Successore al Very Large Telescope (Vlt) degli strumenti Naco e Sinfoni, Eris non disattende le aspettative e non fa rimpiangere il passato. Dotato di uno spettrografo a campo integrale e di un modulo di ottica adattiva, lo strumento ha dato dimostrazione di poter migliorare le osservazioni in termini di contrasto, risoluzione e sensibilità. A dirlo è uno studio guidato dall’Eht di Zurigo, al quale ha partecipato anche l’Inaf, pubblicato questa settimana su Astronomy & Astrophysics. Gli autori hanno usato Eris (acronimo di Enhanced Resolution Imager and Spectrograph) per caratterizzare l’atmosfera e l’orbita di AF Lep b, un gigante gassoso che orbita attorno a una stella di tipo F a 87,5 anni luce dal Sistema solare, nella costellazione della Lepre. L’obiettivo principale dell’osservazione era proprio quello di dimostrare le potenzialità scientifiche dello strumento e testare i suoi limiti di rilevamento.
Rappresentazione artistica dell’esopianeta AF Leporis b. Crediti: Nasa
Installato e operativo dal 2022 al telescopio Vlt dell’Osservatorio dell’Eso a Paranal, in Cile, Eris è uno fra gli strumenti più avanzati per caratterizzare le proprietà orbitali e atmosferiche di pianeti cosiddetti super-gioviani. La combinazione di immagini ad alto contrasto e spettroscopia garantite dallo strumento grazie al suo spettrografo a campo integrale Spiffier e al modulo di ottica adattiva – quest’ultimo completamente a firma italiana, progettato e realizzato nella sede di Firenze dell’Inaf da un team guidato da Simone Esposito e Armando Riccardi – consente infatti di separare la luce proveniente dal pianeta da quella della sua stella ospite, distinguendo le firme spettrali caratteristiche di entrambi i corpi. Lo strumento giusto, dunque, per analizzare in dettaglio la complessa atmosfera di AF Lep b.
Questo giovane pianeta ha una massa pari a 3,7 volte quella di Giove e percorrere in 24 anni un’orbita quasi circolare attorno alla sua stella, dalla quale dista circa 8.98 unità astronomiche (un’unità astronomica corrisponde alla distanza media tra il Sole e la Terra). Nella sua atmosfera gli astronomi hanno trovato le firme chimiche di acqua e monossido di carbonio, mentre sono risultati assenti metano e anidride carbonica: un quadro che rispecchia assai poco le previsioni teoriche. Data la temperatura della fotosfera della stella AF Lep, circa 800 gradi kelvin, in condizioni di equilibrio chimico il metano dovrebbe infatti essere la specie di carbonio dominante, mentre il monossido di carbonio dovrebbe essere meno abbondante. Gli autori ipotizzano dunque una condizione di disequilibrio chimico dovuto, scrivono, a un trasporto verticale di molecole dagli strati più bassi e caldi dell’atmosfera del pianeta. Ipotesi però tutta da verificare.
«Questo studio, guidato dall’Eht di Zurigo, oltre al risultato scientifico in sé, che ha migliorato la conoscenza degli elementi orbitali e della composizione dell’atmosfera del pianeta super-gioviano AF Lep b, ha dimostrato la capacità di Eris/Spiffier di produrre ricerca di punta in applicazioni spettroscopiche di alto contrasto ed elevata risoluzione spaziale al livello dei migliori strumenti in dotazione all’astronomia osservativa attuale», dice Armando Riccardi dell’Inaf di Arcetri, responsabile tecnico del modulo di ottiche adattive di Eris. «La qualità del sistema di ottica adattiva, sviluppata per Eris dall’Inaf di Arcetri, ha avuto un ruolo cruciale nel raggiungimento di questo risultato, permettendo di separare la luce del pianeta da quella della stella intorno a cui orbita attraverso la correzione in tempo reale dei disturbi introdotti dalla turbolenza della nostra atmosfera che degradano, se non corretti con elevata qualità, la risoluzione spaziale dell’oggetto osservato. Lo studio ha anche dimostrato che Eris ha la potenzialità di spingersi oltre a questo risultato ed eseguire osservazioni di pianeti con distanze angolari ancora più ridotte dalla sua stella aprendo a nuove ricerche e nuovi risultati».
