Luigi Mancini

Professore Associato in Astronomia e Astrofisica
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Sono professore associato presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Roma "Tor Vergata". Sono anche affiliato al Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg (MPIA) e all'Osservatorio Astrofisico di INAF di Torino (OATo).

La mia attuale attività di ricerca è principalmente focalizzata sulla rivelazione di Pianeti Extrasolari (o Esopianeti) e sulla loro caratterizzazione fisica, atmosferica e orbitale, includendo la caratterizzazione delle stelle madri (composizione chimica, parametri atmosferici e fisici), utilizzando telescopi e strumentazioni sia terrestri che spaziali, operanti su di un ampio intervallo di lunghezze d'onda. In particolare, ho lavorato nel campo degli esopianeti per oltre 15 anni e, nel corso di questo periodo,

  • sono stato scopritore e co-scopritore di più di 100 pianeti utilizzando la tecnica dei transiti planetari e circa 20 pianeti con le tecniche delle velocità radiali (incluso Teegarden's Star b, che ha il più alto Earth Similarity Index) e del microlensing;
  • ho contribuito a caratterizzare le proprietà fisiche, orbitali e atmosferiche di più di 450 sistemi planetari e validato oltre 100 pianeti, oltre a vari sistemi binari e nane brune;
  • ho avuto un ruolo primario nel progetto HATSouth, che è stata una delle più importanti e proficue survey da terra per esopianeti transitanti; inoltre, ho collaborato con altri team che hanno condotto survey da terra, come WASP, KELT e QES;
  • ho partecipato a diversi programmi volti a confermare la natura planetaria di candidati rivelati dal telescopio spaziale Kepler (durante la sua missione principale e nella fase K2), attraverso osservazioni di follow-up con misure di velocità radiale; sto ora lavorando sui nuovi dati del telescopio spaziale TESS;
  • ho avuto un ruolo fondamentale nel progetto EDEN, una survey che ha fornito il monitoraggio fotometrico più sensibile e completo fino ad oggi delle stelle late-type di classe M e limiti superiori sulla popolazione di pianeti a breve periodo orbitale attorno a stelle simili alla stella TRAPPIST-1;
  • sono stato pioniere di diverse tecniche e strategie osservative per ottenere misurazioni più accurate dei parametri degli esopianeti transitanti, come
    • il telescope defocussing;
    • la broad-band transmission photometry;
    • l'uso di camere multi-banda nelle osservazioni dei transiti planetari;
    • la strategia osservativa simultanea da due siti;
  • sono stato PI e Co-PI di oltre cinquanta programmi osservativi con i telescopi dell'ESO (VLT, ESO-3.6m, ESO-2.2m, DK 1.5m) e altri (LBT, TNG, NOT, INT, CAHA-2.2m, CAHA-1.2m, Asiago 1.8m, Cassini 1.5m) per il monitoraggio e le osservazioni di follow-up di sistemi esoplanetari;
  • sono stato membro dello science team di CARMENES, che ha condotto una survey di velocità radiali di 300 stelle late-type di classe M con l'obiettivo di rilevare pianeti di piccola massa in fascia abitabile;
  • sono stato membro del Transiting Exoplanet Community Early Release Science program del James Webb Space Telescope.

Sono attualmente coinvolto in diverse collaborazioni. In particolare, sono

  • PI del progetto “Detection of Earth-like ExoPlanets” (MIUR-PRIN project No. 2022J4H55R);
  • membro del PLATO Mission Consortium (Working Package 115200);
  • membro del NASA Great Observatory Maturation Program (GOMAP) Habitable Worlds Observatory (START Living Worlds Working Group);
  • membro dello scientific advisory committee del Vatican Advanced Technology Telescope (VATT);
  • co-PI e membro del GAPS Science Team;
  • membro della collaborazione MiNDSTEp;
  • co-PI della Hot-Neptune Initiative.

In seno alla collaborazione GAPS e basandoci sui dati raccolti da TESS e misure ottenute con HARPS-N al Telescopio Nazionale Galileo, siamo riusciti a scoprire TOI-1853b, il pianeta più denso mai osservato nella Galassia conosciuta. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Nature (Nature 622, 255, 2023).

