Alla scoperta di pianeti con Kepler

Probabilmente la scoperta di pianeti al di fuori del nostro sistema solare rappresenta una delle scoperte più eccitanti mai fatte dall’essere umano. Con tale scoperta abbiamo scoperto quello che già sospettavamo, ovvero che la Terra e il sistema solare non sono un qualcosa di speciale nell’universo bensì l’ordinarietà.
Ufficialmente, il primo pianeta extrasolare (o, se volete, esopianeta) è stato scoperto il 5 Ottobre 1995 dai due astrofisici Michel Mayor e Didier Queloz dell’osservatorio di Ginevra: trovarono un pianeta con massa paragonabile a quella di Giove orbitante attorno alla stella chiamata 51 Pegasi (che si trova a circa 50 anni luce da noi).

Il 6 Marzo 2009 entra in scena Kepler.

Kepler è un satellite della NASA ideato e costruito con il compito specifico di trovare esopianeti. Si tratta, per farla breve, di un telescopio, capace di osservare un bel mucchio di stelle contemporaneamente, alla caccia di variazioni nella luminosità proveniente da tali astri. Il progetto dovrebbe durare cinque anni e ora siamo al quarto anno della missione e quindi possiamo cominciare a parlare di alcuni risultati aspettando magari di averne di nuovi.
Innanzitutto vediamo come fa Kepler a scovare gli esopianeti.
Idealmente il concetto è molto semplice. Se un sistema planetario è visto di taglio allora il passaggio di un pianeta davanti ad una stella dovrebbe provocare una piccola eclissi parziale, ovvero una diminuzione della luce proveniente dalla stella. In realtà il termine esatto per questo fenomeno è transito.

Ora bisogna tenere conto che un pianeta è molto piccolo rispetto ad una stella. Ad esempio il Sole ha un diametro di circa un milione e quattrocento mila chilometri mentre la Terra ha un diametro di circa 12 mila chilometri. Giusto per rendere l’idea insomma. Dunque questi cambiamenti di luminosità sono davvero piccoli; ma d’altronde questo è pane per i denti di Kepler!
Comunque tornando ai transiti, essi durano poco; dipende dalle dimensioni del sistema pianeta-stella ma in genere si parla di poche ore. Il punto fondamentale è che se si tratta di un pianeta allora il transito è un fenomeno periodico, cioè si dovrebbe ripresentare dopo un certo lasso di tempo in quanto il pianeta sta effettuando un moto di rivoluzione (proprio come la Terra ci mette un anno per fare un’orbita completa attorno al Sole). Inoltre un pianeta non è una stella e quindi non emette luce perciò i transiti dovrebbero essere tutti identici.
Una volta misurato il periodo necessario per un’orbita e la massa della stella grazie ad una legge matematica chiamata proprio legge di Keplero è possibile determinare il raggio dell’orbita.
Con le dimensioni dell’orbita in mano, le dimensioni del pianeta sono quindi determinate dalla misura della diminuzione di luce proveniente dalla stella a causa del transito e dalle dimensioni della stella.
Dopodiché si può anche determinare la temperatura del pianeta e capire se esso è abitabile o meno.
E ora parliamo delle cose pratiche.
Iniziamo da una foto: questa è la zona di cielo osservata da Kepler.

Fonte: http://kepler.nasa.gov

Come abbiamo detto, per essere scovati i sistemi extrasolari devono essere visti di taglio in modo da poter osservare i transiti. Ovviamente non è detto di avere questa fortuna. Perciò il satellite Kepler osserva più di 100 mila stelle in maniera tale da avere una probabilità più alta di osservare pianeti.
Inoltre, dal nostro sistema Solare abbiamo imparato che i pianeti devono essere alla giusta distanza dal Sole per poter essere abitabili, altrimenti le condizioni di temperatura, ad esempio, sarebbero invivibili. Prendiamo come esempio la Terra dunque. Il nostro pianeta impiega un anno per orbitare attorno al Sole. Perciò la Terra produce un transito una volta all’anno. Per essere sicuri che un transito sia effettivamente un pianeta gli astronomi necessitano di osservare almeno quattro transiti. Dunque Kepler ha bisogno di almeno quattro anni per trovare pianeti simili alla Terra!

Inoltre i pianeti simili alla Terra sono davvero piccoli e quindi la probabilità di trovare sistemi visti di taglio è, in questo caso, molto minore della probabilità di trovare sistemi extrasolari con pianeti giganti.

Dunque tutto questo spiega perché all’inizio sono stati trovati da Kepler pianeti simili a Giove e perché solo ora iniziano a venir fuori pianeti simili alla Terra.

Insomma, se vi eravate chiesti come mai ci fosse adesso questo boom di scoperte di pianeti simili alla Terra ora sapete che si trattava soltanto di avere pazienza e confidare nella teoria della probabilità (a meno che i pianeti simili alla Terra non siano un qualcosa di rarissimo nell’universo, ma non sembra il caso).
Bene, ora avete abbastanza informazioni per essere preparati ad una eventuale scoperta di una Terra 2.
Finiamo come abbiamo iniziato: probabilmente la scoperta di pianeti al di fuori del nostro sistema solare rappresenta una delle scoperte più eccitanti mai fatte dall’essere umano.

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