Gli astronomi alla ricerca di pianeti simili alla Terra in altri sistemi solari hanno fatto una svolta osservando più da vicino la superficie delle stelle.

Una nuova tecnica sviluppata da un team internazionale di ricercatori, guidati dagli astronomi di Yale Rachael Roettenbacher, Sam Cabot e Debra Fischer, utilizza una combinazione di dati provenienti da telescopi terrestri e orbitanti per distinguere tra segnali luminosi provenienti dalle stelle e segnali provenienti dai pianeti in orbita attorno a quelle stelle.

Uno studio che descrive in dettaglio la scoperta è stato accettato da The Astronomical Journal .

"Le nostre tecniche mettono insieme tre diversi tipi di osservazioni contemporanee per concentrarsi sulla comprensione della stella e dell'aspetto della sua superficie", ha detto Roettenbacher, un borsista post-dottorato di 51 Pegasi b a Yale e autore principale dell'articolo. "Da uno dei set di dati, creiamo una mappa della superficie che ci consente di rivelare maggiori dettagli nei dati sulla velocità radiale mentre cerchiamo segnali da piccoli pianeti.

"Questa procedura mostra il valore di ottenere più tipi di osservazione contemporaneamente."

Per decenni, gli astronomi hanno utilizzato un metodo chiamato velocità radiale come un modo per cercare esopianeti in altri sistemi solari. La velocità radiale si riferisce al movimento di una stella lungo la linea di vista di un osservatore.

Gli astronomi cercano variazioni nella velocità di una stella che potrebbero essere causate dall'attrazione gravitazionale di un pianeta in orbita. Questi dati provengono tramite spettrometri, strumenti che osservano la luce emessa da una stella e allungano la luce in uno spettro di frequenze che possono essere analizzate.

Tuttavia, poiché gli astronomi si sono affrettati a sviluppare metodi per rilevare pianeti simili alla Terra, si sono imbattuti in una barriera che ha fermato il progresso per anni. L'energia emessa dalle stelle crea un calderone bollente di plasma convettivo che distorce le misurazioni della velocità radiale, oscurando i segnali provenienti da piccoli pianeti rocciosi.

Ma una nuova generazione di strumenti avanzati sta affrontando questo problema. Questi strumenti includono l'EXtreme PREcision Spectrograph (EXPRES), progettato e costruito dal team di Fischer a Yale, il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) e l'array di telescopi interferometrici del Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA).

Per il nuovo studio, i ricercatori hanno utilizzato i dati TESS per ricostruire la superficie di Epsilon Eridani, una stella nella costellazione meridionale dell'Eridano visibile dalla maggior parte della superficie terrestre. Hanno quindi cercato le macchie stellari, le regioni più fredde sulla superficie di una stella causate da forti campi magnetici.

"Con le ricostruzioni, conosci le posizioni e le dimensioni dei punti sulla stella e sai anche quanto velocemente ruota la stella", ha detto Cabot. "Abbiamo sviluppato un metodo che poi ti dice che tipo di segnale vedresti con uno spettrometro."

I ricercatori hanno quindi confrontato le loro ricostruzioni TESS con i dati dello spettrometro EXPRES raccolti simultaneamente da Epsilon Eridani.

"Questo ci ha permesso di legare direttamente i contributi della firma della velocità radiale a caratteristiche specifiche sulla superficie", ha detto Fischer. "Le velocità radiali degli spot stellari combaciano perfettamente con i dati di EXPRES."

I ricercatori hanno anche utilizzato un'altra tecnica, chiamata interferometria, per rilevare una macchia stellare su Epsilon Eridani, il primo rilevamento interferometrico di una macchia stellare su una stella simile al Sole.

L'interferometria combina telescopi separati per creare un telescopio molto più grande. Per questo, i ricercatori hanno utilizzato l'array CHARA, il più grande interferometro ottico del mondo, situato in California.

Roettenbacher ha affermato che lei e i suoi colleghi applicheranno la loro nuova tecnica a insiemi di osservazioni interferometriche per visualizzare direttamente l'intera superficie di una stella e determinarne il contributo alla velocità radiale.

"L'imaging interferometrico non è qualcosa che viene fatto per molte stelle perché la stella deve essere vicina e luminosa. Ci sono anche una manciata di altre stelle su cui possiamo applicare il nostro approccio pionieristico", ha affermato Roettenbacher.

Gli ex ricercatori di Yale Lily Zhao, che ora è al Flatiron Institute, e John Brewer, che ora è alla San Francisco State University, sono tra i coautori dello studio.