Come membro del JWST (James Webb Space Telescope) Transiting Exoplanet Community Early Release Science program, abbiamo lavorato per capire i limiti e le capacità dei quattro strumenti del JWST e per fornire alla comunità scientifica le competenze tecniche per analizzare i dati del JWST, in riferimento allo studio delle atmosfere degli esopianeti transitanti. Lo scopo non è stato solo di dimostrare la capacità di JWST di ottenere misurazioni precise della composizione chimica delle atmosfere dei pianeti transitanti, ma anche di testare le varie modalità strumentali, che sono ora utilizzate per studiare un'ampia varietà di esopianeti, da quelli hot e giganti fino a quelli più temperati e di taglia terrestre. A poco più di un mese dai primi dati raccolti dal James Webb Space Telescope, il Transiting Exoplanet Early Release Science Team ha rilevato, in maniera inequivocabile, anidride carbonica nell'atmosfera dell'esopianeta WASP-39b. A novembre 2022, un altro primato è stato ottenuto: un ritratto molecolare e chimico estremamente dettagliato dei cieli dell'esopianeta WASP-39b. Tra le rivelazioni senza precedenti c'è stata la prima rilevazione nell'atmosfera di un esopianeta di anidride solforosa, una molecola prodotta da reazioni chimiche innescate dalla radiazione altamente energetica proveniente dalla stella madre del pianeta. Altri costituenti atmosferici che abbiamo rilevato con il JWST sono stati il sodio, il potassio e il vapore acqueo, a conferma delle precedenti osservazioni spaziali e con telescopi da terra, oltre a trovare ulteriori tracce d'acqua, a lunghezze d'onda più lunghe, che non erano mai state viste prima. Il JWST ha in seguito scoperto monossido di carbonio e anidride carbonica, quest'ultima a una risoluzione più elevata, fornendo il doppio dei dati riportati dalle sue osservazioni precedenti. Queste scoperte sono state descritte in una serie di articoli pubblicati dalla prestigiosa rivista Nature (Volume 614 Issue 7949, Collection).

La presenza di anidride solforosa nell'atmosfera di WASP-39b è stata confermata anche dalla nostra rilevazione di questa molecola a 7.7 e 8.5 micron nel suo spettro di trasmissione misurato dallo strumento a infrarossi MIRI del JWST (Nature 626, 979, 2024). Abbiamo anche ottenuto uno spettro di emissione termica dell'hot-Jupiter WASP-18b misurato da 0.85 a 2.85 micron con lo strumento NIRISS del JWST (Nature 620, 292, 2023) e uno spettro di emissione termica dell'hot-Jupiter WASP-43b misurato da 5 a 12 micron con lo strumento MIRI del JWST (Nature Astronomy 8, 879, 2024).

Abbiamo anche rivelato disomogeneità nei terminator del giorno e della notte dell'esopianeta WASP-39b, che ci ha permesso di ottenere diversi spettri in trasmissione nelle due zone (Nature 632, 1017, 2024).

Infine, abbiamo presentato un'analisi combinata della spettroscopia di trasmissione JWST di WASP-39b attraverso quattro diverse modalità strumentali, coprendo un ampio range in lunghezza d'onda, ovvero da 0.5 a 5.2 micron. La nostra analisi ci ha permesso di misurare i parametri orbitali e stellari con una precisione sub-percentuale e di confermare ulteriormente la presenza di Na, K, H2O, CO, CO2 e SO2 come assorbitori atmosferici (Nature Astronomy 8, 1008, 2024).

Da molti anni sto conducendo un lungo programma osservativo per misurare accuratamente le caratteristiche dei sistemi esopianeti noti, che ospitano per lo più pianeti giganti, di tipo hot-Jupiter (ma non solo). Tali studi si basano su osservazioni fotometriche di follow-up ad altissima precisione di transiti planetari per mezzo di un array di telescopi di classe media. Tale precisione fotometrica viene ottenuta attraverso la tecnica del defocussing. I dati vengono calibrati e analizzati per stimare i parametri orbitali e fisici sia dei pianeti che delle loro stelle genitrici. Utilizziamo anche camere di imaging multi-banda per sondare le atmosfere planetarie attraverso la tecnica della transmission photometry. In alcuni casi adottiamo una strategia osservativa da due siti diversi per ottenere curve di luce simultanee di singoli eventi di transiti. Questa strategia ci permette di ottenere un metodo affidabile per distinguere veri segnali di natura astrofisica dal rumore strumentale.

