Rappresentazione artistica del sistema PDS 70. I due pianeti sono visti cancellare una lacuna nel disco protoplanetario da cui sono nati. I pianeti sono riscaldati da materiale in caduta che stanno attivamente accrescendo e si illuminano di rosso. Nota che i pianeti e la stella non sono in scala e sarebbero di dimensioni molto più piccole rispetto alle loro relative separazioni. Credito:Osservatorio W. M. Keck/Adam Makarenko
Nuove prove mostrano che le prime immagini che catturano la nascita di una coppia di pianeti in orbita attorno alla stella PDS 70 sono in effetti autentiche.
Utilizzando un nuovo sensore di fronte d'onda a piramide a infrarossi per la correzione dell'ottica adattiva (AO) presso l'Osservatorio W. M. Keck a Maunakea alle Hawaii, un team di astronomi guidato dal Caltech ha applicato un nuovo metodo per scattare foto di famiglia dei piccoli pianeti, o protopianeti, e ne ha confermato l'esistenza.
I risultati della squadra sono pubblicati nel numero di oggi di Il Giornale Astronomico .
PDS 70 è il primo sistema multiplanetario conosciuto in cui gli astronomi possono assistere alla formazione di pianeti in azione. La prima immagine diretta di uno dei suoi pianeti, PDS 70b, è stata scattata nel 2018 seguita da più immagini scattate a diverse lunghezze d'onda del fratello, PDS 70c, nel 2019. Entrambi i protopianeti simili a Giove sono stati scoperti dal Very Large Telescope (VLT) dell'Osservatorio europeo meridionale.
"C'è stata un po' di confusione quando i due protopianeti sono stati ripresi per la prima volta, " ha detto Jason Wang, a Fondazione Heising-Simons 51 Pegasi b Fellow al Caltech e autore principale dello studio. "Gli embrioni del pianeta si formano da un disco di polvere e gas che circonda una stella appena nata. Questo materiale circumstellare si accumula sul protopianeta, creando una sorta di cortina fumogena che rende difficile differenziare il polveroso, disco gassoso dal pianeta in via di sviluppo in un'immagine."
Per aiutare a fare chiarezza, Wang e il suo team hanno sviluppato un metodo per districare i segnali dell'immagine dal disco circumstellare e dai protopianeti.
Un'immagine diretta dei protopianeti PDS 70 b e del pianeta c (etichettati con frecce bianche) con il disco circumstellare rimosso. L'immagine è stata acquisita utilizzando il sistema di ottica adattiva recentemente aggiornato dell'Osservatorio W. M. Keck. Credito:J. WANG, CALTECH
"Sappiamo che la forma del disco dovrebbe essere un anello simmetrico attorno alla stella mentre un pianeta dovrebbe essere un singolo punto nell'immagine, " disse Wang. "Quindi, anche se un pianeta sembra sedersi in cima al disco, come nel caso del PDS 70c, in base alla nostra conoscenza dell'aspetto del disco nell'intera immagine, possiamo dedurre quanto dovrebbe essere luminoso il disco nella posizione del protopianeta e rimuovere il segnale del disco. Tutto ciò che rimane è l'emissione del pianeta".
Il team ha scattato immagini di PDS 70 con la Near-Infrared Camera (NIRC2) sul telescopio Keck II, segnando la prima scienza per un coronografo a vortice installato in NIRC2 come parte di un recente aggiornamento, combinato con il sistema AO aggiornato dell'Osservatorio costituito da un nuovo sensore di fronte d'onda a piramide a infrarossi e un computer di controllo in tempo reale.
"La nuova tecnologia di rilevamento a infrarossi utilizzata nel nostro sensore di fronte d'onda a piramide ha notevolmente migliorato la nostra capacità di studiare gli esopianeti, specialmente quelli intorno a stelle di piccola massa in cui si sta verificando attivamente la formazione di pianeti, " disse Sylvain Cetre, ingegnere del software presso l'Osservatorio Keck e uno dei principali sviluppatori dell'aggiornamento AO. "Ci consentirà anche di migliorare la qualità della nostra correzione AO per obiettivi più difficili da visualizzare come il centro della nostra galassia".
Questo progetto ha beneficiato dell'innovativo sensore a infrarossi che misura le distorsioni della luce causate dall'atmosfera terrestre.
"La nuova tecnologia è un moltiplicatore della scienza, "dice Peter Kurczynski, Direttore del programma presso la National Science Foundation, che ha contribuito a finanziare questo progetto. "Permette indagini che prima non erano possibili".
AO è una tecnica utilizzata per rimuovere la sfocatura atmosferica che distorce le immagini astronomiche. Con il nuovo sensore del fronte d'onda a piramide a infrarossi e il controller in tempo reale installati, Il sistema AO dell'Osservatorio Keck è in grado di fornire risultati più nitidi, immagini più dettagliate.
"Le immagini del PDS 70 catturate dal team di Jason sono state tra i primi test della qualità scientifica prodotta dal sensore di fronte d'onda a piramide di Keck, " ha detto la scienziata AO Charlotte Bond, che ha svolto un ruolo chiave nella progettazione e installazione della tecnologia. "È emozionante vedere quanto preciso il nuovo sistema AO corregga la turbolenza atmosferica di oggetti polverosi come le giovani stelle dove dovrebbero risiedere i protopianeti, consentendo il più chiaro, visione più nitida delle versioni per bambini del nostro sistema solare."
