31.8.16

LA PIÙ COMODA TRA LE TERRE POSSIBILI?

È del 24 agosto 2016 l'annuncio della possibile (praticamente certa...) scoperta di un pianeta di
dimensioni terrestri attorno a Proxima Centauri, la stella attualmente più vicina alla Terra. Le decine e decine di pianeti terrestri scoperti attorno ad altre stelle sono ormai routine....ma perché  tanto fermento per questa nuova scoperta?


Proxima Centauri, nota anche come Alfa Centauri C, è  per l'appunto una delle tre stelle che compongono il sistema ternario denominato genericamente Alfa Centauri. Proxima orbita attorno alle stelle A e B del sistema, portandosi notevolmente più vicino al Sole delle sue compagne (orbitando a ben 15.000 UA di distanza dalla coppia). È  dunque in assoluto la stella più "prossima" al Sole e ragionevolmente l'obiettivo del primo viaggio interstellare robotico e umano in un più o meno remoto futuro. Potete quindi immaginare l'importanza della scoperta di un pianeta probabilmente (..ma non sicuramente) simile al nostro.
Tra poco parleremo di ciò che si sa e dei numeri in ballo ma prima è importante chiarire alcune questioni legate alla seppur minima incertezza sulla scoperta.


A differenza della maggior parte dei pianeti extrasolari scoperti fino ad oggi attraverso il metodo del transito, Proxima b (questo il nome del pianeta) è stato rilevato utilizzando un metodo indiretto noto come "metodo delle velocità  radiali". Tale modalità  si concentra sull'effetto che la presenza di un pianeta ha sulla sua stella. In un sistema composto da due corpi massicci, come una stella ed un
pianeta, la gravità generata dai singoli corpi li influenza reciprocamente. Tale interazione fa sì che la stella costringa il pianeta ad orbitarle attorno ma anche che il pianeta "strattoni" la stella durante la sua rivoluzione esercitando l'attrazione gravitazionale dovuta alla sua massa (seppur nettamente minore rispetto alla massa stellare). Quindi la presenza del pianeta perturba leggermente il moto della stella, quanto basta perchè i sofisticatissimi sensori presenti nei telescopi terrestri e spaziali riescano a rilevare l'entità della perturbazione. Perturbazione che si misura in metri al secondo, tanto per renderci conto del grado di precisione dei sensori attualmente disponibili!
Il metodo delle velocità radiali è tra i più proficui, se consideriamo i metodi indiretti, in quanto ci permette di conoscere molte informazioni sull'intero sistema e sul pianeta...senza neanche vederlo!

Infatti va detto che di Proxima b non abbiamo alcuna immagine, non un singolo pixel, solo dati numerici che però bastano al momento per tracciare l'identikit parziale di una scoperta estremamente importante per il futuro del genere umano.


Fatte queste doverose premesse, passiamo ora all'esplorazione di questo pianeta utilizzando ciò che è stato possibile dedurre con certezza dai dati.
La variazione della velocità radiale indotta dalla presenza del pianeta è pari a 1,4 m/s ed è stata rilevata dal sensibilissimo spettrografo HARPS posto sul telescopio ESO da 3,6 m in Cile. Proxima Centauri si avvicina e si allontana dalla Terra a 5 km/h (a passo d'uomo) con un periodo regolare di 11,2 giorni. E' stato questo il dato che ha permesso di compiere la scoperta: la probabilità che il segnale rilevato sia dovuto ad altri fenomeni o ad un errore è 1 su 10.000.000. Ecco il perchè di qualche piccolissima riserva: gli stessi astronomi ci tengono a sottolineare che la scoperta è praticamente certa, ma il metodo scientifico impone giustamente cautela in materia di scoperte e di affermazioni.
Proxima aveva già lasciato perplessi gli astronomi nel 2013 quando, cercando pianeti in orbita, la stella aveva prodotto segnali contrastanti e difficilmente attribuibili. Si decise allora di pianificare una campagna osservativa di altissimo livello per venire a capo del mistero.
Il dato (1,4 m/s) è il frutto di una campagna osservativa di 60 notti, nota come Pale Red Dot, condotta da un team di astronomi della Queen Mary University di Londra guidati da Guillem Anglada-Escudè. Solo durante i primissimi giorni di osservazione il dato è risultato non chiaro, consolidandosi successivamente per gran parte della campagna osservativa.