                       

Sono tra gli organizzatori della biennale Advanced School on Exoplanetary Science, le cui prime quattro edizioni si sono svolte a Vietri sul Mare a Maggio del 2015, 2017, 2019 (ASES3) e 2023 (ASES4). L'edizione del 2021 è stata annullata a causa del Covid-19. La prossima edizione si terrà a maggio del 2025 (ASES5).

 Lecture Notes of ASES1: Methods of Detecting Exoplanets

Lecture Notes of ASES2: Astrophysics of Exoplanetary Atmospheres

Lecture Notes of ASES3: Demographics of Exoplanetary Systems

 

Sono referee di diverse riviste peer-reviewed, come Science, The Astrophysical Journal, The Astronomical Journal, Astronomy & Astrophysics, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, New Astronomy, Astronomy and Computing, General Relativity and Gravitation.

La lista completa delle mie pubblicazioni è fornita dall'Astrophysics Data System

 

Lista selezionata di pubblicazioni su riviste Scientifiche ad alto fattore di impatto

  • Inhomogeneous terminators on the exoplanet WASP-39 b
    • N. Espinoza, M. E. Steinrueck, J. Kirk, et al., Nature 632, 1017 (2024) -- Link
  • A benchmark JWST near-infrared spectrum for the exoplanet WASP-39 b
    • A. Carter, E. M. May, N. Espinoza, et al., Nature Astronomy 8, 1008 (2024) -- Link
  • Nightside clouds and disequilibrium chemistry on the hot Jupiter WASP-43b
    • T. J. Bell, N. Crouzet, P. E. Cubillos, et al., Nature Astronomy 8, 879 (2024) -- Link
  • Sulfur dioxide in the mid-infrared transmission spectrum of WASP-39b
    • D. Powell, A. D. Feinstein, E. K. H. Lee, et al., Nature 626, 979 (2024) -- Link
  • A super-massive Neptune-sized planet
    • L. Naponiello, L. Mancini, A. Sozzetti, et al., Nature 622, 255 (2023) -- Link
  • A broadband thermal emission spectrum of the ultra-hot Jupiter WASP-18b
    • L.-P. Coulombe, B. Benneke, R. Challener, et al., Nature 620, 292 (2023) -- Link
  • Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRISS
    • A. D. Feinstein, M. Radica, L. Welbanks, et al., Nature 614, 670 (2023) -- Link
  • Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRSpec G395H
    • L. Alderson, H. R. Wakeford, M. K. Alam, et al., Nature 614, 664 (2023) -- Link
  • Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRSpec PRISM
    • Z. Rustamkulov, D. K. Sing, S. Mukherjee, et al., Nature 614, 659 (2023) -- Link
  • Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRCam
    • E.-M. Ahrer, K. B. Stevenson, M. Mansfield, et al., Nature 614, 653 (2023) -- Link
  • Identification of carbon dioxide in an exoplanet atmosphere
    • JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science Team, Nature 614, 649 (2023) -- Link
  • A giant exoplanet orbiting a very-low-mass star challenges planet formation models
    • J. C. Morales, A. J. Mustill, I Ribas, et al., Science 365, 1441 (2019) -- Link

 

Lista selezionata di pubblicazioni su riviste di Astrofisica ad alto fattore di impatto

