Negli ultimi trent'anni, oltre il nostro Sistema solare sono state scoperte migliaia di pianeti extra-solari. Per la maggior parte, sono stati rilevati dal Kepler Space Telescope usando una tecnica chiamata Transit Photometry. Per questo metodo, gli astronomi misurano immersioni periodiche nella luminosità di una stella - che sono il risultato del passaggio di pianeti davanti a loro rispetto a un osservatore - per confermare la presenza di pianeti.
Grazie a un nuovo sforzo di ricerca condotto da un team di astronomi professionisti e dilettanti, è stato recentemente rilevato qualcosa di molto più piccolo dei pianeti in orbita attorno a una stella lontana. Secondo un nuovo studio pubblicato dal gruppo di ricerca, sono stati osservati sei esocometi in orbita attorno alla KIC 3542116, una stella spettrale di tipo F2V situata a 800 anni luce dalla Terra. Queste comete sono gli oggetti più piccoli fino ad oggi rilevando il metodo Transit Photometry.
Lo studio che dettaglia i loro risultati, intitolato "Probabilmente in transito Exocomets Detected by Kepler", è apparso di recente nel Avvisi mensili del Royal Astronomical Società. Guidato da Saul Rappaport del Kavli Institute del MIT per l'astrofisica e la ricerca spaziale, il team era composto anche da astronomi dilettanti, membri del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), dell'Università del Texas, Northeastern University e Ames Research Center della NASA.
Questa è la prima volta che Transit Photometry è stata utilizzata per rilevare oggetti piccoli come le comete. Queste comete erano palle di ghiaccio e polvere - paragonabili per dimensioni alla cometa di Halley - che si trovavano a viaggiare a una velocità di circa 160.934 km / h (100.000 mph) prima che vaporizzassero. I ricercatori sono stati in grado di rilevarli individuando le loro code, le nuvole di polvere e gas che si formano quando le comete si avvicinano alla loro stella e iniziano a sublimare.
Non è stato un compito facile, poiché le code sono riuscite a oscurare solo circa un decimo dell'1% della luce della stella. Come ha spiegato Saul Rappaport, che è anche professore emerito di fisica presso l'Istituto di astrofisica e ricerca spaziale di Kavli, in un comunicato stampa del MIT:
"È sorprendente che qualcosa di diversi ordini di grandezza più piccoli della Terra possano essere rilevati solo dal fatto che sta emettendo molti detriti. È davvero impressionante poter vedere qualcosa di così piccolo, così lontano. "
Il merito della rilevazione originale va a Thomas Jacobs, un astronomo dilettante che vive a Bellevue, Washington, ed è un membro di Planet Hunters. Questo progetto di scienziato cittadino è stato istituito per la prima volta dalla Yale University ed è composto da astronomi dilettanti che hanno dedicato il loro tempo alla ricerca di esopianeti. I membri hanno accesso ai dati dal Kepler Space Telescope nella speranza che notino cose che potrebbero mancare agli algoritmi informatici.
A gennaio, Jacobs ha iniziato a scansionare quattro anni di dati ottenuti durante KeplerLa missione principale. Durante questa fase, durata dal 2009 al 2013, Kepler scannerizzato oltre 200.000 stelle e condotto misurazioni delle loro curve di luce. Dopo cinque mesi di setacciamento dei dati (il 18 marzo), ha notato diversi schemi di luce curiosi in mezzo al rumore di fondo proveniente dalla KIC 3542116. Come ha detto Jacobs:
“La ricerca di oggetti di interesse nei dati di Kepler richiede pazienza, perseveranza e perseveranza. Per me è una forma di caccia al tesoro, sapendo che c'è un evento interessante in attesa di essere scoperto. Riguarda l'esplorazione e l'essere a caccia dove pochi hanno già viaggiato prima. "
In particolare, Jacobs stava cercando segni di singoli transiti, che non sono come quelli causati da pianeti che orbitano attorno a una stella (cioè periodici). Mentre guardava la KIC 3542116, notò tre transiti singoli, quindi avvisò Rappaport e Andrew Vanderburg, come astrofisico dell'Università del Texas e membro della CfA. Jacobs aveva lavorato con entrambi gli uomini in passato e voleva la loro opinione su questi risultati.
