L’ATMOSFERA PRIMA DI TUTTO

Esopianeti: dove cercare segnali di vita

Se c’è vita là fuori, ed è facile che ci sia, la intravedremo (sfocata e timida) illuminata dalla luce di una stella, nell’atmosfera di un pianeta lontano. Ma le biosignatures sono davvero la chiave della vita aliena?

Crediti: NASA / JPL.

«Segnali di vita nei cortili e nelle case all’imbrunire, le luci fanno ricordare le meccaniche celesti», canta Franco Battiato. Ma i segnali di vita (aliena) su un esopianeta, in una galassia lontana lontana, dove si trovano? Se c’è vita là fuori, ed è facile che ci sia, la intravedremo (sfocata e timida) illuminata dalla luce di una stella, nell’atmosfera di un pianeta.

Se c’è vita là fuori, ed è facile che ci sia, la intravedremo (sfocata e timida) illuminata dalla luce di una stella, nell’atmosfera esoplanetaria di un’altra Terra. Strenua difesa di Sara Seager, cacciatrice di esopianeti in forze al Massachusetts Institute of Technology, e il fisico William Bains sulle colonne di Science Advanced: l’atmosfera, l’atmosfera prima di tutto!

L’impronta della vita extraterrestre è nei gas che compongono il cielo dei pianeti extrasolari. Se il metabolismo degli organismi è in grado, come sappiamo, di alterare le componenti di un’atmosfera,una spettroscopia potrebbe essere risolutiva. Uno spettro di un’atmosfera aliena può rivelare la presenza di molecole di anidride carbonica, acqua, ozono, metano, ammoniaca.  Bio-impronte di cui sempre più dobbiamo andare in caccia.

Negli ultimi vent’anni abbiamo scoperto centinaia e centinaia di nuovi pianeti. Il sogno di un altro mondo capace di ospitare la vita in qualche remoto punto dell’Universo ha un fascino irresistibile. Ricercatori e astrofisici sono in cerca di pianeti simili al nostro per dimensioni, temperature e possibilmente all’interno della cosiddetta zona abitabile, la regione intorno a una stella dove è possibile trovare acqua liquida in superficie.

L’acqua e la vita possono trovarsi anche su Super-Terre che orbitano fuori dalla zona abitabile, a distanze dieci volte superiori di quelle che separano la Terra dalla sua stella, il Sole. A patto che le atmosfere di questi mondi contengano idrogeno gassoso a sufficienza, e quindi un effetto serra potente, capace di mantenere il calore all’interno dell’atmosfera e creare un clima mite nonostante le poche radiazioni ricevute in superficie. Allo stesso modo anche pianeti aridi e più vicini alle proprie stelle madri possono avere bisogno di una quantità minore di acqua per creare la vita, vista l’alta umidità atmosferica.

Quanto all’atmosfera: ogni molecola assorbe la luce in maniera diversa. È così che gli astronomi, osservando come l’atmosfera di un pianeta extrasolare assorbe la luce della sua stella, possono identificare di quali molecole siano composti i cieli di altri mondi. Dunque: bando alle ciance, concetriamoci sulle atmosfere. Ripetono Seager e Bains.

Il problema principale, a oggi, resta la nostra oggettiva incapacità tecnologica di determinare le caratteristiche di un pianeta. Al di là di massa, raggio e quantità di luce ricevuta non ci sono mezzi per analizzare in maniera esaustiva né atmosfera, né superficie e geologia dei pianeti alieni. Il James Webb Space Telescope NASA potrà certo dirci qualcosa di più su questi mondi lontani. Ma parliamo di domani.

Nel frattempo hanno dunque ragione coloro che ritengono prematuro, se non completamente superfluo, mettere in discussione il concetto di zona abitabile così com’è formulata? Finché non ci sono tecnologie disponibili ed efficienti, quello della zona abitabile resta il migliore degli strumenti possibili. Ma alle atmosfere staremo sempre più attenti, questo è certo.

