Quattro semplici variabili per trovare nuovi esopianeti

Tau Ceti, distante appena 12 anni, è la stella singola più vicina simile al Sole e una delle preferite dagli scrittori di fantascienza.
I mondi abitabili attorno a Tau Ceti erano destinazione di astronavi immaginarie come Nauvoo di “The Expanse” e la nave di “Barbarella”. Anche il Capitano Picard di “Star Trek” frequentava un bar esotico nel sistema.
Grazie a un nuovo approccio all’analisi dei sistemi planetari vicini, abbiamo una comprensione migliore dei mondi che orbitano attorno a Tau Ceti e in molte altre stelle vicine.
Gli esopianeti sono stati a lungo elementi fondamentali della fantascienza, ma sono rimasti per lo più inaccessibili alle indagini scientifiche. Tutto è cambiato negli ultimi dieci anni, quando i telescopi spaziali Kepler e TESS della NASA, veri e propri cacciatori di esopianeti, hanno scoperto migliaia di nuovi mondi alieni.
Astrofisici e ricercatori di esopianeti dello Steward Observatory e del Lunar and Planetary Laboratory dell’Università dell’Arizona, e membri della rete di coordinamento della ricerca sugli esopianeti NExSS della NASA, sono da tempo affascinati dai segreti che i sistemi esoplanetari vicini possono contenere.
I ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo per capire se ci sono esopianeti ancora da scoprire in questi sistemi. Combinando ciò che si conosce su un dato sistema esoplanetario con semplici regole statistiche, possono prevedere dove risiedono esopianeti ancora non rilevati e quanto possono essere grandi. La nuova analisi può guidare le scoperte di nuovi espianeti, aiutare a completare le mappe dei sistemi esoplanetari nel vicinato solare e implementare le future ricerche sulla presenza della vita.
Il modello, soprannominato Dynamite, combina quattro ingredienti per scoprire mondi nascosti. Innanzitutto, Dynamite considera le posizioni e le dimensioni di tutti i pianeti attualmente conosciuti in un dato sistema. In generale, più sono i pianeti conosciuti nel sistema, più è facile prevedere se ne mancano. La seconda considerazione è sapere se i pianeti hanno maggiori probabilità di essere più vicini alla stella o più lontani. Dynamite utilizza una descrizione matematica, costruita attraverso studi statistici di migliaia di esopianeti conosciuti e di quanto è probabile che siano lontani dalle stelle ospiti.
Anche se è probabile che gli esopianeti siano più vicini alle loro stelle, non possono essere tutti bloccati. Tutti gli esopianeti si attraggono l’un l’altro attraverso la gravità, che è tanto più forte quando sono più vicini. Pertanto,  esopianeti troppo vicini influenzeranno le orbite degli altri, spesso portando a interazioni caotiche e persino all’espulsione di uno di loro dai loro sistemi di nascita. Questo criterio di stabilità è il terzo elemento importante che Dynamite utilizza per prevedere l’architettura del sistema planetario.
Il quarto elemento è un modello matematico delle lunghezze delle orbite di esopianeti adiacenti ( alcune configurazioni sono più probabili di altre ). Messo insieme, Dynamite cerca di costruire sistemi planetari modello simili ai sistemi planetari reali, con una collezione compatta e stabile di pianeti in orbita attorno alle loro stelle ospiti.
I ricercatori non erano sicuri se una ricetta così relativamente semplice potesse essere utilizzata per prevedere con successo gli esopianeti mancanti. Per testare Dynamite, gli hanno fornito alcuni sistemi multi-pianeta noti ma utilizzando un trucco: in ogni sistema abbiamo nascosto uno o due degli esopianeti conosciuti. Nei casi testati, Dynamite ha predetto con successo se mancano uno o due esopianeti e dove questi potrebbero essere, e potrebbe persino calcolare correttamente le loro dimensioni.
Dynamite può essere testato solo su sistemi con orbite planetarie simili a quella terrestre o inferiori. Questo perché mancano dati sui sistemi planetari esterni, quindi i ricercatori non sono ancora in grado di rilevare pianeti lontani, come ad esempio Nettuno. Più dati consentiranno di perfezionare le quattro regole di Dynamite per la costruzione di un sistema planetario e per migliorarne le previsioni. Tuttavia, le previsioni per oltre 50 sistemi planetari parzialmente esplorati, scoperti dal telescopio spaziale TESS della NASA, sono già sotto analisi per la ricerca di mondi nascosti.
I pianeti più eccitanti da prevedere e cercare saranno i più vicini alla Terra: i mondi ai quali probabilmente guarderanno nelle future ricerche delle firme di vita extraterrestre.
Nello studio più recente, i ricercatori hanno applicato Dynamite al sistema Tau Ceti già parzialmente esplorato, di cui sono già noti quattro pianeti. Sono stati tracciati segnali deboli che indicano la potenziale presenza di molti altri pianeti candidati,che ancora non è stata ancora confermata.
Sulla base del modello, i ricercatori prevedono che tre dei pianeti candidati siano pianeti reali. Inoltre, prevedono che esista un altro mondo ancora invisibile. Questo nuovo pianeta, chiamato Tau Ceti PxP-4, si trova all’interno della zona temperata di Tau Ceti, la regione intorno alla stella in cui un pianeta simile alla Terra sarebbe abitabile. L’analisi mostra che PxP-4 potrebbe essere un pianeta gassoso, simile al nostro Nettuno, ma più piccolo e più caldo. PxP-4 è più probabile che sia un pianeta roccioso, sebbene più grande della Terra.
Un tale mondo potrebbe essere rilevabile nei prossimi anni con i più recenti strumenti per la caccia ai pianeti e, se confermato, sarebbe un obiettivo primario per le future ricerche sulla vita. E forse, un giorno in un lontano futuro, PxP-4 potrebbe persino essere la sede di un bar esotico popolare tra gli ufficiali della Flotta Stellare.
Fonte: https://astronomy.com/news/2020/11/how-astronomers-are-searching-for-exoplanets-using-4-simple-variables