Un Giove caldo in varie fasi della sua orbita. Le dimensioni della stella e del pianeta e le separazioni tra di loro sono in scala per un tipico Giove caldo. La quantità di luce stellare riflessa che si osserva dipende dalla posizione del pianeta all'interno della sua orbita e dall'inclinazione dell'orbita rispetto all'osservatore. Credito:Millholland/Yale University
I ricercatori di Yale hanno identificato 60 potenziali nuovi "Giove caldi", mondi altamente irradiati che brillano come carboni su una griglia del barbecue e si trovano in orbita intorno all'1% delle stelle simili al Sole.
I Giove caldi costituiscono una classe di pianeti giganti gassosi situati così vicino alle loro stelle madri che impiegano meno di una settimana per completare un'orbita. Secondo anno di dottorato. la studentessa Sarah Millholland e il professore di astronomia Greg Laughlin hanno identificato i candidati del pianeta tramite una nuova applicazione di tecniche di big data. Hanno utilizzato un algoritmo di apprendimento automatico supervisionato, un programma sofisticato che può essere addestrato per riconoscere modelli nei dati e fare previsioni, per rilevare le minuscole variazioni di ampiezza nella luce osservata che risultano quando un pianeta in orbita riflette i raggi di luce dalla sua stella ospite.
"Il lavoro di Sarah ci ha fornito quello che equivale a un 'ritratto di classe' dei pianeti extrasolari nella loro forma più aliena, " ha detto Laughlin. "È incredibile come le più recenti tecniche di apprendimento automatico, combinato con il calcolo ad alte prestazioni, ci stanno permettendo di estrarre set di dati classici per scoperte straordinarie".
Millholland ha recentemente presentato la ricerca a una Kepler Science Conference presso il NASA Ames Research Center in California. Lei e Laughlin sono autori di uno studio sulla ricerca, che è stato accettato per la pubblicazione nel Giornale Astronomico .
Millholland e Laughlin hanno cercato sistematicamente segnali di luce riflessa nelle osservazioni di oltre 140, 000 stelle da quattro anni di dati della missione Kepler della NASA. La navicella spaziale Kepler è nota soprattutto per aver consentito il rilevamento di migliaia di esopianeti che transitano nelle loro stelle ospiti. Durante un transito, un pianeta passa davanti a una stella e provoca un calo periodico della luce stellare osservata.
Il grafico mostra i segnali di luce riflessa per i 60 pianeti candidati. Le colorazioni delle stelle sono appropriate alle loro temperature, e le dimensioni delle stelle e dei pianeti candidati sono in scala. Credito:Università di Yale
I segnali di luce riflessa possono essere difficili da distinguere dalla variabilità stellare o strumentale, i ricercatori hanno detto, ma un approccio big data ha permesso loro di estrarre i segnali deboli. Hanno generato migliaia di set di dati sintetici e addestrato un algoritmo per riconoscere le proprietà dei segnali di luce riflessa rispetto a quelli con altri tipi di variabilità.
La tecnica di Yale apre la strada a un nuovo metodo di scoperta che identifica più pianeti dai dati di Kepler disponibili al pubblico, hanno detto i ricercatori. "Mi è stato detto dai membri del team scientifico di Kepler che la ricerca della lucentezza stellare riflessa faceva parte delle prime consegne dell'oleodotto Kepler, "Millholland ha detto. "Lo chiamavano la ricerca della luce riflessa, o modulo RLS. In questo senso, stiamo semplicemente affrontando una delle intenzioni originali per i dati di Kepler."
I segnali di luce riflessa contengono ricche informazioni sulle atmosfere dei pianeti, secondo i ricercatori. Contengono caratteristiche come l'esistenza delle nuvole, composizione atmosferica, modelli di vento, e contrasti di temperatura giorno-notte.
I ricercatori notano anche che i 60 pianeti candidati richiederanno osservazioni di follow-up per la conferma. Questo avverrà sotto forma di misurazioni della velocità Doppler.
Il metodo della velocità Doppler è una tecnica consolidata che consente di rilevare il movimento oscillatorio di una stella a causa dell'influenza gravitazionale di un pianeta in orbita. Poiché i Giove caldi sono così massicci e vicini alle loro stelle, le oscillazioni stellari che inducono sono grandi e facilmente rilevabili.
Una nuova, Strumento progettato da Yale noto come EXPRES, che viene installato sul Discovery Channel Telescope in Arizona, potrebbe tentare di dare conferme entro la fine dell'anno.
Un diagramma manipolabile 3D di un Giove caldo in varie fasi della sua orbita è disponibile su:smillholland.github.io/Phase_Curve_Demo/