PRIMA OSSERVAZIONE DI COPPIA PER ALMA

Il VLBI all’orizzonte (degli eventi)

ALMA, il più grande radiotelescopio esistente, ha effettuato con successo la prima osservazione interferometrica VLBI in simultanea con la vicina antenna APEX. Un passo fondamentale verso la realizzazione dello Event Horizon Telescope per scrutare il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia

Prima osservazione VLBI tra ALMA e APEX alla lunghezza d’onda di 1,33 mm. I due telescopi sono separati solo da 2 km, ma la stessa tecnica interferometrica VLBI sperimentata per la prima volta tra di loro può essere applicate ad antenne poste a qualunque distanza. Crediti: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ)

Il primo amichetto l’ha cercato vicino, a un paio di chilometri di distanza sullo stesso arido altopiano cileno in cui entrambi risiedono. Ma è solo il primo passo verso una rete di connessioni estesa a tutta la Terra.ALMA, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ha recentemente unito la potenza delle sue 66 antenne paraboliche con quella del telescopio APEX (Atacama Pathfinder Experiment), un’unica impavida antenna da 12 metri che servì da prototipo proprio per ALMA.

I due telescopi hanno lavorato assieme con un processo noto comeinterferometria a lunghissima base, o VLBI (Very Long Baseline Interferometry), dove i dati provenienti da due o più telescopi indipendenti sono combinati per formare un unico telescopio virtualmente grande quanto la distanza geografica tra di loro (la “base”), aumentandone enormemente il potere di ingrandimento.

La nuova osservazione ALMA / APEX, che ha avuto luogo il 13 gennaio scorso, rappresenta un test di fattibilità essenziale per la realizzazione dell’ambizioso progetto Event Horizon Telescope (EHT), che vuole far lavorare all’unisono una rete globale di telescopi operanti nelle lunghezza d’onda millimetriche. Quando EHT sarà completamente assemblato – con ALMA a costituirne il cuore grande e sensibile – darà vita a un telescopio grande quanto la Terra, con il potere di ingrandimento necessario per distinguere i dettagli sul margine del buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. Quel margine turbolento che segna il confine della fisica estrema e che gli scienziati definiscono orizzonte degli eventi, da cui il nome del futuro grande telescopio.

Alcune delle antenne di ALMA sul Plateau di Chajnantor, 5.000 metri sul livello del mare. Crediti: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Garnier (ALMA)

Per la loro osservazione gemella, la prima nel suo genere, ALMA e APEX hanno puntato simultaneamente un quasar chiamato 0522-364, una lontana galassia attiva comunemente usata per i test radioastronomici grazie alla sua notevole luminosità. Per garantire che i telescopi fossero in assoluta sincronia, ALMA ha utilizzato come marcatempo il suo orologio atomico iper-preciso, nuovo di zecca, che si è rivelato sufficientemente stabile per le osservazioni VLBI, nelle quali i dati provenienti da diverse aree geografiche devono essere abbinati e integrati con accuratezza estrema.

“L’intero team è immensamente gratificato dal raggiungimento di questo successo al primo tentativo di VLBI con ALMA. Esso segna un enorme passo verso la realizzazione delle prime immagini di un buco nero mediante lo Event Horizon Telescope”, ha commentato Shep Doeleman dello Haystack Observatory MIT, responsabile dello ALMA Phasing Project.

CANCELLATO PER ERRORE

Gliese 581d esiste!

Un gruppo di ricercatori inglesi tuona dalle colonne di Science contro il paper che, nel 2014, ha cancellato un pugno di esopianeti: si è utilizzato un modello inadeguato all’individuazione di pianeti di piccole dimensioni. Gliese 581d il primo esopianeta a essere scoperto nella zona Goldilocks

Gliese 581d nella rappresentazione di un artista. GNU Free Documentation License.

Essere o non essere? Questo è il dilemma che arrovella gli astrofisici e il soggetto è lui: Gliese 581d. Primo esopianeta scoperto nella zona Goldilocks, cioè in un orbita attorno alla stella madre dove è possibile trovare acqua allo stato liquido sulla superficie (vedi MediaINAF).

Scoperta eccezionale, se non per essere stata smentita dai ricercatori delle Università della Pennsylvania e di Austin, nel Texas, che neanche un anno fa sulle colonne di Science Express hanno dimostrato come le prove ontologiche dei pianeti in zona abitabile attorno alla stella Gliese 581 fossero un falso: segnali confusi con un rumore di fondo prodotto dall’intensa attività magnetica della stessa stella, si disse (ne abbiamo parlato approfonditamente anche noi di MediaINAF).

Bufala eccezionale, dunque. O forse no.