  • An inner eccentric sub-Neptune and an outer sub-Neptune-mass candidate around BD+00 444
    • L. Naponiello, A. S. Bonomo, L. Mancini, et al., Astronomy & Astrophysics 693, A7 (2025) -- Link
  • Star-spot activity, orbital obliquity, transmission spectrum, physical properties, and transit time variations of the HATS-2 planetary system
    • F. Biagiotti, L. Mancini, L., J. Southworth, et al., Astronomy & Astrophysics 685, A131 (2024) -- Link
  • A puffy and warm Neptune-sized planet and an outer Neptune-mass candidate orbiting the solar-type star TOI-1422
    • L. Naponiello, L. Mancini, M. Damasso, et al., Astronomy & Astrophysics 667, A8 (2022) -- Link
  • Measurement of the Rossiter-McLaughlin effect and revising the physical and orbital parameters of the HAT-P-15, HAT-P-17, HAT-P-21, HAT-P-26, HAT-P-29 eccentric planetary systems
    • L. Mancini, M. Esposito, E. Covino, et al., Astronomy & Astrophysics 664, A162 (2022) -- Link
  • The ultra-hot-Jupiter KELT-16 b: dynamical evolution and atmospheric properties
    • L. Mancini, J. Southworth, L. Naponiello, et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 509, 1447 (2022) -- Link
  • An Isolated Stellar-mass Black Hole Detected through Astrometric Microlensing
    • K. C. Sahu, J. Anderson, S. Casertano, et al., The Astrophysical Journal 933, 83 (2022) -- Link
  • The highly inflated giant planet WASP-174b
    • L. Mancini, P. Sarkis, Th. Henning, et al., Astronomy & Astrophysics 633, A30 (2020) -- Link
  • Two temperate Earth-mass planet candidates around Teegarden's Star
    • M. Zechmeister, S. Dreizler, I. Ribas, et al., Astronomy & Astrophysics 627, A49 (2019) -- Link
  • Physical properties and transmission spectrum of the WASP-74 planetary system from multiband photometry
    • L. Mancini, J. Southworth, P. Mollière, et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 485, 5168 (2019) -- Link
  • Measurement of the Rossiter-McLaughlin effect of transiting planetary systems HAT-P-3, HAT-P-12, HAT-P-22, WASP-39, and WASP-60
    • L. Mancini, M. Esposito, E. Covino, et al., Astronomy & Astrophysics 613, A41 (2018) -- Link
  • HATS-50b through HATS-53b: Four Transiting Hot Jupiters Orbiting G-type Stars Discovered by the HATSouth Survey
    • Th. Henning, L. Mancini, P. Sarkis, et al., The Astronomical Journal 155, 79 (2018) -- Link
  • Detection of the Atmosphere of the 1.6 M⊕ Exoplanet GJ 1132 b
    • J. Southworth, L. Mancini, N. Madhusudhan, et al., The Astronomical Journal 153, 191 (2017) -- Link
  • Orbital alignment and star-spot properties in the WASP-52 planetary system
    • L. Mancini, J. Southworth, G. Raia, et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 465, 843 (2017) -- Link
  • An optical transmission spectrum of the transiting hot Jupiter in the metal-poor WASP-98 planetary system
    • L. Mancini, M. Giordano, P. Mollière, et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 461, 1053 (2016) -- Link
  • 197 Candidates and 104 Validated Planets in K2’s First Five Fields
    • I. J. M. Crossfield, D. R. Ciardi, E. A. Petigura, et al., The Astrophysical Journal Supplement Series 226, 7 (2016) -- Link
  • An optical transmission spectrum of the giant planet WASP-36 b
    • L. Mancini, J. Kemmer, J. Southworth, et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 459, 1393 (2016) -- Link
  • Kepler-539: A young extrasolar system with two giant planets on wide orbits and in gravitational interaction
    • L. Mancini, J. Lillo-Box, J. Southworth, et al., Astronomy & Astrophysics 590, A112 (2016) -- Link
  • Rotation periods and astrometric motions of the Luhman 16AB brown dwarfs by high-resolution lucky-imaging monitoring
    • L. Mancini, P. Giacobbe, S. P. Littlefair, et al., Astronomy & Astrophysics 584, A104 (2015) -- Link
  • HATS-13b and HATS-14b: two transiting hot Jupiters from the HATSouth survey
    • L. Mancini, J. D. Hartman, K. Penev, et al., Astronomy & Astrophysics 580, A63 (2015) -- Link
