Quindici anni fa, i più grandi telescopi del mondo dovevano ancora localizzare un pianeta in orbita attorno a un'altra stella. Oggi i telescopi non più grandi di quelli disponibili nei grandi magazzini si stanno dimostrando in grado di individuare mondi precedentemente sconosciuti. Un nuovo pianeta rilevato da un piccolo telescopio da 4 pollici di diametro dimostra che siamo alla cuspide di una nuova era di scoperta del pianeta. Presto, i nuovi mondi potrebbero essere localizzati a un ritmo accelerato, portando il rilevamento del primo mondo delle dimensioni della Terra ad un passo più vicino.
"Questa scoperta dimostra che anche gli umili telescopi possono dare un contributo enorme alle ricerche sui pianeti", afferma Guillermo Torres del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian (CfA), coautore dello studio.
Questo studio di ricerca sarà pubblicato online all'indirizzo http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421 e apparirà in un prossimo numero di The Astrophysical Journal Letters.
Questa è la prima scoperta extrasolare del pianeta fatta da un sondaggio dedicato di molte migliaia di stelle relativamente luminose in grandi regioni del cielo. È stato realizzato utilizzando il Trans-Atlantic Exoplanet Survey (TrES), una rete di piccoli telescopi relativamente economici progettati per cercare specificamente pianeti in orbita attorno a stelle luminose. Un team di scienziati guidato da David Charbonneau (CfA / Caltech), Timothy Brown del National Center for Atmospher Research (NCAR) e Edward Dunham dell'Osservatorio Lowell hanno sviluppato la rete TrES. Il supporto iniziale per la rete TrES è arrivato dal Jet Propulsion Laboratory della NASA e dal California Institute of Technology.
"Ci sono voluti diversi dottorati di ricerca scienziati che lavorano a tempo pieno per sviluppare i metodi di analisi dei dati per questo programma di ricerca, ma l'attrezzatura stessa utilizza componenti semplici e pronti all'uso ", afferma Charbonneau.
Sebbene i piccoli telescopi della rete TrES abbiano fatto la scoperta iniziale, erano necessarie osservazioni di follow-up in altre strutture. Osservazioni al W.M. L'osservatorio di Keck che, per l'Università della California, Caltech e la NASA, gestisce i due più grandi telescopi del mondo alle Hawaii, è stato particolarmente cruciale nel confermare l'esistenza del pianeta.
Planet Shadows
Il nuovo pianeta è un gigante gassoso delle dimensioni di Giove in orbita attorno a una stella situata a circa 500 anni luce dalla Terra nella costellazione della Lira. Questo mondo fa il giro della sua stella ogni 3,03 giorni a una distanza di soli 4 milioni di miglia, molto più vicino e più veloce del pianeta Mercurio nel nostro sistema solare.
Gli astronomi hanno usato una tecnica innovativa per scoprire questo nuovo mondo. È stato trovato dal "metodo di transito", che cerca un calo nella luminosità di una stella quando un pianeta attraversa direttamente la stella e lancia un'ombra. Un pianeta delle dimensioni di Giove blocca solo circa 1/100 della luce da una stella simile al Sole, ma ciò è sufficiente per renderlo rilevabile.
Per avere successo, le ricerche di transito devono esaminare molte stelle perché vediamo un transito solo se un sistema planetario si trova quasi al limite della nostra linea di vista. Attualmente sono in corso diverse ricerche di transito. La maggior parte esamina aree limitate del cielo e si concentra sulle stelle più deboli perché sono più comuni, aumentando così le possibilità di trovare un sistema di transito. Tuttavia, la rete TrES si concentra sulla ricerca di stelle più luminose in ampie aree del cielo perché i pianeti in orbita attorno a stelle luminose sono più facili da studiare direttamente.
"Tutto ciò su cui dobbiamo lavorare è la luce che viene dalla stella", afferma Brown. "È molto più difficile imparare qualcosa quando le stelle sono deboli".
"È quasi paradossale che i piccoli telescopi siano più efficienti dei più grandi se si utilizza il metodo di transito, dal momento che viviamo in un'epoca in cui gli astronomi stanno già progettando telescopi del diametro di 100 metri", afferma l'autore principale Roi Alonso dell'Istituto astrofisico di le Canarie (IAC), che hanno scoperto il nuovo pianeta.
I pianeti extrasolari più noti sono stati trovati usando il "metodo Doppler", che rileva spettroscopicamente l'effetto gravitazionale di un pianeta sulla sua stella rompendo la luce della stella nei suoi colori componenti. Tuttavia, le informazioni che possono essere raccolte su un pianeta usando il metodo Doppler sono limitate. Ad esempio, è possibile determinare solo un limite inferiore alla massa perché l'angolo con cui viene visualizzato il sistema è sconosciuto. Un nano bruno ad alta massa la cui orbita è fortemente incline alla nostra linea di vista produce lo stesso segnale di un pianeta a bassa massa che è quasi all'avanguardia.
