Comunicato Stampa

Prima immagine confermata di un pianeta appena nato, catturata dal VLT dell'ESO

Lo spettro rivela un'atmosfera complessa

02 Luglio 2018

SPHERE, uno strumento per la ricerca di pianeti installato sul VLT (Very Large Telescope) dell'ESO, ha catturato la prima immagine confermata di un pianeta, colto nel momento in cui si sta formando all'interno del disco di polvere che circonda una giovane stella. Il pianeta neonato si sta aprendo la strada nel disco primordiale di gas e polvere intorno alla giovanissima stella PDS 70. I dati suggeriscono la presenza di nubi nell'atmosfera del pianeta.

Alcuni astronomi, con a capo un gruppo del Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg, Germania, hanno catturato un'istantanea spettacolare di formazione planetaria intorno alla giovane stella nana PDS 70. Usando lo strumento SPHERE installato sul VLT (Very Large Telescope) dell'ESO - uno dei più potenti cercatori di pianeti in funzione - l'equipe internazionale ha realizzato la prima rilevazione robusta di un giovane pianeta, chiamato PDS 70b, che si sta tracciando un cammino nel materiale stesso da cui si formano i pianeti, intorno alla giovane stella [1].

Lo strumento SPHERE ha anche permesso di misurare la luminosità del pianeta a diverse lunghezze d'onda, in modo da poterne derivare alcune proprietà dell'atmosfera.

Il pianeta si distingue chiaramente nelle nuove osservazioni, visibile come un punto brillante alla destra del centro oscurato dell'immagine. Si trova a circa tre miliardi di chilometri dalla stella centrale, circa la distanza tra Urano e il Sole. L'analisi mostra che PDS 70b è un pianeta gigante gassoso con una massa pari ad alcune volte quella di Giove. La superficie del pianeta raggiunge temperature dell'ordine di 1000°C, rendendolo molto più caldo di qualsiasi pianeta del Sistema Solare.

La regione scura al centro dell'immagine è dovuta a un coronografo, una maschera che blocca la luce accecante della stella centrale e permette così agli astronomi di rilevare il disco, molto più debole, e i compagni planetari. Senza questa maschera, la debole luce del pianeta risulterebbe completamente affogata nell'intensa luce di PDS 70.

"I dischi intorno alle giovani stelle sono i luoghi di nascita dei pianeti, ma finora solo una manciata di osservazioni ha potuto trovarvi tracce di pianeti neonati", spiega Miriam Keppler, alla guida dell'equipe che ha scoperto il pianeta in formazione in PDS 70. "Il problema è che finora la maggior parte dei candidati pianeti avrebbero potuto essere invece solo delle strutture nel disco."

La scoperta del giovane compagno di PDS 70 è un risultato scientifico entusiasmante che ha già motivato nuovi approfondimenti. Un secondo gruppo, che include molti degli astronomi del gruppo che ha realizzato la scoperta, tra cui Keppler, ha continuato le osservazioni iniziali del giovane compagno planetario di PDS 70 in maggior dettaglio. Hanno prodotto la spettacolare immagine mostrata qui, ma sono anche riusciti a ottenere uno spettro del pianeta. Le analisi dello spettro indicano la presenza di nubi nell'atmosefera di PDS 70b.

Il compagno planetario di PDS 70 ha scolpito un disco di transizione - un disco protoplanetario con un gigantesco "buco" al centro. Le lacune interne erano note da decenni e si pensava che fossero prodotte dall'interazione disco-pianeta. Ora possiamo vedere per la prima volta il pianeta.

"I risultati di Keppler ci hanno fornito una nuova finestra sulle prime fasi, complesse e ancora poco chiare, dell'evoluzione planetaria," commenta André Müller, a capo del secondo gruppo che ha studiato il giovane pianeta. "Dovevamo osservare un pianeta nel disco di una stella giovane per capire chiaramente il processo che porta alla formazione planetaria." Determinando le proprietà fisiche e atmosferiche del pianeta, gli astronomi possono verificare i modelli teorici della formazione dei pianeti.

