Rappresentazione artistica del pianeta intorno ad Alpha Centauri B
  • Categoria dell'articolo:Scienza
  • Ultima modifica dell'articolo:29 Novembre 2021

Un telescopio spaziale con un solo lavoro: trovare pianeti abitabili ad Alpha Centauri

Alpha Centauri, il sistema stellare più vicino al nostro Sole, è come un tesoro con molte scoperte scientifiche che aspettano solo di essere rivelate. Parte di ciò che lo rende così avvincente è che i nostri sforzi per rilevare i pianeti extrasolari non sono riusciti a produrre risultati concreti fino ad oggi. Mentre lo studio degli esopianeti è progredito in modo esponenziale negli ultimi anni, con 4.575 pianeti confermati in 3.392 sistemi nella Via Lattea (e persino nelle galassie vicine), gli astronomi hanno ancora difficoltà a determinare se qualcuno è della porta accanto.

Nei prossimi decenni, Breakthrough Initiatives ha in programma di inviare una missione nota come Starshot, un veliero a vela che potrebbe compiere un viaggio in 20 anni. Il 16 novembre, Breakthrough Initiatives ha annunciato un altro progetto per rilevare gli esopianeti della porta accanto. Si chiama Telescope for Orbit Locus Interferometric Monitoring of our Astronomical Neighborhood (TOLIMAN), un telescopio spaziale dedicato alla ricerca di pianeti rocciosi in orbita nella zona circumsolare abitabile di Alpha Centauri (aka. “Goldilocks Zone”).

Il progetto, che deriva dal nome arabo di Alpha Centauri, è uno sforzo collaborativo tra Breakthrough Initiatives e il Jet Propulsion Laboratory (NASA JPL) della NASA in California e l’Università di Sydney e Sabre Astronautics in Australia. I lavori della missione sono iniziati nell’aprile del 2021 con una sovvenzione di 788.000 dollari assegnata a Sabre Astronautics dall’International Space Investment del governo australiano : Expand Capability .

Rappresentazione artistica del pianeta intorno ad Alpha Centauri B. Credito: ESO
Rappresentazione artistica del pianeta intorno ad Alpha Centauri B. Credito: ESO

Chi è della porta accanto?

Come Starshot, Project TOLIMAN si ispira in parte a ciò che abbiamo appreso sul nostro vicino stellare più prossimo negli ultimi anni. Nel 2016, gli astronomi con la campagna Pale Red Dot hanno confermato la presenza di un pianeta roccioso in orbita all’interno della zona abitabile di Alpha Centauri C (Proxima Centauri) (Proxima b). Nel 2020 è stato annunciato un secondo esopianeta (Proxima c), una possibile Super-Terra o mini-Nettuno che risiede ben oltre l’orbita di Proxima b.

C’era anche il misterioso segnale radio rilevato nel 2020 che sembrava provenire da Proxima Centauri. Anche se questo è stato recentemente rivelato come un’interferenza terrestre, ha comunque alimentato il nostro fascino per il nostro vicino stellare più prossimo. Tuttavia, ci sono ancora molte domande senza risposta su Alpha Centauri A+B, non ultima delle quali è se questo sistema binario potrebbe avere dei propri pianeti potenzialmente abitabili.

Tutti i tentativi di confermare l’esistenza di esopianeti intorno ad Alpha Centauri A+B fino ad oggi non sono riusciti a fornire nulla di definitivo. Nel 2012, gli astronomi hanno annunciato la possibile individuazione di un esopianeta intorno ad Alpha Centauri B, ma in seguito è stato dimostrato che questo è il risultato di un artefatto nell’analisi dei dati. Ma all’inizio di quest’anno, un candidato esopianeta ( Candidate 1 , o C1) è stato rilevato nella zona abitabile di Alpha Centauri A, forse una super-Terra o un mini-Nettuno.

