Situato a circa 129 anni luce dalla Terra in direzione della costellazione di Pegaso si trova il sistema stellare relativamente giovane di HR 8799. A partire dal 2008, In questo sistema sono stati scoperti quattro esopianeti orbitanti che, insieme all'esopianeta Formalhaut b, sono stati i primissimi ad essere confermati utilizzando la tecnica di imaging diretto. E nel tempo, astronomi sono giunti a credere che questi quattro pianeti siano in risonanza tra loro.

In questo caso, i quattro pianeti orbitano attorno alla loro stella con una risonanza 1:2:4:8, il che significa che il periodo orbitale di ogni pianeta è in un rapporto quasi preciso con gli altri nel sistema. Questo è un fenomeno relativamente unico, uno che ha ispirato Jason Wang – uno studente laureato del braccio di Berkeley del Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) sponsorizzato dalla NASA – a produrre un video che illustra la loro danza orbitale.

Utilizzando immagini ottenute dal W.M. Keck Observatory per un periodo di sette anni, Il video di Wang offre uno scorcio di questi quattro esopianeti in movimento. Come puoi vedere di seguito, la stella centrale è oscurata in modo da poter vedere la luce riflessa dai suoi pianeti. E sebbene non mostri i pianeti che completano un periodo orbitale completo (che richiederebbe decenni e persino secoli), illustra magnificamente la risonanza che esiste tra i quattro pianeti della stella.

Come Jason Wang ha detto a Universe Today via e-mail:

"I dati sono stati ottenuti in 7 anni da uno dei telescopi Keck di 10 metri da un team di astronomi (Christian Marois, Quinn Konopacky, Bruce Macintosh, Travis Barman, e Ben Zuckermann). Christian ha ridotto ciascuna delle 7 epoche di dati, per creare 7 frame di dati. Ho quindi realizzato un film utilizzando un'interpolazione del movimento per interpolare quei 7 fotogrammi in 100 fotogrammi per ottenere un video fluido in modo che non fosse instabile (come se potessimo osservarli ogni mese dalla Terra)."

Le immagini dei quattro esopianeti sono state originariamente catturate dal Dr. Christian Marois del National Research Council of Canada's Herzberg Institute of Astrophysics. È stato nel 2008 che Marois e i suoi colleghi hanno scoperto i primi tre pianeti di HR 8799 - HR 8799 b, c e d – utilizzando la tecnica di imaging diretto. Più o meno nello stesso periodo, un team dell'UC Berkeley ha annunciato la scoperta di Fomalhaut b, anche utilizzando l'imaging diretto.

Questi pianeti sono stati tutti determinati per essere giganti gassosi di dimensioni e massa simili, con tra 1,2 e 1,3 volte la dimensione di Giove, e da 7 a 10 volte la sua massa. Al momento della loro scoperta, Si credeva che HR 8799 d fosse il pianeta più vicino alla sua stella, ad una distanza di circa 27 Unità Astronomiche (AU) – mentre le altre due orbitano a distanze di circa 42 e 68 AU, rispettivamente.

Fu solo in seguito che il team si rese conto che i pianeti erano già stati osservati nel 1998. Allora, la Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS) del telescopio spaziale Hubble aveva ottenuto la luce dal sistema che indicava la presenza di pianeti. Però, questo non è stato chiarito fino a quando non è stata installata una tecnica di elaborazione delle immagini di nuova concezione. Quindi, la "pre-scoperta" è passata inosservata.

Ulteriori osservazioni nel 2009 e nel 2010 hanno rivelato l'esistenza del quarto pianeta – HR 8799 e – che aveva un'orbita collocandolo all'interno degli altri tre. Comunque, questo pianeta è quindici volte più lontano dalla sua stella di quanto la Terra sia dal Sole, che si traduce in un periodo orbitale di circa 18, 000 giorni (49 anni). Gli altri impiegano circa 112, 225, e 450 anni (rispettivamente) per completare un'orbita di HR 8799.

In definitiva, Wang ha deciso di produrre il video (che non era il suo primo), per illustrare quanto entusiasmante possa essere la ricerca di esopianeti. Come ha detto:

"Avevo scritto questo algoritmo di interpolazione del movimento per un altro sistema di esopianeti, Beta Pictoris b, dove vediamo un pianeta su un'orbita di taglio che sembra si stia tuffando nella sua stella (in realtà gli sta semplicemente girando davanti). Volevamo fare la stessa cosa per HR 8799 per dare vita a questo sistema e condividere la nostra eccitazione nell'imaging diretto di esopianeti. Penso che sia abbastanza sorprendente avere la tecnologia per guardare altri mondi orbitare attorno ad altre stelle".

Inoltre, il video richiama l'attenzione su un sistema stellare che presenta alcune opportunità uniche per la ricerca sugli esopianeti. Poiché HR 8799 è stato il primo sistema multiplanetario ad essere ripreso direttamente, gli astronomi possono osservare direttamente le orbite dei quattro pianeti, osservare le loro interazioni dinamiche, e determinare come sono arrivati ​​alla loro configurazione attuale.

Gli astronomi potranno anche prendere gli spettri delle atmosfere di questi pianeti per studiarne la composizione, e confrontalo con i giganti gassosi del nostro Sistema Solare. E poiché il sistema è davvero piuttosto giovane (solo 40 milioni di anni), può dirci molto sul processo di formazione del pianeta. Scorso, ma non meno importante, le loro orbite larghe (una necessità data la loro dimensione) potrebbero significare che il sistema è meno che stabile.

Nel futuro, secondo Wang, gli astronomi guarderanno per vedere se qualche pianeta viene espulso dal sistema. non so te, ma considererei un video che illustra uno dei giganti del gas di HR 8799 che viene avviato dal suo sistema sarebbe anche piuttosto stimolante!