Per ospitare la vita all’interno di una galassia, almeno come la conosciamo, un pianeta deve orbitare attorno a una stella che sia relativamente stabile. Anche l’orbita del pianeta deve essere quasi circolare, quindi il pianeta sperimenta una temperatura mite costante durante tutto l’anno. E non deve essere troppo caldo, affinché l’acqua superficiale non evapori, né troppo freddo, per evitare che l’acqua si trasformi in ghiaccio.
Galassia: esistono luoghi abitabili
Queste caratteristiche di una galassia definiscono una “zona abitabile” attorno alle stelle: luoghi allettanti da prendere di mira nella ricerca di esopianeti favorevoli alla vita. Ma gli scienziati stanno sottoponendo con insistenza l’intera galassia a un esame simile. Allo stesso modo in cui i continenti con biosfere distinte ospitano flora e fauna distinte, diverse regioni del Cosmo potrebbero ospitare diverse popolazioni di stelle e pianeti. La storia turbolenta della Via Lattea significa che non tutti gli angoli della galassia sono uguali e che solo alcune regioni galattiche potrebbero essere perfette per dare luogo a pianeti che pensiamo possano essere abitati.
Mentre gli scienziati che studiano la galassia e gli esopianeti stanno mettendo a punto le loro idee su dove cercare la vita aliena, stanno ora considerando l’origine di una stella e dei suoi dintorni, ha affermato Jesper Nielsen, un astronomo dell’Università di Copenaghen.
Nuove simulazioni, insieme alle osservazioni dei satelliti che vanno alla ricerca di pianeti e monitorano milioni di stelle, stanno dipingendo un quadro di come i diverse frazioni della galassia, e forse anche le diverse galassie, formano i pianeti in modo diverso.
La Via Lattea ha una struttura complessa: il suo buco nero supermassiccio centrale è circondato da una spessa massa di stelle che sono racchiuse dal disco sottile, un costituente della struttura delle galassie a spirale e di quelle lenticolari (galassie di tipo S0), composto da stelle, gas e polvere cosmica. È la zona di maggiore densità di materia al di fuori del bulge, il rigonfiamento galattico.
La maggior parte delle stelle, compreso il Sole, si trovano nei bracci spiraliformi del disco sottile, che sono abbracciati da un disco spesso più ampio contenente stelle più vecchie, e un alone diffuso, per lo più sferico, di materia oscura, gas caldo e alcune stelle avvolge l’intera architettura.
Per almeno due decenni, gli scienziati si sono chiesti se le condizioni abitabili siano variate tra quelle strutture. Il primo studio sull’abitabilità galattica risale al 2004, quando gli scienziati australiani Charles Lineweaver, Yeshe Fenner e Brad Gibson hanno conformato la storia della Via Lattea e l’hanno usata per studiare dove potrebbero essere rintracciate le zone abitabili.
Gli studiosi hanno voluto sapere quali stelle ospiti avessero abbastanza elementi pesanti ,come carbonio e ferro, per formare pianeti rocciosi, quali stelle siano esistite abbastanza a lungo da consentire l’evoluzione della vita complessa e quali stelle ed eventuali pianeti orbitanti siano state al sicuro dalle supernove vicine.
Alla fine hanno definito una “zona abitabile galattica”, una regione a forma di ciambella con il buco centrato al centro della galassia: il confine interno della regione inizia a circa 22.000 anni luce dal centro galattico, mentre il suo confine esterno termina a circa 29.000 anni luce di distanza.
Nei due decenni successivi, gli astronomi hanno cercato di definire con maggiore precisione le variabili che controllano l’evoluzione sia stellare che planetaria all’interno della galassia, ha affermato Kevin Schlaufman, astronomo della Johns Hopkins University. Ad esempio, i pianeti nascono in dischi polverosi che circondano le stelle appena nate e, in parole povere, se: “Un disco protoplanetario ha molto materiale che può formare rocce, allora creerà più pianeti”.
Alcune regioni della galassia potrebbero essere più densamente disseminate di questi elementi che creano pianeti rispetto ad altre, e gli scienziati stanno ora lavorando per capire quanto i quartieri galattici influenzano i pianeti che ospitano.
