Un documento di ricerca di un team internazionale di astronomi [2] fornisce valide argomentazioni a favore, ma la risposta definitiva è ora in attesa di ulteriori osservazioni.
In diverse occasioni negli ultimi anni, le immagini astronomiche hanno rivelato oggetti deboli, visti vicino a stelle molto più luminose. Alcuni di questi sono stati pensati per essere in orbita attorno agli esopianeti, ma dopo ulteriori studi, nessuno di loro è stato in grado di resistere al vero test. Alcuni si sono rivelati deboli compagni stellari, altri erano stelle di sfondo completamente indipendenti. Questo potrebbe essere diverso.
Nell'aprile di quest'anno, il team di astronomi europei e americani ha rilevato un punto di luce debole e molto rosso molto vicino (a 0,8 arcsec distanza angolare) un oggetto marrone-nano, designato 2MASSWJ1207334-393254. Conosciuto anche come "2M1207", questa è una "stella fallita", ovvero un corpo troppo piccolo per i principali processi di fusione nucleare che si sono accesi al suo interno e che ora produce energia per contrazione. È membro dell'associazione stellare TW Hydrae situata a una distanza di circa 230 anni luce. La scoperta è stata fatta con la struttura NACO supportata da ottica adattiva [3] presso il telescopio Yepun VLT da 8,2 m dell'Osservatorio Paranal dell'ESO (Cile).
L'oggetto debole è più di 100 volte più debole di 2M1207 e il suo spettro nel vicino infrarosso è stato ottenuto con grande sforzo nel giugno 2004 da NACO, al limite tecnico della potente struttura. Questo spettro mostra le firme delle molecole d'acqua e conferma che l'oggetto deve essere relativamente piccolo e leggero.
Nessuna delle osservazioni disponibili contraddice che potrebbe essere un esopianeta in orbita attorno a 2M1207. Tenendo conto dei colori a infrarossi e dei dati spettrali, i calcoli del modello evolutivo indicano un pianeta di massa di 5 Giove in orbita attorno a 2M1207. Tuttavia, non consentono ancora una decisione chiara sulla vera natura di questo oggetto intrigante. Pertanto, gli astronomi si riferiscono ad esso come a "Compagno dei candidati del pianeta gigante (GPCC)" [4].
Verranno ora fatte delle osservazioni per accertare se il movimento nel cielo di GPCC è compatibile con quello di un pianeta in orbita attorno a 2M1207. Ciò dovrebbe diventare evidente entro 1-2 anni al massimo.
Solo un granello di luce
Dal 1998, un team di astronomi europei e americani [2] sta studiando l'ambiente di giovani "associazioni stellari" vicine, vale a dire grandi conglomerati di stelle per lo più giovani e nuvole di polvere e gas da cui sono state recentemente formate.
Le stelle in queste associazioni sono obiettivi ideali per l'imaging diretto di compagni sub-stellari (pianeti o oggetti nani marroni). Il leader del team, l'astronomo dell'ESO Gael Chauvin, osserva che "qualunque sia la loro natura, gli oggetti sub-stellari sono molto più caldi e luminosi quando sono giovani - decine di milioni di anni - e quindi possono essere rilevati più facilmente rispetto agli oggetti più vecchi di massa simile".
Il team si è concentrato in particolare sullo studio della TW Hydrae Association. Si trova nella direzione della costellazione dell'Idra (il serpente d'acqua) in profondità nel cielo meridionale, a una distanza di circa 230 anni luce. Per questo, hanno usato la struttura NACO [3] sul telescopio Vep Yepun da 8,2 m, uno dei quattro telescopi giganti dell'Osservatorio Paranal dell'ESO nel nord del Cile. L'ottica adattiva dello strumento (AO) supera la distorsione indotta dalla turbolenza atmosferica, producendo immagini estremamente nitide nel vicino infrarosso. Il sensore a fronte d'onda a infrarossi era un componente essenziale del sistema AO per il successo di queste osservazioni. Questo strumento unico rileva la deformazione dell'immagine del vicino infrarosso, cioè in una regione di lunghezze d'onda in cui oggetti come 2M1207 (vedi sotto) sono molto più luminosi rispetto al campo visibile.
La TW Hydrae Association contiene una stella con un compagno nano marrone in orbita, circa 20 volte la massa di Giove, e quattro stelle circondate da polverosi dischi proto-planetari. Gli oggetti nani marroni sono "stelle fallite", cioè corpi troppo piccoli perché i processi nucleari si siano accesi al loro interno e producano ora energia per contrazione. Non emettono quasi luce visibile. Come il Sole e i pianeti giganti nel sistema solare, sono composti principalmente da gas idrogeno, forse con cinture turbinanti di nuvole.
