Alpha Centauri: alla ricerca della Terra 2.0

Il richiamo di Alpha Centauri è facile da sentire per gli scienziati che cercano mondi abitati oltre il nostro, questo sistema sembra quasi troppo bello per essere vero. Non contiene solo una stella simile al nostro sole ma due, chiamati Alpha Centauri A e B.

1243

Nelle ultime settimane Belikov, il suo team e un altro gruppo guidato da Markus Kasper, dell’Osservatorio europeo meridionale, hanno cercato di osservare i pianeti di Alpha Centauri con l’aiuto di due diversi telescopi giganti situati in Cile. Utilizzando nuovi strumenti per  filtrare la luce stellare ad alta precisione che permettono ricerche molto raffinate. Se questi sforzi non andranno a buon fine, altri gruppi sono pronti a sviluppare satelliti a basso costo per estendere la ricerca.

Nel caso la NASA non riuscisse a finanziare tali progetti, c’è comunque un piano “B”: La Breakthrough Initiatives e il Project Blue finanziato dal crowdfunding  che si stanno preparando per far sì che le missioni vengano portate a compimento.
C’è un rischio, perché non sappiamo se vedremo qualcosa. A mio avviso, il rischio è bilanciato dalla ricompensa di ottenere un’immagine della Terra 2.0“, ha affermato Belikov.

Il richiamo di Alpha Centauri è facile da sentire per gli scienziati che cercano mondi abitati oltre il nostro, questo sistema sembra quasi troppo bello per essere vero. Non contiene solo una stella simile al nostro sole ma due, chiamati Alpha Centauri A e B. La stella A è il quasi gemello del sole per temperatura, dimensioni, luminosità e composizione; la stella B è solo un po ‘più piccola e più fredda.

Sono entrambe circa il 10% più antiche del nostro sistema solare, lasciando molto tempo a una possibile vita aliena di fare la sua comparsa. Alpha Centauri è anche il sistema più vicino a noi, posto a soli 4,37 anni luce di distanza e fornisce una prospettiva unica sull’osservazione di possibili pianeti. Alpha Centauri A e B hanno una terza compagna, una debole nana rossa, Proxima Centauri, che ha un mondo delle dimensioni della Terra che le ruota attorno.

Ma le tante cose che rendono il sistema di Alpha Centauri così teoricamente attraente lo rendono estremamente impegnativo nella pratica. Uno dei modi di maggior successo per trovare esopianeti è cercare una leggera fluttuazione della luce di una stella. Un pianeta in orbita andrà davanti e dietro alla sua stella madre, facendo apparire la luce della stella alternativamente un po’ più blu e un po’ più rossa del normale.

---L'articolo continua dopo la pubblicità---

Per una stella solitaria, rilevare quelle variazioni di colore è un processo estremamente delicato. In un sistema binario come Alpha Centauri, lo diventa ancora di più. La luce delle due stelle adiacenti tende a fondersi insieme, oscurando il segnale di oscillazione. Le cose diventano ancora più complicate se le due stelle appaiono estremamente vicine tra loro nel cielo – e per un colpo di sfortuna, le stelle A e B hanno raggiunto il punto più stretto della loro orbita di 80 anni nel 2016.

Lily Zhao, una giovane cacciatrice di pianeti alla Yale University, ha recentemente riassunto le conseguenze di queste circostanze problematiche. Unendo un decennio di misurazioni della velocità radiale, Zhao e i suoi colleghi possono affermare che Alpha Centauri A non ha pianeti con una massa di oltre 50 volte la massa della Terra e che Alpha Centauri B non ha pianeti con più di otto masse terrestri. Una pletora di mondi più piccoli e delle dimensioni della Terra potrebbero sfrecciare attorno a entrambe le stelle e non potremo scoprirli. “Finora questo ha praticamente segnato il limite delle ricerche“, ha spiegato Zhao.

