Come facciamo a scoprire pianeti simili alla Terra? Un viaggio tra i pianeti extrasolari

Nell’ultimo ventennio sono stati fatti notevoli progressi tecnologici e la ricerca di esopianeti è diventata uno degli obiettivi principali in campo astronomico. Numerose missioni spaziali, tra le quali la più importante è Kepler, iniziata nel 2009 e terminata il 30 ottobre 2018 , hanno l’obiettivo di individuare pianeti extrasolari. La ricerca di pianeti extrasolari suscita grande interesse negli astronomi in quanto l’individuazione di tali oggetti è strettamente legata alla questione ancora irrisolta riguardante la presenza di altre forme di vita nell’universo. Ciò che affascina e motiva gli studiosi nella ricerca, è pertanto la possibilità di trovare, al di fuori del nostro sistema solare, un pianeta non dissimile dalla Terra e quindi adatto ad ospitare la vita. Ma quali sono i metodi utilizzati per trovare i pianeti extra solari?

I metodi di individuazione

Nel corso degli anni sono stati sviluppati metodi per l’individuazione di pianeti extrasolari e, solitamente, viene operata una distinzione in due categorie: metodi diretti, che permettono di osservare direttamente al telescopio questi pianeti) e metodi indiretti, che permettono di individuare un pianeta a partire dagli effetti che esso induce (o vengono indotti) sulla (o dalla) stella ospite. Tra i metodi diretti troviamo:

• La coronografia ottica è una tecnica che blocca la luce della stella usando un particolare strumento chiamato coronografo. Tale strumento può essere posto internamente al telescopio oppure esternamente. La seconda modalità è però possibile solamente nello spazio, usando un primo veicolo come telescopio ed un secondo, posto a migliaia di chilometri di distanza dal primo, come coronografo.
• Le tecniche interferometriche sono utili nei casi in cui la coronografia ottica diventa poco efficacie, cioè nella banda infrarossa media. Il metodo consiste nella raccolta, da parte di due o più telescopi posti a distanze controllate, di fotoni emessi da una sorgente lontana.

I metodi indiretti sono:

• Il metodo della velocità radiale (o dell’effetto Doppler) che misura le variazioni della velocità radiale della stella (ossia la velocità lungo la direzione dell’osservatore) indotta dalla presenza di un pianeta, la quale porta la stella a muoversi secondo una piccola orbita, in generale ellittica, il cui fuoco coincide con il centro di massa stella-pianeta.
• Il metodo della temporizzazione dei segnali provenienti da una Pulsar osserva eventuali ritardi o anticipi nei tempi d’arrivo dei segnali radio emessi da una stella Pulsar. Questi eventuali ritardi o anticipi possono essere la manifestazione dell’effetto Doppler, risultato del moto baricentrico della Pulsar indotta dalla presenza di esopianeti.
• Il metodo astrometrico, si basa su misure molto accurate delle posizioni delle stelle, rispetto ad un sistema di riferimento fisso, per individuare l’effetto che la presenza di pianeti induce sul moto proprio della stella che si sta analizzando.
• Il metodo della lente gravitazionale sfrutta la teoria generale della relatività ed in particolare la curvatura della luce in presenza del campo gravitazionale prodotto da un corpo. Presa a riferimento una stella molto lontana, essa è per noi fissa nel cielo e presenta una determinata luminosità apparente. Nel momento in cui una seconda stella più vicina transita davanti a quella lontana, si dice che la stella transitante funge da lente gravitazionale.  Nel caso in cui la stella transitante ospiti un pianeta, non si avrà solamente una lente gravitazionale (quella primaria, cioè la stella), ma anche una secondaria, cioè l’esopianeta.
• Il metodo del transito si basa sulla rilevazione dell’attenuazione periodica del
  flusso luminoso in arrivo da una stella, che si presenta se un pianeta transita
  davanti al suo disco.

Pianeti extrasolari

Dal 1995, quando furono individuati per la prima volta, sono stati scoperti più di 3600 pianeti in orbita intorno a stelle diverse dal nostro Sole, e quasi 2800 sistemi planetari. Oggi il perfezionamento dei metodi osservativi e lo sviluppo di apposite missioni spaziali fanno della ricerca di esopianeti – in particolare di quelli che potrebbero avere condizioni favorevoli a ospitare forme di vita – uno degli argomenti più entusiasmanti dell’astronomia, come ad esempio la scoperta di esopianeti attorno la stella TRAPPIST-1, che presenta pianeti potenzialmente abitabili.

Tra le ultime scoperte una superterra ghiacciata con una massa almeno tre volte quella del nostro pianeta è la nuova vicina di casa della Terra. Orbita intorno alla stella di Barnard, la seconda più vicina al Sole dopo Alpha Centauri e distante sei anni luce, ed è inospitale. Secondo i primi studi, infatti, l’esopianeta ha una temperatura di -170 gradi, incompatibile con la vita come la conosciamo. La superterra compie in 233 giorni un’orbita completa intorno alla stella Barnard, più piccola e antica del Sole, una nana rossa fredda che la irraggia così debolmente che la sua energia è appena il 2% di quella che il nostro pianeta riceve dal Sole.