La maggior parte degli esopianeti finora scoperti, più di 3.000, sono stati identificati grazie al telescopio spaziale Kepler, che li rileva studiando la diminuzione di luce che essi producono al passaggio davanti alla loro stella. Quello che Kepler non può fare, è studiare l'atmosfera e la superficie di quei pianeti.
Ma nel momento in cui questi oggetti vengono individuati... si vorrebbe poter sapere tutto di loro: massa, temperatura, età... E naturalmente la possibilità che vi siano le condizioni per sostenere la vita. Per far questo è necessario utilizzare telescopi molto potenti in grado di isolare la luce delle stelle da quella riflessa dai pianeti che le circondano.
Isolare la luce di una stella è relativamente semplice: quasi tutti i grandi telescopi hanno la strumentazione adatta. Il vero problema sono gli strumenti in grado di analizzare la luce riflessa dai pianeti: sono spettrometri ad altissima capacità, in grado di suddividere la luce nelle sue componenti per individuare gli elementi che la producono. Fino ad oggi, questo tipo di analisi non ha portato a grandi risultati.
Più grandi di Giove. Adesso però un nuovo strumento, il Coronagraphic High Angular Resolution Imaging Spectrograph (CHARIS), progettato nel 2012 (pdf in inglese) da un nutrito team multidisciplinare di scienziati della Princeton University, del Goddard Space Flight Center (Nasa) e del Subaru Telescope (Mauna Kea, Hawaii) - espressamente per il Subaro Telescope - ha permesso di fare un salto di qualità senza precedenti in questo campo.
Il CHARIS ha catturato la luce riflessa di alcuni esopianeti, e questo permetterà di analizzarli più in dettaglio di quanto sia mai stato fatto. Un lavoro estremamente complesso, perché la luce riflessa dai pianeti è estremamente bassa: anche per questo motivo, e nonostante la sua avanzatissima tecnologia, CHARIS può rilevare la luce solo di pianeti più grandi di Giove.
I "cacciatori di esopianeti" sono comunque soddisfatti: «Poter studiare la luce riflessa da un pianeta, anziché solo il "disturbo" di luminosità che produce sulla sua stella, ci permetterà di analizzare il suo spettro e risalire in questo modo a molte sue caratteristiche. In particolare, potremo determinare la massa, la temperatura e l'età del pianeta», ha commentato Tyler Groff, ricercatore della Princeton che ha partecipato al progetto e fa parte oggi del gruppo di analisi dei dati di CHARIS.
Campo piccolo, grande dettaglio. Lo strumento accoppiato al telescopio Subaru, che per funzionare deve essere tenuto a - 223,15 °C, scansiona un intervallo di cielo estremamente piccolo, inferiore a 2 secondi d'arco (la luna Piena in cielo misura circa 1.800 secondi d'arco), su di un'ampia banda di lunghezze d'onda della luce: i primi risultati dell'applicazione di quelle tecnologie non si sono fatti attendere.
Quante volte abbiamo letto di "nuove Terre" scoperte al di là del Sistema Solare? La scoperta degli esopianeti di TRAPPIST-1 è certamente importante ma è soltanto l'ultima di una lunga serie. Tra gli oltre 2000 pianeti extrasolari individuati finora ce ne sono senz'altro di potenzialmente abitabili, simili al nostro per massa, dimensioni e distanza dalla loro stella. Ma come scegliere i migliori candidati al titolo di "gemello" terrestre? L'Indice di Similarità Terrestre (Earth Similarity Index, ESI) serve a valutare l'abitabilità di un pianeta in base a parametri come raggio, densità, temperatura e velocità di fuga (ossia la velocità minima necessaria ad allontanarsi dalla superficie) del pianeta in questione. È una scala che va da 0 a 1, dove 1 è il valore della Terra: un pianeta che ottenga dallo 0,8 in su può dirsi "terrestre" (Marte si attesta sullo 0,64 e Venere è a 0,78, tanto per intenderci). Ecco alcuni pianeti con ESI più alto.
Foto: © ESO/L. Calçada - ESO
I 7 pianeti di TRAPPIST-1 (ESI da 0.45 a 0.90). Il sistema solare di TRAPPIST-1 è stato scoperto nel 2015, ma soltanto nel 2017 è stato dato l'eclatante annuncio della presenza di ben 7 pianeti (non è una novità), tutti rocciosi e di cui ben 3 si trovano nella cosiddetta fascia di abitabilità.