Parte del problema con Alpha Centauri A+B è che questi binari in stretta orbita eliminano i metodi più efficaci di caccia agli esopianeti. Poiché le due stelle transitano (passano di fronte) l’una all’altra regolarmente, ci sono regolari cali di luminosità da una stella che bloccano l’altra. Ciò rende molto difficile rilevare cali di luminosità che potrebbero essere causati da un esopianeta che transita di fronte a loro (ovvero il metodo di transito).

L'impressione di questo artista mostra il pianeta Proxima b in orbita attorno alla stella nana rossa Proxima Centauri, la stella più vicina al Sistema Solare. Credito: ESO/M. Kornmesser
L’impressione di questo artista mostra il pianeta Proxima b in orbita attorno alla stella nana rossa Proxima Centauri, la stella più vicina al Sistema Solare. Credito: ESO/M. Kornmesser

Allo stesso modo, l’influenza gravitazionale che A e B esercitano l’una sull’altra rende estremamente difficile determinare se una “oscillazione orbitale” è causata dalla forza gravitazionale dei pianeti. Questo è noto come metodo della velocità radiale (o spettroscopia Doppler), che è lo stesso metodo utilizzato dagli astronomi per rilevare Proxima b e Proxima c in orbita attorno al loro compagno più debole Proxima Centauri.

Ad oggi, la maggior parte dei pianeti confermati oltre il nostro Sistema Solare è stata scoperta da telescopi spaziali che si affidavano al metodo di transito, come il Kepler della NASA e il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Osservatori terrestri con potenti spettrometri, come il Very Large Telescope (VLT), l’ Osservatorio di La Silla, l’ Osservatorio WM Keck e molti altri, hanno scoperto la seconda quota più grande utilizzando il metodo della velocità radiale.

Tuttavia, trovare esopianeti più vicini a casa richiede strumenti più precisi, ed è qui che entra in gioco la missione TOLIMAN. Come ha affermato Pete Klupar, l’ingegnere capo di Breakthrough Watch in un recente comunicato stampa di Breakthrough Initiatives :

“Questi pianeti vicini sono i luoghi in cui l’umanità farà i primi passi nello spazio interstellare utilizzando sonde robotiche futuristiche ad alta velocità. Se consideriamo le poche decine di stelle più vicine, ci aspettiamo che una manciata di pianeti rocciosi come la Terra orbita alla giusta distanza per consentire l’acqua di superficie liquida. Il segnale che stiamo cercando richiede un vero salto di qualità nella misurazione di precisione”.

Incontra TOLIMAN

Il concetto TOLIMAN è stato proposto per la prima volta dal professor Peter Tuthill del Sydney Institute for Astronomy (presso l’Università di Sydney) durante la conferenza SPIE Astronomical Telescopes+Instrumentation 2018 ad Austin, in Texas. Come hanno affermato nel loro documento di proposta, il telescopio aveva lo scopo di limitare la probabilità di pianeti rocciosi in particolari sistemi stellari, un’attenzione speciale dedicata alle stelle entro 10 Parsec (32,6 anni luce).

Rappresentazione artistica del telescopio spaziale TOLIMAN. Credito: Tuthill et al. (2018)
Rappresentazione artistica del telescopio spaziale TOLIMAN. Credito: Tuthill et al. (2018)

Come hanno spiegato, la chiave di questo telescopio era un modello di specchio pupillare diffrattivo che non concentra la luce in un raggio ben focalizzato (che è ciò che viene fatto con i telescopi convenzionali). Gli specchi di TOLIMAN diffondono invece la luce delle stelle in un complesso motivo floreale che rende più facile registrare i minimi dettagli necessari per rilevare le piccole “oscillazioni” nel movimento di una stella causate dall’influenza gravitazionale di uno o più pianeti.

