Svizzera

Michel Mayor

Premio Balzan 2000 per la strumentazione e le tecniche in astronomia e astrofisica

Per i risultati raggiunti dal suo lavoro di ricerca che hanno permesso di scoprire il primo pianeta orbitante intorno ad una stella diversa dal Sole.

Nato nel 1942, direttore dell’Osservatorio di Ginevra, a lui si deve la scoperta – annunciata cinque anni fa, all’inizio di ottobre – del primo pianeta extraterrestre in orbita attorno alla stella 51 Pegasi. Scoperta ottenuta tramite il perfezionamento di strumenti spettrografici in grado di misurare la velocità della stella e le perturbazioni del suo moto: prova indiretta della presenza di un pianeta. Con gli stessi sistemi sono stati individuati da allora un’altra ventina di pianeti, parte dei quali ad opera sua.

Il professor Mayor ha lavorato per molti anni allo sviluppo di un spettrografo per misurare la velocità radiale delle stelle. È grazie a questo strumento e alla sua messa a punto che Mayor è riuscito a raggiungere una precisione straordinaria di pochi metri al secondo. Ciò ha portato, nel 1995, alla scoperta, da parte di Michel Mayor e del suo laureando Didier Queloz, del primo pianeta fuori dal nostro sistema solare (*).
La scoperta di un pianeta attorno alla stella 51 Pegasi (numero 51 nella costellazione di Pegaso) è il frutto di un lungo e meticoloso sviluppo di tecniche di osservazione astronomica che mirava alla misurazione precisa delle velocità stellari. Per oltre vent’anni il professor Mayor e i suoi colleghi hanno costantemente migliorato le misurazioni spettrali Doppler con le cosiddette “correlazioni incrociate”, producendo dei componenti otticamente visibili delle velocità stellari. Un primo strumento chiamato “CORAVEL”, che trovava innumerevoli applicazioni nella cinematica stellare e galattica, permise a Michel Mayor di pubblicare uno studio sulle proprietà delle stelle doppie vicine al sole (**). Questo studio rappresenta il riferimento di base che descrive le proprietà orbitali di stelle doppie la cui componente massiva maggiore è simile a quella del sole.

Questo studio rivelava già l’esistenza di corpi in orbita attorno alle stelle con una massa minore di circa dieci volte quella di Giove (il pianeta più pesante del nostro sistema solare), le ipotetiche “nane brune”. Un oggetto con una massa equivalente a undici volte quella di Giove era stato scoperto in collaborazione con i ricercatori di Harvard: si era aperta la strada per la ricerca di compagni con una massa ancora minore, i pianeti giganti.

All’inizio degli anni 90 un nuovo strumento di spettroscopia Doppler è stato concepito e sviluppato dal professor Mayor in collaborazione con strumentalisti dell’Osservatorio dell’Alta Provenza. Con lo spettrografo “ELODIE” la precisione è migliorata di un fattore di 20 e le variazioni nelle velocità stellari di alcuni metri al secondo potevano essere registrate. Il contrasto fantastico fra la luminosità delle stelle e quella dei pianeti (1 miliardo all’incirca per il contrasto fra il Sole e Giove) insieme alla loro piccola distanza angolare non ha, a tutt’oggi, permesso di produrre un’immagine di un pianeta extra-solare. La strada scelta da Michel Mayor per scoprire dei pianeti ipotetici fu quella di una rilevazione indiretta: le perturbazioni causate dal pianeta sul movimento della stella. E’ stata questa la via che ha portato alla scoperta del primo pianeta extra-solare. Nei mesi che seguirono la scoperta del pianeta (detto 51 Peg b) furono scoperti altri nuovi pianeti da altri gruppi di ricercatori che utilizzarono tecniche simili. La dimostrazione finale che le variazioni di velocità osservate sono dovute a perturbazioni causate da un pianeta in orbita è stata data quest’anno, quando è stata osservata la variazione dell’intensità luminosa emanata da tale stella al passaggio di un pianeta davanti a essa (***).

La scoperta di un pianeta attorno alla stella 51 Pegasi non solo fornisce la prova dell’esistenza di pianeti extra-solari, ma obbliga gli astronomi a rimettere in questione gli schemi, attualmente in uso, relativi alla formazione dei sistemi planetari, in particolare del nostro. La scoperta del 51 Peg b con le sue caratteristiche imprevedibili (massa < 0,45 della massa di Giove, periodo orbitale = 4,2 giorni, raggio orbitale 0,05 quello della terra) ha immediatamente stimolato la ricerca sui meccanismi in grado di spiegare un’orbita con un raggio così piccolo.

All’inizio di quest’anno sono stati scoperti all’incirca trenta pianeti extra-solari, di cui un terzo dal gruppo guidato dal professor Mayor. Il caso speciale del pianeta 51 Peg b divenne il prototipo di una classe di pianeti, i “Giovi caldi”, tutti con orbita di breve durata e raggi orbitali inferiori allo 0,1 dell’orbita terrestre. La scoperta del primo pianeta extra-solare si iscriverà sicuramente nella storia dell’astronomia.

(*) A Jupiter-mass companion to a solar-type star. M. Mayor, D. Queloz, Nature 378, 355-359, 1995

(**) Numerosi articoli di Mayor e collaboratori pubblicati in Astronomy and Astrophysics e Astronomy and Astrophysics Supplement

(***) Detection of Planetary Transits Across a Sun-like Star. D. Charbonneau, T.M. Brown, D.W. Latham, M. Mayor, Astrophysical Journal 529, Letter p. 45-48, 2000