Sbirciare la nascita di un pianeta avvolta dalla polvere è stato possibile solo grazie alle impressionanti capacità tecnologiche dello strumento SPHERE dell'ESO, che studia esopianeti e dischi intorno a stelle vicine usando una tecnica nota come immagine ad alto contrasto - una vera sfida!. Anche se si riesce a bloccare la luce della stella con un coronografo, SPHERE deve comunque usare strategie di osservazione pianificate accuratamente e delicate tecniche di analisi dati per filtrare il segnale molto debole dei pianeti in formazione intorno a giovani stelle brillanti [2], a lunghezze d'onda ed epoche diverse.

Tomas Henning, direttore del Max Planck Institute for Astronomy e a capo di questi gruppi di ricerca, riassume così l'avventura scientifica: "Dopo più di un decennio di storzi immani per costruire questa macchina con tecnologia avanzata, ora SPHERE ci permette di raccogliere buoni risultati con la scoperta di pianeti neonati!".

Note

[1] Le immagini del disco e del pianeta e lo spettro del pianeta sono stati ottenuti nel corso di due programmi di survey chiamati SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) e DISK (sphere survey for circumstellar DISK). SHINE mira catturare l'immagine di 600 giovani stelle vicine nel vicino infrarssso sfruttando l'alto contrasto e la grande risoluzione angolare di SPHERE per scoprire e caratterizzare nuovi esopianeti e sistemi planetari. DISK esplora sistemi planetari giovani già noti e i loro dischi circumstellari per studiare le condizioni iniziali della formazione planetaria e l'evoluzione dell'architettura dei pianeti.

[2] Per estrarre il debole segnale del pianeta da quello della stella brillante vicina, gli astronomi usano un metodo sofisticato che sfrutta la rotazione terrestre. In questo modo osservativo, SPHERE continua a raccogliere immagini della stella su un periodo di parecchie ore, mantenendo lo strumento il più stabile possibile. Di conseguenza, il pianeta sembra ruotare lentamente, modificando la sua posizione sull'immagine rispetto all'alone stellare. Usando algoritimi numerici elaborati, le singole immagini vengono combinate in modo da filtrare tutte le parti dell'immagine che non si muovono durante l'osservazione, come il segnale dalla stella stessa. Così rimane solo quello che apparantemente si muove - rendendo visibile il pianeta.

Ulteriori Informazioni

Questo risultato è stato pubblicato in due diversi articoli, intitolati: “Discovery of a planetary-mass companion within the gap of the transition disk around PDS 70” e “Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk”, entrambi pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