I 7 pianeti di TRAPPIST-1 (ESI da 0.45 a 0.90). Tutti i pianeti di questo sistema solare, chiamati rispettivamente Trappist-1 b, c, d, e, f, g, h (dal più vicino al più lontano), hanno dimensioni simili a quelle del nostro pianeta: le dimensioni, la possibile composizione e le orbite sono state desunte dalle variazioni di luminosità della stella causate dal passaggio dei suoi pianeti tra noi e la stella stessa: eventi che in astronomia sono noti come transiti. Trappist-1 c, d, f ricevono quantità di energia vicine a quelle che arrivano, rispettivamente, su Venere, Terra e Marte. Tutti e sette potrebbero potenzialmente avere acqua allo stato liquido in superficie, anche se per alcuni la probabilità sembra più elevata: "e", "f" e "g", per esempio, sembrano avere tutte le carte in regola per mantenere questa condizione - l'acqua liquida - che dal nostro punto di vista è anche condizione indispensabile per un eventuale sviluppo di forme di vita.
Kepler 438b (ESI=0.88). Scoperto nel 2015 attorno a una nana rossa a 470 anni luce da noi, Kepler 438b (qui in una raffigurazione artistica) è l'esopianeta con l'ESI più alto. Ha un diametro del 12% più esteso di quello terrestre e si trova nella zona abitabile della sua stella, dove completa un'orbita ogni 35 giorni. Probabilmente roccioso, ha una temperatura compresa tra gli 0 e i 60 °C. Praticamente perfetto, se si esclude che la stella - è scoperta recente - gli riserva periodici flussi di radiazioni, che potrebbero renderlo completamente inabitabile (un parametro che l'ESI non prende in considerazione).
Foto: © David A. Aguilar (CfA)
Proxima Centauri b (ESI=0.87). Scoperto nell'agosto del 2016 è uno dei due pianeti che orbitano la nana rossa Proxima centauri, la stella più vicina al nostro sistema solare. Questo fa di Proxima Centauri b l'esopianeta più vicino alla Terra. Si trova nella fascia abitabile della sua stella ed è il terzo esopianeta con ESI più alto (dopo TRAPPIST-1d e Kepler 438b). A tutti gli effetti, il gemello più vicino.
Gliese 667Cc (ESI=0.85). Scoperto nel 2011 attorno a una nana rossa situata a 24 anni luce dalla Terra, si trova compreso in un sistema di stelle triplo (reso bene in questa illustrazione) e ha una massa stimata di 3,8 masse terrestri. Con un periodo orbitale di 28 giorni, si trova nella zona abitabile della sua stella e ha forse una temperatura di 0 °C. Non se ne conosce il raggio, perché non transita davanti alla sua stella. La sua presenza è stata trovata con il metodo delle velocità radiali, cioè misurando i piccoli movimenti che la stella compie in risposta all'attrazione gravitazionale del pianeta.
Foto: © . ESO/L.Calçada/wikimedia, CC BY-ND
Kepler 442b (ESI=0.84). Questo pianeta roccioso grande 1,3 volte la Terra (e con 2,3 volte la sua massa) è stato individuato nel 2015 attorno a una stella più fredda del Sole, a 1100 anni luce da noi. Ha un periodo orbitale di 112 giorni e si trova nella zona abitabile della stella, ma ha una temperatura stimata di -40 °C. Un po' freddino, ma nei limiti della sopportazione: su Marte, durante l'inverno, la temperatura nei pressi dei poli arriva a -125 °C. Qui una raffigurazione di Kepler 442b paragonato alla Terra.
Foto: © Ph03nix1986/Wikimedia Commons
Kepler 62e e 62f (ESI=0.83 e 0.67). Trovati da Kepler nel 2013, questi due pianeti orbitano una stella più fredda del Sole a circa 1200 anni luce dalla Terra. Hanno un raggio pari a circa 1,6 e 1,4 volte quello terrestre e un periodo orbitale di 122 e 267 giorni. Cadono entrambi nella zona abitabile della loro stella e hanno probabilmente, in entrambi i casi, una massa pari a 30 volte quella terrestre. Le temperature stimate permettono la presenza di acqua liquida sulla loro superficie (ma dipende dalle condizioni atmosferiche). Qui una rappresentazione artistica di Kepler 62e.
Foto: © Nasa
Kepler 452b (ESI=0.83). La sua scoperta è stata annunciata, con un clamore forse eccessivo, qualche mese fa: si tratta dell'esopianeta più simile alla Terra che orbiti nella zona abitabile di una stella simile al nostro Sole. Cinque volte più massiccio della Terra, orbita intorno al suo astro ogni 385 giorni (un numero che ricorda in modo suggestivo la durata dell'anno terrestre). La sua stella è più vecchia del Sole di 1,5 miliardi di anni: lo studio di questo pianeta potrebbe dare preziose informazioni sul futuro della Terra (che qui vediamo raffigurata a confronto).
Foto: © NASA/JPL-CALTECH/T. PYLE
