Esiste un'altra Terra da qualche parte nella nostra galassia? Con il recente lancio della navicella spaziale Keplero, gli astronomi si avvicinano sempre di più alla ricerca di un pianeta delle dimensioni di una Terra in un'orbita simile alla Terra. Ma una volta che la ricerca avrà successo, le prossime domande alla base della ricerca saranno: quel pianeta è abitabile? Ha un'atmosfera simile alla Terra? Rispondere a queste domande non sarà facile. Ma il telescopio per il compito è il James Webb Space Telescope (JWST), previsto per un lancio pianificato nel 2013. Due ricercatori hanno recentemente esaminato la capacità di JWST di caratterizzare le atmosfere di ipotetici pianeti simili alla Terra e hanno scoperto che questo è il telescopio che sarebbe in grado di rilevare alcuni gas chiamati biomarcatori, come ozono e metano, per mondi vicini alle dimensioni della Terra. (Vedi il nostro articolo correlato: Domande e risposte con il Dr. John Mather su JWST.)
Grazie al suo grande specchio e alla posizione nel punto L2 nello spazio esterno, il James Webb Space Telescope offrirà agli astronomi la prima reale possibilità di trovare le risposte sull'abitabilità dei mondi simili alla Terra vicini, afferma Lisa Kaltenegger del Centro Harvard-Smithsonian per astrofisica e Wesley Traub dal Jet Propulsion Laboratory. "Dovremo essere davvero fortunati a decifrare l'atmosfera di un pianeta simile alla Terra durante un evento di transito in modo da poter dire che è simile alla Terra", ha affermato Kaltenegger. "Per fare ciò avremo bisogno di aggiungere molti transiti - centinaia di essi, anche per stelle vicine a 20 anni luce di distanza."
"Anche se è difficile, sarà uno sforzo incredibilmente eccitante per caratterizzare l'atmosfera di un pianeta lontano", ha aggiunto.
In un evento di transito, un pianeta extrasolare distante attraversa di fronte la sua stella vista dalla Terra. Mentre il pianeta transita, i gas nella sua atmosfera assorbono una piccola frazione della luce della stella, lasciando impronte digitali specifiche per ciascun gas. Dividendo la luce della stella in un arcobaleno di colori o spettro, gli astronomi possono cercare quelle impronte digitali. Kaltenegger e Traub hanno studiato se tali impronte digitali fossero rilevabili da JWST.
La tecnica di transito è molto impegnativa. Se la Terra avesse le dimensioni di un pallone da basket, l'atmosfera sarebbe sottile come un foglio di carta, quindi il segnale risultante è incredibilmente piccolo. Inoltre, questo metodo funziona solo quando il pianeta si trova di fronte alla sua stella e ogni transito dura al massimo alcune ore.
Kaltenegger e Traub considerarono per la prima volta un mondo simile alla Terra in orbita attorno a una stella simile al Sole. Per ottenere un segnale rilevabile da un singolo transito, la stella e il pianeta dovrebbero essere estremamente vicini alla Terra. L'unica stella simile al Sole abbastanza vicina è Alpha Centauri A. Nessun mondo del genere è stato ancora trovato, ma la tecnologia sta diventando solo ora in grado di rilevare mondi di dimensioni terrestri.
Lo studio ha anche considerato pianeti in orbita attorno a stelle nane rosse. Tali stelle, chiamate tipo M, sono le più abbondanti nella Via Lattea - molto più comuni delle stelle gialle di tipo G come il Sole. Sono anche più freschi e più deboli del Sole, oltre che più piccoli, il che rende più facile trovare un pianeta simile alla Terra che transita su una stella M.
Un mondo simile alla Terra dovrebbe orbitare vicino a una nana rossa per essere abbastanza caldo per l'acqua liquida. Di conseguenza, il pianeta orbiterebbe più rapidamente e ogni transito durerebbe da un paio d'ore a pochi minuti. Ma subirebbe più transiti in un determinato periodo di tempo. Gli astronomi potrebbero migliorare le loro possibilità di rilevare l'atmosfera aggiungendo il segnale da diversi transiti, rendendo le stelle nane rosse bersagli attraenti a causa dei loro transiti più frequenti.
Un mondo simile alla Terra in orbita attorno a una stella come il Sole subirebbe un transito di 10 ore una volta all'anno. Accumulare 100 ore di osservazioni di transito richiederebbe 10 anni. Al contrario, una Terra in orbita attorno a una stella nana rossa di medie dimensioni subirebbe un transito di un'ora ogni 10 giorni. Accumulare 100 ore di osservazioni di transito richiederebbe meno di tre anni.
"Le vicine stelle nane rosse offrono la migliore possibilità di rilevare biomarcatori in un'atmosfera terrestre in transito", ha affermato Kaltenegger.
"In definitiva, l'imaging diretto - lo studio dei fotoni di luce dal pianeta stesso - può rivelarsi un metodo più potente per caratterizzare l'atmosfera dei mondi simili alla Terra rispetto alla tecnica di transito", ha detto Traub.
Sono già stati utilizzati studi diretti per creare mappe di temperatura grezza di pianeti extrasolari giganti estremamente caldi. Con gli strumenti di prossima generazione, gli astronomi potrebbero essere in grado di studiare le composizioni atmosferiche, non solo le temperature. La caratterizzazione di un "punto blu pallido" è il passo successivo da lì, sia sommando centinaia di transiti di un pianeta o bloccando la luce delle stelle e analizzando direttamente la luce del pianeta.
Nel migliore dei casi, Alpha Centauri A potrebbe rivelarsi avere un pianeta simile alla Terra in transito che nessuno ha ancora individuato. Quindi, gli astronomi avrebbero bisogno solo di una manciata di transiti per decifrare l'atmosfera di quel pianeta e possibilmente confermare l'esistenza della prima Terra gemella.
Fonte: Harvard Center For Astrophysics
