mercoledì 24 agosto 2016

Trovato un pianeta roccioso attorno a Proxima Centauri

Chiudete tutti i libri di fantascienza, la realtà è di gran lunga più interessante!

A 4.23 anni luce di distanza da noi c'è la stella più vicina a noi, chiamata Proxima Centauri.
E ora, pensate un po', attorno alla stella più vicina c'è anche un pianeta potenzialmente abitabile chiamato Proxima b.
Proprio oggi all'ESO, European Southern Observatory, nella sede di Garching in Germania, c'è stata una conferenza stampa (cliccate qui se volete gustarvi la differita) in cui si è parlato proprio di questa straordinaria scoperta astronomica. Io ho potuto seguirla in diretta e ora proverò a raccontarvi le cose che dovete assolutamente sapere per essere preparati a quando troverete la notizia in TV e sui giornali. La scoperta è stata possibile grazie alla collaborazione Pale Red Dot, un progetto che si è proprio occupato di cercare pianeti attorno alla stella Proxima Centauri. Questo fatto non è solo perché Proxima Centauri è la stella più vicina a noi, ma anche perché circa il 70% delle stelle della Via Lattea sono nane rosse, ovvero del tipo di Proxima Centauri, perciò frenate subito le idee da coincidenze cosmiche.

L'articolo scientifico con tutti i dettagli sulla scoperta è stato inviato alla rivista Nature e lo potete trovare qui. Ora, quello che faremo in questo post è di raccontare un po' di particolari sulla scoperta. Prima però partiamo con un po' di informazioni su Proxima Centauri, perché la scoperta è fantastica ma va raccontata come si deve e soprattutto non bisogna raccontare notizie sballate riguardo la faccenda dell'abitabilità.



Dove si trova Proxima Centauri?
Partiamo dalle basi: dove si trova Proxima Centauri? Si può vedere ad occhio nudo? Dunque, qualora voleste guardare nella direzione di Proxima Centauri allora dovete guardare verso Sud, in direzione della costellazione del Centauro. Proxima Centauri non è una stella visibile ad occhio nudo ma si trova vicino alle stelle brillanti Alpha e Beta Centauri, quelle sì visibili ad occhio nudo e che si trovano a 4.37 anni luce. Lo studio del sistema stellare a tre Alpha, Beta e Proxima Centauri è continuamente oggetto di studio da parte degli astrofisici (vedi per esempio qui).
Comunque, pensate che Proxima Centauri è così vicina alla Terra che riusciamo anche a misurarne le dimensioni grazie all'interferometria.

Crediti
©Y. Beletsky (LCO)/ESO/ESA/NASA/M. Zamani



Come è fatta Proxima Centauri?
Proxima Centauri è una stella nana rossa, cioè è una stella un bel po' più piccola del Sole; la sua temperatura superficiale di circa 3000 gradi, la sua luminosità è soltanto lo 0.1% di quella del Sole e la sua massa solo il 12% di quella del Sole. Questo giusto per farvi capire che non abbiamo a che fare con una stella come il Sole e quindi alcune cose che vedremo tra poco riguardo al pianeta Proxima b vanno inserite in questo contesto.


Come è stato scoperto il pianeta Proxima b?
Il pianeta Proxima b è stato scoperto tramite la misura delle velocità radiali. Tramite lo spettrografo HARPS e il telescopio da 3.6 metri dell'ESO posto in Cile a La Silla, si è potuto misurare lo spostamento di Proxima Centauri in grande dettaglio, ma in così grande dettaglio che si è capito che c'è anche un pianeta in gioco.
Vediamo un po' come funziona questo metodo: si tratta del solito effetto Doppler, quello che vi fa sentire la sirena della polizia in una maniera quando si avvicina e in un'altra quando si allontana. Nel caso di una stella, si sfrutta lo stesso principio solo che, invece di misurare la frequenza delle onde sonore di una sirena, si misura la frequenza delle onde elettromagnetiche, cioè della luce. Quando una stella si allontana allora la frequenza sarà minore, quando si avvicina sarà maggiore (proprio come i picchi sonori della sirena sembrano aumentare di numero se la polizia si avvicina).
Dunque, studiando la luce della stella, quello che si è misurato è che Proxima Centauri si allontana e si avvicina da Terra ad una velocità di circa 5 km orari, cioè praticamente io la mattina quando mi alzo dal letto vado più veloce e questo la dice lunga sulla grande precisione dell'esperimento. Il periodo di questa orbita di allontamento/avvicinamento di Proxima Centauri è di 11.2 giorni e questo cambio di velocità è dovuto proprio alla presenza di un pianeta che, con la sua presenza gravitazionale, modifica il comportamento della stella. Ovvero, siccome Proxima Centauri non è sola ma ha un pianeta come compagno, allora entrambi i corpi celesti si muovono attorno ad un centro di equlibrio comune e per questo motivo vediamo Proxima Centauri muoversi di quei 5 km orari di cui dicevamo prima.

