Alla ricerca della vita nell’Universo

Sono migliaia i pianeti extrasolari attualmente noti e grazie all’utilizzo delle moderne tecniche osservative dirette sarà possibile studiare in dettaglio quelli simili alla Terra ed eventualmente anche capire se ospitano forme di vita. Questo il messaggio emerso durante la conferenza “La ricerca dei pianeti abitabili” tenuta ieri al palazzo comunale di Frascati da Raffaele Gratton, astronomo presso l’Osservatorio di Padova. L’evento rientra nell’ambito della manifestazione “Incontri di scienza 2017 – Alla ricerca di Gaia” organizzata dall’Associazione Tuscolana di Astronomia Livio Gratton (ATA) per favorire la diffusione della cultura scientifica.

Molti dei pianeti che conosciamo sono stati scoperti mediante l’impiego di metodi indiretti. Due quelli maggiormente utilizzati: la misura delle variazioni della velocità radiale della stella ospite e il metodo dei transiti. “La stella si muove, per effetto del pianeta, attorno al baricentro del sistema stella – pianeta. Questo movimento dà origine a una velocità che è possibile misurare usando l’effetto doppler e che solo nei casi più favorevoli arriva ad essere di qualche centinaia di metri al secondo”, spiega l’astronomo. “L’altro metodo indiretto utilizzato è quello dei transiti: quando il pianeta passa sul disco della stella riusciamo a vederlo”. Non tutti i pianeti possono ospitare la vita, per farlo devono essere caratterizzati dalla presenza di un’abbondante quantità di materiale organico e di una sorgente di energia, devono essere rocciosi e collocati nella fascia di abitabilità, dove le condizioni di temperatura sono compatibili con la presenza di acqua liquida.

L’applicazione dei metodi indiretti è tutt’altro che agevole. Per esempio, la rilevazione di un pianeta come la Terra attorno al Sole comporta una serie di importanti difficoltà. “Con il metodo delle velocità radiali dovremmo misurare una variazione di circa 10 cm per secondo, che è il valore della variazione della velocità del Sole dovuta alla presenza della Terra. Gli strumenti che usiamo hanno una precisione di 10 cm per secondo ma non basta che lo strumento sia preciso, anche la quantità che andiamo a misurare deve esserlo”, sottolinea l’esperto. “Noi misuriamo l’effetto doppler sull’atmosfera della stella e dal momento che subentrano fattori di disturbo risulta difficile fare misure precise. L’errore quindi non è dovuto allo strumento ma al fatto che la stella cambia, molto più di questi 10 cm. E’ difficile la rilevazione della Terra anche con il metodo dei transiti perché il nostro pianeta è molto piccolo rispetto al Sole. Inoltre, l’orbita della Terra è di un anno, quindi per capire se una piccola variazione di luce sia dovuta effettivamente al transito del pianeta bisogna osservarla più volte nell’arco di diversi anni”.

Una cosa è chiara: trovare pianeti nella zona abitabile è molto difficile per stelle grandi come il Sole, ma più facile per stelle più piccole per diversi motivi. E’ noto che la distanza della regione abitabile dalla stella dipende dalla sua luminosità, perché la temperatura sul pianeta varia in funzione della luce ricevuta. Le stelle più piccole sono molto meno luminose delle grandi, quindi la loro zona abitabile è molto più vicina alla stella. Ciò premesso, è molto più facile trovare pianeti abitabili attorno a stelle piccole perché le variazioni di velocità radiale della stella sono maggiori dal momento che il pianeta è più vicino. Inoltre, le richieste di stabilità dello strumento sono minori data la più breve durata del periodo di osservazione. Infine, la probabilità che il pianeta transiti sulla stella è maggiore e i periodi più corti permettono di osservare più passaggi. Per queste ragioni la ricerca di pianeti abitabili si concentra sulle stelle M, simbologia usata nella classificazione stellare per indicare le stelle più fredde, di cui circa il 40% ha un pianeta di tipo terrestre intorno. L’unico svantaggio è che essendo piccole sono più difficili da vedere.

Altri metodi usati per individuare i pianeti, in abbinamento a quelli indiretti, e molto promettenti sono quelli diretti. “Da una dozzina di anni abbiamo ottenuto immagini dirette di pianeti. Ci siamo riusciti, nonostante i pianeti siano deboli, grazie all’impiego dell’ottica adattiva, tecnica in cui gli italiani sono all’avanguardia”, afferma Gratton. “Si usano pure altri sistemi come le tecniche di immagine differenziale (ADI) e la deconvoluzione spettrale. Queste tecniche, anche combinate insieme, permettono di ottenere un alto contrasto, e quindi immagini di maggiore qualità”. Uno degli strumenti usati allo scopo di scoprire e studiare pianeti extrasolari in orbita intorno a stelle vicine è SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research), installato sul telescopio VLT (Very Large Telescope) dell’ESO (European Southern Observatory) e realizzato con una forte partecipazione italiana.

Le potenzialità delle tecniche osservative dirette sono davvero notevoli, come sottolinea Gratton: “Pensiamo che grazie a queste tecniche sarà possibile studiare dettagliatamente pianeti simili alla Terra ed eventualmente anche capire se ospitano forme di vita. Uno dei candidati più promettenti al ruolo di pianeta adatto alla vita è Proxima b, il pianeta extrasolare più vicino con un periodo di 11 giorni e una massa pari a 1,3 masse terrestri. La sua stella, Proxima centauri, è a una distanza dal Sole di soli 4,2 anni luce – prosegue l’esperto – Dato l’irraggiamento da parte della stella, ci si aspetta che la temperatura alla superficie possa essere simile a quella della Terra. A oggi questo pianeta si può osservare bene con il telescopio E-ELT (European Extremely Large Telescope) dell’ESO accoppiando alto contrasto e alta risoluzione spettrale e forse si potrà vedere anche con il telescopio VLT dal prossimo anno. Ci aspettiamo grandi novità nell’immediato futuro”.