Con un nuovo telescopio situato su un altopiano panoramico a Tenerife, Spagna, Gli scienziati planetari del MIT ora hanno un modo aggiuntivo per cercare esopianeti delle dimensioni della Terra. Artemide, il primo telescopio terrestre dello SPECULOOS Northern Observatory (SNO), entra a far parte di una rete di telescopi robotici di classe 1 metro come parte del progetto SPECULOOS (Search for habitable Planets Eclipsing ULtra-cOOl Stars), che è guidato da Michael Gillon presso l'Università di Liegi in Belgio e realizzato in collaborazione con il MIT e diverse altre istituzioni e sostenitori finanziari. Artemis è l'ultimo prodotto di una collaborazione con il Dipartimento della Terra del MIT, Scienze atmosferiche e planetarie (EAPS). Gli altri telescopi di rete che compongono lo SPECULOOS Southern Observatory, chiamato Io, Europa, Ganimede, e Callisto dopo le quattro lune galileiane di Giove, sono in funzione presso l'Osservatorio del Paranal in Cile, scrutando alacremente i cieli alla ricerca di esopianeti nell'emisfero australe.

Insieme, questi telescopi SPECULOOS cercheranno pianeti terrestri in orbita molto deboli, stelle vicine, chiamati nani ultrafreddi, e il nuovo telescopio Artemis consentirà al gruppo di ricerca di espandere la ricerca nei cieli dell'emisfero settentrionale. Artemis è stato presentato oggi in occasione di un evento di inaugurazione a cui hanno partecipato scienziati e dignitari del MIT, l'Università di Liegi, e l'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) a Tenerife. Artemis è stato finanziato dai donatori del MIT Peter A. Gilman, la Fondazione Heising-Simons, e Colin e Leslie Masson, con il sostegno aggiuntivo del Ministero dell'istruzione superiore della Federazione Wallonie-Bruxelles, e la Fondazione Balzan.

Prima che i telescopi SPECULOOS fossero concepiti, i ricercatori avevano già stabilito il proof of concept per questa tecnica con un progetto che utilizzava un piccolo, telescopio terrestre situato a La Silla, Chile, noto come TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope). Con il telescopio TRAPPIST, i ricercatori hanno esaminato un campione limitato di 50 stelle bersaglio e hanno scoperto il sistema TRAPPIST-1, che consiste di sette pianeti terrestri che orbitano attorno al loro freddo, stella ultra-nana. Ad oggi, questi sono gli unici pianeti conosciuti che si trovano nelle vicinanze, delle dimensioni della Terra, temperato, e suscettibili di future caratterizzazioni atmosferiche, distinguendoli dalle precedenti scoperte sugli esopianeti. Il gruppo SPECULOOS sta basandosi su questo progetto precedente con la sua nuova rete di telescopi per scansionare più cielo alla ricerca di esopianeti simili alle dimensioni della Terra, e fornire più obiettivi che possono essere valutati per l'abitabilità e potenzialmente segni di vita in futuro.

Julien de Wit è un assistente professore EAPS, SPECULOOS collaboratore, Investigatore principale Artemide, e investigatore co-principale SNO con Gillon. Come postdoc nel gruppo della professoressa del MIT Sara Seager, ha lavorato con Gillon e il team TRAPPIST per identificare e caratterizzare il sistema TRAPPIST-1. In seguito guidò l'espansione dell'avventura SPECULOOS nell'emisfero settentrionale. EAPS ha recentemente parlato con de Wit delle capacità di Artemis e di cosa possiamo aspettarci di trovare con il progetto SPECULOOS.

D:Parlaci del nuovo telescopio Artemis. Perché è particolarmente eccitante?

R:Il primo telescopio dello SPECULOOS Northern Observatory si chiama Artemis, costruito e di proprietà del MIT, dopo la dea greca della caccia, il deserto, la luna, che sembrava appropriato mentre stiamo cercando pianeti e segni di vita.

Artemis si trova sull'isola spagnola delle Canarie di Tenerife a circa 150 miglia al largo della costa del Marocco. Il SNO è costruito all'interno dell'Osservatorio del Teide, che è un osservatorio astronomico del vulcano Teide, 2, 400 metri sul livello del mare e gestito dall'Insituto de Astrofisica de Canarias. La posizione, che ospita uno dei primi grandi osservatori internazionali, vanta ottime condizioni astronomiche per la visione.