L'equipe dell'articolo della scoperta è composta da: M. Keppler (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), M. Benisty (Univ. Grenoble, Francia and Unidad Mixta Internacional Franco-Cilena de Astronomía, Cile),  A. Müller (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), Th. Henning (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), R. van Boekel (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), F. Cantalloube (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), C. Ginski (Leiden Observatory, Paesi Bassi), R.G. van Holstein (Leiden Observatory, Paesi Bassi), A.-L. Maire (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania),  A. Pohl (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), M. Samland (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), H. Avenhaus (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), J.-L. Baudino (Department of Physics, University of Oxford, Oxford, Regno Unito), A. Boccaletti (LESIA, Observatoire de Paris, Francia), J. de Boer (Leiden Observatory, Paesi Bassi), M. Bonnefoy (Univ. Grenoble, Francia), S. Desidera (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia),  M. Langlois (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Marseille, Francia e CRAL, UMR 5574, CNRS, Université de Lyon, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Francia), C. Lazzoni (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), N. Pawellek (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), T. Stolker (Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH Zurich, Svizzera), A. Vigan (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Marseille, Francia), T. Birnstiel (University Observatory, Faculty of Physics, Ludwig-Maximilians- Universität München, Germania), W. Brandner (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), G. Chauvin (Univ. Grenoble, Francia e Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, Cile), M. Feldt (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), M. Flock (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, USA e Kavli Institute For Theoretical Physics, University of California, USA), J. Girard (Univ. Grenoble, Francia e ESO, Cile), R. Gratton (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), J. Hagelberg (Univ. Grenoble, Francia), A. Isella (Rice University, Department of Physics and Astronomy, USA), M. Janson (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania e Department of Astronomy, Stockholm University, Svezia), A. Juhasz (Institute of Astronomy, Cambridge, Regno Unito), J. Kemmer (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), Q. Kral (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC, Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, Francia e Institute of Astronomy, Cambridge, Regno Unito), A.-M. Lagrange (Univ. Grenoble, Francia), R. Launhardt (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), G. Marleau (Institut für Astronomie und Astrophysik, Eberhard Karls Universität Tübingen, Germania e Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania) A. Matter (Université Côte d’Azur, OCA, CNRS, Francia), F. Ménard (Univ. Grenoble, Francia), J. Milli (ESO, Cile), P. Mollière (Leiden Observatory, Paesi Bassi), C. Mordasini (Physikalisches Institut, Universität Bern, Svizzera), J. Olofsson (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania, Instituto de Física y Astronomía, Facultad de Ciencias, Universidad de Valparaíso, Cile, e Núcleo Milenio Formación Planetaria - NPF, Universidad de Valparaíso, Cile), L. Pérez (Max-Planck-Institute for Astronomy, Bonn, Germania e Universidad de Chile, Departamento de Astronomia, Cile), P. Pinilla (Department of Astronomy/Steward Observatory, University of Arizona, USA), C. Pinte (Univ. Grenoble, Francia, UMI-FCA, CNRS/INSU, Francia (UMI 3386), e Dept. de Astronomía, Universidad de Chile, Cile, e Monash Centre for Astrophysics (MoCA) e School of Physics and Astronomy, Monash University, Australia), S. Quanz (Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH Zurich, Svizzera), T. Schmidt (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC, Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Francia), S. Udry (Geneva Observatory, University of Geneva, Svizzera), Z. Wahhaj (ESO, Cile), J. Williams (Institute for Astronomy, University of Hawaii at Manoa, Honolulu, USA), A. Zurlo (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia, Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Cile, Escuela de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Cile), E. Buenzli (Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH Zurich, Svizzera), M. Cudel (Univ. Grenoble, Francia), R. Galicher (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC, Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Francia), M. Kasper (ESO, Germania), J. Lannier (Univ. Grenoble, Francia), D. Mesa (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia e INCT, Universidad De Atacama, Copiapó, Cile), D. Mouillet (Univ. Grenoble, Francia), S. Peretti (Geneva Observatory, University of Geneva, Svizzera), C. Perrot (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC, Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, Francia), G. Salter (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), E. Sissa (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), F. Wildi (Geneva Observatory, University of Geneva, Svizzera), L. Abe (Université Côte d’Azur, OCA, CNRS, Lagrange, Francia), J. Antichi (INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia), J.-C. Augereau (Univ. Grenoble, Francia), P. Baudoz (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC, Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, Francia), J.-L. Beuzit (Univ. Grenoble, Francia), P. Blanchard (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), S. S. Brems (Landessternwarte Königstuhl, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Germania),  M. Carle (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), A. Cheetham (Geneva Observatory, University of Geneva, Svizzera), A. Costille (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), A. Delboulbé (Univ. Grenoble, Francia), C. Dominik (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Paesi Bassi), P. Feautrier (Univ. Grenoble, Francia), L. Gluck (Univ. Grenoble, Francia), D. Gisler (Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH Zurich, Svizzera), Y. Magnard (Univ. Grenoble, Francia), D. Maurel (Univ. Grenoble, Francia), M. Meyer (Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH Zurich, Svizzera), T. Moulin (Univ. Grenoble, Francia), T. Buey (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC, Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Francia), A. Baruffolo (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), A. Bazzon (Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH Zurich, Svizzera), V. De Caprio (INAF - Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Italia), M. Carbillet (Université Côte d’Azur, OCA, CNRS, Lagrange, Francia), E. Cascone (INAF - Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Italia), R. Claudi (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), K. Dohlen (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), D. Fantinel (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), T. Fusco (ONERA (Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales), Francia), E. Giro (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), C. Gry (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), N. Hubin (ESO, Germania), E. Hugot (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), M. Jaquet (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), D. Le Mignant (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), M. Llored (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), O. Möller-Nilsson (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), F. Madec (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), P. Martinez (Université Côte d’Azur, OCA, CNRS, Lagrange, Francia), L. Mugnier (ONERA (Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales), Francia), A. Origné (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), P. Puget (Univ. Grenoble, Francia), D. Perret (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC, Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Francia), J. Pragt (NOVA Optical Infrared Instrumentation Group, Dwingeloo, Paesi Bassi), F. Rigal (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Paesi Bassi), R. Roelfsema (NOVA Optical Infrared Instrumentation Group, Dwingeloo, Paesi Bassi), A. Pavlov (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), C. Petit (ONERA (Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales, Francia), G. Rousset (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC, Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Francia), J. Ramos (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), P. Rabou (Univ. Grenoble, Francia), S. Rochat (Univ. Grenoble, Francia), A. Roux (Univ. Grenoble, Francia), B. Salasnich (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), C. Soenke (ESO, Germania), E. Stadler (Univ. Grenoble, Francia), J.-F. Sauvage (ONERA (Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales), Francia), M. Suarez (INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia), A. Sevin (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC, Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Francia), M. Turatto (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), L. Weber (Geneva Observatory, University of Geneva, Switzerland).

