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13 Dicembre 2019
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    Lo strumento all’avanguardia per il VLTI rivela i dettagli di un esopianeta devastato dalla tempesta usando l’interferometria ottica.

    Una rappresentazione artistica del pianeta chiamato HR8799e. Grazie allo strumento GRAVITY è stato possibile rilevarne in modo diretto la complessa atmosfera esoplanetaria con nubi contenenti ferro e silicati che turbinano in una tempesta di dimensioni pari a quelle del pianeta. La tecnica presenta possibilità uniche per caratterizzare molti degli esopianeti oggi conosciuti. Crediti: ESO/L. Calçada

    Lo strumento GRAVITY installato sul VLTI (Very Large Telescope Interferometer) dell’ESO ha effettuato la prima osservazione diretta di un esopianeta mediante interferometria ottica. Questo metodo ha rivelato una complessa atmosfera esoplanetaria con nubi contenenti ferro e silicati che turbinano in una tempesta di dimensioni pari a quelle del pianeta. La tecnica presenta possibilità uniche per caratterizzare molti degli esopianeti oggi conosciuti.

    Il risultato è stato annunciato oggi in una lettera pubblicata dalla rivista Astronomy and Astrophysics da parte delle collaborazione GRAVITY, lettera in cui sono state presentate le osservazioni dell’esopianeta HR8799e ottenute con l’interferometria ottica. L’esopianeta è stata scoperto nel 2010 in orbita intorno a HR8799, giovane stella di sequenza principale che si trova a circa 129 anni luce dalla Terra nella costellazione di Pegaso.

    L’odierno risultato, che rivela nuove proprietà di HR8799e, ha richiesto uno strumento con altissima risoluzione e sensibilità. GRAVITY può utilizzare simultaneamente i quattro telescopi del VLT dell’ESO a simulare un singolo telescopio più grande utilizzando una tecnica nota come interferometria. Questo crea un super-telescopio – il VLTI – che raccoglie e districa con precisione la luce dall’atmosfera di HR8799e e da quella della sua stella madre.

    Veduta aerea della piattaforma in cima al Cerro Paranal (risalente al 1999), con le quattro cupole dei telescopi principali (UT) da 8,2 m di diametro e installazioni varie per l'interferometro del VLT, o VLTI. Tre telescopi ausiliari da 1,8 m (AT) e il cammino percorso dai fasci di luce sono stati sovraimposti alla fotografia. Si vedono anche una trentna di "stazioni" in cui gli AT possono essere posizionati per l'osservazione e da cui i fasci di luce dai telescopi possono entrare nel tunnel interferometrico sottostante. Le strutture rettilinee sono i supporti delle rotaie su cui i telescopi si muovono da una stazione all'altra. Il Laboratorio Interferometrico (in parte sotterraneo) e' al centro della piattaforma. Crediti: ESO

    HR8799e è un “super-Giove“, un mondo diverso da tutti quelli del nostro Sistema Solare, sia più massiccio che molto più giovane di qualsiasi pianeta in orbita attorno al Sole. Con un’età di soli 30 milioni di anni, questo pianeta extrasolare è abbastanza giovane da offrire agli scienziati una nuova finestra sulla formazione dei pianeti e dei sistemi planetari. L’esopianeta è completamente inospitale – l’energia residua dalla sua formazione e un potente effetto serra riscaldano HR8799e a una temperatura ostile di circa 1000 °C.

    Questa panoramica mostra i dintorni della giovane stella HR8799, nella costellazione di Pegaso. L'immagine e' stata ottenuta da materiale della DSS2 (Digitized Sky Survey 2). L'ubicazione di HR8799 e' indicata. Crediti: ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide de Martin.

    Per la prima volta l’interferometria ottica è stata utilizzata per rivelare i dettagli di un pianeta extrasolare, e la nuova tecnica ha fornito uno spettro di qualità senza precedenti – dieci volte più dettagliato rispetto alle osservazioni precedenti. Le misure sono state in grado di rivelare la composizione dell’atmosfera di HR8799e – che conteneva alcune sorprese.

    «La nostra analisi ha dimostrato che HR8799e ha un’atmosfera che contiene molto più monossido di carbonio rispetto al metano – qualcosa che non ci si aspetta dalla chimica di equilibrio», spiega il leader dell’equipe Sylvestre Lacour, ricercatore CNRS all’Osservatorio di Parigi – PSL e all’Istituto Max Planck di fisica extraterrestre. «Possiamo spiegare al meglio questo risultato sorprendente con venti verticali nella parte superiore dell’atmosfera che impediscono al monossido di carbonio di reagire con l’idrogeno per formare metano».

    L’equipe ha scoperto che l’atmosfera contiene anche nubi ricche di polvere di ferro e di silicati. Combinando questo risultato con l’eccesso di monossido di carbonio, possiamo pensare che l’atmosfera di HR8799e sia sottoposta a una tempesta enorme e violenta.

    «Le nostre osservazioni suggeriscono una palla di gas illuminata dall’interno, con raggi di luce calda che turbinano attraverso le zone tempestose di nubi oscure», elabora Lacour. «La convezione sposta le nuvole di silicati e particelle di ferro, che si disgregano e piovono verso l’interno. Questo è il quadro dell’atmosfera dinamica di un esopianeta gigante alla nascita, sottoposto a complessi processi fisici e chimici».

    Il risultato si basa sulla serie di incredibili scoperte di GRAVITY, tra cui scoperte eccezionali come l’osservazione effettuata l’anno scorso del gas che turbina al 30% della velocità della luce appena fuori l’orizzonte degli eventi del massiccio buco nero nel Centro Galattico.

    Si aggiunge ora un nuovo modo di osservare gli esopianeti al già vasto arsenale di metodi disponibili ai telescopi e agli strumenti dell’ESO – aprendo la strada a molte nuove scoperte notevoli.


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