Nei i circa 4.000 esopianeti conosciuti, finora ci sono poche regole che stabiliscono quali tipi di pianeti esistono e dove. Nessun sistema stellare assomiglia al nostro, e la maggior parte di essi non si somigliano nemmeno molto tra loro.
Nielsen e i suoi colleghi hanno voluto sapere se i pianeti potessero formarsi diversamente nel disco spesso, nel disco sottile e nell’alone della Via Lattea. In generale, le stelle a disco sottile contengono più elementi pesanti rispetto alle stelle a disco spesso, il che significa che sono cresciute da nubi che potrebbero contenere anche più ingredienti per la creazione di pianeti.
Utilizzando i dati del satellite Gaia dell’Agenzia spaziale europea, Nielsen e i suoi colleghi hanno prima separato le stelle in base alla loro abbondanza di determinati elementi, successivamente hanno simulato la formazione dei pianeti tra quelle popolazioni.
Le loro simulazioni hanno mostrato che i pianeti giganti gassosi e le super-Terre, il tipo più comune di esopianeta, sono cresciuti in modo più abbondante nel disco sottile, probabilmente perché, come previsto, quelle stelle hanno più materiale da costruzione con cui lavorare.
Gli studiosi hanno anche scoperto che le stelle più giovani con elementi più pesanti tendono a ospitare più pianeti in generale, e che i pianeti giganti sono più comuni di quelli più piccoli. Al contrario, i giganti gassosi sono quasi inesistenti nel disco spesso e nell’alone.
Schlaufman, che non ha partecipato alla ricerca, ha affermato che i risultati hanno senso. La composizione della polvere e del gas da cui nascono le stelle è fondamentale per determinare se le stelle costruiranno pianeti. E sebbene tale composizione possa variare a seconda del luogo, ha sostenuto che, sebbene il luogo possa preparare il terreno per la costruzione del mondo di una stella, potrebbe non determinare il risultato finale.
Le simulazioni di Nielsen sono teoriche, ma alcune osservazioni recenti supportano le sue scoperte.
Un ulteriore studio che ha utilizzato i dati del telescopio spaziale Kepler della NASA ha scoperto che le stelle nel disco sottile della Via Lattea hanno più pianeti, in particolare super-Terre e mondi di dimensioni inferiori a Nettuno, rispetto alle stelle nel disco spesso.
Una spiegazione, ha affermato Jessie Christiansen, scienziata di esopianeti presso il California Institute of Technology e coautrice dello studio, è che le vecchie stelle dal disco spesso potrebbero essere nate quando gli ingredienti per creare pianeti erano scarsi, prima che generazioni di stelle morissero. O forse le stelle dal disco spesso sono nate in ambienti densi e ad alta radiazione dove la turbolenza impedisce del tutto la formazione dei piccoli pianeti.
I pianeti potrebbero trovarsi meglio in aree aperte, come le periferie, invece che in aree “urbane” densamente popolate, ha detto Christiansen. Il nostro sole si trova in una di queste zone suburbane scarsamente popolate.
Le indagini di Christiansen e le simulazioni di Nielsen sono tra le prime a studiare la presenza dei pianeti in funzione della galassia. Vedant Chandra, astronomo presso l’Harvard-Smithsonian Center for Astrofisica, sta studiando per fare un ulteriore passo avanti e analizzare se la formazione dei pianeti potrebbe essere stata diversa in alcune delle galassie che la Via Lattea ha consumato durante la sua crescita.
In futuro, Nielsen spera che indagini e strumenti perfezionati come il telescopio spazial Nancy Grace della NASA ci aiuteranno a comprendere la formazione dei pianeti nella galassia nello stesso modo in cui i demografi capiscono le popolazioni.
Sappiamo di vivere in una zona abitabile, in un mondo che orbita attorno a una stella stabile. Ma come è iniziata la vita sulla Terra, quando e perché è la domanda più grande in ogni campo della scienza. Forse gli scienziati dovrebbero anche pensare, mentre osservano la galassia, alla storia delle origini della nostra stella, e anche a quella degli antenati stellari che hanno plasmato il nostro angolo della Via Lattea, miliardi di anni fa.
