Scoperte Esopianeti

Oltre il sistema solare

Insieme con Giuseppina Micela dell'Osservatorio di Palermo, facciamo un viaggio tra gli esopianeti!

Aggiornato il 22 Gennaio 2021

Il panorama oltre i confini del nostro sistema solare è molto vario. Corpi celesti, che non appartengono al nostro sistema planetario e chiamati per questo extrasolari, popolano il cosmo orbitando attorno agli astri, così come fa la Terra attorno al Sole.
Circa 4400 sono i pianeti extrasolari, detti esopianeti, scoperti finora: mondi alieni che si mostrano con un’ampia varietà di condizioni fisiche. La prima scoperta di un esopianeta risale alla fine degli anni ’80, ma il suo avvistamento sarà confermato solo molti anni dopo. La difficoltà nelle osservazioni nasce dalla natura di questi oggetti: i pianeti non brillano di luce propria come le stelle e il loro avvistamento diretto si rivela complicato. Nel corso del tempo gli astronomi hanno messo a punto metodi di osservazione indiretta, con cui seguire le tracce della presenza di un pianeta. Una delle strategie più utilizzate prevede lo studio della luce di una stella per capire cosa accade nei dintorni: se, per esempio, la luce osservata diminuisce è probabile che un oggetto stia passando davanti alla stella, oscurandola in parte alla nostra vista (questo metodo di indagine è noto come metodo dei transiti). Le curve di luce degli astri possono rivelare cosa succede nelle vicinanze.

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I due metodi più efficaci per scovare esopianeti: velocità radiale e transito. Versioni in pdf e png
Con il metodo dei transiti possiamo tenere d’occhio contemporaneamente più stelle, nelle cui curve di luce si cercano le cosiddette mini eclissi, dovute a pianeti in transito, spiega a EduINAF Giuseppina Micela, ricercatrice dell’INAF – Osservatorio astronomico di Palermo. Un altro metodo prevede lo studio della variazione nel moto di una stella indotta dalla presenza di un pianeta: è il metodo delle velocità radiali. I due approcci sono complementari ed entrambi preziosi: il metodo dei transiti è il solo che permette di ottenere la dimensione del pianeta (il raggio), mentre con il metodo delle velocità radiali siamo in grado di risalire alla massa del pianeta e alla sua densità, con cui distinguere se si tratta di un pianeta gassoso o roccioso.

I sistemi esoplanetari mostrano una grande varietà di condizioni, che rendono quello della planetologia un campo di studio molto vasto: pianeti caldissimi, mondi con condizioni meteorologiche estreme, pianeti molto simili o molto diversi dalla Terra, tris di esopianeti o ancora sistemi esoplanetari più numerosi. Non sappiamo per certo come si formano, perché siano così diversi fra di loro, come si compongono le loro atmosfere. E soprattutto: possono ospitare forme di vita?

Uno zoo di pianeti: fra piogge di ferro, pianeti ultracaldi e super-Terre

Per andare a caccia di pianeti i ricercatori mettono in campo sia telescopi da Terra che dallo spazio e diverse sono le stranezze in cui gli astronomi si sono imbattuti fuori dal nostro sistema solare.
Primo fra tutti WASP-76b, un pianeta osservato da Terra dal Very Large Telescope dell’ESO, in Cile, che mostra condizioni meteorologiche a dir poco avverse. Sembra infatti che sulla sua superficie piova ferro liquido: il ferro si trova nell’atmosfera sotto forma di vapore, ma nella zona di pianeta non illuminata dalla stella, a causa del calo di temperatura, il ferro condensa in gocce che piovono sulla superficie.

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Impressione artistica di WASP-76b – via NASA
Esistono pianeti extrasolari con condizioni climatiche estreme: 55 Cancri è, per esempio, un pianeta roccioso a circa 40 anni luce da noi, orbita molto vicino alla sua stella, rivolgendo all’astro sempre la stessa faccia. Questo tipo di fenomeno, che si può presentare anche in pianeti che orbitano più lontano dalla stella nelle zone cosiddette abitabili, crea condizioni climatiche curiose: la zona rivolta alla stella è caldissima, senza atmosfera e sempre illuminata, la parte in ombra è sempre fredda e buia. Ai bordi delle due facce la differenza fra le temperature è enorme, eppure, proprio in queste zone di confine, il pianeta potrebbe rivelarsi abitabile, spiega Giuseppina Micela.