L’esistenza del pianeta extrasolare fa discutere, ancora una volta: Gliese 581d esiste! Tuonano i ricercatori della Queen Mary University di Londra, e dell’Università di Hertfordshire, dalle colonne di Science. Perché discutibili sono i metodi utilizzati dagli statunitensi nel paper del luglio 2014 per cancellare il pianeta dalla volta celeste. Gli inglesi ne scrivono in questi termini: «una tecnica statistica del tutto inadeguata a individuare un pianeta di piccole dimensioni come GJ (Gliese, ndr) 581d».

Il rumore prodotto dall’attività stellare non basta dunque a cancellare con leggerezza il pugno di pianeti che popolano la zona abitabile di Gliese 581. Utilizzando un modello più accurato per rilevare la presenza di esopianeti attorno alla stella ecco infatti rispuntare il segnale di 581d.

Guillem Anglada-Escudé, autore principale dello studio pubblicato su Science, ha dichiarato che «l’esistenza o meno di GJ 581d rappresenta un nodo cruciale per l’astrofisica. Gliese 581d è stato il primo pianeta simile alla Terra ad essere scoperto nella zona Goldilocks, e rappresenta ormai un case study di riferimento per la tecnica Doppler».

Andiamoci piano, insomma, prima di fare affermazioni tranchant. «È prassi normale che gli scienziati discutano fra di loro riguardo al modo di interpretare i dati raccolti», prosegue Anglada-Escudé. «Io sono però fiducioso che l’esistenza di Gliese 581d possa essere confermata. Se fosse altrimenti dovremmo mettere mano a tutta una serie di osservazioni effettuate e che riguardano pianeti di dimensione persino inferiore. Dobbiamo essere cauti nel formulare le nostre ipotesi e certo il paper di Science Express conteneva affermazioni troppo forti».

Come ottenere allora risultati più attendibili? C’è bisogno di strumenti sempre più precisi, sofisticati, e tempi lunghi per le osservazioni. Anche l’Italia è un palcoscenico d’avanguardia in questo settore di ricerca e grazie al telescopio Galileo è possibile raccogliere informazioni preziose. Di certo questo articolo e i suoi risultati scatenerà ancora una volta, fra tutti i ricercatori, un acceso dibattito su come fare per migliorare le osservazioni.

C’È UN LIMITE PER LA “FUZZINESS” DELLO SPAZIOTEMPO

Lampi gamma sulla schiuma quantistica

Calcolati grazie all’osservazione di un GRB con il satellite Fermi, escono su Nature Physics i primi vincoli mai ottenuti sulle variazioni stocastiche della velocità della luce indotte dalla schiuma spaziotemporale. Giovanni Amelino-Camelia: «È un risultato significativo: dimostra che questa ricerca si può fare»

Rappresentazione artistica di un lampo di raggi gamma. CRediti: NASA/Swift/Mary Pat Hrybyk-Keith and John Jone

Era il 10 maggio del 2009 quando alcuni fotoni provenienti dagli abissi del tempo, dopo un viaggio durato circa sette miliardi di anni, andarono a concludere la loro avventura schiantandosi contro i rivelatori per raggi gamma a bordo del satellite Fermi della NASA, in orbita attorno alla Terra. Luogo di provenienza delle impalpabili particelle, il GRB090510: un lampo di raggi gamma – dunque uno dei fenomeni più violenti dell’universo, big bang a parte – molto distante (a redshift 0.903, per dirla con i cosmologi), nonché uno fra i più brillanti mai rilevati.

Particelle impalpabili, dicevamo, ma pur sempre testimoni – solo a saperle interrogare – di cose che noi umani non potremmo neanche immaginare. Cose come la schiuma quantistica, quell’altrettanto impalpabile porosità del vuoto spaziotemporale all’interno della quale, suggeriscono alcuni modelli, le fondamenta stesse della fisica – dalla relatività generale alla simmetria di Lorentz – cominciano a traballare. Ebbene, fra coloro che le sanno interrogare, e che sanno quali domande porre a questi fotoni viaggiatori, c’è Giovanni Amelino-Camelia.

