I pianeti giganti gassosi caldi in orbite strette, non solo non hanno analoghi nel Sistema Solare, ma sfidano anche le nostre tradizionali teorie sulla formazione e sulla migrazione. Le condizioni estreme di radiazione vissute da questi pianeti ci danno l’opportunità di studiare la fisica e la chimica delle atmosfere planetarie in uno stato fisico che non è possibile nel Sistema Solare o in altri esopianeti (più freddi e/o più piccoli). La caratterizzazione chimica e fisica di questi pianeti porta preziose informazioni sull’ambiente in cui si sono formati e sulla loro successiva migrazione.
Il progetto di dottorato mira alla costruzione di un framework adatto per la derivazione omogenea delle abbondanze delle specie chimiche rilevate da spettri di trasmissione ad alta risoluzione. Lo/la studente/studentessa userà spettri proprietari raccolti con gli spettrografi GIARPS@TNG e PEPSI@LBT, con l’obiettivo finale di collegare la chimica atmosferica alle storie di formazione e migrazione dei pianeti, e sarà supportato da ricercatori con esperienza in spettroscopia di trasmissione (riduzione e modellazione dei dati) e analisi computazionale, al fine di implementare metodi all’avanguardia basati su tecniche bayesiane e di Machine Learning.
Il/la dottorando/a si occuperà di analisi e modellazione dei dati. Sarà incoraggiata/o a proporre nuove osservazioni e tecniche di modellazione. Il progetto sarà condotto nell’ambito di collaborazioni internazionali e sarà possibile per lo studente/la studentessa trascorrere un periodo all’estero.

PLAnetary Transits and Oscillations of stars (PLATO) è una missione dell’Agenzia spaziale europea che sarà lanciata nel 2026. Si prevede che scoprirà migliaia di esopianeti, compresi i pianeti terrestri nella zona abitabile delle stelle di tipo solare. PLATO aprirà la strada alla caratterizzazione fisica di questi sistemi, un passo necessario per affrontare questioni fondamentali sulla formazione e l’evoluzione planetaria e portare a portata di mano la ricerca di analoghi della Terra. Tuttavia, gli strumenti di analisi dei dati necessari per sfruttare veramente i milioni di curve di luce ad alta cadenza prodotte da PLATO non sono ancora pronti. Una possibilità per gestire grandi quantità di dati è l’uso di algoritmi di Deep Learning, che hanno dimostrato di superare le prestazioni umane su compiti specifici.
Il/la dottorando/a svilupperà un algoritmo di deep learning per il controllo delle curve di luce PLATO, l’identificazione di segnali esoplanetari e la derivazione automatica dei parametri di massa planetaria. Lo studente/la studentessa potrà inoltre partecipare alla preparazione scientifica della missione PLATO e avrà l’opportunità di trascorrere parte del periodo di dottorato all’estero.

La fotoevaporazione delle atmosfere planetarie gioca un ruolo chiave nell’evoluzione degli esopianeti, incidendo nel determinare l’intera popolazione. Tuttavia, le osservazioni dirette della fuga atmosferica sono scarse e quasi inesistenti nell’intervallo di massa delle super-Terre e dei mini-Nettuni, mentre questi pianeti sono tra i più colpiti dal fenomeno.
Il nostro team è coinvolto in uno studio comparativo di diverse super-Terre, ricche di volatili o meno, appartenenti a un unico sistema multi-pianeta, grazie alle osservazioni in corso con HST (PI: Dr. D. Ehrenreich @Unige). Tali pianeti sperimentano infatti la stessa evoluzione del flusso stellare X e EUV alla base dell’evaporazione atmosferica. Il sistema in esame è una stella vicina di tipo solare che ospita pianeti in transito la cui superficie è sottoposta a una gamma di insolazione notevolmente ampia (da ~ 100 a ~ 5 volte l’insolazione della Terra). La stella è stata studiata da TESS che ha trovato i transiti dei due pianeti interni e da CHEOPS che ha rilevato il transito di un terzo pianeta, una super-Terra ricca di volatili. Queste super-Terre si trovano a cavallo del divario di raggio della “valle di evaporazione” e potrebbero aver conservato diverse frazioni di gas e sostanze volatili. Come per i Nettuni caldi precedentemente osservati, potrebbero essere avvolte da enormi nubi eso-sferiche simili a comete di gas in fuga, che potrebbero essersi accumulate nel mite ambiente radiativo. Le caratteristiche del sistema offrono una fantastica opportunità per sfruttare le capacità nell’UV di HST per cercare l’idrogeno, l’ossigeno e il carbonio che sfuggono a tre pianeti in regimi di massa e irraggiamento completamente nuovi. È il banco di prova ideale per progredire la nostra conoscenza sia relativamente alle osservazioni che relativamente alle teorie sull’evaporazione atmosferica degli esopianeti.
Il dottorando/la dottoranda si occuperà di analisi e modellazione dei dati. Sarà incoraggiata/o a proporre nuove osservazioni e tecniche di modellazione. Il progetto sarà condotto nell’ambito di collaborazioni internazionali e sarà possibile per lo studente/la studentessa trascorrere un periodo all’estero.