Come ha ricordato Rapport, il processo di interpretazione dei dati è stato impegnativo, ma gratificante. Inizialmente, hanno notato che le curve di luce non assomigliavano a quelle causate dai transiti planetari, che sono caratterizzati da un improvviso e brusco calo di luce, seguito da un forte aumento. Col tempo, Rapport notò che l'asimmetria nelle tre curve di luce somigliava a quella dei pianeti disintegrati, che avevano osservato in precedenza.
"Ci siamo seduti su questo per un mese, perché non sapevamo cosa fosse - i transiti planetari non assomigliano a questo", ha detto Rappaport. "Poi mi è venuto in mente che," Ehi, sembrano qualcosa che abbiamo visto prima "... Abbiamo pensato, l'unico tipo di corpo che potrebbe fare la stessa cosa e non ripetere è quello che probabilmente viene distrutto alla fine. L'unica cosa che si adatta al conto e che ha una massa abbastanza piccola da essere distrutta, è una cometa. "
Sulla base dei loro calcoli, che indicavano che ogni cometa bloccava circa un decimo dell'1% della luce della stella, il team di ricerca ha concluso che la cometa probabilmente si è disintegrata completamente, creando una scia di polvere che era sufficiente a bloccare la luce per diversi mesi prima è scomparso. Dopo aver condotto ulteriori osservazioni, nello stesso periodo hanno anche notato altri tre transiti simili a quelli rilevati da Jacobs.
Il fatto che questi sei esocometi sembrano aver transitato molto vicino alla loro stella negli ultimi quattro anni solleva alcune domande interessanti e rispondere a queste potrebbe avere drastiche implicazioni per la ricerca extra-solare. Potrebbe anche far progredire la nostra comprensione del nostro sistema solare. Come ha spiegato Vanderburg:
“Perché ci sono così tante comete nelle parti interne di questi sistemi solari? È un'era di bombardamento estremo in questi sistemi? Questa è stata una parte davvero importante della nostra formazione del sistema solare e potrebbe aver portato l'acqua sulla Terra. Forse studiare esocometi e capire perché si trovano intorno a questo tipo di stella ... potrebbe darci qualche idea su come avvengono i bombardamenti in altri sistemi solari. "
Tra 4,1 e 3,8 miliardi di anni fa, il Sistema Solare ha anche vissuto un periodo di intensa attività cometa nota come Bombardamento tardivo pesante. Durante questo periodo, si ritiene che gli asteroidi e le comete abbiano avuto un impatto regolare sui corpi nel sistema solare interno. È interessante notare che questo periodo di pesanti bombardamenti è ritenuto responsabile della distribuzione dell'acqua sulla Terra e sugli altri pianeti terrestri.
Come notato, KIC 3542116 appartiene al tipo spettrale F2V, una classe di stelle giallo-bianca che è in genere da 1 a 1,4 volte più massiccia del nostro Sole e abbastanza luminosa. Poiché è paragonabile per dimensioni e massa al nostro Sole, è possibile che il periodo di bombardamento che sta vivendo sia simile a quello che ha attraversato il Sistema Solare. Guardarlo svolgersi potrebbe quindi dirci molto su come attività simili hanno influenzato l'evoluzione del nostro Sistema Solare miliardi di anni fa.
Oltre al significato dello studio per lo studio dell'astrofisica e dell'astronomia, dimostra anche il ruolo importante che gli scienziati cittadini svolgono oggi. Se non fosse stato per il lavoro instancabile svolto da Jacobs, che setaccia i dati di Keplero tra il lavoro quotidiano e nei fine settimana, questa scoperta non sarebbe stata possibile.
"Potrei nominare 10 tipi di cose che queste persone hanno trovato nei dati di Kepler che gli algoritmi non sono riusciti a trovare, a causa della capacità di riconoscimento dei modelli nell'occhio umano", ha affermato Rappaport. “Ora potresti scrivere un algoritmo informatico per trovare questo tipo di forma di cometa. Ma erano mancati nelle ricerche precedenti. Erano abbastanza profondi ma non avevano la forma giusta programmata in algoritmi. Penso che sia giusto dire che questo non sarebbe mai stato trovato da nessun algoritmo ".
In futuro, il team di ricerca prevede che il dispiegamento del satellite di indagine sull'esopianeta in transito (TESS) - che sarà guidato dal MIT - continuerà a condurre il tipo di ricerca svolta da Kepler.