Tra i primi al mondo a ipotizzare la presenza d’un effetto misurabile della quantizzazione dello spaziotempo sulle particelle relativistiche (in un lavoro pubblicato su Nature nel 1998 dal titolo “Tests of quantum gravity from observations of big gamma-ray bursts”), Amelino-Camelia è oggi professore al dipartimento di fisica dell’Università di Roma “La Sapienza”. Ed è fra i coautori d’uno studio, pubblicato sull’ultimo numero di Nature Physics, nel quale per la prima volta, grazie proprio all’osservazione compiuta da Fermi dei fotoni prodotti dal lampo gamma GRB090510, viene posto un limite inferiore alla scala energetica alla quale deve presentarsi, se la schiuma quantistica davvero esiste, uno degli effetti dovuti alla sua fuzziness: la perturbazione della velocità della luce nel vuoto. Altrettanto rilevante, questo limite inferiore risulta piuttosto elevato: 2.8 volte l’energia di Planck. Un valore sufficiente a escludere alcuni modelli. E per comprendere qualcosa di più sulla rilevanza di questo risultato, Media INAF ha intervistato lo stesso Amelino-Camelia.

Professor Amelino-Camelia, partiamo dalla responsabile dei risultati descritti nel vostro studio: che cos’è, questa “schiuma”?

«Con schiuma spaziotempolare si denomina la descrizione fondamentale dello spaziotempo, quella che dovrà emergere dall’unificazione fra meccanica quantistica e descrizione generale relativistica dei fenomeni gravitazionali. Si tratta di un concetto complesso, ma un’analogia può forse aiutarci a intuirlo. Consideriamo per esempio la nostra attuale descrizione geometrica dello spaziotempo: ricorda un po’ la geometria di un telo ideale. Un telo che risponde alle sollecitazioni piegandosi, divenendo più teso, restando però “liscio”, caratterizzato da una geometria continua, fluida. Ebbene, noi ci aspettiamo che questa sia solo una prima approssimazione, un’immagine rozza. In una descrizione microscopica più accurata, quel telo dovrebbe essere in un certo senso poroso, come un schiuma. E con porosità la cui grana cambia rapidamente e drammaticamente quando le distanze si fanno corte».

In che modo fenomeni come i lampi di raggi gamma possono dirci se questa schiuma è realtà?

«L’immagine della geometria dello spaziotempo che ho appena suggerito descrive uno scenario che comporta inevitabilmente alcune conseguenze sul modo in cui si propagano le particelle, visto che la loro propagazione deve conformarsi, è ovvio, alle proprietà dello spaziotempo in cui si propagano. Ora, quelli che ci attendiamo sono effetti piccolissimi: per la propagazione su distanze terrestri, per esempio, non è possibile che questi effetti si accumulino a livello osservabile. Ma se la propagazione avviene su distanze cosmologiche, com’è appunto il caso dei lampi di raggi gamma, l’effetto cumulativo potrebbe essere osservabile».

E lo è?

«Le previsioni su quanto la schiuma spaziotemporale condizioni la propagazione di particelle su distanze cosmologiche hanno forte dipendenza dai diversi modelli ai quali si rifanno. C’è quindi una gamma di predizioni, da quelle dei modelli più ottimistici (che contemplano effetti comunque ridottissimi ma meno deboli che in altri modelli) via via, a scendere, a quelle dei modelli più pessimistici, che dunque prevedono effetti ancora più deboli. Fino a oggi non si era mai riusciti a raggiungere nemmeno la sensibilità necessaria a mettere alla prova i modelli più ottimistici, quindi l’intero programma di ricerca era in limbo».

Giovanni Amelino-Camelia

Ora cosa cambia, con il risultato descritto nel vostro articolo?

«La nostra analisi sblocca la situazione: abbiamo sviluppato una strategia di analisi dei dati del telescopio Fermi che consente d’escludere i modelli di schiuma spaziotemporale più ottimistici. Un risultato quindi “negativo”, nel senso che falsifica alcuni modelli, ma che rappresenta non di meno una tappa importante, una milestone: mostra che questa ricerca si può fare. In altre parole, abbiamo fatto compiere a questo programma di ricerca il primo passo. Ora finalmente si può avviare il meccanismo salutare della scienza, con successivi miglioramenti della qualità dei dati e raffinamenti delle tecniche di analisi che porteranno, prima o poi, alla scoperta della schiuma spaziotemporale».

Tutto grazie a un lampo gamma… ma allargando lo sguardo anche ad altre sorgenti oltre ai GRB, oppure ad altri strumenti oltre a Fermi, quali sono concretamente i passi che ci attendono, le prospettive più interessanti per lo studio della struttura quantistica dello spaziotempo attraverso osservazioni astrofisiche e cosmologiche?

