Scoperto un nuovo modo per cercare pianeti con condizioni adatte alla vita

Grazie ai progressi riportati da un team internazionale di astronomi sulla rivista Nature Communications, è ora possibile catturare immagini di pianeti che potrebbero potenzialmente sostenere la vita.

Utilizzando un sistema di nuova concezione per l‘imaging di esopianeti nel medio infrarosso, in combinazione con un tempo di osservazione molto lungo, gli autori dello studio affermano che ora possono utilizzare telescopi terrestri per catturare direttamente immagini di pianeti, di circa tre volte la dimensione della Terra, all’interno delle zone abitabili di stelle vicine.

Gli sforzi per visualizzare direttamente gli esopianeti – pianeti al di fuori del nostro sistema solare – sono stati ostacolati da limitazioni tecnologiche.

“Se vogliamo trovare pianeti con condizioni adatte alla vita, dobbiamo cercare pianeti rocciosi delle dimensioni della Terra, all’interno delle zone abitabili intorno a stelle più vecchie, simili al Sole“, ha dichiarato il primo autore dello studio, Kevin Wagner dell’Università dell’Arizona.

“Il metodo descritto nel documento fornisce un miglioramento di oltre dieci volte, rispetto alle capacità esistenti, di osservare direttamente gli esopianeti. La maggior parte degli studi sull’imaging di esopianeti hanno esaminato lunghezze d’onda dell’infrarosso inferiori a 10 micron, fermandosi appena al di sotto della gamma di lunghezze d’onda in cui tali pianeti brillano più luminosi”, ha affermato Wagner.

Il team ha utilizzato il Very Large Telescope, o VLT, dell’Osservatorio europeo meridionale in Cile per osservare il nostro sistema stellare più vicino. Si tratta di Alpha Centauri, a soli 4,4 anni luce di distanza. Questo è un sistema stellare triplo, il quale ha due stelle – Alpha Centauri A e B – che sono simili al Sole per dimensioni ed età ed orbitano l’una intorno all’altra come un sistema binario. La terza stella, Alpha Centauri C, meglio conosciuta come Proxima Centauri, è una nana rossa molto più piccola in orbita attorno ai suoi due fratelli a grande distanza.

E’ già stato rilevato, indirettamente, un pianeta non del doppio delle dimensioni della Terra e in orbita nella zona abitabile intorno a Proxima Centauri, attraverso l’osservazione della variazione della velocità radiale della stella. Secondo gli autori dello studio, Alpha Centauri A e B potrebbero ospitare pianeti simili, ma i metodi di rilevamento indiretto non sono ancora abbastanza sensibili per trovare pianeti rocciosi nelle loro zone abitabili più ampiamente separate.

“Con l’imaging diretto, per la prima volta, possiamo spingerci al di sotto di questi limiti di rilevamento “, ha spiegato Wagner.

Per aumentare la sensibilità della configurazione delle immagini, il team ha utilizzato un cosiddetto specchio telescopico secondario adattivo in grado di correggere la distorsione della luce da parte dell’atmosfera terrestre. Inoltre, i ricercatori hanno utilizzato una maschera di blocco della luce stellare, che poi  hanno ottimizzato per bloccare la luce da una delle stelle. Per consentire l’osservazione simultanea delle zone abitabili di entrambe le stelle, hanno anche sperimentato una nuova tecnica per passare avanti e indietro tra l’osservazione di Alpha Centauri A e Alpha Centauri B molto rapidamente.

“Stiamo spostando una stella su e una stella fuori dal coronografo ogni decimo di secondo“, ha detto Wagner. “Questo ci consente di osservare ogni stella per metà del tempo e, cosa importante, ci permette anche di sottrarre un fotogramma dal fotogramma successivo, che rimuove tutto ciò che è essenzialmente solo rumore dalla fotocamera e dal telescopio“.

Utilizzando questo approccio, la luce stellare indesiderata e il “rumore” – segnale indesiderato dall’interno del telescopio e della telecamera – diventano essenzialmente un rumore di fondo casuale, che può essere ulteriormente ridotto impilando le immagini e sottraendo il rumore, grazie all’utilizzo di un software specializzato.