  • Observations of the Rossiter-McLaughlin effect and characterisation of the transiting planetary systems HAT-P-36 and WASP-11/HAT-P-10
    • L. Mancini, M. Esposito, E. Covino, et al., Astronomy & Astrophysics 579, A136 (2015) -- Link
  • Physical properties, star-spot activity, orbital obliquity and transmission spectrum of the Qatar-2 planetary system from multicolour photometry
    • L. Mancini, J. Southworth, S. Ciceri, et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 443, 2391 (2014) -- Link
  • Physical properties of the WASP-67 planetary system from multi-colour photometry
    • L. Mancini, J. Southworth, S. Ciceri, et al., Astronomy & Astrophysics 568, A127 (2014) -- Link
  • Physical properties and transmission spectrum of the WASP-80 planetary system from multi-colour photometry
    • L. Mancini, J. Southworth, S. Ciceri, et al., Astronomy & Astrophysics 562, A126 (2014) -- Link
  • Physical properties, transmission and emission spectra of the WASP-19 planetary system from multi-colour photometry
    • L. Mancini, S. Ciceri, G. Chen, et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 436, 2 (2013) -- Link
  • Physical properties of the WASP-44 planetary system from simultaneous multi-colour photometry
    • L. Mancini, N. Nikolov, J. Southworth, et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 430, 2932 (2013) -- Link
  • A lower radius and mass for the transiting extrasolar planet HAT-P-8 b
    • L. Mancini, J. Southworth, S. Ciceri, et al., Astronomy & Astrophysics 551, A11 (2013) -- Link
  • Observing Gravitational Lensing Effects by Sgr A* with GRAVITY
    • V. Bozza & L. Mancini, The Astrophysical Journal 753, 56 (2012) -- Link
  • The scaling relation between the mass of supermassive black holes and the kinetic energy of random motions of the host galaxies
    • L. Mancini & A. Feoli, Astronomy & Astrophysics 537, A48 (2012) -- Link
  • Microlensing towards the Large Magellanic Cloud: self-lensing for OGLE-II and OGLE-III
    • S. Calchi Novati & L. Mancini, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 416, 1292 (2011) -- Link
  • A Hertzsprung-Russell-like Diagram for Galaxies: The M • Versus M Gσ2 Relation
    • A. Feoli & L. Mancini, The Astrophysical Journal 703, 1502 (2009) -- Link
  • Gravitational Lensing of Stars Orbiting the Massive Black Hole in the Galactic Center
    • V. Bozza & L. Mancini, The Astrophysical Journal 696, 701 (2009) -- Link
  • Microlensing towards the LMC revisited by adopting a non-Gaussian velocity distribution for the sources
    • L. Mancini, Astronomy & Astrophysics 496, 465 (2009) -- Link
  • Gravitational Lensing of Stars in the Central Arcsecond of Our Galaxy
    • V. Bozza & L. Mancini, The Astrophysical Journal 627, 790 (2005) -- Link
  • LMC self-lensing from a new perspective
    • L. Mancini & S. Calchi Novati, Ph. Jetzer, G. Scarpetta, Astronomy & Astrophysics 427, 61 (2004) -- Link
  • Gravitational Lensing by Black Holes: A Comprehensive Treatment and the Case of the Star S2
    • V. Bozza & L. Mancini, The Astrophysical Journal 611, 1045 (2004) -- Link
  • Time Delay in Black Hole Gravitational Lensing as a Distance Estimator
    • V. Bozza & L. Mancini, General Relativity and Gravitation 36, 435 (2004) -- Link
  • Microlensing of strongly interacting binary systems
    • V. Bozza & L. Mancini, Astronomy & Astrophysics 394, L47 (2002) -- Link
  • Microlensing towards the Large Magellanic Cloud
    • Ph. Jetzer, L. Mancini, G. Scarpetta, Astronomy & Astrophysics 393, 129 (2002) -- Link
  • Microlensing by compact objects associated with gas clouds
    • V. Bozza, Ph. Jetzer, L. Mancini, G. Scarpetta, Astronomy & Astrophysics 382, 6 (2002) -- Link
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Insegnamenti presso il Dipartimento di Fisica
ID Nome del Corso Semestre Durata CFU
Astrophysical Techniques Secondo 14 Settimane 8
Exoplanets Primo 14 Settimane 6