Nella caccia ai pianeti extra-solari, gli astronomi e gli appassionati possono essere perdonati per essere un po 'ottimisti. Nel corso della scoperta di migliaia di pianeti rocciosi, giganti gassosi e altri corpi celesti, è troppo sperare che un giorno potremmo trovare un vero analogo della Terra? Non solo un pianeta "simile alla Terra" (che implica un corpo roccioso di dimensioni comparabili) ma un vero e proprio Earth 2.0?
Questo è stato certamente uno degli obiettivi dei cacciatori di esopianeti, che stanno cercando nei sistemi stellari vicini i pianeti che non sono solo rocciosi, ma orbitano all'interno della zona abitabile della loro stella, mostrano segni di atmosfera e hanno acqua sulla superficie. Ma secondo un nuovo studio di Alexey G. Butkevich - un astrofisico dell'Osservatorio Pulkovo di San Pietroburgo, Russia - i nostri tentativi di scoprire la Terra 2.0 potrebbero essere ostacolati dalla Terra stessa!
Lo studio di Butkevich, intitolato "Rilevabilità dell'esopianeta astrometrica e movimento orbitale terrestre", è stato recentemente pubblicato nella Avvisi mensili della Royal Astronomical Society. Per motivi di studio, il dottor Butkevich ha esaminato come i cambiamenti nella propria posizione orbitale della Terra potrebbero rendere più difficile condurre misurazioni del movimento di una stella attorno al baricentro del suo sistema.
Questo metodo di rilevamento di esopianeti, in cui il movimento di una stella attorno al centro di massa del sistema stellare (baricentro), è noto come Metodo Astrometico. In sostanza, gli astronomi tentano di determinare se la presenza di campi gravitazionali attorno a una stella (cioè i pianeti) stanno facendo oscillare la stella avanti e indietro. Questo è certamente vero per il Sistema Solare, dove il nostro Sole viene trascinato avanti e indietro attorno a un centro comune dalla forza di tutti i suoi pianeti.
In passato, questa tecnica è stata utilizzata per identificare le stelle binarie con un alto grado di precisione. Negli ultimi decenni, è stato considerato un metodo praticabile per la caccia agli esopianeti. Questo non è un compito facile poiché le oscillazioni sono piuttosto difficili da rilevare alle distanze coinvolte. E fino a poco tempo fa, il livello di precisione richiesto per rilevare questi spostamenti era al limite della sensibilità dello strumento.
Questo sta cambiando rapidamente, grazie a strumenti migliorati che consentono l'accuratezza fino al secondo microarcsec. Un buon esempio di questo è l'astronave Gaia dell'ESA, che è stata dispiegata nel 2013 per catalogare e misurare i movimenti relativi di miliardi di stelle nella nostra galassia. Dato che può condurre misurazioni a 10 microarcsecondi, si ritiene che questa missione potrebbe condurre misurazioni astrometriche per il bene di trovare esopianeti.
Ma come ha spiegato Butkevich, ci sono altri problemi quando si tratta di questo metodo. "Il modello astrometrico standard si basa sul presupposto che le stelle si muovano uniformemente rispetto al baricentro del sistema solare", afferma. Ma mentre continua a spiegare, quando si esaminano gli effetti del movimento orbitale terrestre sulla rilevazione astrometrica, esiste una correlazione tra l'orbita terrestre e la posizione di una stella rispetto al suo baricentro del sistema.
Per dirla in altro modo, il Dr. Butkevich ha esaminato se il movimento del nostro pianeta attorno al Sole e il movimento del Sole attorno al suo centro di massa, potrebbero avere un effetto annullante sulle misurazioni di parallasse di altre stelle. Ciò renderebbe effettivamente inutili tutte le misurazioni del movimento di una stella, progettate per vedere se c'erano pianeti in orbita attorno a esso. O come ha affermato il dott. Butkevich nel suo studio:
“È chiaro da semplici considerazioni geometriche che in tali sistemi il moto orbitale della stella ospite, in determinate condizioni, può essere osservazionalmente vicino all'effetto parallattico o addirittura indistinguibile da esso. Significa che il movimento orbitale può essere parzialmente o completamente assorbito dai parametri di parallasse. "
Ciò sarebbe particolarmente vero per i sistemi in cui il periodo orbitale di un pianeta era di un anno e che aveva un'orbita che lo metteva vicino all'eclittica del Sole, cioè come l'orbita della Terra! Quindi, fondamentalmente, gli astronomi non sarebbero in grado di rilevare la Terra 2.0 usando misurazioni astrometriche, perché l'orbita della Terra e la stessa oscillazione del Sole renderebbero quasi impossibile il rilevamento.
Come afferma il Dr. Butkevich nelle sue conclusioni:
“Presentiamo un'analisi degli effetti del movimento orbitale terrestre sulla rilevabilità astrometrica dei sistemi esoplanetari. Abbiamo dimostrato che, se il periodo di un pianeta è vicino a un anno e il suo piano orbitale è quasi parallelo all'eclittica, il movimento orbitale dell'ospite può essere assorbito in tutto o in parte dal parametro di parallasse. Se si verifica il pieno assorbimento, il pianeta è astrometricamente non rilevabile. "
Fortunatamente, i cacciatori di esopianeti hanno anche una miriade di altri metodi tra cui scegliere, tra cui misure dirette e indirette. E quando si tratta di individuare pianeti attorno a stelle vicine, due dei più efficaci implicano la misurazione di spostamenti Doppler nelle stelle (alias il metodo della velocità radiale) e la riduzione della luminosità di una stella (alias il metodo del transito).
Tuttavia, questi metodi soffrono della loro parte di inconvenienti e conoscere i loro limiti è il primo passo per perfezionarli. A tale proposito, lo studio del Dr. Butkevich ha echi di eliocentrismo e relatività, in cui ci viene ricordato che il nostro punto di riferimento non è fissato nello spazio e può influenzare le nostre osservazioni.
Si prevede inoltre che la caccia agli esopianeti trarrà grandi benefici dall'uso di strumenti di prossima generazione come il James Webb Space Telescope, il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) e altri.
