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Dalle stelle ‘morenti’ probabili indizi sulla vita extraterrestre

È quanto emerge da uno studio recente in base al quale anche le stelle che si trovano nella fase finale della loro evoluzione potrebbero ancora ospitare dei pianeti sui quali la vita, se esiste, dovrebbe essere rivelata con le future osservazioni spaziali entro i prossimi dieci anni. Queste considerazioni incoraggianti derivano da una serie di studi sui pianeti di tipo terrestre che orbitano attorno alle nane bianche. I ricercatori hanno concluso che si potrebbe rivelare l’ossigeno presente nelle atmosfere planetarie molto più facilmente rispetto al caso dei pianeti che orbitano, invece, attorno alle stelle di tipo solare.

“Nella ricerca di segnali biologici di tipo extraterrestre, le prime stelle che dovremmo studiare sono le nane bianche”, spiega Avi Loeb del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) e direttore dell’Institute for Theory and Computation. Quando una stella come il Sole termina il suo ciclo vitale, spazza nel mezzo interstellare i suoi strati più esterni lasciandosi dietro un nucleo denso, caldo e collassato che viene chiamato nana bianca. Queste stelle morenti hanno le dimensioni della Terra. La stella si raffredda lentamente e si indebolisce nel corso tempo anche se può trattenere ancora a lungo del calore residuo per riscaldare, per così dire, un pianeta vicino anche per miliardi di anni. Dato che una nana bianca è molto più piccola e più debole del Sole, un pianeta dovrebbe trovarsi molto vicino alla stella affinchè l’acqua si trovi sulla superficie allo stato liquido e perciò il pianeta sia abitabile. Inoltre, questo pianeta dovrebbe orbitare attorno alla stella una volta ogni 10 ore e trovarsi ad una distanza di circa 1,5 milioni di chilometri. Prima che la stella diventi una nana bianca, essa passa attraverso la fase di gigante rossa inglobando e distruggendo qualsiasi pianeta che si trovi vicino al suo raggio d’azione. Di conseguenza, un pianeta potrebbe arrivare nella zona abitabile (post) dopo che la stella sia evoluta nella fase di nana bianca. Questo pianeta potrebbe comunque formarsi nuovamente dall’accrescimento di polveri e gas, cioè sarebbe un pianeta di ‘seconda generazione’, oppure potrebbe migrare verso l’interno dalle regioni più distanti. Insomma, se esistono pianeti nella zona abitabile delle nane bianche dovremmo prima o poi trovarli. L’abbondanza di elementi pesanti sulla superficie delle nane bianche implica che una frazione significativa di queste stelle collassate possiede pianeti rocciosi. Loeb e il suo collega Dan Maoz dell’Università di Tel Aviv stimano che una survey delle 500 nane bianche più vicine potrebbe darci alcuni indizi sulla presenza di una o più terre abitabili. Il miglior metodo per rivelare questi pianeti consiste nella ricerca del transito quando la luce di una stella si indebolisce nel momento in cui un pianeta passa davanti al disco stellare. Dato che una nana bianca ha circa le dimensioni della Terra, un pianeta di tipo terrestre dovrebbe bloccare una maggiore frazione di luce e produrre così un segnale caratteristico della sua presenza. Ancora più importante è il fatto che gli astronomi sono in grado di studiare le atmosfere dei pianeti che transitano davanti al disco della propria stella. Quando la luce della nana bianca brilla attraverso l’anello di luce che circonda il disco planetario, l’atmosfera assorbe parte della radiazione. Durante questo momento della fase del transito si producono delle ‘impronte chimiche’ da cui è possibile capire se l’atmosfera contiene vapore acqueo o addirittura ‘segni di vita’ dati dalla presenza di ossigeno. Sulla Terra, l’atmosfera viene continuamente rifornita di ossigeno attraverso la fotosintesi dovuta alle piante. Se un giorno tutte le forme di vita cessassero di esistere sulla Terra, la nostra atmosfera diventerebbe rapidamente priva di ossigeno che si dissolverebbe negli oceani e ossiderebbe la superficie terrestre. Il telescopio spaziale James Webb (JWST), che sarà lanciato in orbita entro la fine di questo decennio, promette di essere un buon strumento per rivelare la presenza di gas nelle atmosfere di questi mondi alieni. Loeb e Maoz hanno simulato uno spettro sintetico sulla base di ciò che JWST potrebbe vedere analizzando l’atmosfera di un pianeta extrasolare che orbita attorno ad una nana bianca. I dati suggeriscono che sia l’ossigeno che il vapore acqueo potrebbero essere rivelati con sole poche ore di osservazione. Ma un altro studio recente mostra che il pianeta abitabile più vicino è molto probabile che si trovi ad orbitare attorno ad una nana rossa. Infatti, secondo Courtney Dressing e David Charbonneau del Dipartimento di Astronomia di Harvard dato che la nana rossa, nonostante sia più piccola e più debole del Sole, è molto più brillante e più grande di una nana bianca, il suo alone di luce potrebbe sovrastare il debole segnale dell’atmosfera di un pianeta che orbita attorno alla stella. Il telescopio spaziale JWST sarebbe perciò costretto ad osservare centinaia di ore di transito e sperare di catturare la composizione chimica dell’atmosfera planetaria. Comunque sia, Loeb rimane convinto che il pianeta più vicino e per il quale possiamo essere in grado di verificare l’esistenza di vita si troverà attorno ad una nana bianca.