Si conosce il limite inferiore della massa di questo pianeta, stimata grazie all'analisi dell'effetto Doppler in 1,27 masse terrestri: si tratterebbe dunque di un pianeta un po' più massiccio della nostra Terra.
L'anno di questo pianeta dura appena 11 giorni e 4 ore, distando solo 7.5 milioni di km dalla sua stella (5% della distanza Terra- Sole - 0,05 UA): la statistica derivante dalle centinaia di mondi noti orbitanti molto vicino alla propria stella fa propendere per un pianeta in rotazione sincrona. Se ciò venisse confermato Proxima b presenterebbe un emisfero in cui è perennemente dì ed uno in cui è perennemente notte. Solo a cavallo del terminatore, ovvero al confine tra il perenne dì e la perenne notte, potrebbero presentarsi condizioni favorevoli alla vita ed alla presenza di acqua liquida. 

E' stata calcolato inoltre che il pianeta è sottoposto attualmente ad un'irradiazione UV/X  400 volte superiore a quella terrestre, dato che in assenza di un'atmosfera ben strutturata produrrebbe gravi danni a forme di vita simili a quelle terrestri.
Anche se non è direttamente legato al pianeta, c'è un altro dato che fa ben sperare circa l'esistenza di vita su Proxima b: la lunghissima vita delle nane rosse. Proxima Centauri, il sole di Proxima b, è una nana rossa con un'età di circa 5 miliardi di anni. Le conoscenze attuali indicano che le nane rosse posseggono vite lunghe centinaia o migliaia di miliardi di anni, multipli dell'età attuale dell'universo; tempi che permettono tranquillamente lo sviluppo e la stabilizzazione di forme di vita, in condizioni favorevoli.
L'ultimo dato che conosciamo con certezza è la distanza di questo mondo dal Sole: 4,22 anni luce, 270.000 volte la distanza Terra-Sole, ovvero poco meno di 40.000 miliardi di km. Numeri di questa portata non sono certamente quantificabili correttamente dal nostro cervello che, abituato alle grandezze "di casa", li inserisce nello scatolone generico delle "cose grosse". Proviamo dunque a fare un po di chiarezza. La sonda che ha raggiunto la maggior velocità nello spazio è Juno, che ha viaggiato a 265 000 km/h (73,61 km/s) per non tardare all'appuntamento con la storia dalle parti di Giove. Ipotizzando l'odierna partenza di una sonda a quella velocità costante in direzione del sistema di Alfa Centauri, essa giungerebbe a destinazione tra circa 17.230 anni! 



La scoperta di questo mondo attorno alla stella più vicina al Sole ha dato un nuovo slancio agli sforzi delle migliori menti per cercare soluzioni che permettano il viaggio interstellare entro un futuro non troppo remoto. Un esempio è il progetto StarShot, che potrebbe portarci a destinazione in tempi umani. Secondo questa grande sfida una flotta di nanosonde, dotate di vele solari  e accelerate con una spinta generata da laser posti sulla superficie terrestre, potrebbe raggiungere il sistema di Alfa Centauri in appena 20 anni di viaggio! A cui vanno aggiunti 4,2 anni per ricevere il segnale dal luogo di arrivo. 



