Hubble: Scoperte Straordinarie Immagini Dirette di Esopianeti In Foto del 1998

Dopo una lunghissima e scrupolosa ri-analisi di alcune immagini ottenute dal Hubble Space Telescope nel 1998, un gruppo di astronomi è riuscito a trovare prove visive dirette dell'esistenza di due esopianeti che non furono rilevati a quel tempo. Scoprire queste gemme nascoste nei archivi di Hubble da agli astronomi una macchina del tempo dall'incredibile valore che permette loro di comparare i dati a distanza di un decennio, deducendo così l'orbita dei pianeti con più precisione. Inoltre questa scoperta dimostra anche la validità di un nuovo modo di dare la caccia ai pianeti nei vastissimi archivi di dati ottenuti dal Hubble nei ultimi 20 anni.

La stella in causa si chiama HR 8799 e si trova a 130 anni luce da noi. Sappiamo dell'esistenza di ben 4 pianeti giganti in orbita intorno a questa giovane stella massiccia. Nel 2007 e 2008, i primi tre pianeti sono stati scoperti con immagini nel vicino infrarosso ottenute dal Keck Observatory e dal Gemini North Telescope, da Christian Marois del National Research Council in Canada e dal suo team. Marois ed i suoi colleghi hanno poi svelato la presenza del quarto e più interno pianeta, nel 2010. Questo è l'unico sistema multi-planetario per cui gli astronomi hanno delle immagini dirette.

Nel 2009 David Lafreniere dell'Università di Montreal ha recuperato alcuni dati Hubble riguardo ad immagini ottenute della stella HR 8799 nel 1998 con la Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS). Ha identificato in queste immagini la posizione del pianeta più estero che conoscevamo. Questo dimostro a tutti la straordinaria potenza di nuove tecniche per l'elaborazione dei dati, che permettono di ritrovare tracce di pianeti sepolti nella luce abbagliante della stella centrale.

Una nuova analisi degli stessi dati NICMOS contenuti negli archivi, è stata fatta da Remi Soummer del Space Telescope Science Institute, Baltimora, è questo ha permesso di recuperare immagini dirette di tutti è tre pianeti esterni. Il quarto pianeta, quello più interno, a soli 2.4 miliardi di km dalla stella, non è visibile perché si trova proprio sul bordo del coronografo NICMOS (un piccolo cerchio scuro che blocca la luce dalla stella centrale).

Scoprendo i pianeti in immagini multiple ottenute a distanza di diverse anni permette di tracciare le orbite dei pianeti e sapere le orbite è di importanza critica per capire il comportamento dei sistemi multi-planetari, perché i pianeti massicci possono perturbarsi le orbite a vicenda. "Dalle immagini Hubble possiamo determinare la forma delle loro orbite che svela alcuni dettagli della stabilità di questo sistema, delle masse dei pianeti e delle loro eccentricità, oltre a svelare l'inclinazione del sistema" ha spiegato Soummer.

I tre pianeti esterni sono dei giganti gassosi che impiegano rispettivamente 100, 200 e 400 anni per completare un'orbita. Questo significa che gli astronomi hanno bisogno di moltissimo tempo per veder muovere questi pianeti. L'aggiunta di una decina d'anni grazie a questa scoperta è quindi di enorme aiuto. "L'archivio ci ha permesso di avere gratis 10 anni di sicenza" ha spiegato l'astronomo. "Senza questi dati avremmo dovuto aspettare altri 10 anni almeno."

Nonostante questo però, il pianeta più esterno si è appena mosso in questi ultimi dieci anni. "Ma se guardiamo il prossimo pianeta più interno possiamo vedere un pezzettino consistente dell'orbita, e nel caso del terzo pianeta più interno vediamo un bel po di moto." ha spiegato Soummer.

I pianeti non sono stati scoperti nel 1998 quando Hubble scatto queste immagini perché i metodi usati oggi non erano disponibili all'epoca. Quando gli astronomi hanno sotratto la luce dalla stella centrlae per osservare le tracce residue della luce dei pianeti, la luce stellare continuava ad essere troppo grande per vedere i pianeti.
Lafreniere ha sviluppato un modo per migliorare questo tipo di analisi usando una libreria di stelle di riferimento per rimuovere con più precisione "l'impronta" della luce stellare centrale. Il team di Soummer ha preso il metodo di Lafreniere e l'ha portato un passo oltre, usando 466 immagini di stelle di riferimento, contenenti oltre 10 anni di osservazioni NICMOS, assemblate da Glenn Schneider dell'Università dell'Arizona.

Il team di Soummer ha aumentato il contrasto e minimizzato la luce stellare in ececsso. Hanno completamente rimosso gli artefatti di diffrazione presenti nelle immagini e questo ha permesso di riuscire infine a trovare la pallida luce di questi pianeti. I pianeti hanno 1/100.000 della luminosità della stella vicino a loro, quando visiti nel vicino-infrarosso.

Il team scientifico di Soummer aveva al suo interno anche diversi studenti universitari. "Questo lavoro è stata un'opportunità formidabile per fare esperienza con un progetto di ricerca molto ambizioso e con il lavoro di astronomi professionali per questi studenti" ha spiegato Brendan Hagan, del Goucher College. "Abbiamo lavorato tanto e duramente per arrivare a questo risultato e quello che è davvero eccitante adesso è che applicheremmo lo stesso metodo anche a tantissime altre stelle e forse riusciremmo a fare qualche nostra scoperta." ha aggiunto.

I prossimi piani prevedono l'analisi di altre 400 stelle nell'archivio NICMOS, applicando la stessa tecnica e migliorando la qualità delle immagini di un fattore di 10 rispetto ai metodi usati quando i dati sono stati ottenuti.

Le stelle sono state selezionate da una mezza dozzina di indagini. "Volevamo rivisitare i dati di indagini fatte su stelle vicine e giovani, dato che questi sono gli obbiettivi primari per ottenere immagini dirette di esopianeti." ha spiegato Laurent Pueyo, scienziato che lavora con la NASA. "Le stelle dove abbiamo trovato anche prove di polvere nelle loro vicinanze saranno dei ottimi target, dato che è più probabile la formazione di pianeti."

Il lavoro di Soummer dimostra la straordinaria potenza dell'archivio di dati del Hubble Space Telescope, nel quale si trovano immagini e informazioni spettrali ottenute durante 20 anni di osservazioni. Gli astronomi usano questa gigantesca libreria per completare le loro osservazioni e adesso per avere la possibilità di fare potenzialmente nuove grandi scoperte.

Usando i dati NICMOS, il team di SOummer metterà insieme una lista di candidati planetari da essere poi confermati con telescopi terrestri. Se nuovi pianeti verranno scoperti, avranno, come in questo caso, diversi anni di vantaggio nella misurazione del periodo orbitale.

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2011/29/full/

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