Simile all’effetto delle cuffie con cancellazione del rumore, che consentono di ascoltare musica soft su un flusso costante di rumore indesiderato, la tecnica ha permesso al team di rimuovere il più possibile il rumore indesiderato e rilevare i segnali molto più deboli creati da potenziali pianeti candidati all’interno della zona abitabile.

Nel 2019, il team ha osservato il sistema Alpha Centauri per quasi 100 ore nel corso di un mese, raccogliendo più di 5 milioni di immagini. Hanno raccolto circa 7 terabyte di dati, che hanno reso pubblicamente disponibili su http://archive.eso.org.

“Questa è una delle prime campagne di imaging di esopianeti, in cui abbiamo inserito tutti i dati, accumulati in quasi un mese, e li abbiamo utilizzati per raggiungere la nostra realtà finale“, ha spiegato Wagner.

Dopo aver rimosso i cosiddetti artefatti – falsi segnali creati dalla strumentazione e luce residua dal coronografo – l’immagine finale ha rivelato una sorgente luminosa designata come “C1” che potrebbe potenzialmente suggerire la presenza di un esopianeta candidato all’interno della zona abitabile.

“C’è una sorgente puntiforme che assomiglia a quello che ci aspetteremmo da un pianeta, che non possiamo spiegare con nessuna delle correzioni sistematiche degli errori“, ha detto Wagner. “Non possiamo ancora dire che abbiamo scoperto un pianeta intorno ad Alpha Centauri, ma c’è un segnale che potrebbe essere quello, con qualche verifica successiva”.

“Le simulazioni di come potrebbero apparire i pianeti all’interno dei dati, suggeriscono che “C1” potrebbe essere un pianeta delle dimensioni di Nettuno-Saturno ad una distanza da Alpha Centauri A che è simile alla distanza tra la Terra e il Sole”, ha detto Wagner. Tuttavia, gli autori affermano chiaramente che senza successiva verifica, la possibilità che C1 possa essere dovuta a qualche artefatto sconosciuto causato dallo strumento stesso, non può essere ancora esclusa.

Trovare un pianeta potenzialmente abitabile all’interno di Alpha Centauri è stato l’obiettivo dell’iniziativa Breakthrough Watch / NEAR, che sta per Nuove Terre nella regione di Alpha Centauri. Breakthrough Watch è un programma astronomico globale che cerca pianeti simili alla Terra attorno alle stelle vicine.

“Siamo molto grati alle Breakthrough Initiatives e all’ESO per il loro supporto nel raggiungere un altro passo verso l’imaging di pianeti simili alla Terra attorno alle nostre stelle vicine“, ha detto Markus Kasper, scienziato capo del progetto NEAR e coautore dello studio.

Il team intende intraprendere un’altra campagna di imaging tra pochi anni, nel tentativo di catturare questo potenziale esopianeta nel sistema Alpha Centauri in una posizione diversa, per vedere se è coerente con ciò che ci si aspetterebbe sulla base della modellazione della sua orbita prevista. Ulteriori indizi possono derivare da osservazioni di follow-up utilizzando metodi diversi.

“Si prevede che la prossima generazione di telescopi estremamente grandi, come l’Extremely Large Telescope dell’European Southern Observatory e il Giant Magellan Telescope, per il quale l‘Università dell’Arizona produce gli specchi primari, sarà in grado di aumentare le osservazioni dirette delle stelle vicine che potrebbero ospitare pianeti nelle loro zone abitabili”, ha spiegato Wagner. I candidati da osservare includono Sirio, la stella più luminosa nel cielo notturno, e Tau Ceti, che ospita un sistema planetario osservato indirettamente.

Fonte:

https://phys.org/news/2021-02-life-sustaining-planets.html?fbclid=IwAR1VRrnR3fNIZ3V3dp1JeaNicdFeWmMUftv0GaZw6QyG4bR9hpwpmliCngM