Con la sua indagine su tutto il cielo della posizione, della luminosità, della parallasse e del moto proprio di oltre un miliardo di stelle nella nostra galassia e oltre, GAIA ha iniziato a fornire un ampio set di dati adatto per la ricerca di nuovi sistemi esoplanetari. Abbiamo già visto il potenziale di GAIA come cacciatore di esopianeti nel documento recentemente pubblicato con la scoperta di GAIA-1b e GAIA-2b. Anche se questi sono esopianeti in transito, GAIA sarà meglio conosciuto per aver trovato innumerevoli sistemi esoplanetari non in transito. Lo farà collegando ed estrapolando i piccoli cambiamenti nella posizione e nel moto proprio delle stelle ospiti o dei sistemi stellari con epoche che coprono oltre un decennio. Di conseguenza, nel suo progetto di dottorato di ricerca lo/la studente/essa si occuperà dell’analisi dei dati e parteciperà allo sviluppo di architetture di modelli per la ricerca di pianeti con GAIA. Inoltre, tali sistemi planetari non in transito sono estremamente adatti per l’imaging diretto per studiare le loro atmosfere individuali e l’architettura del sistema. Pertanto, il dottorando/la dottoranda sarà incoraggiato/a a proporre nuove richieste di osservazione di immagini dirette con la collaborazione di SPHERE e SHARK-NIR a terra e persino con il telescopio spaziale James Webb lanciato di recente.
Il dottorando/la dottoranda si occuperà di analisi e modellazione dei dati. Sarà incoraggiato/a a proporre nuove osservazioni e tecniche di modellazione. Il progetto sarà condotto nell’ambito di collaborazioni internazionali e sarà possibile per lo studente/la studentessa trascorrere un periodo all’estero.

Se sei un/una fisico/a o un/una ingegnere interessato all’ottica, o all’ingegneria dei sistemi o al Product and quality assurance, puoi fare il tuo dottorato di ricerca come parte del team italiano PLATO che lavora per coordinare la consegna all’ESA di 31 unità Camera che compongono il carico utile PLATO.
Si prega di contattare I. Pagano, co-PI della missione PLATO. Il team INAF PLATO Camera ha sede a Catania, Padova, Roma, Bologna e Milano.

Hot giant planets in tight orbits, not only have no analogs in the Solar System, but also challenge our traditional formation and migration theories. The extreme radiation conditions experienced by these planets give us the opportunity to study the physics and chemistry of planetary atmospheres in a physical state that is not possible in the Solar System or in other (cooler and/or smaller) exoplanets. The chemical and physical characterization of these planets carries valuable information about the environment where they formed and their subsequent migration.
The PhD project aims at the construction of a framework suited for the homogeneous derivation of the abundances of the detected chemical species from high-resolution transmission spectra. The PhD candidate will apply it to proprietary spectra gathered with the GIARPS@TNG and PEPSI@LBT spectrographs, with the ultimate goal of linking the atmospheric chemistry to planet formation and migration histories. The candidate will be supported by researchers with expertise in transmission spectroscopy (data reduction and modeling) and computational analysis, in order to implement state-of-the-art methods based on Bayesian and Machine Learning techniques.
The PhD student will deal with data analysis and data modeling. She/He will be encouraged to propose new observations and modeling techniques. The project will be conducted in the framework of international collaborations and it will be possible for the student to spend a period abroad.

