«È stata una scoperta fortuita», dice Ben Sutlieff, astronomo all’Università di Edimburgo, nel Regno Unito, alla guida dello studio pubblicato oggi su The Astrophysical Journal Letters. «Inizialmente volevamo osservare meglio un pianeta già noto nel sistema, Beta Pictoris b, per vedere come si evolveva nel tempo». Iniziando ad analizzare le immagini del sistema, però, gli autori dello studio hanno notato qualcos’altro: un segnale separato da Beta Pictoris b che li ha condotti su un percorso completamente nuovo.
«C’è qualcos’altro lì, l’avete visto?», ricorda di aver detto, mentre esaminava i dati, l’altro astronomo alla guida dello studio, Markus Bonse, dell’Eso. Per confermare la natura della scoperta, il gruppo ha consultato l’archivio nel quale l’Eso raccoglie le osservazioni effettuate con i propri strumenti. Ed è così che hanno trovato un nuovo pianeta, Beta Pictoris d, presente già in diverse immagini risalenti fino a 11 anni fa, inclusa una in cui era appena discernibile rispetto alla luce del vicino più grande, Beta Pictoris b. «Il pianeta d, a quanto pare, ha giocato a nascondino con noi per oltre un decennio e solo ora possiamo esclamare trovato!», dice una delle coautrici dello studio, Jayne Birkby, astronoma all’Università di Oxford, nel Regno Unito.
Quest’immagine, ottenuta con il Vlt dell’Eso, mostra Beta Pictoris d, un nuovo pianeta scoperto in orbita intorno alla stella Beta Pictoris. La stella si trova al centro dell’immagine e la sua luce è stata sottratta durante l’elaborazione dei dati, rivelando così l’ambiente circostante. Il nuovo pianeta, indicato con una freccia, è il terzo scoperto intorno a questa stella. Gli altri due sono Beta Pictoris b – la brillante sorgente a sinistra – e Beta Pictoris c, che orbita molto più vicino alla stella e non è visibile in questa immagine. L’immagine è stata scattata con lo strumento Eris installato sul Vlt. In base alla sua luminosità e al suo colore nell’infrarosso, il nuovo pianeta sembra essere un gigante gassoso, circa 2,4 volte più massiccio di Giove. La fascia orizzontale diffusa che si vede in questa immagine è un disco di detriti che circonda la stella, qui visto di taglio, materiale residuo della formazione planetaria. Crediti: Eso/B. Sutlieff, M. Bonse et al.
Il pianeta appena scoperto, come gli altri due del sistema, è un gigante gassoso come Giove o Saturno. Tuttavia, Beta Pictoris d ha un’orbita molto più ampia rispetto ai pianeti b e c. Inoltre, mentre i primi due hanno ciascuno una massa circa dieci volte superiore a quella di Giove, il nuovo pianeta è solo 2,4 volte più massiccio di Giove, il che lo rende uno fra i più leggeri mai fotografati dalla Terra. Il pianeta è anche relativamente freddo, dunque il suo segnale è estremamente debole rispetto a quello della stella madre, Beta Pictoris.
La produzione di un’immagine diretta, in cui la luce di un oggetto viene catturata come in una fotografia, funziona solo per pianeti sufficientemente luminosi da essere visibili anche accanto alla propria stella madre, molto più brillante. Ottenere l’immagine diretta di un pianeta debole come Beta Pictoris d rappresenta quindi un risultato molto significativo. «Il nuovo pianeta è cento volte più debole di Beta Pictoris b, il pianeta più noto di quello stesso sistema, il che lo rende l’esopianeta più debole mai fotografato direttamente dalla Terra», dice Bonse.
La prima chiara osservazione di Beta Pictoris d, che si trova a 63 anni luce da noi, è stata effettuata con lo strumento Eris – installato sul Very Large Telescope (Vlt) – da Sutlieff, Bonse e il loro gruppo. Un team indipendente, guidato da Aidan Gibbs dell’Università della California, negli Stati Uniti, ha scoperto lo stesso pianeta utilizzando il telescopio spaziale James Webb (Jwst). Anche i loro risultati sono stati pubblicati oggi su The Astrophysical Journal Letters.
