6 minuti di letturaPer la prima volta abbiamo una foto di più pianeti attorno a una stella lontana 300 anni luce e simile al Sole

I pianeti che si trovano al di fuori del Sistema solare, cioè i pianeti che orbitano attorno ad altre stelle, si chiamano esopianeti.

Abbiamo sempre sospettato dell’esistenza di altri sistemi planetari come il nostro Sistema solare, ma la prima conferma, la prima evidenza diretta, l’abbiamo avuta nel 1995 quando fu scoperto il primo esopianeta. Da allora di strada ne abbiamo fatta parecchia: conosciamo oltre 4000 esopianeti, alcuni grossi e gassosi come Giove ma altri anche più piccoli e rocciosi come la Terra. Non abbiamo ancora abbastanza informazioni sull’atmosfera dei pianeti potenzialmente simili alla Terra, ma nei prossimi anni magari riusciremo a ottenere queste informazioni – anche se abbiamo già metodi per ottenerle quasi subito.

Abbiamo anche scoperto pianeti in orbita alla stella più vicina al Sole, cioè Proxima Centauri (e uno dei pianeti l’ha scoperto, in collaborazione con altri, un molisano, l’astrofisico Fabio Del Sordo). La maggior parte di questi esopianeti è scoperta in un modo molto intelligente quanto difficile da visualizzare: gli esopianeti sono scoperti grazie al fatto che quando passano davanti alla stella attorno a cui orbitano fanno una piccola eclissi. Questa è un’idea geniale per scovare nuovi mondi nella nostra Via Lattea; inoltre, il fatto che riusciamo a misurare con precisione le variazioni di luminosità di stelle lontane decine se non centinaia di anni luce dice tutto sul potenziale tecnologico di cui disponiamo oggi. I telescopi spaziali NASA Kepler in passato e NASA TESS al momento sono stati e sono attenti osservatori di queste variazioni di luce minuscole e ci permettono di scoprire nuovi pianeti di continuo.

Misurare la variazione di luce di una stella ci permette di scoprire la presenza di un esopianeta, ma è possibile riuscire a fotografarne uno? La risposta è: sì. Tempo fa ne avevo parlato proprio su questo blog: si trattava della storia della stella Beta Pictoris e del pianeta che si è formato là attorno. In questo caso si vede molto bene il moto del pianeta attorno alla stella Beta Pictoris nel corso degli anni: ci vuole pazienza con l’astrofisica, tanta pazienza.

È fantastico scoprire migliaia di pianeti e riuscire a fotografarli: quando vediamo questi sistemi planetari in formazione stiamo studiando qualcosa che è successo al Sistema solare qualche miliardo di anni fa. Miliardi di anni fa, pensate, e noi esseri umani viviamo solo al massimo un centinaio di anni o riusciamo a parlare con i nonni che ci raccontano le loro esperienze di 50 anni prima, per un totale di storia da toccare con mano di più o meno 200 anni. Invece qua parliamo di fenomeni fisici avvenuti 4-5 miliardi di anni fa, così, giusto per rendere l’idea.

A proposito: sarebbe bello magari riuscire a fotografare un sistema planetario davvero simile al Sistema solare. Voglio dire, magari riuscissimo a fotografare una stella tipo il Sole con più pianeti che le orbitano attorno (con un pianeta solo era già successo in passato, proprio come pianeti tipo la Terra attorno ad altre stelle). Qua si tratta di essere riusciti ad osservare, non un pianeta, bensì ben due, cioè un complesso sistema planetario che si è formato attorno a una stella come il Sole. Tecnicamente sarebbe come osservare parte del passato del nostro Sistema solare e avremmo accesso a informazioni altrimenti inaccessibili al nostro limitato spettro generazionale.

Ecco, questa cosa è successa: il 20 luglio 2020 l’ESO (European Southern Observatory) ha condiviso con tutti la prima immagine di un sistema planetario attorno a una stella simile al nostro Sole. Questa qui.

Immagine della stella TYC 8998-760-1 con I due esopianeti TYC 8998-760-1b e TYC 8998-760-1c.

Questa immagine è stata ottenuta con uno strumento molto sensibile alla luce infrarossa chiamato SPHERE e montato sul VLT (Very Large Telescope) dell’ESO, telescopio collocato nel deserto di Atacama in Cile – tra l’altro gran posto per i telescopi, anche se la storia della costruzione dei telescopi in Cile e il rapporto con la popolazione cilena è una storia che andrebbe approfondita, e un giorno qui su Quantizzando lo faremo, promesso. Se vi interessa, potete trovare qua un articolo di qualche tempo fa in cui vi raccontavo un’altra gran performance di SPHERE.