«Per questo genere di studi, l’ideale sono proprio telescopi spaziali come Fermi, ma anche la realizzazione di un osservatorio terrestre come il CTA, il Cherenkov Telescope Array, apre prospettive interessanti. Certo, un nuovo telescopio di “tipo Fermi”, anche se dovesse migliorare ad esempio solo di un fattore 3 in sensibilità e ampiezza del range d’energie rilevabili, potrebbe fare davvero la differenza per questo programma di ricerca: potremmo essere ad un passo da una scoperta d’importanza fondamentale, che rischiamo di mancare se non viene realizzato, in qualche forma, una sorta di “telescopio Fermi upgraded”, potenziato. Con il CTA si aprono comunque prospettive interessanti: avremo dati su fotoni d’energie più elevate rispetto a quelli rilevati da Fermi, e questo aiuta gli obiettivi dello studio della schiuma spaziotemporale. Anche se, tipicamente, saranno dati derivati da sorgenti relativamente più vicine rispetto ai gamma-ray bursts più lontani osservati da Fermi. Insomma, con il CTA ci sarà da gestire una situazione un po’ di compromesso, occorrerà vedere se l’accesso a energie più alte sarà sufficiente a compensare il minor accumulo d’effetti lungo la propagazione».

Per saperne di più:

IL NUOVO OSSERVATORIO IN MESSICO

HAWC a caccia di raggi gamma

Il nuovo osservatorio High Altitude Water Cherenkov lavorerà con altri osservatori di raggi gamma sparsi in tutto il mondo e in futuro anche con CTA (progetto in cui l’Italia partecipa attivamente attraverso anche l’Istituto Nazionale di Astrofisica)

I detector di raggi gamma più potenti del mondo. L'High Altitude Water Cherenkov (HAWC) observatory aiuterà i ricercatori a la radiazione elettromagnetica a più alta energia. Crediti: Jordan Goodman, HAWC Collaboration

Venerdì 20 marzo (alle ore 17:30 italiane) verrà inaugurato il nuovoosservatorio High Altitude Water Cherenkov (HAWC), con cui verranno rilevati i raggi gamma come mai è stato possibile finora. La struttura si trova a 4100 metri di altitudine alle pendici del vulcano Sierra Negra accanto alla vetta del  Pico de Orizaba, vicino Puebla in Messico. HAWC è stato costruito con il contributo di 15 istituzioni statinitensi, tra cui la National Science Foundation e del Dipartimento per l’Energia, e di 12 enti messicani, come il Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT).

I raggi gamma vengono prodotti dai fenomeni più energetici e drammatici (nonché spettacolari) dell’Universo, come buchi neri e supernovae e grazie a questo nuovo osservatorio sarà possibile studiarli nel dettaglio. Dopo sei anni di lavoro, questa struttura è pronta per lavorare a pieno ritmo rilevando la radiazione elettromagnetica a più alta energia integrando anche altri osservatori di raggi gamma sparsi  in tutto il mondo, come VERITAS, HESS, Magic, IceCube e in futuro anche CTA (progetto in cui l’Italia partecipa attivamente attraverso anche l’Istituto Nazionale di Astrofisica – INAF). Gli scienziati affermano che HAWC sarà dalle 10 alle 15 volte più sensibile rispetto al suo predecessore, l’esperimento Milagro a Los Alamos, e monitorerà continuamente due terzi del cielo ogni 24 ore.

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A differenza di telescopi ottici o dei radiotelescopi che osservano direttamente la luce e le emissioni radio provenienti dai diversi fenomeni astronomici, HAWC studierà i raggi gamma indirettamente. Quando si verificano eventi come esplosioni di supernovae e lampi gamma (gamma ray burst – GRB), questi rilasciano nell’ambiente circostante raggi cosmici e raggi gamma che si infrangono in molecole nell’aria che poi entra nell’atmosfera terrestre. Queste collisioni provocano reazioni a catena che producono a loro volta piogge di particelle.

Ed è proprio così che le particelle energetiche colpiscono la Terra, dove – appunto – è stato costruito l’osservatorio HAWC che le rileverà grazie a 300 serbatoi, ognuno pieno di circa 188.000 litri di acqua purissima. Come funziona? Quando le particelle passano attraverso i serbatoi, viaggiano più velocemente della luce nell’acqua. Mentre viaggiano attraverso l’acqua, le particelle emettono lampi chiamati radiazioni Cherenkov. I serbatoi sono dotati di rilevatori che cattureranno questa particolare radiazione e ne studieranno le caratteristiche arrivando anche a capire la direzione della fonte di raggi gamma iniziale.