Si potrebbe dire che TOLIMAN offre un approccio raffinato al metodo della velocità radiale, rendendo più facile rilevare segnali deboli quando si effettuano osservazioni spettroscopiche di una stella. Al momento della conferenza SPIE 2018, il potenziale del telescopio era già stato valutato attraverso un Foundational Mission Study, finanziato congiuntamente dalla Breakthrough Prize Foundation e dall’Università di Sydney. Come il dottor Eduardo Bendek, un membro del team dal Jet Propulsion Laboratory della NASA, ha detto :

“Anche per le stelle luminose più vicine nel cielo notturno, trovare pianeti è un’enorme sfida tecnologica. La nostra missione TOLIMAN lancerà un telescopio spaziale progettato su misura che effettua misurazioni estremamente precise della posizione della stella nel cielo. Se c’è un pianeta in orbita attorno alla stella, tirerà la stella tradindo una piccola, ma misurabile, oscillazione.

Possibilità per il futuro

La capacità di discernere la presenza di esopianeti attorno al nostro vicino sistema stellare più prossimo cambierà sicuramente il gioco. A una distanza compresa tra 4,24 e 4,37 anni luce dalla Terra, le stelle del trinario di Alpha Centauri saranno il primo luogo a cui invieremo sonde interstellari, come Starshot . La scoperta di Proxima b e c ha già ispirato il supporto per missioni interstellari che potrebbero studiare da vicino questi pianeti.

Il Progetto Starshot, un'iniziativa sponsorizzata dalla Fondazione Breakthrough, è destinato a essere il primo viaggio interstellare dell'umanità. Credito: svoltainitiatives.org
Il Progetto Starshot, un’iniziativa sponsorizzata dalla Fondazione Breakthrough, è destinato a essere il primo viaggio interstellare dell’umanità. Credito: svoltainitiatives.org

Fin dalla sua scoperta, Proxima b è stata fonte di non pochi dibattiti accademici. Sebbene si adatti a molte delle qualifiche per “abitabilità”, c’è il problema che sia bloccato in modo ordinato con una stella attiva che è soggetta a flaring. Tuttavia, gran parte della ricerca teorica e dei modelli climatici condotti dalla sua scoperta contiene l’avvertenza che l’abitabilità dipende dallo stato dell’atmosfera del pianeta e dalla presenza di acqua superficiale.

In tutti i casi, i ricercatori responsabili hanno indicato che eventuali risoluzioni riguardanti la potenziale abitabilità dipendono da scoperte future. Poiché Alpha Centauri A è una stella simile al Sole meno attiva di Proxima Centauri, sarebbe bene sapere se qualche pianeta roccioso sta orbitando nella sua zona abitabile. Il leader del progetto, il professor Peter Tuthill del Sydney Institute for Astronomy dell’Università di Sydney, ha affermato che questa missione aprirà una nuova finestra sull’Universo:

“Gli astronomi hanno accesso a tecnologie straordinarie che ci consentono di trovare migliaia di pianeti che circondano le stelle in vasti angoli della galassia. Eppure non sappiamo quasi nulla del nostro cortile celeste. È un problema moderno da avere; siamo come cittadini esperti di rete le cui connessioni sui social media sono globali, ma non conosciamo nessuno che viva nel nostro isolato.

“Conoscere i nostri vicini planetari è estremamente importante. Questi pianeti della porta accanto sono quelli in cui abbiamo le migliori prospettive per trovare e analizzare le atmosfere, la chimica di superficie e forse anche le impronte digitali di una biosfera, i segnali provvisori della vita».

“I nostri vicini sistemi stellari più prossimi – i sistemi Alpha Centauri e Proxima Centauri – si stanno rivelando straordinariamente interessanti”. ha aggiunto il Dr. Pete Worden, Direttore Esecutivo di Breakthrough Initiatives.” La missione TOLIMAN sarà un enorme passo avanti per scoprire se lì esistono pianeti in grado di sostenere la vita».

Questo articolo è stato pubblicato per la prima volta su Universetoday