Dalla scoperta, nel 1995, del primo pianeta in orbita attorno a una stella normale diversa dal Sole, oggi sono noti più di 150 candidati di questi cosiddetti esopianeti. La maggior parte di essi viene rilevata con metodi indiretti, basati sulle variazioni della velocità radiale o sull'oscuramento della stella quando il pianeta gli passa davanti (vedi ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 e ESO PR 22/04 ).
Gli astronomi, tuttavia, preferirebbero ottenere un'immagine diretta di un esopianeta, consentendo loro di caratterizzare meglio la natura fisica dell'oggetto. Questo è un compito estremamente difficile, poiché il pianeta è generalmente nascosto nel "bagliore" della sua stella ospite.
Per superare parzialmente questo problema, gli astronomi studiano oggetti molto giovani. In effetti, gli oggetti sub-stellari sono molto più caldi e luminosi quando sono giovani e quindi possono essere rilevati più facilmente rispetto agli oggetti più vecchi di massa simile.
Sulla base di questo approccio, potrebbe essere che la ricerca dell'anno scorso di un debole granello di luce accanto al giovane nano marrone 2M1207 da parte di un team internazionale di astronomi che utilizza l'ESO Very Large Telescope (ESO PR 23/04) sia la ricerca a lungo termine immagine in buona fede di un esopianeta. Un recente rapporto basato sui dati del telescopio spaziale Hubble sembra confermare questo risultato. Le osservazioni ancora più recenti fatte con il telescopio spaziale Spitzer sui caldi bagliori infrarossi di due pianeti "caldi di Giove" precedentemente rilevati sono un altro risultato interessante in questo contesto. Questa ricchezza di nuovi risultati, ottenuti nel giro di pochi mesi, illustra perfettamente la dinamica di questo campo di ricerca.
Piccolo compagno
Ora, un diverso team di astronomi [1] ha probabilmente fatto un altro importante passo in avanti in questo campo, trovando un piccolo compagno per una giovane stella. Da diversi anni questi scienziati hanno condotto una ricerca di pianeti e oggetti a bassa massa, in particolare attorno alle stelle ancora nel loro processo di formazione - le cosiddette stelle T-Tauri - usando sia l'imaging diretto che le tecniche di velocità radiale. Uno degli oggetti nella loro lista è GQ Lupi, una giovane stella T-Tauri, situata nella nuvola del Lupus I (il lupo), una regione di formazione stellare a circa 400 o 500 anni luce di distanza. La star GQ Lupi è apparentemente un oggetto molto giovane ancora circondato da un disco, con un'età compresa tra 100.000 e 2 milioni di anni.
Gli astronomi hanno osservato GQ Lupi il 25 giugno 2004 con lo strumento di ottica adattiva NACO attaccato a Yepun, il quarto telescopio unitario da 8,2 m del Very Large Telescope situato in cima a Cerro Paranal (Cile). L'ottica adattativa dello strumento (AO) supera la distorsione indotta dalla turbolenza atmosferica, producendo immagini estremamente nitide nel vicino infrarosso.
Come mostra ESO PR Photo 10a / 05, la serie di esposizioni NACO rivela chiaramente la presenza del minuscolo compagno, situato nelle immediate vicinanze della stella. Questo oggetto appena trovato si trova a soli 0,7 secondi di distanza e sarebbe stato trascurato senza l'uso delle capacità di ottica adattiva di NACO.
Alla distanza di GQ Lupi, la separazione tra la stella e il suo debole compagno è di circa 100 unità astronomiche (o 100 volte la distanza tra il Sole e la Terra). Questo è circa 2,5 volte la distanza tra Plutone e il Sole.
Il compagno, chiamato GQ Lupi B o GQ Lupi b [2], è circa 250 volte più debole di GQ Lupi A come si vede in questa serie di immagini. Altre immagini ottenute con NACO in agosto e settembre hanno confermato la presenza e la posizione di questo compagno.
Muovendosi nella stessa direzione
Gli astronomi hanno poi scoperto che la stella era stata precedentemente osservata dal telescopio Subaru e dal telescopio spaziale Hubble. Hanno recuperato le immagini corrispondenti dagli archivi dati di queste strutture per ulteriori analisi.
Le immagini più vecchie, scattate rispettivamente nel luglio 2002 e nell'aprile 1999, mostravano anche la presenza del compagno, dando agli astronomi la possibilità di misurare con precisione la posizione dei due oggetti per un periodo di diversi anni. Questo a sua volta ha permesso loro di determinare se le stelle si muovono insieme nel cielo - come dovrebbe essere previsto se sono legate gravitazionalmente insieme - o se l'oggetto più piccolo è solo un oggetto di sfondo, appena allineato per caso.
Dalle loro misurazioni, gli astronomi hanno scoperto che la separazione tra i due oggetti non è cambiata nel periodo di cinque anni coperto dalle osservazioni (vedi foto PR ESO 10b / 05). Per gli scienziati questa è una chiara prova che entrambi gli oggetti si stanno muovendo nella stessa direzione nel cielo. "Se l'oggetto debole fosse un oggetto di sfondo", afferma Ralph Neuh, utente dell'Università di Jena (Germania) e leader del team, "vedremmo un cambiamento nella separazione mentre GQ Lup si muoverà nel cielo. Dal 1999 al 2004, la separazione sarebbe cambiata di 0,15 arcsec, mentre siamo certi che il cambiamento sia almeno 20 volte più piccolo. "
Esopianeta o nano bruno?