L'entusiasmo è più che giustificato ma, come abbiamo appena visto, per poter affermare con certezza che Proxima b è un cugino della Terra bisogna raccogliere ancora molti dati cruciali. Tra i più importanti ci sono sicuramente i dati relativi all'atmosfera: bisogna ancora accertarne la presenza, comprenderne la composizione e la struttura. La presenza di un'atmosfera simile alla nostra è determinante per la mitigazione del clima (soprattutto tra dì e notte, se il pianeta è in rotazione sincrona) e per schermare la superficie dalle radiazioni energetiche provenienti dalla stella e dallo spazio, aspetti estremamente importanti per la vita o per una futura colonizzazione. Per condurre studi sull'atmosfera però bisogna osservare il pianeta durante un transito di fronte alla sua stella ed attualmente si stanno facendo calcoli sull'orbita percorsa dal pianeta per accertare il verificarsi di questo prezioso evento. Lo studio di Proxima b durante un transito sulla sua stella ci permetterebbe non solo di confermarne l'esistenza, ma anche di rispondere a numerose domande circa la sua composizione ed abitabilità. 

Se la scoperta di cui abbiamo parlato verrà definitivamente confermata, si parlerà di Proxima b per i secoli a venire. Al di là della presenza o meno di vita, dell'abitabilità da parte dell'uomo e della distanza, questo mondo sarà sicuramente il primo pianeta extrasolare su cui l'uomo direttamente o indirettamente metterà gli occhi (e forse i piedi..). Chissà che effetto farà osservare il nostro Sole da così lontano: una stellina di magnitudine 0,4 nella costellazione di Cassiopea...




Per approfondire:

Progetto StarShot : StarShot
Comunicato ESO : articolo
Articolo 

10.8.16

KEPLER IMPLACABILE: OLTRE 100 NUOVI MONDI!

Mai dare nulla per scontato, mai dare una telescopio spaziale per spacciato! Ciò si dimostrò vero per Hubble ed ora risulta più che mai vero per Kepler!
Dopo la gravissima avaria di tre anni fa, Kepler continua a fare incetta di pianeti ad un ritmo impressionante. Il suo sguardo spazia ora in vari luoghi della galassia, diversamente da quanto stabilito all'inizio della sua incredibile carriera.



Seppur con qualche limitazione nei suoi compiti, delegati ai principali telescopi terrestri, Kepler prosegue nella sua osservazione sistematica di migliaia e migliaia di stelle alla ricerca della più piccola variazione luminosa.
Una variazione della luminosità stellare può voler dire tante cose e non sempre è imputabile alla presenza di un pianeta. In questi casi, da indagare e risolvere individualmente, si nascondono ad esempio stelle variabili, dischi protoplanetari e cinture di asteroidi o comete.
In attesa che l'enorme mole di dati raccolta da Kepler venga analizzata, queste stelle vengono inserite nel catalogo dei "candidati" in attesa di verifica.
Spesso abbiamo visto come il numero degli esopianeti confermati, conteggiabile ora in migliaia, sia analogo a quello dei candidati...questo perchè talvolta non è per nulla semplice discriminare il segnale raccolto dal telescopio spaziale e sono necessarie lunghe ed approfondite verifiche prima di scartarlo.
Tra i compiti delegati a quanto di meglio disponibile sulla Terra c'è quello del lungo iter di verifica e caratterizzazione dei candidati scovati da Kepler. Ad occuparsene c'è l'attuale eccellenza mondiale in materia di telescopi a terra: i due gemelli Keck da 10 metri alle Hawaii, la coppia del Gemini Observatory da 8 metri ciascuno alle Hawaii e in Cile, l'Automated Planet Finder da 2,4 metri in California, e l'LBT da 11,8 metri in Arizona.
Tutti questi strumenti si sono concentrati su 197 candidati ancora in attesa di conferma o smentita. Di questi, 63 sono rimasti ancora dei candidati e 30 sono stati scartati come falsi positivi. Ben 104 però sono stati confermati come pianeti realmente esistenti!
Tra i confermati non mancano alcuni mondi che già stuzzicano l'appetito di molti astronomi.

