TRAPPIST-1, la spettacolare scoperta di un nuovo sistema solare con sette pianeti "simili" alla nostra Terra

(Credit NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle IPAC)

NEWS SPAZIO :- E' la notizia del giorno, ne parlano proprio tutti, anche i media tradizionali sono lanciatissimi. La rete poi è piena di articoli sulla scoperta diffusa ieri dalla NASA in una conferenza stampa indetta nella loro sede centrale di Washington proprio per annunciare che è stato individuato un sistema solare non troppo lontano da noi, ad appena 40 anni luce, composto da 7 pianeti di "dimensioni" simili alla Terra.

Inoltre 3 di questi esopianeti orbitano all'interno della "zona abitabile" della stella, che come ho già scritto varie volte in altrettanti post precedenti è quella regione di spazio intorno ad un astro la cui distanza (dalla stella stessa) è tale che un pianeta che vi orbita al suo interno presenta le condizioni ambientali "giuste" per sostenere la presenza di acqua liquida in superficie.

E come noi sappiamo l'acqua liquida è un componente necessario, indispensabile per far sì che possa svilupparsi la vita. E' quindi condizione necessaria (ci deve essere per forza) ma non sufficiente, da sola non basta per affermare che un mondo ha vita.

Si tratta di una scoperta eccezionale dal punto di vista scientifico, anzi riformulo, eccezionale dal-punto-di-vista-scientifico, che terrà impegnati - ed eccitati! - gli astronomi per parecchi anni a venire.

Differenti siti hanno proposto la notizia in differenti modi. Non può mancare anche il mio contributo e come è nel mio stile approfondisco in questo post la notizia mettendo in evidenza gli aspetti davvero importanti.
Non vi sarà sfuggito il virgolettato nel titolo, ebbene let's go deep!

Siamo a circa 40 anni luce da noi (cioè 378,4 milioni di milioni di km dalla Terra), nella costellazione dell'Acquario

(Credit IAU and Sky&Telescope magazine, Roger Sinnott, Rick Fienberg)

I nostri occhi sono ormai pieni delle immagini distribuite dalla NASA, che comunque ricordate sono assolutamente di fantasia. Ma per iniziare il nostro viaggio possono andare bene.

Immaginiamoci quindi il vuoto cosmico. L'attenzione corre su di una stella di nome TRAPPIST-1, una piccola nana rossa ultrafredda (di classe spettrale M8), che rispetto al nostro Sole ha solamente l'8% della massa, ne raggiunge la metà della temperatura ed il 12% di luminosità. Nella nostra Galassia solamente il 15% di stelle sono fatte così.
Eppure TRAPPIST-1 è molto importante.

Nel Maggio dell'anno scorso un gruppo internazionale di astronomi guidato da Michaël Gillon (Institut d'Astrophysique et Géophysique, Università di Liegi, Belgio) utilizzando il piccolo telescopio TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope) dell'Osservatorio ESO-La Silla in Cile aveva annunciato la scoperta di 3 pianeti di dimensioni simili alla Terra in orbita intorno proprio a TRAPPIST-1, tutti nell'estremo interno della fascia abitabile della stella.

Si è trattata di una scoperta eccezionale, che ha portato il team a richiedere ed ottenere maggiori risorse per approfondire gli studi nella seconda metà del 2016. Tra queste anche il telescopio spaziale NASA Spitzer per analizzare TRAPPIST-1 continuamente per 20 giorni.

Spitzer ed altri telescopi al suolo (tra cui il Very Large Telescope di ESO) hanno consentito al team di rilevare 34 transiti (l'ombra di un esopianeta che passa tra la sua stella ed il telescopio che la osserva), molti di più di quanto avevano inizialmente previsto, facendo intuire la possibile esistenza di altri esopianeti.

