Il telescopio spaziale Kepler della NASA ha cambiato radicalmente la nostra visione dell'enorme numero di pianeti extrasolari in orbita attorno ad altre stelle nella nostra galassia, ma quanti sono adatti alla vita tra di loro?
Oggi stiamo bruciando con un desiderio travolgente di capire quali degli oltre 1000 pianeti scoperti dal Telescopio Spaziale di Keplero sono abitabili. Sono abbastanza vicini alla loro stella? In che modo le loro superfici riflettono la luce? Quanto sono distorte le loro orbite?
Il nuovo documento, che è stato riconosciuto dall'Astrophysical Journal e precedentemente pubblicato sul sito arxiv.org, propone di tenere conto di tutti questi fattori e di classificare i pianeti in base al loro "indice di abitabilità".
Ciò aiuterà a stabilire la priorità dei pianeti da considerare più da vicino, afferma Rory Barnes, ricercatore scientifico e professore di astronomia all'Università di Washington. Ha discusso con Discovery News come funzionerà questo indice.
Funzionalità principali
Schema di ciò che accade alla curva di luce di una stella quando il pianeta passa davanti ad essa
Quando un pianeta extrasolare passa davanti a una stella e può essere osservato attraverso un telescopio, come Keplero, allora sono visibili quattro caratteristiche principali, come dice Barnes: il periodo orbitale (quanto tempo occorre per aggirare la stella), la durata della transizione (quanto tempo ci vuole per per effettuare la transizione), la profondità di transizione (quanta luce è bloccata) e il tempo tra le transizioni.
"Solo questi dati non sono sufficienti per trarre conclusioni sull'abitabilità", afferma Barnes. "Non stiamo parlando della massa, del raggio e della luminosità della stella - queste sono le cose che dobbiamo assolutamente conoscere sui pianeti" in questione "." Questo di solito significa che i dati di conversione non sono sufficienti. Gli astronomi ottengono informazioni più dettagliate osservando le stelle "oscillanti" mentre il pianeta orbita attorno ad esso. Questo metodo è noto come metodo della velocità radiale. Ciò fornisce ulteriori informazioni, ad esempio, sulla massa degli esopianeti e dell'orbita planetaria.
Passaggio 1: ispeziona le stelle luminose
Illustrazione artistica di TESS (satellite, esaminando gli esopianeti di transizione) e pianeti che passano davanti a una stella
Nel 2017 o nel 2018, l'esplorazione satellitare dei pianeti extrasolari (TESS) della NASA inizierà a esplorare pianeti che passano davanti a stelle luminose. Se la stella si trova vicino alla Terra, saranno disponibili ulteriori informazioni semplicemente perché è più grande nel mirino della dimensione della stella, o perché è più luminosa, ad esempio attraverso l'astrosismologia - la scienza dei "terremoti di stelle".
"Questo è uno dei maggiori vantaggi di TESS", ha affermato Barnes. "Il satellite TESS guarda vicino a stelle molto più luminose, in modo da poter usare metodi più complessi."
Passaggio 2: introdurre modelli climatici
Questa illustrazione artistica descrive l'esopianeta OGLE-2005-BLG-390L b, che si stima abbia una temperatura superficiale di soli 50 Kelvin (-370 gradi Fahrenheit o -223 gradi Celsius)
Puoi usare diversi parametri che ci sono disponibili - la quantità di luce che è bloccata, la dimensione dell'orbita - per vedere quanta radiazione colpisce il pianeta.
Il problema, tuttavia, è che dobbiamo anche sapere quanta luce può riflettere un pianeta. Il ghiaccio riflette più luce dell'acqua o della terra. Ciò significa che un pianeta di ghiaccio avrà una temperatura superficiale inferiore a quella di un pianeta con molta acqua. Dalla massa del pianeta, non è sempre chiaro se sia gassoso (come Nettuno) o roccioso (come Terra), o qualcosa di medio. Ciò rende i calcoli ancora più complicati.
Passaggio 3: presente eccentricità
Questo schema del Sistema Solare mostra quanto le orbite dei pianeti nani di Plutone ed Eris sono spostate rispetto ad altri pianeti.
Ma c'è un'altra grande domanda: quanto è cambiata l'orbita del pianeta? È quasi impossibile determinare in base ai dati di conversione senza avere altre informazioni.
Se il pianeta è vicino alla sua stella, più radiazioni colpiscono la sua superficie. Se il pianeta è lontano dalla sua stella, la radiazione sarà inferiore. Se un pianeta si muove bruscamente vicino a una stella, quindi si allontana per una lunga distanza, anche la quantità di radiazioni cambia drasticamente.
"Questo è qualcosa come una danza tra albedo ed eccentricità, che determina in gran parte quanto sia residenziale il pianeta", ha detto Barnes. "L'eccentricità è più facile da determinare se ci sono diversi pianeti nel sistema, dal momento che puoi vedere come le loro orbite interagiscono tra loro."
Indice di abitabilità
L'indice di abitabilità classificherà i pianeti come Kepler-62F, una piccola super-Terra, come mostrato in questa immagine artistica.
Barnes ei suoi colleghi hanno ricavato una formula grazie alla quale è molto probabile determinare se un particolare pianeta valga uno studio più dettagliato. Il loro indice di abitabilità è il prodotto di alcune componenti planetarie che rendono possibile la creazione di un mondo abitato: radiazione stellare che cade sulla superficie, spostamento orbitale (eccentricità), albedo e rockiness.
Raccomanda di usare la formula come segue:
- I dati di transizione possono ingannarti: ti sembra che ci sia un pianeta lì, quando in realtà è solo una fossetta di luce che appare a causa di macchie sulla stella. È necessario utilizzare un metodo alternativo per confermare la presenza di un pianeta. Ad esempio, il metodo della velocità radiale, cioè per osservare le oscillazioni della stella;
- Non appena ottieni più dati dopo le misurazioni usando il metodo della velocità radiale, come l'eccentricità, esponi i pianeti secondo uno schema di valutazione. Quelli con le caratteristiche più favorevoli dovrebbero essere esaminati attraverso un numero maggiore di telescopi al fine di ottenere informazioni più affidabili;
Spera che gli astronomi che usano TESS, il telescopio James Webb (che arriverà presto) e altri strumenti saranno in grado di rendere più efficaci le loro ricerche sull'abitabilità applicando un indice.
"Le risorse necessarie per esplorare possono essere significative, specialmente per i pianeti più piccoli", ha affermato Barnes. "Il nostro schema di classificazione aiuterà a mettere in evidenza più candidati prioritari per verificarne l'abitabilità."