L'equipe dell'articolo sulla caratterizzazione è composto da: A. Müller (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), M. Keppler (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), Th. Henning (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), M. Samland (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), G. Chauvin (Univ. Grenoble Alpes, Francia e Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, CNRS/INSU Universidad de Chile, Cile), H. Beust (Univ. Grenoble Alpes, Francia), A.-L. Maire (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), K. Molaverdikhani (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), R. van Boekel (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania),  M. Benisty (Univ. Grenoble Alpes, Francia e Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, CNRS/INSU Universidad de Chile, Cile), A. Boccaletti (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC, Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Francia), M. Bonnefoy (Univ. Grenoble Alpes, Francia), F. Cantalloube (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), B. Charnay (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC, Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Francia), J.-L. Baudino (Department of Physics, University of Oxford, Regno Unito), M. Gennaro (Space Telescope Science Institute, USA), Z. C. Long (Space Telescope Science Institute, USA), A. Cheetham (Geneva Observatory, University of Geneva, Svizzera), S. Desidera (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), M. Feldt (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), T. Fusco (DOTA, ONERA, Université Paris Saclay, e Aix Marseille Université, CNRS, LAM Marseille, Francia), J. Girard (Univ. Grenoble Alpes, Francia e Space Telescope Science Institute, USA), R. Gratton (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), J. Hagelberg (Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH Zurich, Svizzera), M. Janson (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania e Department of Astronomy, Stockholm University, Svizzera), A.-M. Lagrange (Univ. Grenoble Alpes, Francia), M. Langlois (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Marseille, Francia e CRAL, UMR 5574, CNRS, Université de Lyon, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Francia), C. Lazzoni (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), R. Ligi (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Italia), F. Ménard (Univ. Grenoble Alpes, Francia), D. Mesa (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia e INCT, Universidad De Atacama, Copiapó, Atacama, Cile), M. Meyer (Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH Zurich, Svizzera e Department of Astronomy, University of Michigan, USA), P. Mollière (Leiden Observatory, Leiden University, Paesi Bassi), C. Mordasini (Physikalisches Institut, Universität Bern, Svizzera), T. Moulin (Univ. Grenoble Alpes, Francia), A. Pavlov (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), N. Pawellek (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania e Konkoly Observatory, Research Centre for Astronomy and Earth Sciences, Hungarian Academy of Sciences, Ungheria), S. Quanz (Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH Zurich, Svizzera), J. Ramos (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), D. Rouan (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC, Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Francia), E. Sissa (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italia),  E. Stadler (Univ. Grenoble Alpes, Francia), A. Vigan (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francia), Z. Wahhaj (ESO, Cile), L. Weber (Geneva Observatory, University of Geneva, Switzerland), A. Zurlo (Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Cile, Escuela de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Cile).

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La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1821.