Spitzer è un telescopio ad infrarossi ed è uno strumento perfetto per studiare TRAPPIST-1, poiché la nana rossa è più luminosa nella luce infrarossa, cioè nella banda elettromagnetica le cui lunghezze d'onda sono più lunghe rispetto alla banda visibile dello spettro.

Ed infatti dopo un attento studio, i dati hanno rilevato la presenza di sette esopianeti in orbita, denominati TRAPPIST-1 "b", "c", "d", "e", "f", "g", "h", tutti aventi dimensioni simili alla nostra Terra

(Credit NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle IPAC)

Il loro periodo orbitale è molto breve (meno di 12 giorni per i pianeti da "b" a "g") e le accurate misurazioni sui loro transiti davanti alla stella sono in grado di produrre varie informazioni molto importanti.

Tutto il sistema solare di TRAPPIST-1 è davvero molto piccolo, il pianeta più distante dalla stella ("h") si trova a circa 0,06 AU (AU, Astronomical Unit, unità astronomia, corrisponde a cica 150 milioni di km, cioè la distanza media Terra-Sole) ed il più vicino ("b") è ad appena 0,01 AU. Per averne un'idea pensate che Mercurio orbita intorno al nostro Sole ad una distanza di circa 0,39 AU

(Credit NASA/JPL-Caltech)

Le orbite dei vari esopianeti sono circolari e vanno tutte nella stessa direzione. Questo ci dice che probabilmente si sono formati più di 500 milioni di anni fa, insieme alla loro stella.

La profondità dei transiti di ogni esopianeta davanti alla stella ci dà una misura del suo raggio. Ebbene, "b", "c", "e", "f", "g" sono più vicini al raggio della Terra, mentre "d" ed "h" hanno raggio più vicino a quello di Marte. Comunque, tutti sono compresi tra il 75% ed il 110% della dimensione della Terra.

I dati registrati sono molto accurati, al punto da riuscire a rilevare gli effetti gravitazionali tra i pianeti, ed in questo modo gli astronomi sono in grado di dedurre massa e densità dei primi 6 esopianeti. Si tratta di mondi rocciosi (probabilmente il 7° è un pianeta ghiacciato), la cui densità è compresa tra il 60% ed il 117% della densità della Terra.

Dei 7 esopianeti scoperti 3 di essi sono all'interno della zona abitabile di TRAPPIST-1. Consideriamo la quantità di energia che questi ricevono dalla stella. Se si suppone che abbiano un'atmosfera simile alla Terra, allora "e", "f" e "g" potrebbero riceverne la giusta quantità per avere una temperatura al suolo favorevole a consentire la presenza di acqua

E' vero, le orbite sono molto vicine alla nana rossa, tutte più vicine della distanza tra il nostro Sole e Mercurio, ma TRAPPIST-1 emette molta meno energia rispetto al nostro Sole ed è quindi possibile che possa esserci acqua liquida anche in mondi che orbitano così vicino.

Sono necessarie ulteriori osservazioni per arrivare a determinare se siano ricchi di acqua, o se questa sia effettivamente presente in superficie.

Gillon: "Le sette meraviglie di TRAPPIST-1 sono i primi pianeti di dimensione simile alla Terra che sono stati individuati in orbita intorno a questo tipo di stelle. E' anche il migliore obiettivo per studiare le atmosfere di mondi [...] potenzialmente abitabili".

Gillon è anche l'autore principale di un articolo sulla scoperta, pubblicato ieri sulla rivista Nature.

Sean Carey (manager NASA allo Spitzer Science Center, Caltech/IPAC di Pasadena, California): "Questo è il risultato più entusiasmante che ho visto visto in 14 anni di attività di Sptizer. Spitzer continuerà [...] per perfezionare ulteriormente la nostra comprensione di questi pianeti, in modo che il telescopio spaziale James Webb possa continuare. Sono certo che ulteriori osservazioni su questo sistema riveleranno nuovi segreti".