The PLAnetary Transits and Oscillations of stars (PLATO) is a mission of the European Space Agency that will be launched in 2026. It is expected to discover thousands of exoplanets, including terrestrial planets in the habitable zone of Solar-type stars. PLATO will pave the way towards the physical characterization of these systems, a necessary step to address fundamental questions about planetary formation and evolution and bring the search for Earth analogs within reach. However, the data analysis tools needed to truly exploit the millions of high cadence light curves produced by PLATO are not ready, yet. One possibility to deal with large amounts of data is the use of Deep Learning algorithms, that are demonstrated to outrun human performances on specific tasks.
The PhD student will develop a deep learning algorithm for the vetting of the PLATO light curves, the identification of exoplanetary signals and the automatic derivation of the planetary bulk parameters. The student will also be able to participate in the scientific preparation of the PLATO mission and will have the opportunity to spend part of the PhD period abroad.

Photo-evaporation of planetary atmospheres plays a key role in the evolution of exoplanets, carving their whole population. However, direct observations of atmospheric escape are scarce and almost non-existent in the mass range of super-Earths and mini-Neptunes, while these planets are among the most impacted by the phenomenon.
Our team is involved in a comparative study of several super-Earths, volatile-rich or not, belonging to a single multi-planet system, thanks to granted HST observations (PI: Dr. D. Ehrenreich @Unige). Such planets would indeed experience the same evolution of the stellar X and EUV flux that are driving atmospheric escape. The system under study is a nearby, solar-type star hosting transiting planets spanning a remarkably large range of insolation (~100 to ~5x the insolation of Earth). The star was studied by TESS who found the transits of the two inner planets and by CHEOPS who detected the transit of a third planet, a volatile-rich super-Earth. These super-Earths straddle the radius gap of the “evaporation valley” and could have retained different fractions of gas and volatiles. Like for previously observed warm Neptunes, they could be enshrouded in huge comet-like exospheric clouds of escaping gas, which could have built up in the mild radiative environment. The system characteristics offer a fantastic opportunity to exploit HST ultraviolet capabilities to search for the hydrogen, oxygen and carbon escaping three planets in whole new mass and irradiation regimes. It is the ideal testbed for advancing both observations and theories of atmospheric evaporation of exoplanets.
The PhD student will deal with data analysis and data modeling. She/He will be encouraged to propose new observations and modeling techniques. The project will be conducted in the framework of international collaborations and it will be possible for the student to spend a period abroad.

With its all-sky survey of the position, brightness, parallax, and proper motion of over a billion stars in our galaxy and beyond, Gaia will provide a large dataset suitable for searching new exoplanetary systems. We have already seen the potential of GAIA as an exoplanet hunter in the recently published paper with the discovery of GAIA-1b and GAIA-2b. Even though they were transiting exoplanets, GAIA will be best known for finding countless non-transiting exoplanetary systems. It will do so by connecting and extrapolating the small changes in the position and the proper motion of the host stars or star systems with epochs spanning over a decade. Consequently, the Ph.D. student will deal with data analysis and data modeling and participate in the development of planet-finding model architectures with GAIA. Moreover, such non-transiting planetary systems are extremely well-suited for direct imaging to study their individual atmospheres and the system architecture. Therefore, she/he will be encouraged to propose new direct imaging observation requests with the ground-based SPHERE and SHARK collaboration and even with the recently launched James Webb Space Telescope.
The project will be conducted in the framework of international collaborations and it will be possible for the student to spend a period abroad.

If you are a physicist or an engineer interested in optics, or in system engineering or in product assurance, you can make your PhD as part of the Italian PLATO team working to coordinate the delivery to ESA of 31 Camera units that make the PLATO payload.
Please contact I. Pagano, co-PI of the PLATO mission. The INAF PLATO Camera team is located in Catania, Padova, Rome, Bologna and Milan.