Per sondare ulteriormente la natura fisica dell'oggetto appena scoperto, gli astronomi hanno usato NACO sul VLT per prendere una serie di spettri. Questi hanno mostrato la tipica firma di un oggetto molto interessante, in particolare la presenza di fasce d'acqua e CO. Tenendo conto dei colori a infrarossi e dei dati spettrali disponibili, i calcoli del modello atmosferico indicano una temperatura tra 1.600 e 2.500 gradi e un raggio che è due volte più grande di Giove (vedi foto PR 10c / 05). Secondo questo, GQ Lupi B è quindi un oggetto freddo e piuttosto piccolo.
Ma qual è la natura di questo debole oggetto? È un esopianeta in buona fede o è un nano bruno, quelle stelle "fallite" che non sono abbastanza grandi da produrre centralmente le principali reazioni nucleari? Sebbene il confine tra i due sia ancora oggetto di dibattito, un modo per distinguere tra i due è la loro massa (poiché ciò avviene anche tra nani bruni e 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.
Che dire di GQ Lupi b?
Sfortunatamente, le nuove osservazioni non forniscono una stima diretta della massa dell'oggetto. Pertanto gli astronomi devono fare affidamento sul confronto con i modelli teorici di tali oggetti. Ma questo non è così facile come sembra. Se, come generalmente accettano gli astronomi, GQ Lupi A e B si formano contemporaneamente, l'oggetto appena trovato è molto giovane. Il problema è che per oggetti così giovani, i modelli teorici tradizionali probabilmente non sono applicabili. Se vengono utilizzati, tuttavia, forniscono una stima della massa dell'oggetto che si trova tra 3 e 42 masse di Giove, vale a dire che comprende sia il pianeta che i domini nani bruni.
Queste prime fasi nella formazione della nana bruna e dei pianeti sono territori essenzialmente sconosciuti per i modelli. È molto difficile modellare il crollo precoce delle nuvole di gas date le condizioni intorno alla stella madre formatrice. Una serie di modelli, appositamente studiati per modellare gli oggetti molto giovani, fornisce masse che vanno da una a due masse di Giove. Ma come sottolinea l'utente di Ralph Neuh "questi nuovi modelli devono ancora essere calibrati, prima che la massa di tali compagni possa essere determinata con sicurezza".
Gli astronomi sottolineano inoltre che dal confronto tra i loro spettri VLT / NACO e i modelli teorici del coautore Peter Hauschildt dell'Università di Amburgo (Germania), giungono alla conclusione che si ottiene la misura migliore per un oggetto con circa 2 raggi di Giove e 2 masse di Giove. Se questo risultato dovesse valere, GQ Lupi b sarebbe quindi l'esopianeta più giovane e leggero ad essere stato ripreso.
Ulteriori osservazioni sono ancora necessarie per determinare con precisione la natura di GQ Lupi B. Se i due oggetti sono effettivamente legati, l'oggetto più piccolo avrà bisogno di più di 1.000 anni per completare un'orbita attorno alla sua stella ospite. Ovviamente questo è troppo lungo da aspettare, ma l'effetto del movimento orbitale potrebbe essere rilevabile - come un piccolo cambiamento nella separazione tra i due oggetti - in pochi anni. Il team ha quindi in programma di eseguire osservazioni regolari di questo oggetto usando NACO sul VLT, al fine di rilevare questo movimento. Non c'è dubbio che, nel frattempo, saranno raggiunti ulteriori progressi dal lato teorico e che verranno fatte molte scoperte sensazionali in questo campo.
Maggiori informazioni
La ricerca presentata in questo comunicato stampa dell'ESO è pubblicata in una lettera all'editore accettata per la pubblicazione da Astronomia e Astrofisica ("Prova di un compagno sub-stellare co-mobile di GQ Lup" di R. Neuh? User et al.) E disponibile in formato PDF all'indirizzo http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
Nota
[1]: Il team è composto da utente Ralph Neuh ?, G? Nther Wuchterl, Markus Mugrauer e Ana Bedalov (Università di Jena, Germania), Eike Guenther (Th? Ringer Landessternwarte Tautenburg, Germania) e Peter Hauschildt (Hamburger Sternwarte, Germania).
[2]: Nella letteratura astronomica, la convenzione prevede di mettere le capitali per le stelle membro di sistemi multipli, ma lettere minuscole per i pianeti. Se il compagno di GQ Lupi A risulta essere un pianeta, si chiamerebbe GQ Lupi b, mentre se fosse un nano bruno, sarebbe identificato come GQ lupi B. Data l'attuale incertezza, abbiamo quindi usato entrambe le denominazioni in questo comunicato stampa, come hanno fatto gli autori nel documento scientifico originale.
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
