Migliorare la capacità di indagine sulle atmosfere degli esopianeti
Gli esopianeti sono corpi celesti al di fuori del nostro sistema solare. Uno dei metodi per studiare questi pianeti lontani, come i giganti gassosi, è la misurazione della loro composizione atmosferica. Questa può infatti rivelare molte proprietà fondamentali, come il meccanismo di formazione del pianeta e la sua struttura interna. Ma nonostante esistano strumenti di imaging all’avanguardia, la loro risoluzione spettrale è molto bassa e limita la raccolta di informazioni atmosferiche dettagliate. «I dati a bassa risoluzione spettrale sono sufficienti per analizzare la temperatura e la gravità di questi oggetti, e la presenza di grandi bande di assorbimento ci informa sulle molecole dominanti», spiega Arthur Vigan, ricercatore di astrofisica e strumentazione presso il Laboratorio di astrofisica di Marsiglia, in Francia, e coordinatore del progetto HiRISE. «Tuttavia, è impossibile misurare quantità molto specifiche come il rapporto carbonio-ossigeno, che può dirci come e dove si è formato il pianeta nel disco di gas e polvere che circondava la stella primordiale», aggiunge Vigan. «Altre quantità che non possono essere misurate sono la velocità orbitale dei pianeti e il loro tasso di rotazione, anch’essi di particolare interesse per comprendere questi oggetti e i loro sistemi planetari», spiega il ricercatore. Nell’ambito del progetto HiRISE, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, Vigan e colleghi hanno progettato un nuovo dimostratore, che unisce le capacità di due strumenti esistenti installati sul Very Large Telescope dell’ESO (VLT) in Cile. Grazie alla sua risoluzione spettrale maggiore, il dimostratore dovrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio la formazione, la composizione e l’evoluzione dei giovani esopianeti.
Una combinazione di strumenti avanzati per raccogliere i segnali degli esopianeti
Il dimostratore, chiamato HiRISE, unisce l’imager di esopianeti SPHERE con lo spettrografo ad alta risoluzione CRIRES: tramite fibre ottiche, il segnale di un pianeta noto all’imager viene trasmesso allo spettrografo. «Si tratta di una novità, nel senso che prima di HiRISE, e del suo equivalente americano KPIC, nessuno avrebbe immaginato di eseguire una spettroscopia ad alta risoluzione direttamente su questi oggetti celesti», osserva Vigan. Per sviluppare il dimostratore, l’équipe è partita da simulazioni end-to-end per valutare la fattibilità, e ha sviluppato un componente optomeccanico per lo strumento. «Un ostacolo al funzionamento del nostro strumento era la necessità di inserire nuovi moduli negli strumenti SPHERE e CRIRES, e la posa di 80 metri di fibra intorno al telescopio», spiega Vigan. Una volta soddisfatti del progetto, lo strumento è stato assemblato e collaudato nel laboratorio di Marsiglia. L’installazione è avvenuta presso il VLT a giugno 2023, e i primi test nel cielo sono seguiti nello stesso mese.
Il successo di uno strumento estraneo
«Il progetto può essere considerato un grande successo», osserva Vigan. «Riuscire a installare uno strumento innovativo come HiRISE sul VLT con le risorse limitate che avevamo a disposizione è un risultato molto importante.» HiRISE è il primo strumento esterno aggiunto al VLT negli ultimi 15 anni e rimarrà installato almeno fino al 2027.
Nuovi dati sull’atmosfera di nuovi esopianeti
I test in cielo hanno dimostrato prestazioni eccellenti e l’équipe ha avviato una nuova fase di sfruttamento scientifico. A novembre 2023, la squadre di HiRISE ha iniziato una nuova indagine per studiare la composizione e le orbite degli esopianeti e per cercare satelliti extrasolari. «Abbiamo già osservato cinque esopianeti e sono già in arrivo scoperte entusiasmanti», afferma Vigan. «Abbiamo in programma l’osservazione di altre notti nel 2024. Ci auguriamo di vedere molti risultati nei prossimi anni.»
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