Per quanto riguarda il telescopio stesso, misura circa 4 metri di altezza, con una qualità ottica inferiore a 0,8 arcsec e un campo visivo, 12 arcmin per 12 arcmin. Artemide, che è stato costruito dalla società tedesca ASTELCO, ha un supporto per robot, e i suoi rivelatori sono molto sensibili alle lunghezze d'onda del vicino infrarosso che troviamo emanate da queste stelle nane ultrafredde. Lo opereremo a distanza dal MIT o da altri istituti che collaborano.

Con TRAPPISTA, abbiamo dimostrato un proof of concept, confermando che le stelle nane ultrafredde hanno la capacità di ospitare pianeti, e stiamo studiando le atmosfere di questi pianeti TRAPPIST-1 con il telescopio spaziale Hubble. Ad oggi, non ci sono altri pianeti temperati delle dimensioni della Terra che sarebbero bersagli così squisiti per lo studio atmosferico. Ciò ha giustificato il pieno sviluppo del progetto SPECULOOS.

Telescopi come questo forniscono due importanti vantaggi osservativi. Uno, a causa di rapporti di area pianeta-stella simili, il segnale che otterremo da un pianeta delle dimensioni della Terra che transita su una stella nana ultra-fredda sarà simile a un pianeta delle dimensioni di Giove che attraversa una stella simile al sole. Due, la vicinanza della loro zona abitabile, a causa delle loro piccole dimensioni e temperatura, significa che i pianeti abitabili avranno piccole periodicità di transito, simili a giganti gassosi, che sono in orbita stretta attorno a stelle di tipo solare. Ciò significa che ogni stella richiederà meno tempo di monitoraggio, e che la ricerca di transito ha come target circa 1, 200 stelle ultra-fredde più vicine potrebbero essere realizzate in circa 10 anni con quattro telescopi che scansionano ciascun emisfero.

D:Qual è l'obiettivo di Artemis, e quanti pianeti extrasolari stimi possano essere valutati dal nuovo SPECULOOS Northern Observatory del MIT?

A:Ogni notte, raccoglieremo immagini di una specifica sezione del cielo, focalizzato sulle nostre stelle target per cercare un calo di luminosità caratteristico di un transito planetario.

L'obiettivo del telescopio Artemis è osservare le circa 800 stelle nane ultrafredde più vicine situate nei cieli settentrionali (e una scheggia dei cieli meridionali) per trovare pianeti delle dimensioni della Terra che potrebbero avere un clima temperato ed essere suscettibili di ulteriori caratterizzazione approfondita con la prossima generazione di osservatori, come il James Webb Space Telescope (JWST) e gli Extremely Large Telescope. Questi potranno dirci di più sulla loro atmosfera, clima, e quali molecole potrebbero essere presenti su di essi. Ci aspettiamo fiduciosi di identificare circa 15 pianeti temperati con la rete SPECULOOS, e farlo in una sequenza temporale pertinente, che permetterà di studiare le loro atmosfere con il JWST, che dovrebbe essere lanciato nel 2021 e durerà per 10 anni.

Inoltre, espanderemo l'ambito di lavoro di Artemis. Abbiamo in programma di fare un follow-up di alcuni dei pianeti candidati più difficili (pianeti terrestri attorno a piccole nane M) identificati dalla missione NASA TESS [Transiting Exoplanet Survey Satellite] guidata dal MIT, poiché Artemis ha aree di visualizzazione 100 volte più grandi. Potremo anche studiare gli asteroidi, comete, e altri oggetti, come le osservazioni dell'occultazione di Quaoar, con altri scienziati al MIT e al di fuori dell'Istituto.

D:Hai detto che Artemis è il primo telescopio per lo SPECULOOS Northern Observatory. Ciò significa che in futuro potrebbero essere aggiunti più telescopi alla rete SPECULOOS?

R:Sì, speriamo di costruire lo SPECULOOS Northern Observatory e aggiungere telescopi per accompagnare Artemis. Infatti, abbiamo già costruito una piattaforma aggiuntiva pronta ad ospitare un gemello di Artemis, non appena abbiamo trovato fondi aggiuntivi. La nostra convenzione con l'Osservatorio del Teide riserva spazio per ospitare fino a tre ulteriori telescopi. Ciò ci consentirà di studiare a fondo tutte le stelle nane ultrafredde più vicine e di completare l'indagine dell'emisfero settentrionale in tempo per eseguire la caratterizzazione atmosferica dei loro pianeti in transito con il JWST.

Con SPECULOOS, stiamo facendo del nostro meglio per consentire l'identificazione di habitat al di fuori della Terra entro il prossimo decennio. Il nostro team non vede l'ora di condividere la "prima luce" con i nostri donatori e il pubblico, ed è un privilegio per il MIT lavorare con i nostri partner internazionali in questa entusiasmante impresa.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.