Per saperne di più:

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POTREBBERO ESSERE PIÙ DI QUANTI CI ASPETTIAMO

Pianeti abitabili per quasi tutte le stelle

Ricercatori dell’Australian National University e del Niels Bohr Institute di Copenhagen hanno calcolato la percentuale di stelle della Via Lattea che potrebbero ospitare pianeti nella zona abitabile. I risultati mostrano che miliardi di stelle potrebbero avere da uno a tre pianeti nella zona abitabile

Grazie ai dati raccolti dal satellite Kepler, gli astronomi hanno scoperto migliaia di sistemi planetari extrasolari nella nostra galassia, molti dei quali hanno più pianeti in orbita intorno alla singola stella ospite. Analizzando questi sistemi planetari, i ricercatori dell’Australian National University e del Niels Bohr Institute di Copenhagen hanno calcolato la percentuale di stelle della Via Lattea che potrebbero ospitare pianeti nella zona abitabile. I risultati mostrano che miliardi di stelle potrebbero avere da uno a tre pianeti nella zona abitabile, ovvero dove è possibile trovare acqua allo stato liquido. Questo lavoro è stato pubblicato  sulla rivista scientifica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

L'immagine mostra uno schema delle diverse zone abitabili (indicate in verde) per stelle di diversa massa e temperatura. Crediti: NASA/Kepler Mission/Dana Berry

I pianeti che orbitano vicino alle proprie stelle avrebbero temperature troppo alte per ospitare la vita, così per scoprire se all’interno di quei sistemi è possibile trovare pianeti nella zona abitabile, un gruppo di ricercatori della Australian National University e del Niels Bohr Institute dell’Università di Copenaghen ha effettuato calcoli basati su una versione rivisitata di un metodo di 250 anni fa: la legge di Titius-Bode.

La legge di Titius-Bode risale circa al 1770 e ha permesso di calcolare la posizione di Urano prima che venisse scoperto. La legge stabilisce che esiste un rapporto preciso fra i periodi orbitali dei pianeti in un sistema planetario. Ovvero il rapporto tra il periodo orbitale del primo e del secondo pianeta è uguale al rapporto tra il secondo e il terzo pianeta e così via. Pertanto, sapendo quanto tempo occorre ad alcuni pianeti per orbitare intorno alla propria stella, è possibile calcolare le orbite di altri pianeti nel sistema planetario. È inoltre possibile valutare se un pianeta ‘manca’ nella sequenza.

«Abbiamo deciso di utilizzare questo metodo per calcolare le potenziali posizioni dei pianeti in 151 sistemi in cui il satellite Kepler aveva già trovato da 3 a 6 pianeti. In 124 di questi sistemi planetari la legge di Titius-Bode fornisce risultati corretti per la posizione dei pianeti, e abbiamo quindi cercato di utilizzarla per prevedere dove potessero trovarsi altri pianeti non ancora osservati. Per questo studio abbiamo selezionato solo i sistemi dove c’è una buona probabilità di poter osservare i pianeti mancanti con il satellite Kepler », dice Steffen Kjær Jacobsen, dottorando del gruppo di ricerca di Astrofisica e Scienze Planetarie presso l’Niels Bohr Institute dell’Università di Copenaghen e co-autore dello studio.

In 27 dei 151 sistemi planetari studiati, i pianeti che erano stati osservati non si adattavano alla legge di Titius-Bode. I ricercatori hanno quindi cercato di collocare i pianeti nelle possizioni previste dal modello, e quindi hanno aggiunto i pianeti che sembravano mancare tra i pianeti già noti. In questo modo hanno previsto un totale di 228 pianeti in 151 sistemi.

«Abbiamo poi selezionato 77 pianeti in 40 sistemi planetari, poiché erano quelli con la più alta probabilità di transitare davanti alla stella ospite, e di essere quindi visti da Kepler. Abbiamo incoraggiato anche altri ricercatori a cercare questi pianeti. Se dovessimo trovarli, sarebbe un’indicazione che la teoria funziona», spiega Steffen Kjær Jacobsen.

I pianeti che orbitano molto vicino ad una stella sono troppo caldi. Di contro, pianeti troppo lontani dalla stella ospite sarebbero troppo freddi. La zona abitabile intermedia, dove c’è la possibilità di presenza di acqua liquida, non si trova ad una distanza fissa. La zona abitabile di un sistema planetario varia a seconda delle dimensioni e della luminosità della stella ospite.