Non tutti gli esopianeti sono tuttavia così diversi dalla Terra e questo ha spinto gli astronomi a coniare un nome per indicare mondi simili al nostro: super-Terre, pianeti extrasolari rocciosi con massa fino a 10 volte maggiore di quella terrestre. Nonostante la somiglianza nel nome, tuttavia, il nostro pianeta e le super-Terre non condividono caratteristiche e proprietà, basti pensare che lo stesso 55 Cancri e fa parte di questa categoria: la giusta massa non ne fa una Terra vera e propria. Composizione chimica e struttura interna possono essere molto diverse infatti e dipendono strettamente da come il corpo planetario si è formato.

Nascita e abitabilità degli esopianeti

Ad oggi non esiste un’unica teoria confermata che spieghi la nascita e l’evoluzione dei mondi extrasolari. Le ipotesi di formazione planetaria portano a tre possibili modelli. Il primo, considerato dagli astronomi il meno probabile, prevede la formazione del pianeta direttamente nelle vicinanze della stella, il secondo modello considera invece una migrazione del pianeta che si avvicina alla stella all’interno del disco protoplanetario (disco di gas e polveri che circonda le stelle nelle prime fasi di vita); la terza ipotesi, anch’essa di migrazione, dipinge uno scenario in cui il pianeta modifica la sua orbita per interazione con altri corpi celesti. Le ultime due ipotesi non si escludono a vicenda ma potrebbero coesistere.
L’identificazione di un numero sempre maggiore di esopianeti è di cruciale importanza per comprendere la loro natura. Intento, questo, che l’ESA cerca di raggiungere con la missione ARIEL, acronimo di Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey, il cui lancio è previsto nel 2029.

ARIEL ha un obiettivo molto preciso: studiare le atmosfere planetarie, osservando oltre mille pianeti. Fra questi si focalizzerà su quelli avvolti da un’atmosfera, studiandone temperatura, pressione e composizione chimica. Fra questi pianeti, i più grandi e brillanti saranno ulteriormente oggetto di esame per la comprensione dell’evoluzione atmosferica e dei fenomeni climatici, come i venti, commenta Giuseppina Micela.

L’abitabilità di un pianeta è legata fortemente alla sua atmosfera: i ricercatori si domandano se le caratteristiche del nostro sistema solare siano comuni nell’universo ed esistano altrove o se abitiamo su un pianeta speciale.

Il concetto di abitabilità non ha contorni molto definiti: il primo passo per studiare la nascita della vita su un pianeta è stabilire se presenta acqua liquida sulla superficie e se ha un’atmosfera che lo avvolge. Nel caso della Terra, per esempio, è l’atmosfera a rendere abitabile il pianeta, mitigando la sua temperatura. Siamo ancora lontani dal parlare di microrganismi: gli studi in questo senso si concentrano sull’analisi delle atmosfere, in futuro potremo cercare segnali chimici della possibile presenza di vita o tracce della sua passata esistenza, precisa Giuseppina Micela.

Lo studio e la scoperta di pianeti extrasolari può avere implicazioni non solo scientifiche, tuttavia, ma anche filosofiche.

È nuova rivoluzione copernicana: il centro dell’attenzione si sposta dal sistema solare al di fuori e questo ci rende sempre più piccoli nell’universo, conclude Giuseppina Micela.

La ricerca esoplanetaria amplierà la nostra visione d’insieme su un universo ancora poco conosciuto.

Scritto da

eduinaf_avatar_autori Giulia Fabriani

Dopo la laurea in Astronomia e Astrofisica alla Sapienza di Roma, mi sono specializzata, sempre alla Sapienza, con un master in comunicazione e giornalismo scientifico. Come insegnante di fisica nelle scuole superiori della capitale motivo le nuove generazioni allo studio di materie scientifiche, partendo dai fondamenti della scienza. Collaboro con associazioni di divulgazione scientifica dell’Università di Tor Vergata di Roma, per le quali curo rubriche editoriali, e scrivo per diverse testate giornalistiche fra cui Le Scienze, Scienza In Rete e Sapere Scienza.

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