Scienziati del MIT e di altre istituzioni, lavorando a stretto contatto con astronomi dilettanti, hanno individuato le code polverose di sei esocomete, comete al di fuori del nostro sistema solare, in orbita attorno a una debole stella a 800 anni luce dalla Terra.

Queste sfere cosmiche di ghiaccio e polvere, che avevano all'incirca le dimensioni della cometa di Halley e viaggiavano per circa 100, 000 miglia all'ora prima che alla fine si vaporizzassero, sono alcuni degli oggetti più piccoli finora trovati al di fuori del nostro sistema solare.

La scoperta segna la prima volta che un oggetto piccolo come una cometa viene rilevato utilizzando la fotometria di transito, una tecnica con cui gli astronomi osservano la luce di una stella per cali rivelatori di intensità. Tali cali segnalano potenziali transiti, o incroci di pianeti o altri oggetti davanti a una stella, che bloccano momentaneamente una piccola frazione della sua luce.

Nel caso di questa nuova rilevazione, i ricercatori sono stati in grado di individuare la coda della cometa, o scia di gas e polvere, che ha bloccato circa un decimo dell'1 percento della luce della stella mentre la cometa sfrecciava via.

"È incredibile che qualcosa di diversi ordini di grandezza più piccolo della Terra possa essere rilevato solo dal fatto che sta emettendo molti detriti, "dice Saul Rappaport, professore emerito di fisica al Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del MIT. "È piuttosto impressionante poter vedere qualcosa di così piccolo, così lontano."

Rappaport e il suo team hanno pubblicato i loro risultati questa settimana nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society . I coautori del documento sono Andrew Vanderburg dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; diversi astrofili tra cui Thomas Jacobs di Bellevue, Washington; e ricercatori dell'Università del Texas ad Austin, Centro di ricerca Ames della NASA, e la Northeastern University.

"Dove pochi hanno viaggiato"

Il rilevamento è stato effettuato utilizzando i dati del telescopio spaziale Kepler della NASA, un osservatorio stellare lanciato nello spazio nel 2009. Per quattro anni, la navicella ne ha monitorati circa 200, 000 stelle per cali di luce stellare causati da esopianeti in transito.

Ad oggi, la missione ha individuato e confermato più di 2, 400 esopianeti, stelle per lo più orbitanti nella costellazione del Cigno, con l'aiuto di algoritmi automatizzati che setacciano rapidamente i dati di Keplero, alla ricerca di caratteristici tuffi alla luce delle stelle.

Gli esopianeti più piccoli rilevati finora misurano circa un terzo delle dimensioni della Terra. comete, in confronto, abbracciano solo diversi campi da calcio, o una piccola città nella loro dimensione più grande, rendendoli incredibilmente difficili da individuare.

Però, il 18 marzo, Jacobs, un astronomo dilettante che ha fatto del suo hobby spulciare i dati di Keplero, è stato in grado di individuare diversi modelli di luce curiosi in mezzo al rumore.

Jacobs, che di giorno lavora come consulente del lavoro per persone con disabilità intellettiva, è un membro dei Planet Hunters, un progetto di ricerca di cittadini fondato dalla Yale University per arruolare astronomi dilettanti nella ricerca di esopianeti. Ai membri è stato dato l'accesso ai dati di Kepler nella speranza che potessero individuare qualcosa di interessante che un computer potrebbe perdere.

A gennaio, Jacobs ha deciso di scansionare tutti i quattro anni di dati di Kepler presi durante la missione principale, composto da oltre 200, 000 stelle, ciascuno con curve di luce individuali, o grafici di intensità luminosa tracciati nel tempo. Jacobs ha passato cinque mesi a setacciare a occhio i dati, spesso prima e dopo il suo lavoro quotidiano, e durante i fine settimana.

"Cercare oggetti di interesse nei dati di Kepler richiede pazienza, persistenza, e perseveranza, " dice Jacobs. "Per me è una forma di caccia al tesoro, sapendo che c'è un evento interessante che aspetta di essere scoperto. Riguarda l'esplorazione e l'essere a caccia dove pochi hanno viaggiato prima".