Alcuni astronomi, però, nonostante la vaghezza dei dati, hanno cercato di guardare oltre nonostante i tentativi non siano andati a buon fine. Nel 2012 un gruppo guidato da Xavier Dumusque, allora all’Università di Ginevra, annunciò la scoperta di un pianeta di massa terrestre attorno ad Alpha Centauri B generando grande clamore. Ma tre anni dopo, un’analisi indipendente non ha mostrato nessuna traccia del pianeta, suggerendo che fosse stato solo un artefatto estrapolato da dati errati o confusi. Dumusque ha ammesso che “probabilmente non c’è nessun pianeta“.

Tuttavia, Zhao nonostante la delusione si è dichiarata fiduciosa affermando che “le prospettive sono fantastiche” per il prossimo giro di verifiche del pianeti intorno a Alpha Centauri. La distanza tra le stelle A e B è in aumento e, entro il 2020, sarà abbastanza ampio che potenti telescopi saranno in grado di osservare ogni stella singolarmente.

---L'articolo continua dopo la pubblicità---

Ancora più importante, le nuove versioni notevolmente migliorate di strumenti chiamati spettrografi consentiranno ricerche molto più sensibili delle oscillazioni rispetto a quelle possibili con il rivelatore HARPS utilizzato da Dumusque e dai suoi colleghi.

Zhao sta lavorando ad uno spettrografo ad alta risoluzione chiamato EXPRES (spettrometro di precisione estrema) sul Discovery Channel Telescope in Arizona. Un dispositivo simile chiamato ESPRESSO (Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet e Stable Spectroscopic Observations) è stato installato sul Very Large Telescope (VLT) in Cile, che ha una chiara visione di Alpha Centauri nel cielo meridionale. Questi spettrografi sono progettati per raccogliere oscillazioni di appena 10 centimetri al secondo. Una sensibilità 10 volte maggiore rispetto ai loro predecessori e proprio al livello necessario per raccogliere il segnale di oscillazione dovuto al moto avanti e indietro causato da un pianeta simile alla Terra in orbita attorno a una delle stelle di Alpha Centauri.

Sia ESPRESSO che EXPRES stanno già monitorando le stelle nel cielo. Non ci sono ancora piani per una ricerca incentrata su Alpha Centauri, ma se e quando emergeranno nuovi risultati, Zhao promette che “saranno affidabili“.

---L'articolo continua dopo la pubblicità---

Presumendo che le ricerche abbiano successo nel trovare pianeti attorno ad Alpha Centauri, lasceranno comunque molte incognite su questi mondi alieni. Tali studi indicheranno quanto sono grandi i pianeti e in che modo orbitano, ma riveleranno poco delle loro caratteristiche fisiche. L’unico modo per ottenere informazioni sulle caratteristiche fisiche di un tale pianeta è osservarlo direttamente. Gli astronomi dovranno essere in grado di catturare l’immagine di un “punto blu pallido”: un lampo di luce contenente il primo ritratto di quello che potrebbe essere un pianeta simile alla Terra attorno a un’altra stella.

Ma per ora non abbiamo nessuno strumento in grado di farlo. Cercare di osservare un pianeta che orbita attorno alla sua stella è come cercare di fotografare una lucciola che vola attorno a un faro a centinaia di chilometri di distanza e nel caso di Alpha Centauri i fari sono due. Questo è quanto spiega Franck Marchis del SETI Institute, che è il responsabile delle operazioni scientifiche per Project Blue basato sul lavoro pubblicato del Dott. Eduardo Bendek e del Dott. Rus Belikov, appunto.

Oggi i mondi extrasolari più grandi di pianeti come il nostro sono alla nostra portata e cercarli può essere molto utile, per quanto strano sembri. Per prima cosa bisogna capire quali tipi di pianeti sono assenti nel sistema di Alpha centauri. Per via della vicinanza dei due soli Alpha Centauri A e B i pianeti stabili possono trovarsi vicino alla loro stella madre a non più di circa 2,5 volte la distanza della Terra dal sole.

---L'articolo continua dopo la pubblicità---

Qualunque pianeta di tipo gioviano che orbitasse in quei lidi avrebbe distrutto eventuali pianeti di tipo terrestre presenti nella fascia dove si presume possa esistere l’acqua liquida e con essa, forse la vita. Ma le ricerche non hanno mai mostrato la presenza di pianeti di tipo gioviano e questo potrebbe essere un bene per chi cerca pianeti abitabili.

