Lo strumento di imaging di esopianeti più nuovo e più potente al mondo, il Gemini Planet Imager ( GPI ) sul telescopio Gemini South da 8 metri, ha catturato la sua immagine infrarossa di prima luce di un esopianeta: Beta Pictoris b , che orbita intorno alla stella Beta Pictoris, la seconda stella più luminosa della costellazione meridionale del Pittore. Il pianeta è abbastanza evidente nell'immagine sopra come un gruppo luminoso di pixel appena in basso a destra della stella al centro (che è fisicamente coperto da un piccolo disco opaco per bloccare il bagliore). Ma quel gruppo di pixel è davvero lontano pianeta a 63 anni luce di distanza e molte volte più massiccio, oltre che il 60% più grande, di Giove!
E questo è solo l'inizio.
GPI installato sul telescopio Gemini South 8m. GPI è la suite in scatola montata sotto la piattaforma. (Osservatorio Gemelli)
Mentre molti esopianeti sono stati scoperti e confermati negli ultimi due decenni utilizzando varie tecniche, pochissimi sono stati effettivamente ripresi direttamente. È estremamente difficile risolvere il debole bagliore della luce riflessa di un pianeta dall'interno del bagliore brillante della sua stella, ma GPI è stato progettato per fare proprio questo.
'La maggior parte dei pianeti che conosciamo fino ad oggi sono noti solo grazie a metodi indiretti che ci dicono che un pianeta è lì, un po' sulla sua orbita e massa, ma non molto altro', ha detto Bruce Macintosh del Lawrence Livermore National Laboratory , che ha guidato il team che ha costruito lo strumento. 'Con GPI immaginiamo direttamente i pianeti intorno alle stelle: è un po' come essere in grado di sezionare il sistema e immergersi davvero nella composizione e nelle caratteristiche atmosferiche del pianeta'.
E GPI non si limita a visualizzare esopianeti distanti delle dimensioni di Giove; li immaginarapidamente.
'Anche queste prime immagini della prima luce sono migliori di quasi un fattore dieci rispetto alla precedente generazione di strumenti', ha affermato Macintosh. ' In un minuto, vedevamo pianeti che prima impiegavamo un'ora per essere rilevati.'
Nonostante le sue grandi dimensioni, Beta Pictoris b è un pianeta molto giovane, che si stima abbia meno di 10 milioni di anni (la stella stessa ne ha solo circa 12 milioni). La sua presenza è una testimonianza della capacità dei grandi pianeti di formarsi rapidamente e presto intorno a stelle appena formate.
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'Vedere un pianeta vicino a una stella dopo appena un minuto è stata un'emozione, e l'abbiamo visto solo la prima settimana dopo che lo strumento è stato messo sul telescopio!' ha aggiunto Fredrik Rantakyro, uno scienziato dello staff Gemini che lavora allo strumento. 'Immagina cosa sarà in grado di fare una volta che avremo ottimizzato e messo a punto completamente le sue prestazioni.'
Un'altra delle immagini della prima luce di GPI ha catturato la luce diffusa da a anello di polvere che circonda la giovane stella HR4796A, distante circa 237 anni luce:
Immagini GPI in prima luce di HR4796A. (Elaborazione di Marshall Perrin, Space Telescope Science Institute.)
L'immagine a sinistra mostra la luce normale, inclusi sia l'anello di polvere che la luce residua della stella centrale diffusa dalla turbolenza nell'atmosfera terrestre. L'immagine a destra mostra solo la luce polarizzata. La luce delle stelle rimanente non è polarizzata e quindi rimossa. La luce dal bordo posteriore del disco (a destra della stella) è fortemente polarizzata mentre riflette verso la Terra, e quindi appare più luminosa del bordo rivolto in avanti.
Si pensa che l'anello riflettente possa provenire da una cintura di asteroidi o comete in orbita attorno a HR4796A, e possibilmente modellato (o 'pascato', come gli anelli di Saturno) da pianeti non ancora visti. Le capacità avanzate di GPI hanno consentito di visualizzare l'intera circonferenza dell'anello.
Il team di integrazione GPI festeggia dopo aver ottenuto le prime immagini luminose (Osservatorio Gemelli)
Il successo di GPI nell'imaging di sistemi precedentemente noti come Beta Pictoris e HR4796A può solo indicare molte altre scoperte entusiasmanti di esopianeti a venire.
'L'intera comunità degli esopianeti è entusiasta che GPI possa inaugurare una nuova era di scoperte di pianeti', afferma la fisica ed esperta di esopianeti Sara Seager del Massachusetts Institute of Technology. “Ogni tecnica di rilevamento di esopianeti ha il suo periodo di massimo splendore. In primo luogo è stata la tecnica della velocità radiale (ricerche planetarie a terra che hanno avviato l'intero campo). In secondo luogo era la tecnica del transito (vale a dire Keplero). Ora è il turno della tecnica di individuazione dei pianeti con l''imaging diretto' a fare le onde».
Quest'anno il team GPI inizierà un'indagine su larga scala, osservando 600 giovani stelle per vedere quali pianeti giganti potrebbero orbitare intorno a loro.
“Un giorno ci sarà uno strumento che assomiglierà molto a GPI, su un telescopio nello spazio. E le immagini e gli spettri che usciranno da quello strumento mostreranno un piccolo punto blu che è un'altra Terra'.
– Bruce Macintosh, capo squadra GPI
Le osservazioni di cui sopra sono state condotte lo scorso novembre durante un 'debutto estremamente senza problemi'. Il telescopio Gemini South si trova vicino alla vetta del Cerro Pachon nel Cile centrale, ad un'altitudine di 2.722 metri.