Lo strumento Eris (Enhanced Resolution Imager and Spectrograph) al Very Large Telescope. Crediti: Ric Davies/Eso
«Il lavoro pubblicato su A&A», aggiunge Mauro Dolci, direttore dell’Inaf d’Abruzzo, dov’è stata realizzata l’unità di calibrazione di Eris, «è stato reso possibile dall’estrema precisione con cui è possibile eseguire osservazioni astronomiche, data dalle caratteristiche assolutamente innovative dello strumento. L’unità di calibrazione di Eris è servita fin da subito per l’integrazione dei moduli di cui è costituito lo strumento, e continua a fornire un riferimento fondamentale per dare un significato fisico quantitativo ai dati acquisiti al telescopio».
«Eris è uno strumento progettato per offrire un’ampia gamma di modalità osservative, e questo lavoro appena pubblicato dimostra anche come le osservazioni siano caratterizzate da una elevata precisione di misura. Per raggiungere la precisione richiesta, oltre a un sofisticato sistema di ottica adattiva, a due eccellenti canali scientifici infrarossi e a una avanzata unità di calibrazione, è richiesto un complesso software di controllo che orchestri tutte le procedure necessarie per l’esecuzione delle operazioni di osservazione e di calibrazione. Il software di controllo di Eris è stato realizzato da un team internazionale coordinato dal gruppo software dell’Inaf di Padova, che ha messo a frutto la competenza e la lunga esperienza del team nello sviluppo di software per strumentazione astronomica per i maggiori osservatori astronomici del mondo», conclude Andrea Baruffolo dell’Inaf di Padova. «Ed è anche grazie al successo di questo lavoro che è stato possibile effettuare studi come la caratterizzazione dell’orbita e dell’atmosfera di AF Lep b».
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “High-contrast spectroscopy with the new VLT/ERIS instrument: Molecular maps and radial velocity of the gas giant AF Lep b”, di Jean Hayoz, Markus Johannes Bonse, Felix Dannert, Emily Omaya Garvin, Gabriele Cugno, Polychronis Patapis, Timothy D. Gebhard, William O. Balmer, Robert J. De Rosa, Alexander Agudo Berbel, Yixian Cao, Gilles Orban de Xivry, Tomas Stolker, Richard Davies, Olivier Absil, Hans Martin Schmid, Sascha Patrick Quanz, Guido Agapito, Andrea Baruffolo, Martin Black, Marco Bonaglia, Runa Briguglio, Luca Carbonaro, Giovanni Cresci, Yigit Dallilar, Matthias Deysenroth, Ivan Di Antonio, Amico Di Cianno, Gianluca Di Rico, David Doelman, Mauro Dolci, Frank Eisenhauer, Simone Esposito, Daniela Fantinel, Debora Ferruzzi, Helmut Feuchtgruber, Natascha Förster-Schreiber, Xiaofeng Gao, Reinhard Genzel, Stefan Gillessen, Adrian Glauser, Paolo Grani, Michael Hartl, David Henry, Heinrich Huber, Christoph Keller, Matthew Kenworthy, Kateryna Kravchenko, John Lightfoot, David Lunney, Dieter Lutz, Mike Macintosh, Filippo Manucci, Thomas Ott, David Pearson, Alfio Puglisi, Sebastian Rabien, Christian Rau, Armando Riccardi, Bernardo Salasnich, Taro Shimizu, Frans Snik, Eckhard Sturm, Linda Tacconi, William Taylor, Angelo Valentini, Christopher Waring, Erich Wiezorrek e Marco Xompero