Raccogliere informazioni dettagliate sugli esopianeti è estremamente difficile. Ma ora una squadra che utilizza la tecnologia all'avanguardia dell'Osservatorio di Keck ha fatto un grande salto nell'osservazione degli esopianeti e ha rilevato l'acqua nell'atmosfera di un pianeta a 179 anni luce di distanza.
Il sistema solare al centro di ciò presenta una stella chiamata HR 8799, e i suoi pianeti: HR 8799 b, c, d ed e. Il sistema è lontano 179 anni luce nella costellazione di Pegasus. La stella stessa è una stella di sequenza principale vecchia di 30 milioni di anni. È notevole per una serie di motivi, tra cui le sue strane proprietà stellari. Ma è stato degno di nota per un altro motivo importante. Nel 2008, gli scienziati hanno annunciato di aver osservato direttamente tre esopianeti attorno alla stella - HR 8799b, ce d - usando i telescopi Keck e Gemini. Poi nel 2010 hanno annunciato la scoperta di un quarto pianeta, HR 8799 e.
Questo annuncio più recente si basa sul lavoro precedente del 2008 e gli astronomi dietro questo studio definiscono l'ultimo annuncio un "trampolino di lancio" sulla strada per immagini sempre migliori di esopianeti.
Le nuove osservazioni sono relative a HR 8799 c, osservate per la prima volta nel 2008. È un giovane pianeta gassoso gigante circa 7 volte la massa di Giove che orbita attorno alla sua stella ogni 200 anni. Queste nuove osservazioni con imaging diretto confermano la presenza di acqua nell'atmosfera e confermano la mancanza di metano.
"Questo tipo di tecnologia è esattamente ciò che vogliamo usare in futuro per cercare segni di vita su un pianeta simile alla Terra." - Dimitri Mawet, autore dello studio, Caltech e JPL.
Queste nuove osservazioni nascono da una potente combinazione di due tecnologie telescopiche a Keck. La prima è l'ottica adattiva. L'ottica adattiva contrasta gli effetti sfocati dell'atmosfera terrestre. Il secondo è uno spettrometro sul telescopio Keck 2 chiamato Spettrografo Echelle criogenico nel vicino infrarosso (NIRSPEC), uno spettrometro ad alta risoluzione che funziona alla luce infrarossa.
“Questo tipo di tecnologia è esattamente ciò che vogliamo usare in futuro per cercare segni di vita su un pianeta simile alla Terra. Non ci siamo ancora arrivati, ma stiamo andando avanti ", afferma Dimitri Mawet, professore associato di astronomia presso la Caltech e ricercatore presso la JPL, che Caltech gestisce per la NASA, e coautore dello studio che ha presentato questi risultati.
I nuovi risultati sono stati pubblicati sull'Astronomical Journal. L'autore principale è Ji Wang, ex studioso post dottorato presso la Caltech e ora assistente alla Ohio State University.
Finora, gli astronomi hanno immaginato direttamente più di una dozzina di esopianeti. Il sistema HR 8799 è il primo sistema multi-pianeta ad essere stato sottoposto a imaging diretto. Ma le immagini sono solo il primo passo in questo studio.
Una volta scattate, le immagini possono essere analizzate per la composizione chimica nelle loro atmosfere. È qui che entra in gioco la spettroscopia. In questo caso, le abilità raffinate di NIRSPEC erano fondamentali.
NIRSPEC è uno strumento sul telescopio Keck 2 che opera nella banda L a infrarossi. La banda L è un tipo di luce infrarossa con una lunghezza d'onda di circa 3,5 micrometri e una regione dello spettro con molte impronte chimiche chimiche dettagliate. "La banda L è stata ampiamente trascurata in precedenza perché il cielo è più luminoso a questa lunghezza d'onda", afferma Mawet. "Se tu fossi un alieno con gli occhi in sintonia con la banda L, vedresti un cielo estremamente luminoso. È difficile vedere gli esopianeti attraverso questo velo ".
Combinando la spectografia in banda L con l'ottica adattiva, hanno superato le difficoltà di osservare un pianeta la cui luce è quasi soffocata dalla sua stella. Sono stati in grado di effettuare misurazioni precise del pianeta, confermando la presenza di acqua e l'assenza di metano.
"In questo momento, con Keck, possiamo già conoscere la fisica e la dinamica di questi giganteschi pianeti esotici, che non assomigliano affatto ai nostri pianeti del nostro sistema solare", afferma Wang.
"Ora siamo più certi della mancanza di metano in questo pianeta", afferma Wang. "Ciò potrebbe essere dovuto alla miscelazione nell'atmosfera del pianeta. Il metano, che ci aspetteremmo di essere lì in superficie, potrebbe essere diluito se il processo di convezione sta portando a strati più profondi del pianeta che non hanno metano ".
Il team di Mawet si sta già preparando per il prossimo e più recente strumento all'Osservatorio di Keck. Si chiama KPIC, (Keck Planet Imager and Characterizer). KPIC utilizzerà l'ottica adattiva e la spettroscopia, ma per ottenere effetti ancora migliori. Con KPIC, gli astronomi saranno in grado di immaginare pianeti ancora più deboli e più vicini alla loro stella rispetto a HR 8799c.
E il futuro è ancora più luminoso per l'imaging dei pianeti extrasolari. La tecnologia alla base dell'ottica adattiva e della spettroscopia che hanno aiutato l'immagine di questo pianeta sarà messa in uso sui nostri futuri telescopi.
"KPIC è un trampolino di lancio per il nostro futuro strumento per telescopio a trenta metri", afferma Mawet. "Per ora, stiamo imparando molto sulle miriadi di modi in cui si formano i pianeti nel nostro universo."
- Comunicato stampa: trampolini di esopianeta
- Research Paper: Rilevamento dell'acqua nell'atmosfera di HR 8799 c con spettroscopia ad alta dispersione in banda L aiutata dall'ottica adattiva
- Voce di Wikipedia: HR 8799
- Documento di ricerca: imaging diretto di più pianeti in orbita attorno alla stella HR 8799
- Keck Observatory: Instrumentation Telescope
