Il più grande numero di pianeti orfani scoperto nella Via Lattea


Rappresentazione artistica di un pianeta vagabondo.

Non ci si era mai imbattuti prima un gruppo così numeroso di “pianeti orfani”, come gli astronomi chiamano i mondi interstellari, vaganti per la Via Lattea senza una stella attorno alla quale orbitare. La scoperta è stata pubblicata oggi su Nature Astronomy.


Utilizzando le osservazioni e i dati d’archivio di diversi osservatori del NOIRLab della NSF, insieme alle osservazioni dei telescopi di tutto il mondo e in orbita, gli astronomi hanno scoperto almeno 70 nuovi pianeti orfani – pianeti che vagano nello spazio senza una stella madre – in una regione vicina della Via Lattea. Questo è il più grande campione di tali pianeti trovato in un singolo gruppo e quasi raddoppia il numero conosciuto nell’intero cielo.

I ricercatori hanno scoperto i pianeti in una vicina regione della Via Lattea conosciuta come l’associazione stellare Upper Scorpius OB. Questi pianeti delle dimensioni di Giove sono stati trovati esaminando i dati di oltre 20 anni di osservazioni.

I primi pianeti orfani sono stati scoperti negli anni ’90, ma le ultime scoperte hanno quasi raddoppiato il numero totale conosciuto.

Per trovare questi pianeti, il primo autore dello studio, Núria Miret-Roig del Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, presso l’Università di Bordeaux in Francia, con un team di astronomi, ha utilizzato osservazioni e dati d’archivio da una serie di grandi osservatori, tra cui strutture del NOIRLab della NSF, telescopi dell’European Southern Observatory, il Canada-France-Hawaii Telescope e il Subaru Telescope, per un totale di 80.000 immagini a largo campo in 20 anni di osservazioni.

Questa immagine mostra una piccola regione del cielo in direzione della costellazione dello Upper Scorpius. Essa ingrandisce un pianeta fluttuante scoperto di recente, vale a dire un pianeta che non orbita intorno a una stella ma che invece vaga liberamente per conto suo. Il pianeta fluttuante è il piccolo e luminoso punto rosso al centro dell’immagine.L’immagine è stata creata combinando i dati dello strumento OmegaCam del VLT Survey Telescope (VST) e dello strumento VIRCAM del Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA), entrambi situati all’Osservatorio Paranal dell’ESO in Cile. Le osservazioni con questi e altri strumenti hanno aiutato gli scienziati a distinguere i pianeti da stelle, nane brune e altri oggetti in questa regione del cielo. In agguato lontano da qualsiasi stella che li illumini, i pianeti fluttuanti sarebbero normalmente impossibili da fotografare, ma poco dopo la formazione emettono un debole bagliore che può essere rilevato da telecamere sensibili su potenti telescopi.

Hervé Bouy, un astronomo del Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, e capo progetto della ricerca, dice che la scoperta di così tanti pianeti liberi non sarebbe stata possibile senza l’accesso all’Astro Data Archive di NOIRLab e all’Astro Data Lab Science Platform gestito presso il Community Science and Data Center (CSDC).

I dati includono 247 immagini dal NEWFIRM imager a campo estremamente largo nell’infrarosso al Kitt Peak National Observatory (KPNO) in Arizona, 1348 immagini dallo stesso strumento NEWFIRM dopo che è stato trasferito al Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) in Cile, 2214 immagini dall’Infrared Side Port Imager che era precedentemente operativo sul Víctor M. Blanco 4-meter Telescope al CTIO, e 3744 immagini dalla Dark Energy Camera.

Il tesoro disponibile nel NOIRLab Astro Data Archive è stato fondamentale per questo studio“, dice Bouy. “Avevamo bisogno di immagini molto profonde e ad ampio campo sia nell’ottico che nel vicino infrarosso, che coprissero una lunga linea di base temporale. Quindi la Dark Energy Camera e NEWFIRM sono state molto interessanti per il nostro progetto perché sono tra le telecamere a largo campo più sensibili al mondo“.

Una delle telecamere CCD ad ampio campo più performanti al mondo, la Dark Energy Camera è stata progettata per il Dark Energy Survey finanziato dal Dipartimento dell’Energia (DOE). È stata costruita e testata al Fermilab del DOE, ed è stata gestita dal DOE e dalla National Science Foundation (NSF) tra il 2013 e il 2019. Attualmente la Dark Energy Camera è utilizzata per programmi che coprono una vasta gamma di scienze. L’analisi dei dati della Dark Energy Survey è supportata dal DOE e dalla NSF.

Questa immagine mostra le posizioni di 115 potenziali pianeti fluttuanti scoperti recentemente da un team di astronomi in direzione delle costellazioni superiori dello Scorpione e dell’Ofiuco, evidenziate con cerchi rossi. I pianeti fluttuanti hanno masse paragonabili a quelle dei pianeti del nostro sistema solare, ma non orbitano intorno a una stella e invece vagano liberamente per conto loro.Il numero esatto di pianeti fluttuanti trovati dal team è compreso tra 70 e 170, a seconda dell’età ipotizzata per la regione di studio. Questa immagine è stata creata assumendo un’età intermedia, con il risultato di un numero di candidati pianeti tra i due estremi dello studio.

Questo progetto illustra l’incredibile importanza di fornire l’accesso ai dati d’archivio di diversi telescopi, non solo negli Stati Uniti, ma in tutto il mondo“, dice Chris Davis, Program Officer della National Science Foundation per il NOIRLab della NSF. “Questo è qualcosa che NOIRLab e in particolare il CSDC ha lavorato duramente per consentire per un certo numero di anni, e continua a farlo con il sostegno della NSF”.

I pianeti orfani si trovano nell’associazione Upper Scorpius OB, che dista 420 anni luce dalla Terra. Questa regione contiene un certo numero di nebulose più famose, tra cui la nube Rho Ophiuchi, la Nebulosa del Tubo, Barnard 68 e il Sacco di Carbone.

I pianeti vagabondi sono stati scoperti principalmente tramite indagini di microlensing, in cui gli astronomi osservano un breve allineamento casuale tra un esopianeta e una stella di sfondo. Tuttavia, gli eventi di microlensing accadono solo una volta, il che significa che le osservazioni di follow-up sono impossibili.

Questi nuovi pianeti sono stati scoperti usando un metodo diverso. Questi pianeti, in agguato lontano da qualsiasi stella che li illumini, sarebbero normalmente impossibili da fotografare. Tuttavia, Miret-Roig e il suo team hanno approfittato del fatto che, nei pochi milioni di anni dopo la loro formazione, questi pianeti sono ancora abbastanza caldi da brillare, rendendoli direttamente rilevabili da telecamere sensibili su grandi telescopi. Il team di Miret-Roig ha usato le 80.000 osservazioni per misurare la luce di tutti i membri dell’associazione attraverso una vasta gamma di lunghezze d’onda ottiche e del vicino infrarosso e le ha combinate con le misure di come sembrano muoversi nel cielo.

Un’animazione artistica dei pianeti fluttuanti. Utilizzando le osservazioni e i dati d’archivio di diversi osservatori NOIRLab della NSF, insieme alle osservazioni dei telescopi di tutto il mondo e in orbita, gli astronomi hanno scoperto almeno 70 nuovi pianeti liberi – pianeti che vagano nello spazio senza una stella madre – in una regione vicina della Via Lattea conosciuta come associazione stellare Upper Scorpius OB.

Abbiamo misurato i piccoli movimenti, i colori e le luminosità di decine di milioni di sorgenti in una vasta area del cielo“, spiega Miret-Roig. “Queste misure ci hanno permesso di identificare con sicurezza gli oggetti più deboli in questa regione“.

La scoperta fa anche luce sull’origine dei pianeti vagabondi. Alcuni scienziati ritengono che questi pianeti possano formarsi dal collasso di una nube di gas troppo piccola per portare alla formazione di una stella, o che potrebbero essere stati cacciati dal loro sistema madre. Ma quale sia il meccanismo reale rimane sconosciuto.

Il modello di espulsione suggerisce che ci potrebbe essere un numero ancora maggiore di pianeti orfani di dimensioni terrestri. “I pianeti di massa di Giove sono i più difficili da espellere, il che significa che ci potrebbero essere più pianeti di massa terrestre fluttuanti che vagano per la galassia“, dice Miret-Roig.

Ci si aspetta che il Vera C. Rubin Observatory possa trovare molti altri pianeti orfani quando inizierà le operazioni scientifiche in questo decennio.

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