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Astronomia

Scritto da Marco Fiorini
Telescopio GEMINI Sud sul Cerro Pachon, Cile - Credit: Denys (fr)

Negli ultimi anni sono stati scoperti circa 5000 pianeti in orbita attorno ad altre stelle, ma pochissimi sono stati fotografati direttamente. I pianeti infatti hanno una luce (riflessa) molto debole e confusa in quella, milioni o miliardi di volte piu’ potente, della loro stella. Al momento quindi non esistono telescopi in grado di distinguere un pianeta dalla stella attorno a cui e’ in orbita.


Ma i pianeti di tipo gioviano formati da poco, sono molto caldi e quindi piu’ facilmente rilevabili.
Per capire meglio questo punto, occorre dare uno sguardo a come si formano i giganti gassosi.

Il sistema solare si formo’ circa 4,5 miliardi di anni fa. Una nube di gas e polveri, contraendosi, genero’ il Sole, e cio’ che non contribui’ alla sua formazione si dispose a disco intorno ad esso.

I pianeti rocciosi si formarono, all’interno di questo disco, per collisione e aggregazione delle polveri: esse creavano dei nuclei che poi gradualmente crescevano e, nell’arco di un tempo dell’ordine di circa 100 milioni di anni, davano origine a dei pianeti.

I pianeti gassosi si formarono invece in un modo diverso. Le ipotesi prevalenti sono due.

Secondo la prima ipotesi, dopo la rapida formazione di un nucleo roccioso (in circa 10 milioni di anni), che nel caso di Giove doveva essere di dimensioni simili a quelle della Terra, il pianeta inizia a raccogliere enormi quantita’ di gas, creando una densa atmosfera che cresceva sempre piu’ fino a creare un pianeta gigante. Questo e’ pero’ un processo che deve avvenire rapidamente, perche’ la stella, dopo la sua formazione, spazza via tutto il gas che ha intorno.
Questa modalita’ di formazione, permette al pianeta di raffreddarsi rapidamente durante la formazione, e quindi “appena nato” la sua temperatura alla fine sara’ bassa.
Si ritiene che Giove si sia formato in questo modo, ma non e’ possibile capirlo dalla sua temperatura attuale perche’ e’ passato troppo tempo e non si puo’ piu’ risalire alla sua temperatura iniziale.

La seconda ipotesi e’ che il pianeta si formi in maniera simile a quella delle stelle, ovvero per collasso diretto dei gas del disco: in questo modo la temperatura finale del pianeta sara’ piu’ alta perche’ il processo e’ rapido e perche’ mentre avviene il calore generato non si puo’ disperdere con facilita’.

Visione artistica dell'esopianeta Tau Bootis b - Credit: ESO/L. Calçada
Visione artistica dell'esopianeta Tau Bootis b - Credit: ESO/L. Calçada

Da quanto detto, si deduce che, misurando la temperatura dei giovani pianeti intorno alle altre stelle, si puo' risalire alla storia della loro formazione, e questo ci permetterebbe di conoscere come abbiano origine sistemi planetari abitabili come il nostro: i giganti gassosi infatti hanno una notevole influenza sulla formazione e l’evoluzione di un sistema planetario.
Spesso i giganti si formano distanti dalla stella: con una traiettoria a spirale, in seguito, si avvicinano moltissimo ad essa; possono arrivare anche ad avere periodi orbitali di pochi giorni.
Anche Giove si e’ probabilmente avvicinato al Sole poco dopo la formazione, arrivando alla distanza dell’attuale orbita di Marte, ma poi e’ tornato nel sistema solare esterno. La sua presenza nel sistema solare interno potrebbe aver dato luogo a una “pulizia” di quella zona da eventuali pianeti preesistenti e aver creato le condizioni per la formazione della Terra. Esso ha poi forse dirottato comete e asteroidi ricchi d'acqua verso la Terra. Naturalmente se in futuro Giove si dovesse avicinare di nuovo al Sole, potrebbe rendere inabitabile il nostro pianeta.

L’OSSERVAZIONE
Ci sono dei luoghi, sul nostro pianeta, dove il cielo e' così scuro che si resta un po’ spaesati e si fatica a distinguere le costellazioni in mezzo alla folla di stelle visibili. Un esempio, sono le cime delle Ande del Cile centrale, dove l'aria e' molto asciutta. Anche a 2700 m di quota, comunque, una grande quantità' d'aria ostacola l'osservazione, specialmente quando si alza il vento: le stelle iniziano a scintillare vistosamente. Quando il vento e’ troppo forte, si deve aspettare che si calmi.

In questi luoghi sorgono diversi osservatori astronomici. Dei gruppi di astronomi stanno iniziando la ricerca di pianeti giganti gassosi in orbita attorno ad altre stelle.
La strategia che utilizzano, e' diversa da quelle utilizzate finora: invece di effettuare osservazioni e raccolte di dati di mesi o anni per poi analizzarle e rilevare lievissime alterazioni nel movimento e nella luminosita' delle stelle, da cui dedurre la presenza di pianeti, vogliono realizzare un "imaging diretto", cioe' effettuare delle fotografie dei pianeti, che verranno visti come puntini luminosi su uno schermo.
Per raggiungere questo obiettivo, nel corso dell'ultimo decennio sono stati sviluppati dei dispositivi, di alcuni metri di dimensione, che sono stati applicati a telescopi di 8 m di diametro.
Per compiere l’osservazione degli esopianeti, i telescopi utilizzano delle ottiche adattive, che sono in grado di eliminare gli effetti delle turbolenze atmosferiche: gli specchi sono deformabili e degli attuatori fanno loro cambiare forma, anche migliaia di volte al secondo.
Il telescopio punta una stella e la mette a fuoco, poi la sua luce viene inviata a un coronografo che la filtra e ne lascia passare solo una piccola parte, l’1%, che viene inviata a uno specchio con un foro centrale: la luce della stella entra nel foro, mentre quella del pianeta colpisce lo specchio e viene riflessa verso uno spettrografo. L’immagine che ne risulta e’ un alone chiaro con dei puntini, ed e’ dovuta perlopiu’ a luce stellare non desiderata. Questi puntini vengono rilevati con delle foto a diverse lunghezze d’onda: a lunghezze d’onda inferiori i puntini dovuti alla luce stellare sono piu' vicini alla stella che li genera (e viceversa), mentre il puntino dovuto a un pianeta non cambia posizione al variare della lunghezza d'onda; in questo modo si riesce a distinguere il pianeta dalla stella.

Immagine VLT dell'esopianeta HD 95086 b - Credit: ESO/J. Rameau
Immagine VLT dell'esopianeta HD 95086 b - Credit: ESO/J. Rameau

Queste ricerche faranno progredire la tecnologia delle ottiche adattive, che saranno indispensabili per la prossima generazione di telescopi. Un esempio di telescopio in costruzione che ne fara' uso, e' l'European Extremely Large Telescope, sul Cerro Amazones, sempre in Cile.
L'obiettivo e' ora quello di arrivare a fotografare un pianeta come la Terra: se e quando questo accadra', sapremo se nelle "vicinanze" ci sono altri mondi abitabili o se il nostro e' un caso speciale.