Sappiamo che non esiste un pianeta di grande massa nella zona abitabile“, afferma Belikov. Ma pianeti di tipo nettuniano invece potrebbero causare problemi perché ancora troppo piccoli da sfuggire alle rilevazioni e potenzialmente in grado di rovinare le prospettive di vita.

Per capire se ci sono pianeti nettuniani, Belikov e i suoi colleghi hanno fatto il primo serio tentativo di osservare direttamente i pianeti attorno a Alpha Centauri. Hanno prenotato lo strumento Gemini Planet Imager sul Gemini South Telescope in cima a Cerro Pachón in Cile. La pista di osservazione di questa estate è stata offuscata da fenomeni meteoroloici, ma Belikov intende riprovare la prossima primavera.

Una ricerca simile che ha effettuato l’anno scorso non ha evidenziato tracce di pianeti di dimensioni Nettuniane nel sistema Alpha Centauri, il che è incoraggiante. La notizia ancora migliore è che le osservazioni di Belikov sono già state ampliate. Kasper si sta concentrando su pianeti più piccoli, leggermente più pesanti della Terra, usando uno strumento VLT chiamato VISIR (VLT Imager e Spectrometer for Mid-Infrared), che è stato ricostruito e rinominato NEAR (Near Earths nella regione Alpha Cen).

NEAR è il risultato di un’insolita collaborazione tra l’Osservatorio europeo meridionale, che gestisce il VLT, e le iniziative private Breakthrough, che hanno finanziato gli aggiornamenti delle attrezzature critiche. NEAR è il primo dispositivo costruito e gestito appositamente per trovare pianeti attorno ad Alpha Centauri. Durante l’inaugurazione del NEAR a fine maggio e all’inizio di giugno, anche la squadra di Kasper è stata frenata dal maltempo. Tuttavia, i ricercatori sono riusciti in 100 ore di osservazioni a raccogliere sei terabyte di dati grezzi. “Saremo sensibili ai pianeti che sono più del doppio del raggio della Terra“, afferma Kasper. Questo è ben al di là di ciò che Belikov può fare e un fattore cinque in più rispetto al migliore degli studi.

A breve sapremo cosa NEAR ha visto nelle vicinanze di Alpha Centauri, i dati saranno disponibili a ottobre. Se i dati saranno buoni, si potranno fare altre osservazioni dopo marzo 2020, quando Alpha Centauri sarà di nuovo ben posizionata per la visualizzazione dai cieli del Cile. NEAR, come dice l’acronimo stesso, ci sta avvicinando all’obiettivo di trovare una Terra 2.0, nonostante ci sia ancora molto da fare. Il limite inferiore dello strumento è fissato sulla possibilità di rilevare un pianeta due volte più grande del nostro che potrebbe non essere adatto alla vita come noi la conosciamo.
Gli attuali sforzi non riescono a raggiungere la sensibilità per trovare veri analoghi della Terra“, afferma Olivier Guyon, astronomo dell’Università dell’Arizona e scienziato principale del programma di caccia al pianeta di Breakthrough Watch. “Quindi continueremo sicuramente a guardare il sistema Alpha Centauri con strumenti migliori e più potenti quando saranno disponibili“.

Per fare ancora meglio, però, l’ideale sarebbe quello di portarsi sopra l’atmosfera terrestre per evitare la dispersione della luce stellare e fare ricerca dallo spazio e Belikov guarda in questa direzione da diversi anni con un concetto di missione chiamato Alpha Centauri Exoplanet Satellite, o ACESat. Tale missione incorporerebbe un telescopio con uno specchio largo 45 centimetri e un dispositivo di blocco della luce stellare chiamato coronagrafo per cancellare il bagliore di Alpha Centauri A e B, captando potenzialmente il bagliore di una luce di 10 miliardi di volte più debole.

