L'attuale numero di esopianeti - il numero di pianeti che gli astronomi hanno trovato in orbita attorno ad altre stelle - si erge a 312. Sono molti pianeti. Ma potrebbe aiutare se sapessimo esattamente dove cercare. Una nuova ricerca che utilizza simulazioni di supercomputer di dischi polverosi attorno a stelle simili al sole mostra che pianeti piccoli quanto Marte possono creare modelli nella polvere che i futuri telescopi potrebbero essere in grado di rilevare. La ricerca indica una nuova strada nella ricerca di pianeti abitabili. "Potrebbe passare un po 'di tempo prima che possiamo immaginare direttamente pianeti simili alla terra attorno ad altre stelle ma, prima di allora, saremo in grado di rilevare gli anelli ornati e belli che scolpiscono nella polvere interplanetaria", afferma Christopher Stark, il principale ricercatore dello studio presso l'Università del Maryland, College Park.
Lavorando con Marc Kuchner presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Md., Stark ha modellato il modo in cui 25.000 particelle di polvere hanno risposto alla presenza di un singolo pianeta - che vanno dalla massa di Marte a cinque volte quella della Terra - in orbita attorno a una stella simile al sole. Usando il supercomputer Thunderhead della NASA a Goddard, gli scienziati hanno eseguito 120 diverse simulazioni che hanno variato la dimensione delle particelle di polvere, la massa e la distanza orbitale del pianeta.
“I nostri modelli utilizzano un numero di particelle dieci volte maggiore rispetto alle simulazioni precedenti. Questo ci consente di studiare il contrasto e le forme delle strutture ad anello ”, aggiunge Kuchner. Da questi dati, i ricercatori hanno mappato la densità, la luminosità e la firma del calore risultanti da ogni serie di parametri.
"Non è ampiamente apprezzato che i sistemi planetari, incluso il nostro, contengano molta polvere", aggiunge Stark. "Metteremo quella polvere al lavoro per noi".
Gran parte della polvere nel nostro sistema solare si forma all'interno dell'orbita di Giove, mentre le comete si sbriciolano vicino al sole e gli asteroidi di tutte le dimensioni si scontrano. La polvere riflette la luce solare e talvolta può essere vista come un bagliore a forma di cuneo, chiamato luce zodiacale, prima dell'alba o dopo il tramonto.
I modelli di computer spiegano la risposta della polvere alla gravità e ad altre forze, inclusa la luce della stella. La luce stellare esercita una leggera resistenza sulle piccole particelle che le fa perdere energia orbitale e si avvicinano alla stella.
"Le particelle si muovono a spirale verso l'interno e poi vengono temporaneamente intrappolate in risonanze con il pianeta", spiega Kuchner. Una risonanza si verifica ogni volta che il periodo orbitale di una particella è un rapporto in piccolo numero - come due terzi o cinque sesti - del pianeta.
Ad esempio, se una particella di polvere fa tre orbite attorno alla sua stella ogni volta che il pianeta ne completa una, la particella sentirà ripetutamente un ulteriore rimbalzo gravitazionale nello stesso punto della sua orbita. Per un po ', questa spinta in più può compensare la forza di resistenza alla luce delle stelle e la polvere può depositarsi in sottili strutture ad anello.
"Le particelle si muovono a spirale verso la stella, restano intrappolate in una risonanza, cadono da essa, spirano in un'altra, rimangono intrappolate in un'altra risonanza e così via", dice Kuchner. La spiegazione della complessa interazione di forze su decine di migliaia di particelle richiedeva la potenza matematica di un supercomputer.
Alcuni scienziati notano che la presenza di grandi quantità di polvere potrebbe rappresentare un ostacolo all'imaging diretto dei pianeti simili alla terra. Le future missioni spaziali - come James Webb Space Telescope della NASA, ora in costruzione e in programma per il lancio nel 2013, e il proposto Planet Finder terrestre - studieranno le stelle vicine con dischi polverosi. I modelli creati da Stark e Kuchner offrono agli astronomi un'anteprima delle strutture di polvere che segnalano la presenza di mondi altrimenti nascosti.
"Il nostro catalogo aiuterà gli altri a dedurre la massa e la distanza orbitale di un pianeta, nonché le dimensioni delle particelle dominanti negli anelli", afferma Stark.
Stark e Kuchner hanno pubblicato i loro risultati nel numero del 10 ottobre di The Astrophysical Journal. Stark ha reso disponibile online il suo atlante di simulazioni di polvere eso-zodiacale.
Fonte: Goddard Space Flight Center
