Un nuovo strumento pionieristico che produce le immagini più nitide di giovani stelle potrebbe offrire agli astronomi uno sguardo affascinante su come poteva apparire il sistema solare più di 4,5 miliardi di anni fa.

Un team internazionale di esperti, tra cui il professor Stefan Kraus dell'Università di Exeter, stanno conducendo nuove ricerche su come si formano i pianeti utilizzando una nuova rivoluzionaria termocamera a infrarossi.

L'imager, chiamato MIRC-X, è progettato per fornire nuove intuizioni su come si formano i pianeti dalla rotazione, dischi circumstellari di polvere e gas densi che esistono attorno a giovani stelle.

Mentre i telescopi convenzionali possono vedere solo la regione del disco esterno di queste stelle nascenti, a causa della grande distanza che sono dalla Terra, il nuovo imager può produrre immagini dalle profondità delle regioni più interne.

Il team di ricerca crede che la ricerca non solo darà una comprensione molto più ampia di come si formano queste stelle, che si trovano a diverse centinaia di anni luce di distanza, ma darà anche uno sguardo su come il sistema solare avrebbe guardato alla sua stessa formazione.

Professor Kraus, del dipartimento di fisica e astronomia dell'Università di Exeter e principale investigatore dello strumento MIRC-X ha dichiarato:"Il grande premio negli studi sulla formazione dei pianeti è capire cosa succede nelle regioni più interne di questi dischi, sulle scale in cui si trova la Terra nel nostro sistema solare.

"In queste regioni molto interne, il disco subisce una drammatica transizione da una composizione polvere+gas a un disco puramente gassoso. Il forte gradiente di pressione nella regione potrebbe portare a un accumulo di granelli di polvere che potrebbe innescare la formazione di pianeti rocciosi nella regione".

Il gruppo di ricerca, che comprende anche esperti dell'Università del Michigan (USA), ha creato l'imager MIRC-X per fornire per la prima volta immagini molto più nitide delle regioni interne del disco.

Il team ha utilizzato la serie di telescopi CHARA, situato sul Monte Wilson in California e gestito dalla Georgia State University, per aiutare a produrre le immagini finali. Questa struttura comprende sei, telescopi di un metro si estendono su un'area di 330 metri di diametro. Lo strumento MIRC-X combina contemporaneamente la luce di tutti e sei i telescopi, creando efficacemente il potere risolutivo di un gigantesco telescopio di 330 metri.

L'impresa di combinare questi 6 telescopi CHARA è già stata ottenuta da uno strumento precedente, MIRC – costruito dall'Università del Michigan – che ha agito come precursore di MIRC-X.

"Abbiamo ottenuto risultati epocali nell'astrofisica stellare, per esempio, fotografando macchie sulla superficie di altre stelle, o la fase di espansione della palla di fuoco di un'esplosione di nova, ", ha affermato il professor John Monnier dell'Università del Michigan e ricercatore principale del MIRC. "Tuttavia, al fine di raggiungere l'impegnativo obiettivo di immaginare giovani stelle, avevamo bisogno di riprogettare e ricostruire sostanzialmente lo strumento."

Uno degli aspetti più importanti della riprogettazione ha riguardato la telecamera che viene utilizzata per rilevare il debole segnale prodotto dalla sovrapposizione della luce delle stelle dai sei telescopi.

"Avevamo bisogno di una telecamera con un rumore estremamente basso, ma allo stesso tempo anche un frame rate molto alto per congelare qualsiasi distorsione dell'immagine introdotta dall'atmosfera, " ha spiegato il professor Kraus. "Fortunatamente, qualche anno fa c'è stata una vera svolta nella tecnologia dei rivelatori che ha portato a una nuova generazione di termocamere a infrarossi con un rumore 40 volte inferiore rispetto a prima. È il più veloce del mondo, rumore basso, fotocamera a infrarossi e stranamente vicino al raggiungimento del limite fisico fondamentale del rilevamento di un singolo fotone, rendendola quasi la fotocamera "perfetta" per i nostri scopi."

Alla fine del 2018 il team ha raggiunto la "prima luce" con il nuovo sistema MIRC-X completo, il momento in cui il nuovo strumento ha catturato la luce delle stelle per la prima volta, con l'innovativo sistema

"Siamo partiti con successo nella nostra campagna di osservazione e non vediamo l'ora di analizzare i dati che abbiamo registrato, " ha detto il professor Kraus, "Le immagini ci mostreranno come poteva apparire il sistema solare 4,5 miliardi di anni fa, nel momento in cui si formarono la Terra e gli altri pianeti. "

"Ogni volta che gli astronomi hanno acceso una macchina di un ordine di grandezza più capace delle generazioni precedenti e l'hanno puntata verso il cielo, hanno scoperto cose nuove ed entusiasmanti sull'Universo, " Ha aggiunto il professor Monnier. "Spero che lo stesso accada con il nostro nuovo strumento.

Il team dello strumento comprende scienziati dell'Università di Exeter, Università del Michigan, e l'Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble. Il progetto MIRC-X ha ricevuto finanziamenti dal Consiglio europeo della ricerca e dall'Università di Exeter e si basa su finanziamenti precedenti della National Science Foundation degli Stati Uniti. Il team ringrazia First Light Imaging SRS per la proficua collaborazione e Fujikura Europe Ltd per aver fornito un campione delle proprie fibre ottiche.