Nel 2016, gli astronomi che lavorano per l'Osservatorio europeo meridionale (ESO) hanno confermato l'esistenza di un pianeta terrestre attorno al vicino stellare più prossimo della Terra, Proxima Centauri. La scoperta di questo vicino pianeta extrasolare (Proxima b) non ha destato entusiasmo perché, oltre ad essere di dimensioni simili alla Terra, è stato trovato orbitare all'interno della zona abitabile della stella (HZ).

Grazie ad un team guidato dall'INAF, un secondo esopianeta (una super-Terra) è stato trovato all'inizio di quest'anno intorno a Proxima Centauri utilizzando il metodo della velocità radiale. Sulla base della separazione tra i due pianeti, un altro team guidato dall'INAF ha tentato di osservare questo pianeta utilizzando il metodo di imaging diretto. Anche se non del tutto riuscito, le loro osservazioni sollevano la possibilità che questo pianeta abbia un sistema di anelli attorno ad esso, molto simile a Saturno.

Per il loro studio, che recentemente è apparso sulla rivista Astronomia e astrofisica , il team si è basato sui dati ottenuti dallo strumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) sul Very Large Telescope (VLT) dell'ESO. Questo sistema di ottica adattiva estrema e impianto coronagrafico è dedicato alla caratterizzazione di sistemi di esopianeti a lunghezze d'onda ottiche e del vicino infrarosso.

Per anni, SPHERE ha rivelato l'esistenza di dischi protoplanetari attorno a stelle lontane, qualcosa che è estremamente difficile da fare usando l'ottica convenzionale. Però, questo particolare insieme di dati è stato raccolto durante il sondaggio SpHere INfrared Survey for Exoplanets (SHINE) di quattro anni, dove SPHERE è stato utilizzato per l'immagine di 600 stelle vicine nello spettro del vicino infrarosso.

Basandosi sull'alto contrasto e l'elevata risoluzione angolare di SPHERE, lo scopo di questa indagine era di caratterizzare nuovi sistemi planetari ed esplorare come si sono formati. Uno di questi sistemi era Proxima Centauri, una stella di tipo M (nana rossa) di piccola massa situata a soli 4,25 anni luce dal nostro Sistema Solare. Al momento del sondaggio, che andava da a , l'esistenza di Proxima c non era ancora nota.

Come Proxima b, Proxima c è stato scoperto utilizzando il metodo della velocità radiale (noto anche come spettroscopia Doppler). Consiste nel misurare il movimento di una stella avanti e indietro (o "oscillazione") per determinare se sta subendo l'azione dell'influenza gravitazionale di un sistema di pianeti. Però, il team era fiducioso che se Proxima c stava producendo un segnale sufficientemente grande nell'infrarosso, SPHERE lo avrebbe rilevato.

Come il team, guidato da Raffael Gratton dell'Osservatorio Astronomico di Padova, ha spiegato i propri metodi nel loro studio:"Abbiamo cercato una controparte nelle immagini SPHERE acquisite durante quattro anni attraverso l'indagine SHINE. Per tenere conto del grande moto orbitale del pianeta, abbiamo utilizzato un metodo che assume l'orbita circolare ottenuta dalle velocità radiali e sfrutta la sequenza di osservazioni acquisite vicino alla quadratura nell'orbita. Abbiamo verificato questo con un approccio più generale che considera il moto kepleriano, K-stacker."

Sfortunatamente, i dati di SPHERE non hanno rivelato rilevazioni chiare di Proxima c. Quello che hanno trovato era un segnale candidato che aveva un forte rapporto segnale-rumore e che l'orientamento del suo piano orbitale si adattava bene a un'immagine precedente scattata utilizzando l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Però, hanno anche notato che la sua posizione e il movimento orbitale (noto anche come segnale astrometrico) non erano coerenti con quanto osservato dalla missione Gaia dell'ESA. Scorso, ma non meno importante, hanno scoperto che il candidato aveva una luminosità apparente inaspettatamente alta (aka. flusso) un pianeta in orbita attorno a una stella nana rossa. A causa di ciò, il team non ha potuto dire con certezza se ciò che hanno osservato fosse effettivamente Proxima c.

Però, quest'ultimo elemento ha sollevato un'altra possibilità che il team ha dovuto considerare, che l'insolita luminosità può essere il risultato di un materiale circumplanetario. In altre parole, teorizzano che la luminosità potrebbe essere causata da un sistema di anelli attorno a Proxima c, che irradierebbe ulteriore luce nello spettro infrarosso e contribuirebbe alla luminosità totale. Come spiegano:

"In questo caso immaginiamo o un cospicuo sistema ad anello, o la produzione di polvere da collisioni all'interno di uno sciame di satelliti, o l'evaporazione della polvere che aumenta la luminosità del pianeta. Questo sarebbe insolito per i pianeti extrasolari, con Fomalhaut b, per i quali non esiste una determinazione dinamica della massa, come l'unico altro possibile esempio."

Ciò rende Proxima c un obiettivo primario per gli studi di follow-up che utilizzano misurazioni della velocità radiale, immagini nel vicino infrarosso, e altri metodi. Inoltre, telescopi di nuova generazione come il Thirty Meter Telescope (TMT), il telescopio gigante di Magellano (GMT), e l'Extremely Large Telescope (ELT) dell'ESO, sarà particolarmente adatto per condurre indagini dirette di imaging di questo sistema per rilevare Proxima c.

Cosa c'è di più, se gli astronomi riescono a confermare che il candidato visto qui era Proxima c, allora è probabile che Breakthrough Starshot voglia entrare in azione! Per anni, questa organizzazione ha lavorato per l'obiettivo di inviare un wafercraft su scala grammo al sistema Alpha Centauri mediante propulsione a energia diretta. Dalla scoperta di Proxima b, si è parlato anche di fare un flyby di Proxima Centauri.

Non solo questo veicolo spaziale sarebbe in grado di osservare da vicino Proxima b, potrebbe anche oscillare vicino a Proxima c e ottenere alcune istantanee del pianeta e del suo (possibile) sistema di anelli. Indipendentemente, se i risultati della squadra sono confermati, sarà la prima volta che è stata effettuata l'imaging diretto di un pianeta scoperto dalle misurazioni della velocità radiale e la seconda volta in cui si sono verificate riflessioni da materiale circumplanetario (dopo Fomalhaut b).

In ogni caso, questi risultati potrebbero avere implicazioni significative per gli studi futuri e la caratterizzazione di Proxima Centauri.