«Questa scoperta di Beta Pictoris d è un traguardo enorme: rivela un terzo pianeta gigante che, finalmente, potrebbe spiegare come viene modellato il bordo interno del disco di detriti del sistema», dice a Media Inaf un altro fra i coautori dello studio guidato da Sutlieff e Bonse, Armando Riccardi, dell’Istituto nazionale di astrofisica, responsabile tecnico del modulo di ottiche adattive di Eris. «Lo strumento Eris del Vlt è stato assolutamente cruciale, fornendo la sua rilevazione iniziale ad alto contrasto. Devo sottolineare il ruolo vitale del modulo di ottica adattiva di Eris, sviluppato in Italia dall’Inaf: grazie a questo sistema abbiamo ottenuto immagini non coronagrafiche eccezionalmente profonde nel medio infrarosso. Ciò ci ha permesso di individuare uno degli esopianeti di massa più bassa mai direttamente osservati con immagini da terra. Questo dimostra davvero che le ottiche adattive da terra restano essenziali per scoprire nuovi mondi».
Questa serie di immagini mostra le osservazioni dell’esopianeta Beta Pictoris d effettuate nell’arco di oltre un decennio. Il pianeta è stato scoperto per la prima volta utilizzando lo strumento Eris installato sul Vlt dell’Eso. Gli astronomi sono poi riusciti a individuarlo nei dati d’archivio acquisiti con lo strumento Sphere, anch’esso installato sul Vlt, e con il telescopio spaziale James Webb di Nasa/esa/Csa. Con il passare del tempo, i pianeti orbitano intorno alla stella e la loro posizione nelle immagini cambia. Nelle osservazioni del 2014, i pianeti d e b apparivano quasi perfettamente allineati come visti dalla Terra. Solo dopo aver sottratto la luce del pianeta b è stato possibile vedere il pianeta d, molto più debole. Crediti: Eso/B. Sutlieff, M. Bonse et al.
Per confermare la scoperta di un pianeta a partire dalla prima rivelazione, gli astronomi di solito devono effettuare osservazioni supplementari. Il sistema Beta Pictoris era però già stato ampiamente studiato, con diverse immagini conservate negli archivi scientifici dell’Eso e del Jwst. «Con nostra grande gioia, il pianeta è saltato fuori in precedenti osservazioni condotte con Sphere», ricorda Birkby, riferendosi a un altro strumento del Vlt utilizzato in precedenza per osservare il sistema di Beta Pictoris. Il pianeta d è stato individuato anche in osservazioni d’archivio ottenute da NirCam, uno strumento del Jwst. Una volta che il gruppo ha capito dove cercare il potenziale nuovo pianeta, si è scoperto che era da sempre nascosto nei dati», dice Birkby. «Il ritrovamento nei dati d’archivio di Sphere», aggiunge un altro coautore dello studio, Valentin Christiaens, ricercatore al Cea Paris-Saclay, in Francia, «non solo sono molto entusiasmanti in sé, ma suggeriscono anche che numerosi tesori come questo siano ancora nascosti negli archivi degli strumenti del Vlt».
Beta Pictoris è ora il secondo sistema, dopo HR 8799, in cui sono stati ripresi direttamente più di due pianeti. «I sistemi con più esopianeti di cui abbiamo immagini dirette sono come il Santo Graal delle scoperte, perché possono insegnarci molto su quanto diversi possano essere gli esopianeti nello stesso ambiente di formazione», dice Sutlieff. Beta Pictoris d chiarisce anche un mistero del suo sistema planetario, poiché ha esattamente la massa e la posizione giuste per spiegare la particolare forma del disco di detriti circostante, costituito dai resti della formazione dei pianeti.
La scoperta di Beta Pictoris d con questa procedura favorisce ulteriori sforzi per ottenere immagini dirette di sistemi planetari in cui pianeti deboli potrebbero essersi “nascosti in bella vista”, anche con il futuro Elt (Extremely Large Telescope) dell’Eso. «Sembra che i pianeti abbiano molti amici», conclude Beth Biller, coautrice dell’articolo e astronoma dell’Università di Edimburgo. «Molti dei famosi sistemi di esopianeti osservati direttamente sembrano contenere al loro interno un grande numero di pianeti giganti. È probabile che un numero ancora maggiore pianeti di massa inferiore sia nascosto in questi sistemi, e potrebbero essere scovati dagli strumenti dell’Elt».
Fonte: press release Eso
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo in uscita su The Astrophysical Journal Letters “Direct Imaging Discovery of Giant Exoplanet β Pictoris d: A Decade-Long Game of Hide-and-Seek”, di Ben J. Sutlieff, Markus J. Bonse, et al.
- Leggi il preprint dell’articolo in uscita su The Astrophysical Journal Letters “Discovery of an Exterior Third Planet Orbiting β Pictoris”, di Aidan Gibbs, Jean-Baptiste Ruffio, et al.
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