Il nuovo James Webb Space Telescope avrà diverse applicazioni, una delle quali sarà la caccia alle tracce di vita o “biosignature” nelle atmosfere degli esopianeti.
Questo strumento potrebbe avvalorare la tesi di una nuova ricerca che vuole dimostrare che cercare quelle biosignature su esopianeti che orbitano attorno a stelle nane bianche potrebbe darci la migliore possibilità di trovarle.
Il documento si intitola “Spettri ad alta risoluzione e biosignature di pianeti simili alla Terra che transitano attorno a nane bianche”. L’autore principale è Thea Kozakis, dottoranda presso il Carl Sagan Institute della Cornell University. Lo studio è pubblicato in Astrophysical Journal Letters.
Le nane bianche sono ciò che resta di una stella e non una stella vera e propria in grado di sostenere la fusione dell’idrogeno.
Questi astri continuano a brillare e ad emanare il calore accumulato nel corso della loro esistenza per molti miliardi di anni dopo aver terminato gli elementi necessari al processo di fusione, riscaldando eventuali pianeti in orbita.
Questi astri detti “degeneri” potrebbero essere ideali per garantire condizioni stabili per la vita sui pianeti in orbita, senza che si verifichino esplosioni di radiazioni mortali o altre circostanze pericolose comuni in molte stelle.
I telescopi avranno un vantaggio nella caccia a pianeti extrasolari attorno alle nane bianche. Questi astri sono relativamente piccoli e meno brillanti delle altre stelle facilitando il compito degli astronomi che oggi possono sfruttare un’altra opportunità .
Un team di scienziati infatti ha realizzato una sorta di toolkit per aiutare i telescopi spaziali e quelli terrestri a cercare segni di vita nei pianeti intorno alle nane bianche. Un comunicato stampa lo definisce “una guida di campo spettrale per questi mondi rocciosi”.
“Mostriamo quali potrebbero essere le impronte digitali spettrali e quali futuri telescopi spaziali e terrestri di grandi dimensioni sono in gradi di cercarle“, ha dichiarato Thea Kozakis in un comunicato stampa.
Stelle simili al sole, per via della loro luminosità , rendono difficile rilevare i pianeti in orbita. Quando un pianeta transita di fronte alla sua stella e quando quel transito è allineato con la nostra visuale, allora telescopi spaziali come Keplero e TESS hanno la possibilità di rilevarli. Ci sono alcuni problemi con il metodo del transito, ma è stato il modo più efficace per dare la caccia agli esopianeti. Ad oggi abbiamo migliaia di esopianeti confermati.
Anche le nane bianche sono una sfida nella caccia ad eventuali esopianeti. Pur essendo astri più piccoli di una stella della sequenza principale e quindi molto meno brillanti proprio le loro dimensioni inferiori sono un problema.
Un astro piccolo rende difficile catturare l’eventuale transito di un pianeta in orbita rendendo il passaggio stesso ancora meno probabile. Tuttavia è ancora possibile rilevarli. Cercare esopianeti intorno alle nane bianche è un nuovo sviluppo in astronomia.
Di recente, gli astronomi hanno osservato per la prima volta dischi di detriti attorno alle nane bianche. Nel 2015, un team di astronomi ha trovato almeno un pianeta in via di disintegrazione in orbita attorno a una nana bianca. Nel 2019, un altro studio ha presentato prove di probabili pianeti in orbita attorno a una nana bianca.
Un altro studio del 2019 ha dimostrato che circa 1 su 10.000 dei “pianeti giganti rilevabili spettroscopicamente si trova in orbite vicine attorno a nane bianche”. Ma non sapremo davvero quanti spno finché non riusciremo a rilevarli. Nel dicembre 2019, gli astronomi hanno trovato un pianeta delle dimensioni di Nettuno in orbita attorno a una nana bianca, sebbene in quel caso la stella degenere stesse lentamente distruggendo il pianeta.
