GRAZIE ALL’UTILIZZO COMBINATO DEI DATI DI TESS, EXPRES E CHARA

Zoom su Epsilon Eridani, alla ricerca della Terra 2.0

Un team internazionale di ricercatori ha sviluppato una nuova tecnica basata sull’utilizzo combinato di dati provenienti da telescopi terrestri e spaziali, per riuscire a distinguere i segnali provenienti da stelle da quelli provenienti da pianeti in orbita intorno a quelle stelle. Il metodo verrà applicato anche a una serie di osservazioni interferometriche per visualizzare direttamente la superficie di una stella. Lo studio è in corso di pubblicazione su ApJ

     27/10/2021
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Superficie ricostruita della stella Epsilon Eridani, sulla quale sono presenti macchie stellari: ogni pannello mostra la stella avanzata di un quinto della sua rotazione. Crediti: Sam Cabot

Una nuova tecnica sviluppata da un team internazionale di ricercatori – guidati dagli astronomi di Yale Rachael Roettenbacher, Sam Cabot e Debra Fischer – ha utilizzato una combinazione di dati provenienti da telescopi terrestri e orbitanti, per riuscire a distinguere i segnali provenienti da stelle da quelli provenienti da pianeti in orbita intorno a quelle stelle. Lo studio che descrive tale scoperta verrà  pubblicato su The Astronomical Journal.

«La nostra tecnica mette insieme tre diversi tipi di osservazioni contemporanee per concentrarsi sulla comprensione della stella e sull’aspetto della sua superficie», spiega Roettenbacher, prima autrice dello studio. «Da uno dei set di dati, creiamo una mappa della superficie che ci consente di rivelare nei dati della velocità radiale maggiori dettagli, mentre cerchiamo segnali indotti da piccoli pianeti».

Per decenni, gli astronomi hanno usato il metodo della velocità radiale per cercare esopianeti in altri sistemi stellari. La velocità radiale rappresenta il movimento di una stella lungo la linea di vista di un osservatore. Gli astronomi sono interessati a variazioni nella velocità radiale di una stella, che potrebbero essere causate dall’attrazione gravitazionale di un pianeta in orbita. I dati utili alla ricerca di queste variazioni provengono da spettrometri, strumenti che osservano la luce emessa da una stella e la scompongono in uno spettro di frequenze che possono essere analizzate singolarmente.

Tuttavia, sviluppando metodi per rilevare pianeti simili alla Terra, gli astronomi si sono imbattuti in una barriera che ha fermato il progresso per anni: l’energia emessa dalle stelle genera un plasma convettivo che altera e distorce le misurazioni della velocità radiale, nascondendo quindi le tracce della presenza di piccoli pianeti rocciosi. Ma ora una nuova generazione di strumenti avanzati sta affrontando questo problema, tra cui l’EXtreme PREcision Spectrograph (Expres), che è stato progettato e costruito dal team di Fischer a Yale, il Transiting Exoplanet Survey Satellite (Tess) e la schiera di telescopi interferometrici del Center for High Angular Resolution Astronomy (Chara).

Per il nuovo studio, i ricercatori hanno utilizzato i dati di Tess per ricostruire la superficie di Epsilon Eridani, una stella nella costellazione meridionale di Eridano visibile dalla maggior parte della superficie terrestre. Sulla superficie ricostruita hanno cercato macchie stellari, regioni più fredde causate da forti campi magnetici. «Con le ricostruzioni, siamo in grado di conoscere le posizioni e le dimensioni delle macchie sulla stella e sappiamo anche quanto velocemente la stella ruota», afferma Cabot. «Il metodo da noi sviluppato ci dice che tipo di segnale vedremmo con uno spettrometro».

I ricercatori hanno quindi confrontato le loro ricostruzioni con i dati dello spettrometro Expres raccolti simultaneamente da Epsilon Eridani. «Questo ci ha permesso di legare direttamente i contributi identificabili nella velocità radiale a caratteristiche superficiali specifiche», ha detto Fischer. «Le velocità radiali delle macchie stellari combaciano magnificamente con i dati di Expres».

Ma non è tutto. I ricercatori hanno utilizzato anche la tecnica interferometrica – che combina telescopi distinti per creare un telescopio virtualmente molto più grande – per rilevare una macchia stellare su Epsilon Eridani: si tratta della prima rilevazione interferometrica di una macchia stellare su una stella simile al Sole. Per farlo, hanno utilizzato il Chara Array, il più grande interferometro ottico al mondo, situato in California.

«L’imaging interferometrico non è qualcosa che viene fatto per molte stelle perché la stella deve essere vicina e luminosa. Ci sono solo un’altra manciata di stelle su cui possiamo applicare il nostro approccio pionieristico», afferma Roettenbacher, concludendo che hanno intenzione di applicare la loro nuova tecnica a una serie di osservazioni interferometriche per visualizzare direttamente l’intera superficie di una stella e determinare il contributo alla velocità radiale.

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