Nel 2014 la NASA aveva cominciato a finanziare la tecnologia ACESat, anche se un progetto del genere che punti su un preciso sistema, per essere finanziato deve garantire risultati estremamente positivi e, ad oggi, sappiamo solo che la NASA si è ritirata. “All’epoca la tecnologia non era matura, ma ora sta diventando molto più matura“, insiste Belikov. Sta puntando di nuovo alla NASA con una nuova proposta chiamata Alpha Centauri Direct Imager, o ACEND. Sta anche lavorando su un concetto simile con Project Blue. Come sempre con questo tipo di progetti di frontiera, il denaro da reperire è un problema tanto quanto la tecnologia.

Con un costo totale previsto di circa 50 milioni di dollari, il satellite Project Blue è un affare rispetto al budget di $ 9 miliardi del James Webb Space Telescope. Tuttavia, raccogliere questi tipi di fondi per una missione privata che prevede un unico scopo non è stato facile. Il progetto Blue originariamente mirava al lancio nel 2021, ma “non credo sia fattibile con l’attuale stato di finanziamento“, afferma Marchis. “Abbiamo bisogno del sostegno di un ricco donatore o di un gruppo di donatori per migliorare la prontezza tecnologica e iniziare a costruire lo strumento“.

Breakthrough Initiatives ha il vantaggio di una rete integrata di tali donatori, incluso il suo cofondatore miliardario, Yuri Milner. Come parte di Breakthrough Watch, l’organizzazione sta studiando un piccolo telescopio spaziale coronagrafo simile ad ACESat.

Breakthrough Watch sta anche progettando una missione separata chiamata TOLIBOY, stabilita provvisoriamente per un lancio nel 2021, che cercherebbe i pianeti mappando con precisione i movimenti di Alpha Centauri A e B usando una tecnica chiamata astrometria.

Tutti questi progetti porranno le basi per sforzi futuri ancora più grandi. Belikov sta lavorando per adattare la tecnologia ACESat al prossimo Wide Space Infrared Survey Telescope della NASA, o WFIRST, che verrà lanciato a metà degli anni ’20, e per il successore del telescopio spaziale Hubble, previsto per gli anni 20/30.

Kasper sta aiutando ad applicare le lezioni di NEAR a un nuovo strumento, METIS (imaging ELT a medio infrarosso e spettrografo), che verrà installato sul telescopio estremamente grande da 39 metri, attualmente in costruzione in Cile. Il satellite TOLIBOY è inteso come un precursore di una missione astrometrica spaziale più grande e più capace chiamata, naturalmente, TOLIMAN. Tutti questi approcci, insieme, dovrebbero catturae qualcosa di interessante su Alpha Centauri.

Tutto ciò che conosciamo indica la possibilità e, direi, la probabilità di pianeti potenzialmente abitabili esistenti attorno ad A e B“, ha detto Belikov. Quella conoscenza limitata sta per essere messa alla prova.

Se Alpha Centauri dovesse risultare sterile, ciò suggerirà che i pianeti simili alla Terra non sono così comuni come si pensava una volta.

Forse le stelle doppie come Alpha Centauri, che costituiscono la maggior parte dei sistemi stellari, non sono luoghi promettenti per trovare la vita.

O forse scopriremo che Alpha Centauri ha pianeti simili alla Terra per dimensioni e nulla più. Il nostro pianeta natale potrebbe essere raro, quasi unico in un universo ostile. Inoltre, l’avvistamento di un fioco punto blu di luce attorno ad Alpha Centauri potrebbe raccontare una storia completamente diversa. “Se scoprissimo che uno di quei pianeti è come la nostra Terra, nel senso che ha continenti e oceani, diventerà un nuovo mondo potenzialmente abitabile a portata di mano”, afferma Marchis.

Trovare un’altra Terra proprio accanto significherebbe che ce ne sono milioni o miliardi nella nostra galassia. “Questo sarà un momento clou dell’astronomia per il prossimo secolo e forse un modo per espandere l’interesse di tutta la nostra civiltà verso l’esplorazione e la colonizzazione dello spazio“.

Fonte: scientificamerican.com