Molto interessante è questa tabella comparativa

(Credit NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle IPAC)

Però, con un'orbita così vicina alla loro stella questi pianeti potrebbero essere bloccati dalle forze di marea della stessa stella, offrendo quindi la stessa faccia a TRAPPIST-1, un po' come accade alla Luna che ruota intorno alla Terra. In questo caso metà esopianeta si troverebbe sempre in un giorno perpetuo, e l'altra metà sempre nella notte, con caratteristiche ambientali molto differenti rispetto al nostro Pianeta.

Si tratta naturalmente di ipotesi formulate in base all'esperienza accumulata dagli studiosi. Per avere nuove certezze sul sistema planetario di TRAPPIST-1 occorrerà fare ciò che la Scienza ci insegna, indagare più in dettaglio, cosa che infatti gli astronomi faranno per i prossimi anni.

Ma cosa non possiamo dire sul sistema TRAPPIST-1?

Certamente non è la prima volta che viene individuato un sistema con così tanti esopianeti. E' però la prima volta che sono stati scoperti così tanti esopianeti rocciosi e di dimensioni simili alla Terra nello stesso sistema stellare, dove la stella è una nana M.

Ancora, non possiamo proprio dire di aver scoperto gemelli, fratelli, ma nemmeno cugini della Terra, neanche uno. Sappiamo che 6 di questi sono rocciosi, ma anche se 3 di questi orbitano all'interno della zona abitabile della nana rossa, ciò non vuol dire che siano abitabili-per-noi-umani (questo dovrebbe essere ormai chiaro a questo punto della lettura dell'articolo).

Prendiamo l'esempio di Marte e venere. Anche loro si trovano insieme alla Terra nella zona abitabile del nostro Sole, ma non sono mondi abitabili-per-noi-umani.

Tornando al sistema TRAPPIST-1, è semplicemente troppo presto per dire se vi siano oceani di acqua in superficie. Inoltre, nessuna forma di vita è stata individuata in questi mondi lontani.

A seguito delle scoperte di Spitzer, il telescopio Spaziale Hubble ha iniziato ad analizzare 4 dei 7 esopianeti, inclusi quelli all'interno della zona abitabile della stella, con l'obiettivo di studiare la loro atmosfera.

Anche il cacciatore di pianeti Earth-like della NASA, il telescopio spaziale Kepler - un nostro grande amico! - sta studiando il sistema di TRAPPIST-1, misurando le piccole variazioni nella luminosità della stella al transito dei pianeti. E' il suo metodo, quello della velocità radiale che abbiamo incontrato varie volte e che potete vedere nella sezione del blog dedicata a Kepler (qui).

Queste osservazioni aiuteranno gli astronomi a raffinare le proprietà dei 7 esopianeti della nana rossa, ma potrebbero portare ad individuarne di nuovi. Questa campagna di osservazione di Kepler si concluderà a Marzo, e noi poi ne vedremo i risultati.

E pensiamo anche al telescopio spaziale James Webb che verrà lanciato in orbita il prossimo anno. Con una sensibilità molto spinta, il nuovo strumento sarà in grado di rilevare le impronte chimiche di acqua, metano, ossigeno, ozono e di altri componenti eventualmente presenti nell'atmosfera di un pianeta lontano.
Webb analizzerà anche temperatura e pressione al suolo, variabili fondamentali per valutare l'abitabilità di un esopianeta. Direi che il futuro ci riserverà molte cose eccitanti.

Vediamo ora un po' di video

Ecco l'indagine di Spitzer, bellissima animazione che ci mostra le sue osservazioni

La conferenza stampa NASA di ieri

Vogliamo proprio volare con la fantasia? Questo poster fatto al JPL gioca su come potrebbe essere un viaggio su TRAPPIST-1

(Credit NASA/JPL-Caltech)

Continuiamo a sognare, e ricordiamo che la cosa importante è che la ricerca continua!

Stay tuned!

Fonte dati, NASA, The Planetary Society, Wikipedia, Nature.