Al momento, gli scienziati possono solo cercare pianeti oltre il nostro Sistema Solare usando mezzi indiretti. A seconda del metodo, ciò comporterà la ricerca di segni di transito di fronte a una stella (Transit Photometry), la misurazione di una stella per segni di oscillazione (Doppler Spectroscopy), la ricerca di luce riflessa dall'atmosfera di un pianeta (Direct Imaging) e un molti altri metodi.
Sulla base di determinati parametri, gli astronomi sono quindi in grado di determinare se un pianeta è potenzialmente abitabile o meno. Tuttavia, un gruppo di astronomi olandesi ha recentemente pubblicato uno studio in cui descrivono un nuovo approccio per la caccia agli esopianeti: alla ricerca di segni di aurore. Poiché questi sono il risultato dell'interazione tra il campo magnetico di un pianeta e una stella, questo metodo potrebbe essere una scorciatoia per trovare la vita!
Per scomporlo, le interazioni tra un campo magnetico e le particelle cariche che vengono regolarmente emesse da una stella (alias vento solare) sono le cause delle aurore. Inoltre, la presenza di questo fenomeno produce onde radio che hanno una firma distinta che può essere rilevata dagli osservatori radio qui sulla Terra. Questo è esattamente ciò che fecero gli astronomi olandesi usando la Low Frequency Array (LOFAR).
LOFAR è un array di sensori multiuso associato a un'infrastruttura di computer e di rete per gestire volumi di dati estremamente grandi. Il nucleo dell'array (il "superterp") è costituito da una rete di trentotto stazioni concentrate nel nord-est dei Paesi Bassi con 14 stazioni aggiuntive nella vicina Germania, Francia, Svezia, Regno Unito, Irlanda, Polonia e Lettonia.
Come indicano nel loro studio, che recentemente è apparso sul diario Natura, LOFAR è stato in grado di rilevare il tipo di onde radio a bassa frequenza previste da una stella vicina: GJ 1151, una nana rossa di tipo M a oltre 25 anni luce dalla Terra. Come ha spiegato Harish Vedantham, uno scienziato dello staff di ASTRON e autore principale dello studio in una dichiarazione della stampa della New York University:
"Il movimento del pianeta attraverso il forte campo magnetico di una nana rossa si comporta come un motore elettrico nello stesso modo in cui funziona una dinamo da bicicletta. Questo genera un'enorme corrente che alimenta le aurore e l'emissione radio sulla stella. "
Questo tipo di interazioni stella-pianeta sono state previste per oltre trenta anni, in parte in base all'attività dell'aurora che è stata osservata nel Sistema Solare. Mentre il campo magnetico del Sole non è abbastanza forte da produrre questo tipo di emissioni radio altrove nel Sistema Solare, attività simili sono state osservate con Giove e le sue più grandi Lune.
Ad esempio, le interazioni tra il forte campo magnetico di Giove e Io (la più interna delle sue più grandi lune) producono aurore e luminose emissioni radio che persino sorpassano il Sole a frequenze sufficientemente basse. Tuttavia, questa è stata la prima volta che gli astronomi hanno rilevato e decifrato questo tipo di segnali radio da un altro sistema stellare.
Come ha affermato Joe Callingham, un membro post-dottorato di ASTRON e coautore dello studio:
“Abbiamo adattato la conoscenza di decenni di osservazioni radio di Giove al caso di questa stella. Una versione ingrandita di Giove-Io è stata a lungo prevista per esistere nei sistemi pianeta-stella e l'emissione che abbiamo osservato si adatta molto bene alla teoria. "
I loro risultati sono stati confermati da un secondo team la cui ricerca è dettagliata in uno studio apparso in The Astrophysical Journal Letters. Per il loro studio, Pope e i suoi colleghi hanno fatto affidamento sui dati forniti dallo strumento per la ricerca del pianeta a velocità radiale ad alta precisione (HARPS-N) sul Galileo National Telescope (TNG), situato sull'isola di La Palma, in Spagna.
Utilizzando questi dati spettroscopici, il team è stato in grado di escludere la possibilità che i segnali radio osservati provenienti da GJ 1151 fossero prodotti dalle interazioni con un'altra stella. Come ha spiegato Benjamin J. S. Pope, un Sagan Fellow della NASA alla New York University e autore principale del secondo documento:
“Le stelle binarie interagenti possono anche emettere onde radio. Usando osservazioni ottiche per il follow-up, abbiamo cercato prove di un compagno stellare mascherato da esopianeta nei dati radio. Abbiamo escluso fortemente questo scenario, quindi pensiamo che la possibilità più probabile sia un pianeta delle dimensioni di una Terra troppo piccolo per essere rilevato con i nostri strumenti ottici. "
Questi risultati sono particolarmente significativi perché sono correlati a un sistema stellare nano rosso. Rispetto al nostro Sole, le nane rosse sono piccole, fresche e deboli, ma sono anche il tipo più comune di stella nell'Universo - che rappresentano il 75% delle stelle nella sola Via Lattea. I nani rossi sono anche ottimi candidati per trovare pianeti terrestri situati in una zona abitabile circumsolare (HZ).
Ciò è esemplificato da scoperte recenti come Proxima b (l'esopianeta più vicino al di là del nostro Sistema solare) e dai sette pianeti che orbitano attorno a TRAPPIST-1. Queste e altre scoperte hanno portato gli astronomi a concludere che la maggior parte delle nane rosse sono orbitate da almeno un pianeta terrestre (noto anche come roccioso).
Tuttavia, le nane rosse sono anche conosciute per i loro forti campi magnetici e la loro natura variabile, il che significa che le stelle in orbita nelle loro HZ sarebbero soggette a intensa attività magnetica e di bagliore. Risultati come questi hanno messo in dubbio considerevolmente se un pianeta situato nella HZ di una nana rossa potesse sostenere la vita per molto tempo.
Per questo motivo, gli scienziati prevedono che qualsiasi pianeta in orbita con HZ di una stella nana rossa avrebbe bisogno di un forte campo magnetico per garantire che i brillamenti solari e le particelle cariche non rimuovano completamente le loro atmosfere e le rendano completamente inabitabili. Pertanto, questa scoperta non offre solo un modo nuovo e unico di sondare l'ambiente attorno agli esopianeti, ma offre anche un modo per determinare se sono abitabili.
Cercando emissioni radio a bassa frequenza, gli astronomi non solo potevano rilevare esopianeti ma anche misurare la forza dei loro campi magnetici e l'intensità della radiazione della loro stella. Questi risultati faranno molto per determinare se i pianeti rocciosi che orbitano attorno alle stelle nane rosse siano in grado di sostenere la vita.
Papa e i suoi colleghi stanno ora cercando di utilizzare questo metodo per trovare emissioni simili da altre stelle. Entro 20 anni luce dal nostro Sistema Solare, ci sono almeno 50 stelle nane rosse e molti di questi hanno già scoperto di avere almeno un pianeta in orbita attorno a loro. Sia i team di Vedantham che quelli di Pope prevedono che questo nuovo metodo aprirà un nuovo modo di trovare e caratterizzare gli esopianeti.
"L'obiettivo a lungo termine è determinare l'impatto che l'attività magnetica della stella ha sull'abitabilità di un esopianeta e le emissioni radio sono un grosso pezzo di quel puzzle", ha detto Vedantham. "Il nostro lavoro ha dimostrato che questo è praticabile con la nuova generazione di radiotelescopi e ci ha messo su un percorso entusiasmante."
Assicurati di guardare questo video della recente scoperta, per gentile concessione di ASTRON:
