Un astrofisico dell’Università Northwestern ha creato il video a intervalli di tempo più lungo di un esopianeta fino ad oggi. Il filmato mostra Beta Pictoris b – un pianeta 12 volte la massa di Giove – che naviga intorno alla sua stella in un’orbita inclinata. Il video a intervalli di tempo condensa 17 anni di filmati in 10 secondi.
Un astrofisico dell’Università Northwestern ha creato il video a intervalli di tempo più lungo di un esopianeta fino ad oggi.
Realizzato con dati reali, il filmato mostra Beta Pictoris b – un pianeta 12 volte la massa di Giove – che naviga intorno alla sua stella in un’orbita inclinata. Il video a intervalli di tempo condensa 17 anni di filmati (raccolti tra il 2003 e il 2020) in 10 secondi. In quei secondi, gli spettatori possono vedere il pianeta compiere circa il 75% di un’orbita completa.
“Abbiamo bisogno di altri sei anni di dati prima di poter vedere un’orbita completa”, ha detto l’astrofisico di Northwestern Jason Wang, che ha guidato il lavoro. “Siamo quasi arrivati. La pazienza è fondamentale”.
Esperto di imaging di esopianeti, Wang è professore associato di fisica e astronomia nel Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern e membro del Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA). Alla fine dello scorso anno, Wang ha presentato un video a intervalli di tempo di 12 anni di una famiglia di quattro esopianeti che orbitano intorno alla loro stella.
A circa 63 anni luce dalla Terra
Beta Pictoris b è un pianeta enorme, situato a circa 63 anni luce dalla Terra nella costellazione del Pictor. La distanza tra Beta Pictoris b e la sua stella (Beta Pictoris) è di circa 10 volte la distanza tra la Terra e il sole. Rispetto al nostro sole, Beta Pictoris è 1,75 volte più massiccio e 8,7 volte più luminoso. È anche molto giovane, ha solo 20-26 milioni di anni.
Quando Beta Pictoris b è stato per la prima volta immaginato nel 2003, le sue dimensioni e la sua luminosità lo hanno reso più facile da individuare rispetto ad altri esopianeti.
“È estremamente luminoso”, ha detto Wang. “Ecco perché è uno dei primi esopianeti ad essere mai stato scoperto e immaginato direttamente. È così grande che si trova al confine tra un pianeta e una nana bruna, che sono più massicce dei pianeti”.
Aiuto da uno studente di una scuola superiore locale
Wang ha iniziato a seguire l’esopianeta anni fa, costruendo il suo primo video a intervalli di tempo del sistema per mostrare cinque anni del suo viaggio. Per la versione aggiornata e più lunga del video a intervalli di tempo, Wang ha chiesto aiuto a Malachi Noel, uno studente della New Trier High School nelle vicinanze di Winnetka. Noel ha trascorso l’estate del 2022 come membro del programma Research Experiences in Astronomy at CIERA for High School Students (REACH) di CIERA. Successivamente, come laureato di REACH, Noel ha iniziato a lavorare sotto la guida di Wang a gennaio 2023.
Noel ha utilizzato tecniche di elaborazione delle immagini basate sull’intelligenza artificiale per analizzare uniformemente i dati di imaging archiviati provenienti da tre strumenti – uno presso l’Osservatorio Gemini e due presso l’Osservatorio Europeo Meridionale. Dopo che Noel ha elaborato uniformemente i dati, Wang ha utilizzato una tecnica algoritmica chiamata interpolazione del movimento per riempire i vuoti e creare un video continuo. Altrimenti, l’esopianeta salterebbe invece di orbitare fluidamente nello spazio.
“Se semplicemente combinassimo le immagini, il video sembrerebbe molto instabile perché non abbiamo avuto una visione continua del sistema ogni giorno per 17 anni”, ha detto Wang. “L’algoritmo appiana quella instabilità, così possiamo immaginare come apparirebbe il pianeta se lo vedessimo ogni giorno”.
“A causa dell’ampio intervallo di tempo, c’era molta diversità tra i set di dati, il che richiedeva frequenti adattamenti all’elaborazione delle immagini”, ha detto Noel. “Mi è piaciuto molto lavorare con i dati. Anche se è ancora troppo presto per saperlo con certezza, l’astrofisica è sicuramente un percorso di carriera che sto seriamente considerando”.
Per assemblare il video, Wang ha utilizzato anche la tecnologia chiamata “ottica adattiva” per correggere il sfocatura delle immagini causata dall’atmosfera terrestre e strumentazione specializzata per sopprimere l’abbagliamento della stella centrale del sistema. (Questo è il motivo per cui il video ha un cerchio nero che circonda un’icona di una stella animata al centro).
Anche con queste tecniche, l’abbagliamento della stella è ancora così intenso da oscurare l’esopianeta quando si avvicina troppo. Per quelle sezioni, Wang ha contrassegnato brevemente l’esopianeta non osservabile con una “x”, in modo che gli spettatori possano seguire il suo percorso.
Wang spera che i suoi video sugli esopianeti offrano agli spettatori uno sguardo sul movimento planetario e un’ammirazione per il funzionamento interno dell’universo.
“Molte volte, in scienza, utilizziamo idee astratte o equazioni matematiche”, ha detto Wang. “Ma qualcosa come un film – che puoi vedere con i tuoi occhi – offre un tipo di apprezzamento viscerale per la fisica che non otterresti solo guardando grafici”.
Per assemblare il video, Wang ha utilizzato dati dal Gemini Observatory’s Gemini Planet Imager e dagli strumenti NACO e SPHERE dell’Osservatorio Europeo Meridionale.
Fonte: https://news.northwestern.edu/stories/2023/08/watch-an-exoplanets-17-year-journey-around-its-star