Harvard University: Future Evidence for Extraterrestrial Life Might Come from Dying Stars

arXiv: Detecting bio-markers in habitable-zone earths transiting white dwarfs

Esistono almeno 100 miliardi di pianeti nella Via Lattea

La Via Lattea.
Credit: NASA; ESA; Z. Levay and R. van der Marel, STScI; T. Hallas; and A. Mellinger

Si tratta di una stima a cui sono arrivati gli astronomi del California Institute of Technology (Caltech) secondo i quali i sistemi planetari sono di fatto una ‘regola cosmica’. I ricercatori sono arrivati a questa conclusione mentre studiavano i pianeti di Kepler-32, un sistema planetario rappresentativo che fornisce tutta una serie di indizi su come si formano la maggior parte dei pianeti.

Kepler-32 è un sistema planetario che possiede cinque esopianeti, due dei quali sono stati già confermati (Kepler-32b, Kepler-32c). Gli astronomi del Caltech hanno confermato gli altri tre e poi hanno confrontato il sistema planetario con altri osservati dal satellite Kepler. La stella ospite è una nana di tipo spettrale M, una categoria che rappresenta quasi il 75% di tutte le stelle presenti nella nostra galassia. I pianeti, che sono simili come dimensioni alla Terra e orbitano tutti vicini alla stella, sono tipici di una classe di pianeti osservati da Kepler in quasi tutti i sistemi stellari composti da una nana M. Dunque, questo ci dice che la maggior parte dei pianeti extrasolari hanno tutti caratteristiche simili a quelle del sistema planetario di Kepler-32. “Di solito, cerco di non definire ciò che abbiamo trovato come una sorta di stele di Rosetta, ma questo caso si avvicina molto”, spiega John Johnson del Caltech. “E’ come svelare un linguaggio che stiamo cercando di capire, il linguaggio cioè della formazione dei pianeti”. Una delle domande aperte riguarda proprio il numero di pianeti che popolano la Via Lattea. Analogamente al gruppo del Caltech, anche altri ricercatori ritengono che ve ne possano essere almeno uno per ogni stella, anche se si tratta della prima volta che i ricercatori arrivano a una tale stima, alquanto conservativa, analizzando i sistemi stellari composti da stelle di tipo M che sono i più numerosi nella Galassia e, forse, questo numero potrebbe raddoppiare.


Caltech press release: Planets Abound

arXiv: Characterizing the Cool KOIs IV: Kepler-32 as a prototype for the formation of compact planetary systems throughout the Galaxy

KOI-500, un sistema planetario ‘compatto’

La stragrande maggioranza dei sistemi planetari extrasolari sono molto diversi dal Sistema Solare. Di fatto, nella maggior parte dei casi si trovano delle configurazioni compatte dove i pianeti giganti orbitano molto vicini alla stella ospite. Un caso estremo si ha nel nuovo sistema planetario che fa parte del catalogo Kepler Object of Interest e denominato KOI-500. Questo sistema solare alieno è caratterizzato da ben cinque pianeti che, però, si trovano all’interno di una regione equivalente a meno di un dodicesimo della distanza Terra-Sole: un sistema planetario decisamente ‘compatto’.

“Si tratta di un sistema planetario compatto” dichiara Darin Ragozzine dell’Università della Florida. “Se saremo capaci di capire il sistema KOI-500, allora saremo in grado di comprendere come si formano questi sistemi planetari e come mai la maggior parte di essi sono differenti dal nostro Sistema Solare”. Il fatto che quasi tutti i sistemi planetari che sono stati scoperti appaiono molto diversi dal nostro induce gli astronomi a pensare che, forse, noi siamo l’eccezione alla regola. Nel 2010, uno studio in tal senso indicò che solamente il 10-15% delle stelle presenti nell’Universo ospitano sistemi planetari simili al nostro, cioè dove sono presenti pianeti di tipo terrestre vicino alla stella e pianeti giganti gassosi verso le regioni più esterne. “Analizzando KOI-500, crediamo che questi pianeti non si siano formati dove sono attualmente” spiega Ragozzine. “E’ possibile che inizialmente i pianeti fossero distribuiti su regioni più ampie dello spazio e che poi abbiano migrato, per così dire, nella configurazione compatta che osserviamo oggi”. Esistono varie teorie sulla formazione dei pianeti più grandi nelle regioni più esterne del Sistema Solare in base alle quali si ritiene che i pianeti abbiano migrato verso le regioni più interne ed esterne durante il processo di formazione. Come mai i pianeti più interni, inclusa la Terra, non si sono spostati verso le regioni più interne? Certamente non abbiamo la risposta a questa domanda e KOI-500 diventerà sicuramente un esempio per le future teorie che tenteranno di descrivere come si formano i sistemi planetari compatti e, forse, da queste emergeranno le spiegazioni e le caratteristiche peculiari che contraddistinguono il nostro Sistema Solari dagli altri finora scoperti.