I ricercatori hanno stimato il numero di pianeti nella zona abitabile sulla base dei pianeti aggiunti utilizzando la legge di Titius-Bode, ottenendo un valore pari a 1-3 pianeti per ognuno dei 151 sistemi studiati.A partire da questi 151, ora stanno procedendo ad un ulteriore controllo su 31 sistemi planetari all’interno dei quali erano già presenti pianeti nella zona abitabile o dove è stata necessaria l’aggiunta di un solo pianeta in più.

«I nostri calcoli hanno mostrato che in questi 31 sistemi planetari c’era una media di due pianeti nella zona abitabile ciascuno. Secondo le statistiche e le indicazioni che abbiamo, buona parte dei pianeti presenti nella zona abitabile sarà composta da pianeti solidi, su cui potremmo trovare acqua allo stato liquido e dove la vita potrebbe esistere», afferma Steffen Kjær Jacobsen.
Se poi estendiamo questi calcoli a regioni più vaste, questo risultato indica che solo nella nostra galassia potrebbero esserci miliardi di stelle con pianeti nella zona abitabile.

Steffen Kjær Jacobsen spiega che il prossimo passo sarà incoraggiare altri ricercatori ad analizzare nuovamente i dati Keplero per i 40 sistemi planetari che sembrano ben posizionati per le osservazioni con il satellite Kepler.

CHANDRA: UNA ‘MINI’ SUPERNOVA

Dimmi come esplodi e ti dirò chi sei

Quella fotografata dal Chandra X-ray Observatory è un’esplosione che riproduce in miniatura gli effetti di una Supernova. Ma non si tratta di mero spettacolo per l’esplosione di GK Persei: lo studio di immagini potrebbe aiutarci a ricostruire il passato della stella

Crediti: Chandra X-Ray Observatory, NASA.

Una ‘mini’ Supernova: GK Persei è lo splendido soggetto di questa immagine catturata dal Chandra X-ray Observatory della NASA, che negli anni si è dimostrato uno strumento prezioso per lo studio del cosmo (vedi MediaINAF).

Immagine nuova, soggetto vecchio. Gli astronomi sanno dell’esistenza di GK Persei fin dal 1901, quando è improvvisamente apparso fra le stelle più luminose del cielo facendosi notare per più di un giorno di osservazioni. Oggi, gli astronomi citano GK Persei fra gli esempi di ‘classica’ Nova, il brillamento prodotto da un’esplosione termonucleare sulla superficie di una nana bianca, residuo denso di una stella simile al nostro Sole.

Questo genere di Novae possono essere considerate delle versioni in miniatura dell’esplosione di una Supernova che, durante l’esplosione, può facilmente eclissare ai nostri telescopi l’intera galassia di cui fa parte.

Chandra ha rivolto la sua attenzione su GK Persei una prima volta nel febbraio del 2000 per poi ritornarci nel novembre 2013. E con una finestra temporale di tredici anni sono tante le differenze in termini di proprietà e di emissione X che gli astronomi possono rilevare nei resti dell’esplosione stellare, evidenziando nell’immagine tutti i dati ottici provenienti dall’Hubble Space Telescope (in giallo), l’emissione di raggi X registrata da Chandra (in blu), i dati radio raccolti dal Very Large Arraygestito dalla National Science Foundation (in rosa). Gas caldi, materiali espulsi, e plasma accelerato dall’urto dell’esplosione.

Ma c’è anche di più: una sorgente puntiforme ancora sconosciuta, in basso a sinistra.

In tredici anni quei detriti che vediamo nell’immagine hanno viaggiato a una velocità folle di oltre un milione di chilometri orari, per una distanza totale percorsa di quasi 90 miliardi di chilometri.

Studiare l’evoluzione di esplosioni di questo genere può aiutare astronomi e astrofisici a ricostruire l’ambiente in cui si è verificato il fenomeno. La luminosità in radiazione X del residuo di GK Persei è diminuita del 40% nel periodo di osservazione, mentre la temperatura della nube di gas è rimasta sostanzialmente invariata, attorno al milione di gradi Celsius. Fatto che suggerisce come l’onda d’urto abbia oggi raggiunto una regione di densità molto inferiore alle prime osservazioni.