Pianeti a dozzine

Analizzando i pianeti del nostro sistema solare, vediamo che ognuno di essi è un mondo a parte, con il proprio aspetto che li distingue, la dimensione, la composizione chimica. Marte, con la sua fredda sabbia rosso ruggine; Venere, con la sua densa atmosfera coperta da spesse nubi di acido solforico; Urano adagiato su un fianco e con i suoi strani anelli verticali. Da rimanere senza fiato!

Ora, immaginate il numero di casualità che si possono generare in centinaia di sistemi solari. Ci potrebbero essere mondi là fuori che farebbero apparire Venere come un pianeta ospitale e Urano messo nel verso giusto. E pensare che solo 20 anni fa gli astronomi non avevano la certezza dell’esistenza di altri mondi al di fuori del Sistema Solare. Oggi se ne conoscono più di 280, ognuno con la sua “personalità” planetaria, ognuno un esempio affascinante di come può evolvere un mondo.

Sopra: rappresentazione artistica di un pianeta extrasolare orbitante attorno alla propria stella

Questo autunno inizierà una grande caccia ai pianeti extrasolari che durerà ben 6 anni, con l’osservazione massiva di circa 11.000 stelle nelle vicinanze. Un numero che oscura completamente le 3000 nane selezionate finora dagli astronomi alla ricerca di sistemi planetari. Gli scienziati hanno stimato che il progetto fondato dalla NASA, chiamato MARVELS (Multi-object Apache Point Observatory Radial Velocity Exoplanet Large-area Survey), troverà almeno 150 nuovi pianeti – forse molti di più.

“Siamo alla ricerca di pianeti giganti come Giove,” afferma Jian Ge, il principale ricercatore di MARVELS e astronomo alla University of Florida a Gainesville. Ge paragona i grandi pianeti alla “luce di un faro” che segnala la presenza di un intero sistema solare. “quando troviamo un pianeta gigante intorno ad una stella, sappiamo che ci sono anche pianeti più piccoli.”

MARVELS farà molto più che catalogare poche centinaia di pianeti. Cercando intorno a pianeti delle dimensioni di giove attorno a un così grande numero di stelle, MARVELS spera di fornire agli astronomi i dati necessari a provare teorie concorrenti su come si formano ed evolvono i sistemi planetari.

Per osservare così tante stelle, MARVELS utilizzerà un telescopio che può separare 60 immagini di stelle alla volta, e questo numero potrebbe essere eventualmente aumentato a 120. Il telescopio, installato all’ Apache Point Observatory a Sacramento Mountains, ha uno specchio primario di 2.5 metri e un ampio campo visivo che copre 7 gradi quadrati di cielo – un’area paragonabile a 35 volte la dimensione della Luna.

Ogni fibra può monitorare la “sua”

stella consentendo di lavorare in

parallelo su molteplici oggetti

Un fascio di 60 fibre ottiche porterà luce dal piano focale del telescopio ad interferometri altamente sensibili. Questi strumenti possono identificare piccoli cambiamenti nella frequenza della luce stellare. Come ci può aiutare nella ricerca di pianeti? Ge ci spiega: quando una stella viene “strattonata” avanti e indietro dalla forza di gravità di un pianeta orbitante, la luce stellare viene shiftata (spostata) avanti e indietro in frequenza – un effetto chiamato Doppler (leggi approfondimento). La gravità di pianeti della misura di Giove esercita una forte trazione sulla stella vicina, rendendoli relativamente facili da trovare usando il metodo del Doppler Shift.

Se Ge e i suoi colleghi noteranno la frequenza di una stella aumentare e diminuire lentamente in un ciclo ripetitivo della durata di giorni, settimane o mesi, sarà molto probabile che vi sia un pianeta che le orbita attorno.

Gli scienziati sono ansiosi di conoscere quali tipi di stelle abbiano al loro cospetto dei giganti gassosi. Una teoria su come questi pianeti si formino afferma che le stelle ricche di elementi pesanti come silicio, ossigeno e nichel potrebbero molto probabilmente ospitare pianeti gioviani. Immaginate il disco di un pianeta in formazione che circonda una stella, il cosiddetto disco protoplanetario: tale disco, come la stella stessa, potrebbe essere ricco di elementi pesanti, che aggregandosi in ammassi rocciosi e collidendo tra loro genererebbero il “seme del pianeta”, un oggetto con forza di gravità abbastanza grande da raccogliere gas intorno ad esso e crescere in autonomia come all’interno di un bozzolo.

Apache Point Observatory

Così se MARVELS dovesse trovare diversi giganti gassosi attorno a stelle che contengono elementi pesanti, la ricerca avallerà tale teoria. Ma alcuni giganti gassosi potrebbero non aver bisogno di questi elementi pesanti per formarsi. Un’altra teoria suggerisce infatti che i pianeti gioviani possono nascere semplicemente da un disturbo nel disco protoplanetario che innesca un collasso gravitazionale di un’area densa di gas e polveri. In questo caso, non è necessario nessun “seme”.

Esaminando un grosso numero di stelle con diverse varietà di elementi pesanti, MARVELS potrebbe finalmente fare chiarezza su tali teorie.

I dati di MARVELS faranno luce anche su altri quesiti riguardanti la formazione dei pianeti, come ad esempio quanto spesso le orbite dei giganti gassosi migrano più vicine alle loro stelle, e come i pianeti a volte si stabilizzino con orbite altamente eccentriche invece delle vicine orbite circolari previste dalle teorie. Ricercando tra un numero di stelle senza precedenti, MARVELS potrebbe fornire dati scientifici necessari a trovare i modelli riguardo le condizioni più favorevoli alla nascita di un pianeta, conoscenza che può indirizzare in futuro i metodi di studio sulle stelle individuali.

Fonte: http://science.nasa.gov/headlines/y2008/08may_marvels.htm