Negli ultimi quattro anni, uno strumento collegato a un telescopio nelle Ande cilene, noto come Gemini Planet Imager, ha fissato lo sguardo su 531 stelle alla ricerca di nuovi pianeti. Il gruppo, guidato dalla Stanford University, sta ora rilasciando i primi risultati della prima metà del sondaggio, pubblicato il 12 giugno su The Giornale Astronomico .

Il sondaggio ha ripreso sei pianeti e tre nane brune in orbita attorno a queste 300 stelle e ha offerto nuovi dettagli sui pianeti simili a Giove, che potrebbe influenzare le teorie su come la Terra si sia formata e sia diventata abitabile.

"Negli ultimi vent'anni, gli astronomi hanno scoperto tutti questi sistemi solari che sono davvero diversi dal nostro, " disse Bruce Macintosh, professore di fisica a Stanford nella School of Humanities and Sciences. "La domanda che vogliamo capire alla fine è:ci sono elementi vitali, Pianeti simili alla Terra là fuori? E un modo per rispondere è capire come si formano gli altri sistemi solari".

A differenza di altre tecniche di caccia al pianeta, che si basano sulla ricerca di segni di un pianeta, come l'effetto della sua gravità sulla stella madre, piuttosto che sul pianeta stesso, il Gemini Planet Imager prende immagini dirette, estraendo il debole pianeta dal bagliore di una stella un milione di volte più luminoso.

"I pianeti giganti del nostro sistema solare vivono tra le cinque e le 30 volte la distanza orbitale della Terra, e per la prima volta stiamo sondando una regione simile intorno ad altre stelle, "ha detto Eric Nielsen, ricercatore presso l'Istituto Kavli per l'astrofisica delle particelle e la cosmologia e autore principale dell'articolo. "È piuttosto eccitante poter iniziare a mettere insieme un censimento dei pianeti più grandi di Giove nei sistemi solari esterni di alcune delle nostre stelle vicine".

Forse un sistema speciale

La maggior parte delle altre tecniche sondano le parti interne dei sistemi solari. Ma il Gemini Planet Imager si concentra specificamente su esopianeti di grandi dimensioni, giovani e lontani dalla stella orbitano. Nel nostro sistema solare, le parti esterne sono la casa dei pianeti giganti. Il Gemini Planet Imager aiuta i ricercatori a capire meglio se altri sistemi solari hanno pianeti come Giove. Però, mentre Gemini Planet Imager è uno degli imager di pianeti più sensibili, ci sono ancora oggetti che lo sfuggono e i pianeti che questa squadra può attualmente vedere sono quelli più del doppio della massa di Giove.

Nella prima metà del sondaggio, il Gemini Planet Imager ha trovato meno esopianeti di quanto si aspettassero i ricercatori. Però, gli esopianeti che hanno visto hanno contribuito a uno dei loro risultati più forti:ognuno dei sei pianeti orbitava attorno a un grande, stella luminosa, nonostante il fatto che i pianeti siano più facili da vedere vicino a stelle deboli. Ciò mostra in modo conclusivo che i pianeti giganti in orbita ampia sono più comuni intorno a stelle di grande massa, almeno 1,5 volte più massiccio del sole. Nel frattempo, per stelle simili al sole, I cugini più grandi di Giove sono molto più rari dei piccoli pianeti scoperti vicino alla loro stella da missioni come Kepler della NASA.

"Dato ciò che noi e altri sondaggi abbiamo visto finora, il nostro sistema solare non assomiglia ad altri sistemi solari, "Macintosh ha detto. "Non abbiamo tanti pianeti ammassati così vicino al sole quanto loro alle loro stelle e ora abbiamo prove provvisorie che un altro modo in cui potremmo essere rari è avere questo tipo di Giove-e- su pianeti."

Sebbene gli esopianeti esatti equivalenti a Giove siano appena oltre la portata dei loro strumenti, non trovare nemmeno un accenno di qualcosa di simile a Giove attorno a queste 300 stelle lascia aperta la possibilità che il nostro Giove sia speciale.

Un altro risultato della prima metà del sondaggio è che le nane brune, oggetti più grandi dei pianeti ma più piccoli delle stelle, sono una popolazione molto distinta dai pianeti. Questo potrebbe indicare un diverso meccanismo di formazione per questa classe di oggetti, suggerendo che le nane brune sono più simili alle stelle fallite che ai pianeti di grandi dimensioni.

In combinazione con altre tecniche, questo articolo individua una distanza da una stella alla quale il numero di pianeti giganti passa dall'aumentare al diminuire, a circa 5-10 unità astronomiche (un'unità astronomica è la distanza dal sole alla Terra).

"La regione al centro potrebbe essere quella in cui è più probabile trovare pianeti più grandi di Giove attorno ad altre stelle, "Nielsen ha aggiunto, "il che è molto interessante poiché è qui che vediamo Giove e Saturno nel nostro sistema solare".

Tutti e tre i risultati principali supportano l'ipotesi che i pianeti giganti probabilmente si formino "dal basso verso l'alto" per accumulo di particelle attorno a un nucleo solido, mentre le nane brune probabilmente si formano "dall'alto verso il basso" a causa di enormi instabilità gravitazionali nel disco di gas e polvere da cui si sviluppa un sistema solare.

Si stanno facendo strada verso la Terra

Il Gemini Planet Imager Exoplanet Survey (GPIES) ha osservato il suo 531°, e finale, nuova stella nel gennaio 2019. Il team di Gemini Planet Imager sta ora lavorando per rendere lo strumento più sensibile ai piccoli, esopianeti più freddi che orbitano più vicini ai loro soli. Nel frattempo, i rilievi capaci di osservare indirettamente quegli esopianeti stanno spostando la loro sensibilità verso l'esterno. In un futuro non troppo lontano, i due dovrebbero riunirsi agli angoli dello spazio dove un sistema solare come il nostro potrebbe ancora nascondersi. Qualunque sia lo strumento che per primo è in grado di vedere direttamente un mondo simile alla Terra, Macintosh immagina che sarà, almeno in parte, un discendente del Gemini Planet Imager.

"Proprio adesso, vediamo questi pianeti come sfocati, macchie rosse. un giorno, sarà una macchia blu sfocata. E quel poco, minuscolo, sfocato, la macchia blu sarà una Terra, "Macintosh ha detto. "Arrivare sulla Terra richiederà una missione spaziale che probabilmente è di circa 20 anni di distanza. Ma quando vola, userà uno spettrografo come quello che abbiamo costruito e specchi deformabili come quello che abbiamo e un software con righe di codice che abbiamo scritto".

Più immediatamente, i membri del team GPIES intendono pubblicare ulteriori risultati sul sondaggio, comprese le informazioni che hanno raccolto sulle atmosfere degli esopianeti che hanno visto, e terminare l'analisi dei dati ottenuti durante la seconda metà dell'indagine.

"Ho aiutato a scattare le prime immagini di ricerca del pianeta GPIES quattro anni e mezzo fa, " disse Roberto De Rosa, uno scienziato ricercatore presso l'Istituto Kavli per l'astrofisica delle particelle e la cosmologia e coautore dell'articolo, che ha trascorso molte notti osservando con il Gemini Planet Imager in Cile e lontano da Stanford. "È agrodolce vederlo volgere al termine."