccolo esopianeta sinora individuato attorno ad una stella di sequenza principale; orbita intorno alla sua stella in 3,15 giorni ad una distanza media di . Si ritiene che il pianeta sperimenti un riscaldamento mareale almeno 100 volte superiore a quello che il satellite Io subisce da Giove.
Nel dicembre 2009 è stata annunciata la scoperta di Gliese 1214 b, 2,7 volte più massiccio della Terra, la cui densità è compatibile con quella ipotizzata per un pianeta oceanico.
Delle 32 super Terre scoperte nel 2009, 24 sono state scoperte tramite lo strumento HARPS montato sui telescopi Keck.
Nel gennaio 2010 è stato individuato il pianeta HD 156668 b; la sua massa minima di 4,15 masse terrestri lo rende il secondo pianeta meno massiccio ad esser stato scoperto mediante il metodo della velocità radiale, dopo Gliese 581 e.
Il 24 agosto è stata annunciata la scoperta di un sistema planetario costituito da almeno sette pianeti, non tutti confermati, in orbita attorno alla nana gialla HD 10180; uno dei pianeti non confermati, HD 10180 b, possiederebbe una massa di , che lo renderebbe, qualora venisse confermato, l'esopianeta meno massiccio scoperto attorno ad una stella di sequenza principale; vi è però una probabilità del 98,6% che il pianeta sia realmente esistente.
Il 29 settembre è stata annunciata la scoperta, tramite la misurazione della velocità radiale, di una quarta super Terra attorno a Gliese 581; denominato Gliese 581 g o, amichevolmente, Zarmina, il pianeta presenta una massa 3,1 volte quella terrestre ed orbita secondo una traiettoria quasi circolare ad una distanza media dalla stella di , che lo colloca nella zona abitabile. La scoperta del pianeta, assieme a quella contemporanea di Gliese 581 f, è stata messa in dubbio da una successiva analisi dei dati, dalla quale non si è avuto un riscontro preciso dell'effettiva presenza di questi ultimi due pianeti; lExtrasolar Planet Encyclopedia li classifica, a dicembre 2011, come non confermati.
Anni duemiladieci (2011-2020)
Il 2 febbraio 2011 il telescopio spaziale Kepler ha trasmesso una lista di 1235 probabili pianeti extrasolari, che comprende 68 possibili pianeti di dimensioni simili alla Terra (R < 1,25 R⊕) e altre 288 possibili super Terre (1,25 R⊕ < R < 2 R⊕). Inoltre, 54 probabili pianeti sono stati individuati nella zona abitabile del loro sistema; sei di questi hanno dimensioni inferiori al doppio di quelle terrestri: KOI 326.01 (R = 0,85 R⊕), KOI 701.03 (R = 1,73 R⊕), KOI 268.01 (R = 1,75 R⊕), KOI 1026.01 (R = 1,77 R⊕), KOI 854.01 (R = 1,91 R⊕), KOI 70.03 (R = 1,96 R⊕). Degno di nota è anche un sistema costituito da ben sei pianeti, denominati da "b" a "g", in orbita attorno a Kepler-11, una nana gialla molto simile al Sole. Tutti e sei i pianeti, le cui masse sono comprese tra 2,3 e 13,5 M⊕, sono transitanti sulla superficie della stella, in virtù della loro inclinazione rispetto alla nostra linea di vista inferiore al grado.www.NASA.gov ;NASA's Kepler Spacecraft Discovers Extraordinary New Planetary System; 2 febbraio 2011 Questa proprietà ha reso possibile una misurazione diretta dei diametri e dei periodi orbitali semplicemente monitorando le eclissi della stella da parte dei pianeti. Il sistema è il più compatto conosciuto: le orbite dei pianeti da "b" ad "f" infatti giacciono tutte ad una distanza inferiore a quella che separa Mercurio dal Sole, mentre l'orbita di "g" è più larga del 20% rispetto all'orbita di Mercurio.
Sulla base di queste ultime scoperte, gli astronomi ipotizzano che possano trovarsi almeno probabili pianeti abitabili entro mille anni luce dalla Terra, almeno 50 miliardi di pianeti di tipo roccioso solamente nella Via Lattea, 500 milioni dei quali probabilmente orbitanti nella zona abitabile del loro sistema.
La scoperta di altre quattro super Terre (Gliese 370 b e le tre orbitanti attorno al sistema di HD 20794) tramite lo spettrografo HARPS dell'ESO è stata annunciata il 17 agosto 2011; tra queste, Gliese 370 b giacerebbe al limite interno della zona abitabile del sistema e sarebbe potenzialmente abitabile qualora possedesse una copertura nuvolosa in grado di coprire più del 50% della superficie planetaria. Altre 10 super Terre, su 41 nuovi esopianeti scoperti, sono state confermate il 12 settembre.
Il 5 dicembre 2011 è stata annunciata e confermata la scoperta, tramite il telescopio Kepler, della prima super Terra inequivocabilmente orbitante nella zona abitabile del suo sistema planetario: si tratta di Kepler-22 b, un pianeta di raggio 2,4 volte quello terrestre, che orbita ad una distanza dalla sua stella (una nana gialla lievemente più piccola del Sole) di circa .
Nel settembre 2012 è stata annunciata la scoperta di due pianeti in orbita attorno a Gliese 163, dei quali uno, Gliese 163 c, con una massa pari a 6,9 volte la massa della Terra e probabilmente orbitante nella zona abitabile del sistema. Nell'ottobre dello stesso anno è stato dato l'annuncio della probabile scoperta di una super terra anche attorno ad , facente parte del sistema stellare più vicino al Sole, mentre a dicembre sono state annunciate cinque super Terre in orbita attorno alla vicina , uno dei quali, e, sarebbe all'interno della zona abitabile.