“Quando gli astronomi trovano un pianeta in transito, sappiamo che la sua orbita è essenzialmente all'avanguardia, quindi possiamo calcolare la sua massa esatta. Dalla quantità di luce che blocca, impariamo le sue dimensioni fisiche. In un caso, siamo anche stati in grado di rilevare e studiare l'atmosfera di un pianeta gigante ", afferma Charbonneau.
Ordinamento dei sospetti
Il sondaggio TrES ha esaminato circa 12.000 stelle in 36 gradi quadrati di cielo (un'area grande la metà della ciotola del Grande Carro). Roi Alonso, uno studente laureato di Brown, ha identificato 16 possibili candidati per i transiti planetari. “Il sondaggio TrES ci ha fornito la nostra gamma iniziale di sospetti. Quindi, abbiamo dovuto fare molte osservazioni di follow-up per eliminare gli impostori ", afferma il co-autore Alessandro Sozzetti (Università di Pittsburgh / CfA).
Dopo aver compilato l'elenco dei candidati alla fine di aprile, i ricercatori hanno usato i telescopi all'Osservatorio Whipple della CfA in Arizona e all'Osservatorio di Oak Ridge in Massachusetts per ottenere ulteriori osservazioni fotometriche (luminosità), nonché osservazioni spettroscopiche che hanno eliminato le stelle binarie che eclissavano.
Nel giro di due mesi, la squadra si era concentrata sul candidato più promettente. Osservazioni spettroscopiche ad alta risoluzione di Torres e Sozzetti utilizzando il tempo fornito dalla NASA sul telescopio Keck I di 10 metri di diametro alle Hawaii hanno confermato il caso.
"Senza questo lavoro di follow-up, i sondaggi fotometrici non possono dire quali dei loro candidati siano effettivamente pianeti. La prova del budino è un'orbita per la stella madre e l'abbiamo ottenuta usando il metodo Doppler. Ecco perché le osservazioni di Keck su questa stella sono state così importanti per dimostrare che avevamo trovato un vero sistema planetario ", afferma il coautore David Latham (CfA).
Notevolmente normale
Il pianeta, chiamato TrES-1, è molto simile a Giove in massa e dimensioni (diametro). È probabile che sia un gigante gassoso composto principalmente da idrogeno ed elio, gli elementi più comuni nell'universo. Ma a differenza di Giove, orbita molto vicino alla sua stella, dandogli una temperatura di circa 1500 gradi F.
Gli astronomi sono particolarmente interessati a TrES-1 perché la sua struttura concorda così bene con la teoria, in contrasto con il primo pianeta in transito scoperto, HD 209458b. Quest'ultimo mondo contiene circa la stessa massa di TrES-1, ma è circa il 30% più grande di dimensioni. Anche la sua vicinanza alla sua stella e il calore che accompagna non spiegano dimensioni così grandi.
"Trovare TrES-1 e vedere quanto è normale ci fa sospettare che l'HD 209458b sia un pianeta" strano ", dice Charbonneau.
TrES-1 orbita attorno alla sua stella ogni 72 ore, collocandola in un gruppo di pianeti simili noti come "Giove caldi". Tali mondi probabilmente si sono formati molto più lontano dalle loro stelle e poi sono emigrati verso l'interno, spazzando via qualsiasi altro pianeta nel processo. I numerosi sistemi planetari che contengono Jupiter caldi indicano che il nostro sistema solare potrebbe essere insolito per la sua storia relativamente tranquilla.
Sia l'orbita stretta di TrES-1 sia la sua storia migratoria rendono improbabile possedere lune o anelli. Tuttavia, gli astronomi continueranno a esaminare attentamente questo sistema perché osservazioni fotometriche precise possono rilevare lune o anelli se esistono. Inoltre, osservazioni spettroscopiche dettagliate possono fornire indizi sulla presenza e sulla composizione dell'atmosfera del pianeta.
L'articolo che descrive questi risultati è stato scritto da: Roi Alonso (IAC); Timothy M. Brown (NCAR); Guillermo Torres e David W. Latham (CfA); Alessandro Sozzetti (Università di Pittsburgh / CfA); Georgi Mandushev (Lowell), Juan A. Belmonte (IAC); David Charbonneau (CfA / Caltech); Hans J. Deeg (IAC); Edward W. Dunham (Lowell); Francis T. O’Donovan (Caltech); e Robert Stefanik (CfA).
Questo annuncio congiunto è stato pubblicato contemporaneamente da CfA, IAC, NCAR, Università di Pittsburgh e Lowell Observatory.
The W.M. Keck Observatory è gestito dalla California Association for Research in Astronomy, una partnership scientifica del California Institute of Technology, l'Università della California e la National Aeronautics and Space Administration.
Con sede a Cambridge, in Massachusetts, l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) è una collaborazione congiunta tra lo Smithsonian Astrophysical Observatory e l'Harvard College Observatory. Gli scienziati della CfA, organizzati in sei divisioni di ricerca, studiano l'origine, l'evoluzione e il destino finale dell'universo.
Fonte originale: comunicato stampa Harvard CfA