Su una serie di esposizioni fatte attraverso diversi filtri ottici, gli astronomi hanno scoperto un minuscolo granello di luce rossa, solo 0,8 arcsec dall'oggetto marrone-nano della TW Hydrae Association 2MASSWJ1207334-393254, o semplicemente “2M1207”, cfr. Foto PR 26a / 04. L'immagine debole è più di 100 volte più debole di quella di 2M1207. "Se queste immagini fossero state ottenute senza ottica adattiva, quell'oggetto non sarebbe stato visto", afferma Gael Chauvin.
Christophe Dumas, un altro membro del team, è entusiasta: “Il brivido di vedere questa debole fonte di luce in tempo reale sul display dello strumento è stato incredibile. Sebbene sia sicuramente molto più grande di un oggetto di dimensioni terrestri, è una strana sensazione che possa davvero essere il primo sistema planetario oltre il nostro mai immaginato ”.
Esopianeta o Brown Dwarf?
Qual è la natura di questo debole oggetto [4]? Potrebbe essere un esopianeta in orbita attorno a quel giovane oggetto nano bruno a una distanza prevista di circa 8.250 milioni di km (circa il doppio della distanza tra il Sole e Nettuno)?
"Se il compagno candidato del 2M1207 è davvero un pianeta, questa sarebbe la prima volta che un esopianeta legato alla gravità è stato ripreso attorno a una stella o un nano bruno", afferma Benjamin Zuckerman dell'UCLA, un membro del team e anche dell'Astrobiologia della NASA Istituire.
Utilizzando la spettroscopia ad alta risoluzione angolare con la funzione NACO, il team ha confermato lo stato substellare di questo oggetto - ora denominato "Giant Planet Candidate Companion (GPCC)", identificando ampi assorbimenti di bande d'acqua nella sua atmosfera, cfr. . Foto PR 26b / 04.
Lo spettro di un pianeta giovane e caldo - come potrebbe essere il GPCC - avrà forti somiglianze con un oggetto più vecchio e più massiccio come un nano bruno. Tuttavia, quando si raffredda dopo alcune decine di milioni di anni, un tale oggetto mostrerà le firme spettrali di un gigantesco pianeta gassoso come quelli del nostro sistema solare.
Sebbene lo spettro del GPCC sia piuttosto "rumoroso" a causa della sua debolezza, il team è stato in grado di assegnargli una caratterizzazione spettrale che esclude una possibile contaminazione da oggetti extra-galattici o stelle fredde di tipo tardivo con eccesso di infrarossi anormale, situato oltre il nano marrone.
Dopo uno studio molto attento di tutte le opzioni, il team ha scoperto che, sebbene questo sia statisticamente molto improbabile, la possibilità che questo oggetto possa essere un vecchio e più massiccio, in primo piano o sullo sfondo, non può essere completamente esclusa. La relativa analisi dettagliata è disponibile nel risultante documento di ricerca che è stato accettato per la pubblicazione sulla rivista europea Astronomia e astrofisica (vedi sotto).
implicazioni
Il nano marrone 2M1207 ha circa 25 volte la massa di Giove ed è quindi circa 42 volte più leggero del Sole. Come membro della TW Hydrae Association, ha circa otto milioni di anni.
Poiché il nostro sistema solare ha 4.600 milioni di anni, non c'è modo di misurare direttamente il modo in cui la Terra e gli altri pianeti si sono formati durante le prime decine di milioni di anni dopo la formazione del Sole. Ma se gli astronomi possono studiare la vicinanza di giovani stelle che ora hanno solo decine di milioni di anni, assistendo a una varietà di sistemi planetari che si stanno formando, saranno in grado di comprendere in modo molto più preciso le nostre origini lontane.
Anne-Marie Lagrange, un membro del team dell'Osservatorio di Grenoble (Francia), guarda al futuro: “La nostra scoperta rappresenta un primo passo verso l'apertura di un campo completamente nuovo nell'astrofisica: l'imaging e lo studio spettroscopico dei sistemi planetari. Tali studi consentiranno agli astronomi di caratterizzare la struttura fisica e la composizione chimica dei pianeti giganti e, eventualmente, terrestri. "
Osservazioni di follow-up
Tenendo conto dei colori a infrarossi e dei dati spettrali disponibili per GPCC, i calcoli del modello evolutivo indicano un pianeta di massa di 5 Giove, circa 55 volte più distante da 2M1207 rispetto alla Terra rispetto al Sole (55 UA). La temperatura superficiale sembra essere circa 10 volte più calda di Giove, circa 1000 ° C; questo è facilmente spiegabile dalla quantità di energia che deve essere liberata durante l'attuale tasso di contrazione di questo giovane oggetto (in effetti, il pianeta gigante molto più vecchio, Giove, sta ancora producendo energia al suo interno).