Crediti ©ESO/G. Anglada-Escudé

Naturalmente gli scienziati hanno anche pensato a tutte le possibili cause che potrebbero causare uno spostamento in velocità: per esempio se una stella varia la sua luminosità, magari potremmo osservare un segnale simile nelle velocità pur non essendoci nessuno spostamento. E allora si è dovuto studiare in dettaglio anche la luce proveniente da Proxima Centauri per capire bene se ci sono eventi che hanno alterato la luminosità della stella durante la raccolta dei dati. In più stelle nane rosse come Proxima Centauri sono attive, nel senso che la superficie della stella potrebbe presentare occasionali fenomeni di espulsioni di radiazione ultravioletta e raggi-X. Dunque, studiando il tutto in maniera attenta e rimuovendo i dati associati a tali fenomeni dovuti all'attività stessa della stella, il segnale di cambio di velocità è stato confermato e quindi dato la colpa alla presenza di un pianeta, Proxima b appunto: wow!

Una domanda, prima di andare avanti, sorge spontanea: e se si trattasse di un falso positivo, cioè di un osservazione di un effetto che però in realtà non c'è? Ecco, i dati dicono che la probabilità che si tratti di un falso positivo è pari a uno su dieci milioni. Non c'è bisogno di aggiungere altro, direi.

Come è fatto Proxima b?
Veniamo al protagonista di tutto: il pianeta Proxima b. I dati mostrati sopra sulle velocità, come già detto, si possono associare alla presenza di un pianeta. E non solo: si possono proprio capire le caratteristiche del pianeta. Come? Tramite la celeberrima Terza Legge di Keplero. Infatti questa legge mette in relazione tre quantità chiave: la massa del sistema pianeta più stella, il periodo di rivoluzione del pianeta, la distanza del pianeta dalla stella.
E così si è scoperto che Proxima b ha una massa minima pari a 1.3 volte la massa della Terra (non si ha per ora nessuna informazione sulla massa massima che potrebbe avere), ha un periodo di rivoluzione attorno a Proxima Centauri di 11.2 giorni (questo l'avevamo già detto prima), una temperatura di circa -40°C (fa freschetto insomma, ma questa è una temperatura teorica) e la distanza del pianeta dalla stella è pari a 7 milioni di km (per confronto, la Terra dista dal Sole 150 milioni di km). Il fatto che il pianeta sia di tipo roccioso è stato compreso tramite il confronto con simulazioni numeriche (cioè usando i computer): praticamente con i dati a disposizione gli scienziati possono quasi tranquillamente dire che il pianeta deve essere roccioso, proprio come la nostra Terra.
E poi, per finire, Proxima b si trova nella fascia abitabile attorno alla stella Proxima Centauri, ovvero si trova ad una distanza tale dalla sua stella per cui le condizioni atmosferiche di pressione del pianeta sono ideali per avere acqua allo stato liquido sulla superficie. Anche qui, però, va detta una cosa: al momento non sappiamo ancora se Proxima b abbia un'atmosfera o meno. Forse sì, ma anche forse no.

Bisogna fare ulteriori studi e ricerche che magari ci possano permettere di capire anche come si è formato Proxima b.
Quindi visto così, saltano all'occhio immediatamente parecchie differenze con il nostro Sistema Solare e in particolare con la nostra Terra. Differenze che in parte possono essere riassunte nella grafica qui sotto:

Crediti ©ESO/M. Kornmesser/G. Coleman

Come vedete, il sistema Proxima Centauri - Proxima b è come se fosse una versione riscalata del nostro Sistema Solare: dalle parti di Proxima Centauri, tutto si svolge in una regione molto più piccola dell'orbita di Mercurio. Questa cosa non deve sorprendere: infatti Proxima Centauri è molto più piccola del Sole e quindi un pianeta si può trovare in condizioni ottimali anche ad una distanza inferiore a quella che Mercurio ha rispetto al Sole. Insomma, bisogna pensarla in termini completamente diversi per quanto riguarda le distanze in gioco.
  