E' il caso di 4 pianeti terrestri appartenenti allo stesso sistema. Posseggono dimensioni analoghe o di poco inferiori a quelle terrestri ed orbitano attorno alla nana rossa K2-72 posta a 180 anni luce in direzione della costellazione dell'Acquario. L'astro ha una massa pari a meno della metà di quella solare ed una bassa luminosità. Il periodo orbitale dei pianeti è compreso tra 5,5 giorni e 24 giorni. Considerandone la posizione, due dei quattro pianeti potrebbero ricevere la stessa irradiazione che riceve la Terra dal Sole e dunque rientrerebbero nella zona abitabile della stella.



Articolo
Articolo

IMPORTANTI NOVITA' DA TRAPPIST-1


Il sistema, che ospita tre pianeti posti nella zona abitabile della loro stella, si trova ad appena 40 anni luce dalla Terra in direzione della costellazione dell'Acquario.

Ora ci sono importanti novità, evidenziate in un articolo pubblicato su Nature il mese scorso.
I due pianeti più interni del sistema sarebbero rocciosi e possiedono atmosfere compatte: una situazione simile a quella presente su Venere e sulla Terra nel nostro sistema solare.

Per raggiungere questo importante risultato però si è resa necessaria una joint venture tra il telescopio TRAPPIST, l'Hubble Space Telescope e lo Spitzer Space Telescope.
Poco dopo l'annuncio della scoperta di TRAPPIST-1, il team autore della scoperta ha richiesto l'utilizzo di Hubble per poter studiare a fondo le atmosfere di due pianeti del sistema (TRAPPIST-1b e TRAPPIST-1c). Secondo i dati precedentemente raccolti da Spitzer, di lì a poco si sarebbe verificato un rarissimo doppio transito: due pianeti del sistema sarebbero transitati contemporaneamente di fronte alla stella fornendo informazioni su entrambe le atmosfere in un unico momento.

Durante il transito (osservato con la WFC3 di Hubble) sono state osservate diminuzioni della luminosità stellare in uno stretto intervallo di lunghezze d'onda, indice di un'atmosfera compatta e non estesa come quella di un gigante gassoso.

L'evidenza di un'atmosfera compatta, simile a quella che circonda Venere, Terra e Marte, ha permesso di convalidare la natura rocciosa dei due pianeti.

Il passo successivo è ora comprendere la struttura e la composizione atmosferica: sarà simile alla densa atmosfera di Venere, satura di anidride carbonica? Simile alla sottile atmosfera terrestre, carica di nuvole di vapore acqueo? O simile alla sottile e rarefatta atmosfera marziana?
Per rispondere a questa fondamentale domanda la comunità astronomica si sta muovendo per
costruire una batteria di quattro nuovi telescopi simili a TRAPPIST, ma di dimensioni maggiori. Il nuovo consorzio SPECULOOS (Search for habitable Planets Eclipsing ULtra-cOOl Stars) si concentrerà in particolare sulle stelle nane ultrafredde, particolarmente interessanti per la ricerca di pianeti e per la loro caratterizzazione. L'interesse per queste stelle nasce dalla loro emissione concentrata principalmente nell'infrarosso (e ridotta nel visibile) che permette di osservare più agevolmente eventuali pianeti in orbita e le relative atmosfere, senza rischiare che l'abbaglio della luce stellare complichi o cancelli del tutto i deboli segnali dei pianeti.

L'autore della scoperta, il telescopio TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope), nacque per l'osservazione infrarossa del cielo australe e per la caccia alle comete ed ai pianeti extrasolari. La scoperta di TRAPPIST-1 è avvenuta all'interno di un programma dedicato allo studio di un centinaio di stelle nane del cielo australe.
Il fatto che anche la stella TRAPPIST-1 sia una nana rossa ultrafredda ha permesso di condurre osservazioni tanto dettagliate e precise sul suo sistema planetario che il team si aspetta nei prossimi anni grandissimi risultati con l'entrata in funzione del James Webb Space Telescope e dei grandi telescopi di nuova generazione.




Articolo