Gli scienziati dell’Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare (MPS), la Georg August University di Göttingen e l’Osservatorio Sonneberg hanno scoperto 18 pianeti di dimensioni terrestri oltre il sistema solare. I mondi sono così piccoli che le precedenti analisi li avevano trascurati; uno di questi è uno dei più piccoli finora scoperti; un altro potrebbe riuscire ad offrire condizioni favorevoli per la vita. I ricercatori hanno rianalizzato una parte dei dati del Kepler Space Telescope della NASA, con un nuovo metodo più sensibile da essi sviluppato. Il team stima che questo nuovo metodo abbia il potenziale di trovare più di 100 pianeti extrasolari aggiuntivi all’interno dei dati della “missione Kepler“. Gli scienziati hanno descritto i risultati raggiunti sulla rivista Astronomy & Astrophysics.
I 18 mondi appena scoperti rientrano nella categoria dei pianeti di dimensioni terrestri. Il più piccolo di loro sarebbe grande circa il 69% della Terra; il più grande è poco più del doppio del raggio terrestre; hanno anche un’altra cosa in comune, tutti i 18 pianeti finora non erano stati rilevati nei dati dal Telescopio Spaziale Kepler. Gli algoritmi di ricerca comuni non erano abbastanza sensibili.
Nella loro ricerca di mondi lontani, gli scienziati usano spesso il cosiddetto “metodo di transito“, per individuare stelle con variazioni periodiche di luminosità. Se ad una stella capita di aver un pianeta il cui piano orbitale è allineato con la visuale dalla Terra, il pianeta occulta una piccola frazione della luce stellare mentre passa davanti alla stella ogni volte che effettua un orbita totale.
“Gli algoritmi di ricerca standard tentano di identificare bruschi cali di luminosità”, spiega il Dr. Rene Heller di MPS, primo autore della pubblicazione. “In realtà, tuttavia, un disco stellare appare leggermente più scuro sul bordo rispetto che al centro; quando un pianeta si muove davanti a una stella, nella fase iniziale blocca meno luce stellare rispetto a quando è a metà del tempo del transito. La stella si trova nel centro del transito poco prima che essa diventi gradualmente più luminosa”, spiega.
I grandi pianeti tendono a produrre variazioni di luminosità profonde e chiare delle loro stelle ospiti, in modo che la variazione di luminosità dal centro a arco sottile sulla stella non giochi un ruolo importante nella loro scoperta. I piccoli pianeti, tuttavia, presentano agli scienziati sfide enormi. Il loro effetto sulla luminosità stellare è così piccolo che è estremamente difficile distinguere dalle fluttuazioni naturali della luminosità della stella e dal rumore che necessariamente viene fornito con qualsiasi tipo di osservazione. Il team di René Heller è ora in grado di dimostrare che la sensibilità del metodo di transito può essere notevolmente migliorata, se nell’algoritmo di ricerca si assume una curva di luce più realistica.
“Il nostro nuovo algoritmo aiuta a disegnare un’immagine più realistica della presenza di esopianeti nello spazio”, riassume Michael Hippke dell’Osservatorio di Sonneberg. “Questo metodo costituisce un significativo passo in avanti, specialmente nella ricerca di pianeti simili alla Terra.”
I ricercatori hanno utilizzato i dati del telescopio spaziale Kepler della NASA come banco di prova per il loro nuovo algoritmo. Nella prima fase della missione dal 2009 al 2013, Kepler ha registrato le curve di luce di oltre 100.000 stelle, con la conseguente scoperta di oltre 2300 pianeti. Dopo un difetto tecnico, il telescopio è stato utilizzato in una modalità di osservazione alternativa, chiamata missione K2, ma ha comunque monitorato più di 100.000 stelle fino alla fine della missione avvenuta nel 2018. Come primo campione di prova per il loro nuovo algoritmo, i ricercatori hanno deciso di rianalizzare tutte le 517 stelle del K2 per le quali è già nota la presenza di almeno un pianeta.
Oltre ai pianeti precedentemente noti, i ricercatori hanno scoperto 18 nuovi oggetti che erano stati precedentemente trascurati. “Nella maggior parte dei sistemi planetari che abbiamo studiato, i nuovi pianeti sono i più piccoli”, il coautore Kai Rodenbeck dell’Università di Göttingen e MPS descrive i risultati. Inoltre, la maggior parte dei nuovi pianeti orbita attorno alla loro stella e sono più vicini rispetto ai loro precedenti compagni planetari. Le superfici di questi nuovi pianeti quindi hanno probabilmente temperature ben oltre i 100 gradi Celsius; alcuni hanno persino temperature fino a 1000 gradi Celsius. Solo uno dei corpi fa eccezione, si trova nella cosiddetta zona abitabile di una nana rossa.
Naturalmente, i ricercatori non possono escludere che anche al loro metodo possa sfuggire qualche oggetto planetario nei sistemi che hanno studiato. In particolare, i piccoli pianeti a grandi distanze dalle loro stelle ospiti sono noti per essere “problematici”. Essi infatti richiedono più tempo per completare un’orbita completa, rispetto ai pianeti che orbitano intorno alle loro stelle. Di conseguenza, i transiti dei pianeti nelle orbite più ampie si verificano meno spesso, il che ne rende ancora più difficile il rilevamento dei loro segnali.
Il nuovo metodo sviluppato da Heller e dai suoi colleghi apre interessanti possibilità. Oltre alle 517 stelle attualmente in fase di studio, la missione Kepler offre anche serie di dati per centinaia di migliaia di altre stelle. I ricercatori presumono che il loro metodo consentirà loro di trovare più di 100 altri mondi di dimensioni terrestri nei dati della missione primaria di Keplero. “Questo nuovo metodo è anche particolarmente utile per preparare la prossima missione PLATO, che verrà lanciata nel 2026 dall’Agenzia spaziale europea”, afferma il Prof. Dr. Laurent Gizon, Managing Director presso il MPS. PLATO scoprirà e caratterizzerà molti più sistemi multi-pianeta attorno a stelle simili al Sole, alcuni dei quali saranno in grado di ospitare la vita.