Ma ci potrebbe essere davvero vita su Proxima b?
Cominciamo dai difetti. Abbiamo detto prima che Proxima Centauri è una stella rossa piccola ma tremenda a causa della sua attività ultravioletta e con i raggi-X; questo potrebbe anche essere la causa di una lenta evaporazione dell'atmosfera di Proxima b, ma questa cosa è ancora tutta da verificare.
Poi c'è anche un bel campo magnetico mica male da quelle parti, circa 600 volte più forte del campo magnetico del Sole. E inoltre, un altro problema potrebbe essere la rotazione del pianeta: infatti la stella è molto vicina al pianeta e può darsi che vi sia in atto un fenomeno dovuto alla gravità identico a quello che osserviamo tutti i giorni tra Luna e Terra. Quello che accade è che la Luna mostra sempre la stessa faccia a noi sulla Terra e la stessa cosa magari accade tra Proxima b e Proxima Centauri. Ciò vuol dire che quando parliamo di potenziale abitabilità dobbiamo pensarla in termini di abitabilità solo in certe regioni e a certe condizioni, se proprio dobbiamo pensarla.
Non dimentichiamoci, quando parliamo di zona abitabile, che in primo luogo stiamo parlando di una fascia in cui presumiamo possa esistere un tipo di vita simile a quello sviluppatosi sulla Terra e in secondo luogo che magari, a causa di condizioni particolari (vedi Europa, una delle lune di Giove), magari la vita potrebbe svilupparsi anche al di fuori della cosiddetta fascia abitabile.

E adesso?
Ora viene il bello.
Infatti il prossimo passo è proprio capire se è possibile studiare Proxima b in modo da capire se ci sono davvero queste condizioni per lo sviluppo della vita. Sicuramente la prossima generazione di telescopi sarà fondamentale a questo scopo. Un'altra idea potrebbe essere studiare anche la composizione dell'atmosfera di Proxima b quando esso passa davanti a Proxima Centauri: in questo modo la luce della stella dovrebbe attraversare i bordi del pianeta (cioè la sua atmosfera) e quindi fornire le informazioni che cerchiamo. Purtroppo però non è ancora chiaro se Proxima b possa davvero transitare davanti Proxima Centauri, gli scienziati stanno cercando di capire bene la situazione.

Che ci sia vita o meno, la scoperta di un pianeta che potrebbe ospitare acqua liquida e che orbita dove più vicino non potrebbe, cioè attorno alla stella più vicina, è davvero un qualcosa di strepitoso, fantastico, meraviglioso, wowoso! Certo, mica è finita: bisogna fare nuovi studi, nuove osservazioni per confermare e soprattutto per scoprire nuovi dettagli. Poi magari, data la vicinanza, potremmo anche mandare una qualche sonda con una qualche propulsione avanzata (tipo vele solari o cose così) in maniera tale da riuscire ad arrivare su Proxima b entro qualche decennio, magari, se tutto va bene.
Bisogna comunque tenere presente che il pianeta è a 4.23 anni luce e quindi dovremmo ancora aspettare 4 anni dopo l'arrivo della sonda prima di ricevere qualche dato o qualche foto. 
La strada è ancora lunga, ma promette di essere spettacolare: tenete da parte per il futuro ancora qualche camionata di pazienza per questa faccenda.

Come detto durante la conferenza stampa di oggi:  
"Proxima b è un nostro vicino. Vediamo di abituarci alla cosa!"


[Immagini e informazioni sono tratte dal sito dell'ESO: https://www.eso.org/public/news/eso1629/?lang]


lunedì 25 luglio 2016

C'è materia oscura nel Sistema Solare?

Se potessimo avere una specialissima fotocamera e fare una foto di gruppo delle varie componenti dell'universo, quello che vedremmo sarebbe una felicissima e straripante energia oscura che gratta la testa della materia oscura. La materia ordinaria, quella di cui siamo fatti tutti noi, i pianeti e le stelle, sarebbe ranicchiata in un angolo mogia mogia, anche se luminosa più degli altri personaggi nella foto di gruppo.
Naturalmente, se traduciamo tutto ciò detto qui sopra in termini di esperimenti e di scienza, allora di specialissime fotocamere ne abbiamo più di una. Possiamo capire cosa c'è nell'universo studiando la radiazione cosmica di fondo (che, di per sè, è una gran bella foto dell'universo primordiale), poi misurando le distanze o anche andando a vedere le distorsioni delle immagini delle galassie lontane (il lensing gravitazionale, insomma).