Tornando all’immagine qui sopra, la stella in alto a sinistra si chiama TYC 8998-760-1 e quelli indicati dalle due frecce sono i due pianeti TYC 8998-760-1b e TYC 8998-760-1c (non è mancanza di fantasia, ma necessità di catalogare velocemente…). L’immagine è stata ottenuta bloccando l’immagine della stella TYC 8998-760-1, altrimenti sarebbe stato impossibile osservare i due pianeti: per riuscire in questo è stato usato uno strumento che si chiama coronografo, praticamente un filtro per bloccare la luce della stella principale verso il telescopio.

Nell’immagine, lo avrete sicuramente notato, ci sono altri puntini luminosi (per esempio in basso a sinistra): quelli però non sono pianeti, sono stelle lontane che sono finite nella foto, una specie di photobombing in pratica.

Esempio di photombing: dovete immaginare che le due atlete in primo piano sono gli esopianeti TYC 8998-760-1b e TYC 8998-760-1b e la Regina Elisabetta II è invece una delle stelle sullo sfondo.

Gli astrofisici del VLT sono stati in grado di distinguere gli esopianeti dalle stelle sullo sfondo scattando più foto del sistema planetario, a tre anni di distanza. Fortuna vuole che la stella TYC 8898-760-1 si muove molto velocemente e quindi tre anni sono stati sufficienti. Nelle immagini ad anni di distanza si vede che quelli che ora sappiamo essere esopianeti si muovono proprio insieme alla stella TYC 8998-760-1, mentre le stelle sullo sfondo nelle varie immagini stanno sempre nella stessa posizione. Quindi quei due puntini sono pianeti, daje.

La stella TYC 8998-760-1, l’abbiamo detto, è una stella tipo il Sole. Ma non ha l’età che ha il nostro Sole oggi: la stella TYC 8998-760-1, secondo le stime, ha un’età di 17 milioni di anni, giovanissima per essere una stella come il Sole (il nostro Sole ha 5 miliardi di anni e funzionerà per altri 5 miliardi di anni, perciò fate vobis). Però la massa di TYC 8998-760-1 è simile a quella del Sole; il sistema di TYC 8998-760-1 si trova tuttavia a 300 anni luce da noi, quindi l’immagine ci sta mostrando che cosa accadeva 300 anni fa da quelle parti. Capite subito che per quanto riguarda le tempistiche che vi ho appena descritto dei fenomeni in gioco (cioè cambiamenti su scala di miliardi di anni), il fatto di vedere le cose com’erano 300 anni fa non è affatto un problema.

Altra cosa importante: i due pianeti individuati sono due pianeti giganti gassosi. In particolare TYC 8998-760-1b orbita a 160 unità astronomiche dalla stella TYC 8998-760-1, mentre l’altro pianeta TYC 8998-760-1c orbita a 320 unità astronomiche. Per confronto, la Terra orbita a 1 unità astronomica (150 milioni di km) dal Sole, mentre Giove orbita a circa 33 unità astronomiche dal Sole. Anche con le masse siamo oltre Giove: TYC 8898-760-1b e TYC 8998-760-1c sono rispettivamente 14 volte e 6 volte più massicci del nostro Giove. Tutti i dettagli, con tutti gli studi fatti sul sistema planetario di TYC 889-760-1 sono nell’articolo scientifico di Bohn et al..

Possiamo porci domande sui due pianeti osservati. Faccio un esempio su tutti, per cercare di portarvi al cuore della questione di come si possano usare immagini come quella ottenuta di TYC 8998-760-1 per studiare, di riflesso, il passato del Sistema solare: si sono formati là dove li osserviamo oppure sono pian piano migrati verso le regioni più interne e vicino quindi alla stella TYC 8998-760-1? Per rispondere a una domanda del genere bisogna studiare le orbite dei due esopianeti giganti: se risulteranno essere circolari allora saranno orbite stabili per cui potremo dire con ragionevole certezza che i due esopianeti si sono formati in loco; altrimenti, se le orbite risulteranno più ellittiche, allora probabilmente siamo di fronte a un caso instabile e quindi una migrazione dei pianeti da una regione all’altra del proprio sistema planetario. Come gli autori Bohn et al. dicono nel loro articolo, ci vorranno altre osservazioni future per rispondere per bene a questa domanda.

La notizia da portare a casa è che questo tipo di studi sono possibili oggi. E lo sono perché abbiamo strumenti come SPHERE sul VLT, per esempio. Quindi oggi possiamo gettare il nostro sguardo lontano nello spazio come non abbiamo mai fatto e, allo stesso tempo, lontano nel tempo come mai successo prima. Vediamo che cosa riusciremo a scoprire.

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