Thursday, 13 Dec 2018

Astronomi rilevano acqua nell’atmosfera di un pianeta a 179 anni luce di distanza

Raccogliere informazioni dettagliate sugli esopianeti è estremamente difficile. La luce della stella ospite sovrasta la luce proveniente dall’esopianeta, rendendo difficile per i telescopi vederli. Ora, però, un team che utilizza la tecnologia all’avanguardia dell’Osservatorio di Keck ha compiuto un grande salto nell’osservazione dei pianeti extrasolari e sembra che abbia rilevato la presenza di acqua nell’atmosfera di un pianeta a 179 anni luce di distanza.

Il cuore del sistema solare è rappresentato da una stella denominata HR 8799 e dai suoi pianeti: HR 8799 b, c, d ed e. Il sistema è a 179 anni luce di distanza nella costellazione di Pegaso. La stella appartiene alla sequenza principale ed ha solo 30 milioni di anni. Si tratta di una stella notevole per una serie di motivi, incluse le sue strane proprietà stellari. Ma è degna di nota per un altro motivo importante. Nel 2008, gli astronomi osservarono direttamente tre esopianeti attorno alla stella – HR 8799b, c, e d – usando i telescopi Keck e Gemini. Poi nel 2010 annunciarono la scoperta di un quarto pianeta, HR 8799 e.

Il sistema HR 8799 contiene direttamente il primo esopianeta. Immagine di credito: NRC-HIA / C. OSSERVATORIO MAROIS / WM KECK
Credit: NRC-HIA / C. OSSERVATORIO MAROIS / WM KECK

Questo nuovo annuncio si basa sul lavoro precedente del 2008 e gli astronomi dietro questo studio lo definiscono un “trampolino di lancio” sulla strada verso immagini migliori degli esopianeti.

Le nuove osservazioni sono di HR 8799 c, osservata per la prima volta nel 2008. È un giovane pianeta gigante gassoso grande circa 7 volte la massa di Giove che orbita intorno alla sua stella ogni 200 anni. Queste nuove osservazioni confermano la presenza di acqua nell’atmosfera e confermano la mancanza di metano.

Questo tipo di tecnologia è esattamente ciò che vogliamo usare in futuro per cercare segni di vita su un pianeta simile alla Terra.” – Dimitri Mawet, autore dello studio, Caltech e JPL.

Queste nuove osservazioni derivano dalla combinazione di due tecnologie di osservazione con il telescopio di Keck. La prima si chiama l’ottica adattiva. Le ottiche adattive contrastano gli effetti dell’atmosfera terrestre. Il secondo è uno spettrometro installato sul telescopio Keck 2 chiamato spettrografo criogenico del vicino infrarosso (NIRSPEC), uno spettrometro ad alta risoluzione che funziona a luce infrarossa.

Un'illustrazione dell'artista dell'esopianeta HR 8799c. È circa 7 volte più massiccio di Giove e gli scienziati hanno confermato la presenza di acqua nella sua atmosfera. Immagine di credito: WM KECK OBSERVATORY / ADAM MAKARENKO / C. ALVAREZ
Un’illustrazione artistica dell’esopianeta HR 8799c. È circa 7 volte più massiccio di Giove e gli scienziati hanno confermato la presenza di acqua nella sua atmosfera. Credit: WM KECK OBSERVATORY / ADAM MAKARENKO / C. ALVAREZ

Questo tipo di tecnologia è esattamente ciò che vogliamo usare in futuro per cercare segni di vita su un pianeta simile alla Terra. Non è ancora a punto ma ci stiamo avvicinando“, dice Dimitri Mawet, professore associato di astronomia al Caltech e ricercatore al JPL, e coautore dello studio che ha presentato queste scoperte.

Le nuove scoperte sono state pubblicate sull’Astronomical Journal. L’autore principale è Ji Wang, assistente alla Ohio State University.

Finora, gli astronomi hanno immortalato direttamente più di una dozzina di esopianeti. Il sistema HR 8799 è il primo sistema multi-pianeta ad essere stato fotografato direttamente. Ma le immagini sono solo il primo passo in questo studio.

Una volta scattate, le immagini vengono analizzate per capire la composizione chimica nelle atmosfere dei pianeti. È qui che entra in gioco la spettroscopia. In questo caso, le capacità raffinate di NIRSPEC sonofondamentali.

NIRSPEC è uno strumento montato sul telescopio Keck 2 che opera nella banda L a infrarossi. La banda L è un tipo di luce infrarossa con una lunghezza d’onda di circa 3,5 micrometri e una regione dello spettro con molte impronte chimiche dettagliate. “La L-band è stata in gran parte ignorata perché il cielo è più luminoso a questa lunghezza d’onda“, afferma Mawet. “Se fossi un alieno con gli occhi in grado di vedere la banda L, vedresti un cielo estremamente luminoso. così è difficile vedere gli esopianeti.”

Combinando lo spettro L-band con l’ottica adattiva, hanno superato le difficoltà di osservare un pianeta la cui luce è quasi soffocata dalla sua stella. Sono stati in grado di effettuare analisi precise del pianeta, confermando la presenza di acqua e l’assenza di metano.

L'Osservatorio Keck è composto da 2 telescopi, Keck 1 e Keck 2, a Mauna Kea, nelle Hawaii. Immagine di credito: Keck Observatory / Joey Stein.
L’Osservatorio Keck è composto da 2 telescopi, Keck 1 e Keck 2, a Mauna Kea, nelle Hawaii. Credito: Keck Observatory / Joey Stein.

In questo momento, con Keck, possiamo già conoscere la fisica e la dinamica di questi giganteschi pianeti esotici, che non assomigliano ai nostri pianeti del sistema solare“, ha spiegato Wang.

Ora siamo certi della mancanza di metano in questo pianeta“, dice Wang. “Questo potrebbe essere dovuto al mescolamento nell’atmosfera del pianeta.”.

La squadra di Mawet si sta già preparando a testare un nuovo e più recente strumento presso l’Osservatorio di Keck. Si chiama KPIC, (Keck Planet Imager e Characterizer). KPIC utilizzerà l’ottica adattiva e la spettroscopia, ma per un effetto ancora migliore. Con KPIC, gli astronomi saranno in grado di fotografare pianeti ancora più deboli e più vicini alla loro stella rispetto a HR 8799c.

E il futuro è ancora più luminoso per l’imaging dei pianeti extrasolari. La tecnologia che sta dietro l’ottica adattiva e la spettroscopia che ha aiutato a ifotografare questo pianeta verrà messa in uso su futuri e più potenti telescopi.

KPIC è un trampolino di lancio per il futuro telescopio da trenta metri“, afferma Mawet. “Per ora, stiamo imparando molto sulla miriade di modi in cui i pianeti del nostro universo si formano“.
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