Gli astronomi continueranno ora le loro ricerche per confermare o negare se hanno effettivamente scoperto un esopianeta. Nei prossimi anni, si aspettano di stabilire senza dubbio se l'oggetto sia effettivamente un pianeta in orbita attorno al nano bruno 2M1207 osservando come i due oggetti si muovono attraverso lo spazio e per sapere se si muovono insieme. Misureranno anche la luminosità del GPCC a più lunghezze d'onda e potrebbero essere tentate più osservazioni spettrali.
Non vi è dubbio che i futuri programmi per l'immagine degli esopianeti attorno alle stelle vicine, sia da terra con telescopi estremamente grandi dotati di ottica adattiva appositamente progettata, sia dallo spazio con speciali telescopi per la ricerca di pianeti, trarranno grandi vantaggi dagli attuali risultati tecnologici.
Maggiori informazioni
I risultati presentati in questo comunicato stampa dell'ESO si basano su un documento di ricerca ("Un candidato pianeta gigante vicino a un giovane nano bruno" di G. Chauvin et al.) Che è stato accettato per la pubblicazione e apparirà presto nella principale rivista di ricerca " Astronomia e astrofisica ”. Una prestampa è disponibile qui.
Appunti
[1]: questo comunicato stampa è pubblicato contemporaneamente dall'ESO e dal CNRS (in francese).
[2]: il team è composto da Gael Chauvin e Christophe Dumas (ESO-Cile), Anne-Marie Lagrange e Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, Francia), Benjamin Zuckerman e Inseok Song (UCLA, Los Angeles, USA), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, Francia) e Patrick Lowrance (IPAC, Pasadena, USA). I membri americani del team riconoscono il finanziamento in parte da parte dell'Astrobiology Institute della NASA.
[3]: La struttura NACO (da NAOS / Nasmyth Adaptive Optics System e CONICA / Near-Infrared Imager and Spectrograph) al telescopio Yepun VLT da 8,2 m su Paranal offre la capacità di produrre immagini nel vicino infrarosso a diffrazione limitata di oggetti astronomici . Rileva la radiazione in questa regione di lunghezza d'onda con il dicroico N90C10; Il 90 percento del flusso viene trasmesso al sensore del fronte d'onda e il 10 percento alla videocamera a infrarossi vicini CONICA. Questa modalità è particolarmente utile per immagini nitide di oggetti stellari o substellari rossi e di massa molto bassa. Il correttore di ottica adattiva (NAOS) è stato realizzato, in base a un contratto ESO, da Office National d'Etudes et de Recherches A? Rospatiales (ONERA), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG) e dai laboratori LESIA e GEPI dell'Osservatorio Parigi in Francia, in collaborazione con ESO. La fotocamera CONICA è stata costruita, in virtù di un contratto ESO, dal Max-Planck-Institut f? R Astronomie (MPIA) (Heidelberg) e dal Max-Planck Institut f? R extraterrestrische Physik (MPE) (Garching) in Germania, in collaborazione con ESO.
[4]: Qual è la differenza tra un piccolo nano marrone e un esopianeta? La linea di confine tra i due è ancora in fase di studio ma sembra che un oggetto nano marrone si formi allo stesso modo delle stelle, cioè per contrazione in una nuvola interstellare mentre i pianeti si formano all'interno di dischi circumstellari stabili tramite collisione / accrescimento di planetesimi o disco instabilità. Ciò implica che le nane brune si formano più velocemente (meno di 1 milione di anni) rispetto ai pianeti (~ 10 milioni di anni). Un altro modo di separare i due tipi di oggetti è quello della massa (come avviene anche tra le nane brune e le stelle): i pianeti (giganti) sono più leggeri di circa 13 masse di Giove (la massa critica necessaria per accendere la fusione del deuterio), le nane brune sono più pesanti. Sfortunatamente, la prima definizione non può essere utilizzata nella pratica, ad esempio quando si rileva un compagno debole come nel caso presente, poiché le osservazioni non forniscono informazioni sul modo in cui l'oggetto è stato formato. Al contrario, il suddetto criterio di massa è utile nel senso che la spettroscopia e l'astrometria di un oggetto debole, insieme agli appropriati modelli evolutivi, possono rivelare la massa e quindi la natura dell'oggetto.
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
