venerdì 29 giugno 2012

Nuova Tecnica Per Rilevare Le Atmosfere Dei Pianeti Extrasolari





l pianeta Tau Bootis b [1] è stato uno dei primi pianeti extrasolari ad essere scoperto nel 1996, ed è ancora uno dei più vicini pianeti extrasolari conosciuti.
Anche se la sua stella madre è facilmente visibile ad occhio nudo, il pianeta non era certo e fino ad ora poteva essere rilevato solo attraverso i suoi effetti gravitazionali sulla stella. Tau Bootis b è un gioviano caldo, in orbita molto vicino alla sua stella madre.

Come la maggior parte dei pianeti extrasolari di questo tipo, non transita sul disco della sua stella. Fino ad oggi tali transiti erano indispensabili per consentire lo studio delle loro atmosfere: quando un pianeta passa davanti alla sua stella imprime le proprietà dell'atmosfera nella luce delle stelle. Poiché esso invece non brilla sulla luce della stella attraverso l'atmosfera, ma verso di noi, questo significa che l'atmosfera del pianeta non poteva essere studiata.

Ma ora, dopo 15 anni di tentativi, il tenue bagliore che si sprigiona dalla sua calda atmosfera puó essere sondata dagli astronomi in modo affidabile per la prima volta. Il team ha utilizzato il CRIRES [2] uno strumento montato sul Very Large Telescope (VLT) dell'ESO al Paranal Observatory in Cile.

Essi hanno combinato le osservazioni a raggi infrarossi di alta qualità (a lunghezze d'onda intorno a 2.3 micron) [3] con un abile trucco per distinguere il debole segnale del pianeta da quello molto più forte della stella madre [4].

L'autore principale dello studio Matteo Brogi (Leiden Observatory, Paesi Bassi), ha spiegato: "Grazie alle osservazioni di alta qualità fornite dal VLT e dal CRIRES, siamo stati in grado di studiare lo spettro del sistema in modo molto più dettagliato di quanto sia stato possibile fare prima, con circa lo 0,01% della luce che vediamo proviene dal pianeta e il resto dalla stella, quindi questo non è stato facile".

La maggior parte dei pianeti intorno ad altre stelle sono stati scoperti grazie ai loro effetti gravitazionali impressi sulle loro stelle madri, il che limita le informazioni che possono essere raccolte sulla massa: esse consentono solo un limite inferiore al quale devono essere calcolate per la massa di un pianeta [5]. La nuova tecnica è molto più potente. Osservando direttamente la luce del pianeta, ha permesso agli astronomi di misurare l'angolo dell'orbita del pianeta e quindi di elaborare la sua massa con precisione. Per tracciare i cambiamenti in movimento del pianeta mentre orbita attorno alla sua stella, il team ha determinato in modo affidabile per la prima volta che Tau Bootis b orbita intorno alla sua stella ospite con un angolo di 44 gradi e ha una massa sei volte quella del pianeta Giove nel nostro proprio Sistema Solare.

"Le nuove osservazioni del VLT risolvono il problema della massa di Tau Bootis b che perdurava da oltre 15 anni. Grazie alla nuova tecnica adesso possiamo anche studiare le atmosfere di pianeti extrasolari che non transitano sulle loro stelle ma anche misurare con precisione le loro masse , che prima era impossibile", dice Ignas Snellen (Osservatorio di Leiden, Paesi Bassi), co-autore della carta. "Questo è un grande passo avanti".

Oltre a rilevare la luce dell'atmosfera e misurare la massa d8 Tau Bootis B, il team ha sondato la sua atmosfera e ha misurato la quantità di presenza di monossido di carbonio, così come la temperatura a diverse altezze per mezzo di un confronto tra le osservazioni e modelli teorici.
Un risultato sorprendente di questo lavoro è che le nuove osservazioni indicherebbero un'atmosfera con una temperatura calda più in alto. Questo risultato è l'esatto opposto dell'inversione di temperatura, un aumento della temperatura con l'altezza, trovato per gli altri pianeti extrasolari Giove caldo [6] [7].

Le osservazioni del VLT mostrano che la spettroscopia ad alta risoluzione da telescopi terrestri è uno strumento prezioso per un'analisi dettagliata delle atmosfere non transitanti dei pianeti extrasolari. Il rilevamento di molecole diverse, in futuro, permetterà agli astronomi di saperne di più sulle condizioni atmosferiche del pianeta.

Effettuando misurazioni lungo l'orbita del pianeta, gli astronomi possono anche essere in grado di tracciare i cambiamenti atmosferici del pianeta tra mattina e sera.
"Questo studio mostra l'enorme potenziale degli attuali e dei futuri telescopi terrestri, come l'E-ELT. Forse un giorno potremmo anche osservare le prove dell'attività biologica su pianeti simili alla Terra", conclude Ignas Snellen.

Note
[1] Il nome del pianeta, Bootis Tau b, coniuga il nome della stella (Tau Bootis o Bootis τ, τ è la lettera greca "tau", non una lettera "t") con la lettera "b" che indica che questo è il primo pianeta scoperto attorno a questa stella. La designazione Tau Bootis uno viene usata per la stessa stella.

[2] Criogenic InfraRed Echelle Spectrometer

[3] A lunghezze d'onda infrarosse, la stella emette meno luce rispetto al regime ottico, quindi questo è un regime di lunghezza d'onda favorevole per separare il segnale del pianeta..

[4] Questo metodo utilizza la velocità del pianeta in orbita intorno alla sua stella madre per distinguere la sua radiazione da quella della stella e anche a dalle caratteristiche provenienti dall'atmosfera terrestre. Lo stesso team di astronomi ha testato questa tecnica, prima su un pianeta in transito, misurando la sua velocità orbitale durante la traversata del disco stellare.

[5] Questo perché l'inclinazione dell'orbita è normalmente nota. Se l'orbita del pianeta è inclinata rispetto alla linea di vista tra Terra e la stella, un pianeta più massiccio provoca lo stesso movimento osservato avanti e indietro della stella come ub pianeta illuminato in un'orbita meno inclinata e non è possibile separare i due effetti.

[6]Le inversioni termiche si pensa che siano caratterizzate da caratteristiche molecolari in emissione nello spettro, piuttosto che in assorbimento, come interpretato dalle osservazioni fotometriche di pianeti gioviani caldi, con il telescopio spaziale Spitzer. Il pianeta extrasolare HD209458b è l'esemplare più studiato per le inversioni termiche nelle atmosfere dei pianeti extrasolari.

[7] Questa osservazione supporta modelli in cui le emissioni ultraviolette associate all'attività cromosferica, simile a quella esibita dal stella ospite del Tau Bootis b, è responsabile dell'inibizione dell'inversione termica.

Foto In Alto
Rappresentazione artistica che mostra il pianeta extrasolare Tau Bootis b, uno dei primi pianeti ad essere scoperto nel 1996, ed è ancora uno dei più stretti sistemi planetari conosciuti fino ad oggi. Gli astronomi hanno utilizzando il Very Large Telescope dell'ESO per catturare e studiare la debole luce dal pianeta per la prima volta, Con l'ausilio di un trucco intelligente, il team ha scoperto che la sua atmosfera sembra essere più fresca in alto, l'opposto di quanto ci si aspettava. (Credit: ESO / L. Calçada)


Traduzione A Cura Di Arthur McPaul

Fonte:
http://www.sciencedaily.com/releases/2012/06/120627132051.htm

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