La ricerca di vita extraterrestre al di fuori del nostro Sistema Solare è attualmente focalizzata su pianeti extrasolari all'interno delle "zone abitabili" dei sistemi esoplanetari attorno a stelle simili al Sole. Trovare pianeti simili alla Terra attorno ad altre stelle è l'obiettivo principale della missione Kepler della NASA.
La zona abitabile (HZ) attorno a una stella è definita come la gamma di distanze su cui potrebbe esistere acqua liquida sulla superficie di un pianeta terrestre, data un'atmosfera abbastanza densa. I pianeti terrestri sono generalmente definiti rocciosi e simili alla Terra per dimensioni e massa. Qui è mostrata una visualizzazione delle zone abitabili attorno a stelle di diverso diametro, luminosità e temperatura. La regione rossa è troppo calda, la regione blu è troppo fredda, ma la regione verde è perfetta per l'acqua liquida. Poiché può essere descritto in questo modo, l'HZ è anche indicato come “Zona dei riccioli d'oro”.
Normalmente, pensiamo ai pianeti attorno ad altre stelle come simili al nostro sistema solare, dove un seguito di pianeti orbita attorno a una singola stella. Sebbene teoricamente possibile, gli scienziati hanno discusso se i pianeti sarebbero mai stati trovati attorno a coppie di stelle o sistemi di stelle multiple. Quindi, nel settembre 2011, i ricercatori della missione Kepler della NASA hanno annunciato la scoperta di Kepler-16b, un pianeta freddo, gassoso, di dimensioni di Saturno che orbita attorno a un paio di stelle, come la finta Tatooine di Star Wars.
Questa settimana ho avuto la possibilità di intervistare una delle giovani pistole che studiavano esopianeti, Billy Quarles. Lunedì, Billy e i suoi co-autori, il professor Zdzislaw Musielak e il professore associato Manfred Cuntz, hanno presentato le loro scoperte sulla possibilità di pianeti simili alla Terra all'interno delle zone abitabili di Keplero 16 e di altri sistemi stellari circumbinary, alla riunione dell'AAS ad Austin, in Texas .
"Per definire la zona abitabile calcoliamo la quantità di flusso incidente su un oggetto a una determinata distanza", ha spiegato Billy. “Abbiamo anche tenuto conto del fatto che pianeti diversi con atmosfere diverse trattengono il calore in modo diverso. Un pianeta con un effetto serra davvero debole può essere più vicino alle stelle. Per un pianeta con un effetto serra molto più forte, la zona abitabile sarà più lontana ”.
“Nel nostro studio particolare, abbiamo un pianeta in orbita attorno a due stelle. Una delle stelle è molto più luminosa dell'altra. Molto più luminoso, che abbiamo ignorato del tutto il flusso proveniente dalla piccola stella più debole. Quindi la nostra definizione di zona abitabile in questo caso è una stima prudente. "
Quarles e i suoi colleghi hanno eseguito ampi studi numerici sulla stabilità a lungo termine delle orbite planetarie all'interno della Keplero 16 HZ. "La stabilità dell'orbita planetaria dipende dalla distanza dalle stelle binarie", ha detto Quarles. "Più sono lontani, più sono stabili, perché c'è meno perturbazione dalla stella secondaria."
Per il sistema Keplero 16, le orbite planetarie attorno alla stella primaria sono stabili solo fino a 0,0675 UA (unità astronomiche). "Questo è ben all'interno del limite interno dell'abitabilità, dove subentra l'effetto serra in fuga", ha spiegato Billy. Tutto ciò esclude la possibilità di pianeti abitabili in orbita stretta attorno alla stella primaria della coppia. Ciò che hanno scoperto è che le orbite nella zona di Goldilocks più lontano, attorno alla coppia di stelle a bassa massa di Keplero 16, sono stabili su scale temporali di un milione o più di anni, fornendo la possibilità che la vita possa evolversi su un pianeta all'interno di quella HZ.
L'orbita approssimativamente circolare di Keplero 16b, a circa 65 milioni di miglia dalle stelle, si trova sul bordo esterno di questa zona abitabile. Essendo un gigante gassoso, il 16b non è un pianeta terrestre abitabile. Tuttavia, una luna simile alla Terra, a Goldilocks Moon, in orbita attorno a questo pianeta potrebbe sostenere la vita se fosse abbastanza grande da conservare un'atmosfera simile alla Terra. "Abbiamo determinato che un esomoon abitabile è possibile in orbita attorno a Keplero-16b", ha detto Quarles.
Ho chiesto a Quarles come l'evoluzione stellare abbia un impatto su queste zone di riccioli d'oro. Mi disse: “Ci sono un certo numero di cose da considerare durante la vita di un sistema. Uno di questi è come la stella si evolve nel tempo. Nella maggior parte dei casi la zona abitabile inizia vicino e poi lentamente si allontana. "
Durante la durata della sequenza principale di una stella, la combustione nucleare di idrogeno accumula elio nel suo nucleo, causando un aumento della pressione e della temperatura. Ciò si verifica più rapidamente nelle stelle più massicce e con una metallizzazione inferiore. Questi cambiamenti influenzano le regioni esterne della stella, il che si traduce in un costante aumento della luminosità e della temperatura effettiva. La stella diventa più luminosa, facendo muovere l'HZ verso l'esterno. Questo movimento potrebbe far sì che un pianeta all'interno della HZ all'inizio della vita della sequenza principale di una stella diventi troppo caldo e, infine, inabitabile. Allo stesso modo, un pianeta inospitale originariamente al di fuori della HZ, può scongelarsi e consentire l'inizio della vita.
"Per il nostro studio, abbiamo ignorato la parte dell'evoluzione stellare", ha detto l'autore principale, Quarles. "Abbiamo utilizzato i nostri modelli per un milione di anni per vedere dov'era la zona abitabile per quella parte del ciclo di vita della stella."
Essere alla giusta distanza dalla sua stella è solo una delle condizioni necessarie affinché un pianeta sia abitabile. Le condizioni abitabili su un pianeta richiedono varie condizioni geofisiche e geochimiche. Molti fattori possono prevenire o impedire l'abitabilità. Ad esempio, il pianeta potrebbe non avere acqua, la gravità potrebbe essere troppo debole per conservare un'atmosfera densa, il tasso di impatti di grandi dimensioni potrebbe essere troppo alto o gli ingredienti minimi necessari per la vita (ancora in discussione) potrebbero non essere presenti.
Una cosa è chiara Anche con tutti i requisiti per la vita così come la conosciamo, sembrano esserci molti pianeti attorno ad altre stelle e molto probabilmente, Lune Goldilocks attorno ai pianeti, in orbita all'interno delle zone abitabili delle stelle nella nostra galassia, che rilevare la firma della vita nell'atmosfera di un pianeta o luna attorno a un altro Sole sembra ormai solo una questione di tempo.