"Qualcosa che abbiamo già visto"

L'obiettivo di Jacobs era quello di cercare qualcosa fuori dall'ordinario che gli algoritmi dei computer potrebbero aver ignorato. In particolare, era alla ricerca di singoli transiti, cali nella luce delle stelle che accadono solo una volta, il che significa che non sono periodici come i pianeti che orbitano più volte attorno a una stella.

Nella sua ricerca, ha individuato tre di questi transiti singoli intorno a KIC 3542116, una debole stella situata a 800 anni luce dalla Terra (gli altri tre transiti sono stati trovati in seguito dal team). Ha segnalato gli eventi e ha avvisato Rappaport e Vanderburg, con cui aveva collaborato in passato per interpretare le sue scoperte.

"Ci siamo seduti su questo per un mese, perché non sapevamo cosa fosse:i transiti dei pianeti non hanno questo aspetto, " Rappaport ricorda. "Poi mi venne in mente che, 'Hey, questi sembrano qualcosa che abbiamo già visto prima.'"

In un tipico transito planetario, la curva di luce risultante assomiglia a una "U, "con un forte tuffo, poi un'altrettanto brusca ascesa, come risultato di un pianeta che prima si è bloccato un po', poi molto, poi un po' della luce mentre si muove attraverso la stella. Però, le curve di luce individuate da Jacobs apparivano asimmetriche, con un forte tuffo, seguito da un aumento più graduale.

Rappaport si rese conto che l'asimmetria nelle curve di luce assomigliava a pianeti in disintegrazione, con lunghe scie di detriti che continuerebbero a bloccare un po' di luce mentre il pianeta si allontana dalla stella. Però, tali pianeti disintegrati orbitano attorno alla loro stella, transitare ripetutamente. In contrasto, Jacobs non aveva osservato tale modello periodico nei transiti che aveva identificato.

"Abbiamo pensato, l'unico tipo di corpo che potrebbe fare la stessa cosa e non ripetersi è quello che probabilmente alla fine viene distrutto, " dice Rappaport.

In altre parole, invece di orbitare intorno e intorno alla stella, gli oggetti devono essere transitati, poi alla fine volò troppo vicino alla stella, e vaporizzato.

"L'unica cosa che si adatta al conto, e ha una massa abbastanza piccola da essere distrutta, è una cometa, " dice Rappaport.

I ricercatori hanno calcolato che ogni cometa bloccava circa un decimo dell'1% della luce della stella. Per farlo per diversi mesi prima di scomparire, la cometa probabilmente si disintegrò del tutto, creando una scia di polvere abbastanza spessa da bloccare quella quantità di luce stellare.

Vanderburg afferma che il fatto che queste sei esocomete sembrino essere transitate molto vicino alla loro stella negli ultimi quattro anni solleva alcune domande intriganti, le cui risposte potrebbero rivelare alcune verità sul nostro sistema solare.

"Perché ci sono così tante comete nelle parti interne di questi sistemi solari?" dice Vanderburg. "Si tratta di un'era di bombardamenti estremi in questi sistemi? Quella era una parte davvero importante della formazione del nostro sistema solare e potrebbe aver portato acqua sulla Terra. Forse studiare le esocomete e capire perché si trovano intorno a questo tipo di stella... potrebbe darci alcune informazioni su come avviene il bombardamento in altri sistemi solari".

I ricercatori dicono che in futuro, la missione Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), guidata dal MIT, continuerà il tipo di ricerca svolta da Kepler.

Oltre a contribuire ai campi dell'astrofisica e dell'astronomia, Rappaport dice, il nuovo rilevamento parla della perseveranza e del discernimento dei cittadini scienziati.

"Potrei nominare 10 tipi di cose che queste persone hanno trovato nei dati di Kepler che gli algoritmi non sono riusciti a trovare, a causa della capacità di riconoscimento del modello nell'occhio umano, " Dice Rappaport. "Ora potresti scrivere un algoritmo informatico per trovare questo tipo di forma di cometa. Ma erano mancati nelle ricerche precedenti. Erano abbastanza profondi ma non avevano la forma giusta programmata negli algoritmi. Penso che sia giusto dire che questo non sarebbe mai stato trovato da nessun algoritmo".

Questa ricerca ha utilizzato i dati raccolti dalla missione Kepler, finanziato dalla direzione della missione scientifica della NASA.

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.