Situato a circa 129 anni luce dalla Terra nella direzione della costellazione di Pegasus si trova il sistema stellare relativamente giovane di HR 8799. A partire dal 2008, furono scoperti quattro esopianeti in orbita in questo sistema che - insieme all'esopianeta Formalhaut b - furono i primi ad essere confermato utilizzando la tecnica di imaging diretto. E nel corso del tempo, l'astronomo è arrivato a credere che questi quattro pianeti siano in risonanza tra loro.
In questo caso, i quattro pianeti orbitano attorno alla loro stella con una risonanza 1: 2: 4: 8, il che significa che il periodo orbitale di ciascun pianeta è in un rapporto quasi preciso con gli altri nel sistema. Si tratta di un fenomeno relativamente unico, che ha ispirato Jason Wang - uno studente laureato del braccio Berkeley del Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) sponsorizzato dalla NASA - per produrre un video che illustra la loro danza orbitale.
Utilizzando immagini ottenute da W.M. Osservatorio di Keck per un periodo di sette anni, il video di Wang offre uno scorcio di questi quattro esopianeti in movimento. Come puoi vedere di seguito, la stella centrale è oscurata in modo da poter vedere la luce che si riflette sui suoi pianeti. E mentre non mostra i pianeti che completano un periodo orbitale completo (che richiederebbe decenni e persino secoli), illustra magnificamente la risonanza che esiste tra i quattro pianeti della stella.
Come Jason Wang ha detto a Space Magazine via e-mail:
“I dati sono stati ottenuti in 7 anni da uno dei telescopi Keck da 10 metri da un team di astronomi (Christian Marois, Quinn Konopacky, Bruce Macintosh, Travis Barman e Ben Zuckerman). Christian ha ridotto ciascuna delle 7 epoche di dati, per creare 7 frame di dati. Ho quindi realizzato un film utilizzando un'interpolazione di movimento per interpolare quei 7 fotogrammi in 100 fotogrammi per ottenere un video fluido in modo che non sia instabile (come se potessimo osservarli ogni mese dalla Terra) ".
Le immagini dei quattro esopianeti sono state originariamente catturate dal Dr. Christian Marois del National Research Council del Canada Herzberg Institute of Astrophysics. Fu nel 2008 che Marois e i suoi colleghi scoprirono i primi tre dei pianeti di HR 8799 - HR 8799 b, c e d - usando la tecnica di imaging diretto. Più o meno nello stesso periodo, un team di UC Berkeley annunciò la scoperta di Fomalhaut b, usando anche l'imaging diretto.
Tutti questi pianeti erano determinati a essere giganti gassosi di dimensioni e massa simili, con tra 1,2 e 1,3 volte le dimensioni di Giove e 7-10 volte la sua massa. Al momento della loro scoperta, si riteneva che HR 8799 d fosse il pianeta più vicino alla sua stella, ad una distanza di circa 27 Unità Astronomiche (UA) - mentre le altre due orbite a distanze rispettivamente di circa 42 e 68 UA.
Fu solo in seguito che il team realizzò che i pianeti erano già stati osservati nel 1998. All'epoca, la telecamera a infrarossi vicini e lo spettrometro multi-oggetto (NICMOS) di Hubble Space Telescope avevano ottenuto la luce dal sistema che indicava la presenza di pianeti. Tuttavia, ciò non è stato chiarito fino a quando non è stata installata una nuova tecnica di elaborazione delle immagini. Quindi, la "pre-scoperta" è passata inosservata.
Ulteriori osservazioni nel 2009 e nel 2010 hanno rivelato l'esistenza del quarto pianeta - HR 8799 e - che aveva un'orbita posizionandolo all'interno degli altri tre. Anche così, questo pianeta è quindici volte più lontano dalla sua stella rispetto alla Terra rispetto al Sole, il che si traduce in un periodo orbitale di circa 18.000 giorni (49 anni). Gli altri impiegano circa 112, 225 e 450 anni (rispettivamente) per completare un'orbita di HR 8799.
Alla fine, Wang ha deciso di produrre il video (che non era il suo primo), per illustrare quanto può essere eccitante la ricerca di esopianeti. Come ha detto:
"Avevo scritto questo algoritmo di interpolazione del movimento per un altro sistema di esopianeti, Beta Pictoris b, in cui vediamo un pianeta su un'orbita edge-on che sembra immergersi nella sua stella (in realtà sta solo volando di fronte ad esso). Volevamo fare la stessa cosa per HR 8799 per dare vita a questo sistema e condividere la nostra eccitazione per l'esopianeta diretta delle immagini. Penso che sia abbastanza sorprendente che abbiamo la tecnologia per guardare altri mondi in orbita attorno ad altre stelle ".
Inoltre, il video attira l'attenzione su un sistema stellare che presenta alcune opportunità uniche per la ricerca sugli esopianeti. Dal momento che HR 8799 è stato il primo sistema multi-planetario ad essere sottoposto a imaging diretto, significa che gli astronomi possono osservare direttamente le orbite dei quattro pianeti, osservare le loro interazioni dinamiche e determinare come sono arrivati alla loro configurazione odierna.
Gli astronomi saranno anche in grado di prendere spettri delle atmosfere di questi pianeti per studiarne la composizione e confrontarli con i giganti gassosi del nostro Sistema Solare. E poiché il sistema è davvero piuttosto giovane (solo 40 milioni di anni), può dirci molto sul processo di formazione del pianeta. Infine, ma non meno importante, le loro ampie orbite (una necessità data la loro dimensione) potrebbero significare che il sistema è poco stabile.
In futuro, secondo Wang, gli astronomi guarderanno per vedere se alcuni pianeti vengono espulsi dal sistema. Non so te, ma prenderei in considerazione un video che illustra uno dei giganti gassosi di HR 8799 che viene avviato dal suo sistema sarebbe abbastanza stimolante!