Comunque la mettiamo il discorso è sempre lo stesso: la materia ordinaria (detta anche barionica) rappresenta solo il circa 5% di ciò che c'è nell'universo. Il 27% è materia oscura (boh!) e il resto è energia oscura (di nuovo boh, anzi un boh più grosso stavolta).
Ora, l'energia oscura lasciamola perdere. Cioè, non ne sappiamo niente, sappiamo solo che l'universo accelera la sua espansione e che questo può essere ricondotto alla presenza di una componente particolare che gli scienziati chiamano energia oscura. Un rompicapo pazzesco. Se volete farvi un'idea sull'argomento, allora dovete guardate questo breve video.
Occupiamoci invece della materia oscura.

Ammasso di galassie Abell 1689. In viola la distribuzione di materia oscura ricavata da osservazioni di lensing gravitazionale [Crediti: NASA, ESA, E. Jullo (JPL/LAM), P. Natarajan (Yale) & J-P. Kneib (LAM)]

Beh, tanto per essere chiari: non sappiamo una cippa neanche della materia oscura. Abbiamo qualche indicazione riguardo cosa non può essere e, soprattutto, sappiamo che ci deve essere per tutta una serie di motivi che ho già spiegato in questo video qui, e in questo articolo qua.
Per esempio, sappiamo che la nostra galassia deve essere piena di materia oscura, e sappiamo che la materia oscura interagisce con la materia barionica solo tramite gravità. Per questo, infatti, la materia oscura si chiama così: è invisibile e non emette alcuna luce.
Una domanda molto, ma molto intelligente sarebbe: ma se la Via Lattea è piena di materia oscura, allora pure il Sistema Solare dovrebbe esserne pieno? Non solo, magari va pure a finire che, durante il suo moto nella Via Lattea, il Sistema Solare ne agganci una certa quantità man mano che orbita attorno al centro della Galassia.
Comunque, oggi parleremo proprio di questo argomento, la materia oscura nel Sistema Solare.

giovedì 14 luglio 2016

La linea della neve e la formazione dei pianeti

La notizia è che gli astrofisici, grazie alla rete di radiotelescopi ALMA, sono riusciti ad osservare per la prima volta la linea della neve dell'acqua dentro un disco protoplanetario (cioé che magari formerà pianeti) attorno la stella V883 Orionis. 
Tranquilli, calmi, ora vi spiego tutto per bene, facciamo un passo alla volta. 
Un bel respiro profondo e partiamo.
 
Cos'è ALMA?
ALMA sta per Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Si tratta di una rete di radiotelescopi costruita nel deserto di Atacama, Cile, a 5000 metri d'altezza ed è una collaborazione fra l'Europa, la U.S. National Science Foundation (NSF) e gli Istituti Nazionali di Scienze Naturali del Giappone (NINS),  in cooperazione con la repubblica del Cile. ALMA è stato fondato dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'NSF in cooperazione con il National Research Council del Canada (NRC) e il National Science Council di Taiwan (NSC) e dal NINS in cooperazione con l'Accademia Sinica di Taiwan (AS) e l'Istituto di Astronomia e Scienze Spaziali della Corea (KASI). Ecco una foto:
© ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

L'osservatorio è composto da 66 antenne, che si possono muovere per provare ad ottenere diverse configurazioni che portano a differenti risoluzioni nell'immagine. Direte voi: c'era bisogno di andare fino a 5000 metri per costruire queste antenne? Ebbene sì, perché l'obiettivo di ALMA è quello di studiare la luce con lunghezza d'onda dell'ordine del millimetro o anche più piccola, precisamente tra 0.32 e 3.6 millimetri. Per fare ciò, bisogna andare in un posto dove l'atmosfera è il più secca possibile, priva di vapore acqueo che scherma la radiazione che si vuole studiare.

La radiazione submillimetrica proviene da regione abbastanza fredde dell'universo, tipo nubi molecolari che fanno parte di dischi protoplanetari come abbiamo discusso sopra. Se si guardano queste regioni dell'universo con i telescopi ottici, praticamente non si vede nulla. Ci vogliono i telescopi giusti, cioè quelli di ALMA.

Cos'è la linea della neve dell'acqua?
Dunque, nei pressi della stella, nel disco si può trovare acqua allo stato di gas; man mano che ci si allontana dalla stella, nel disco le temperature si fanno via via più basse e anche la pressione diventa minore e quindi, ad una certa distanza, abbiamo che l'acqua passa direttamente da gas a ghiaccio. La zona che separa questa transizione nel disco è chiamata la linea della neve dell'acqua. Sarebbe praticamente la linea scura della foto qui sotto. Questa immagine è proprio la stella V883 Orionis ripresa da ALMA con tanto di linea della neve dell'acqua: spettacolare!

@ESO/ALMA