E’ molto probabilmente che gli astronomi trovino sempre più pianeti in orbita attorno alle bianche nane. Alcuni saranno simili alla Terra e si potranno effettuare dei sondaggi atmosferici grazie al nuovo studio di Kozakis.
Lisa Kaltenegger, professore associato di astronomia al College of Arts and Sciences e direttore del Carl Sagan Institute ha detto che: “I pianeti rocciosi intorno alle nane bianche sono candidati interessanti da caratterizzare perché non sono molto più grandi dei pianeti delle dimensioni della Terra. ”
“Stiamo sperando e cercando quel tipo di transito”, ha detto Kozakis. “Se osserviamo un transito di quel tipo di pianeta, gli scienziati possono scoprire cosa c’è nella sua atmosfera, fare riferimento a questo documento, abbinarlo alle impronte digitali spettrali e cercare segni di vita. La pubblicazione di questo tipo di guida consente agli osservatori di sapere cosa cercare”.
Anche le nane bianche dopo un certo lasso di tempo diventeranno nane nere e non emetteranno più alcun calore. Per tenere conto delle diverse temperature e colori delle nane bianche mentre si evolvono, la coppia di ricercatori ha costruito la loro guida agli spettri attorno a tre temperature.
Scrivono gli autori: “per esplorare l’evoluzione del pianeta WD durante il raffreddamento del loro ospite, modelliamo la fotochimica e i climi di tali pianeti usando i modelli spettrali WD descritti in Saumon et al. (2014) per host WD a 6.000, 5.000 e 4.000 K. Volevamo sapere se la luce di una nana bianca – una stella morta da tempo – ci avrebbe permesso di individuare la vita nell’atmosfera di un pianeta”, ha spiegato Kaltenegger.
I ricercatori hanno inoltre creato modelli spettrali per diverse atmosfere. Questo studio si concentra sugli spettri creati da metano, protossido di azoto e ozono. Rilevarli, tuttavia, non è così semplice. Ci sono falsi positivi da affrontare. Tuttavia, questo studio “… espande banche dati scientifiche per trovare segni spettrali di vita su esopianeti …” come si legge in un comunicato stampa.
Ma ci sono ancora alcune domande complesse associate alla potenziale presenza di vita sui pianeti in orbita attorno a nane bianche. Prima che una stella diventi una nana bianca, attraversa la fase di gigante rossa. Il nucleo della stella si contrae, aumenta la sua temperatura e gli strati esterni si espandono. Il nostro Sole attraverserà questa fase, e quando si espanderà , ingloberà Mercurio, Venere e forse anche la Terra distruggendoli. La vita difficilmente sopravviverebbe a questa catastrofe.
Quindi, potrebbe davvero esserci vita su un pianeta simile alla Terra in orbita attorno a una nana bianca?
Non lo sappiamo, nessuno può dare risposte certe e definitive. Forse i pianeti possono migrare allargando la loro orbita, sopravvivendo così alla supernova, o forse la vita può sbocciare su un pianeta dopo che la stella si è tramutata in una nana bianca. Questi astri, anche se non generano una fusione, sono molto stabili e irradiano luce e calore per miliardi di anni prima di affievolirsi e spegnersi per sempre.
“Se trovassimo segni di vita su pianeti in orbita sotto la luce di stelle morte da tempo”, ha detto Kaltenegger, “la successiva domanda intrigante da porci sarebbe se la vita sia sopravvissuta alla morte della stella o abbia ricominciato da capo in una seconda genesi“.
Una civiltà avanzata potrebbe spostarsi e migrare con tecnologie che noi oggi possiamo solo immaginare e salvare cosi sé stessa. Questa civiltà potrebbe attingere energia dalla nana bianca per molto tempo e continuare a prosperare.
Forse un giorno le troveremo queste civiltà , non ci resta che confidare nei nuovi strumenti che presto diventeranno operativi.
