Al momento abbiamo trovato 867 diversi esopianeti, ma dobbiamo ancora determinare con certezza se uno di questi ospita la vita. Come faranno gli astronomi a prendere questa decisione? Esamineranno cose come la sua composizione, le proprietà orbitali, l'atmosfera e le potenziali interazioni chimiche. Mentre l'ossigeno è relativamente abbondante nell'Universo, trovarlo nell'atmosfera di un pianeta lontano potrebbe indicare la sua abitabilità perché la sua presenza – in grandi quantità – segnalerebbe la probabile presenza di vita.
Ma dove guardare prima? Un nuovo studio scopre che potremmo rilevare l'ossigeno nell'atmosfera di un pianeta abitabile in orbita attorno a una nana bianca, una stella che sta per morire, molto più facilmente che per un pianeta simile alla Terra in orbita attorno a una stella simile al Sole.
'Nella ricerca di firme biologiche extraterrestri, le prime stelle che studiamo dovrebbero essere nane bianche', ha affermato Avi Loeb, teorico dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) e direttore dell'Institute for Theory and Computation.
Loeb e il suo collega Dan Maoz dell'Università di Tel Aviv stimano che un'indagine sulle 500 nane bianche più vicine potrebbe individuare una o più Terre abitabili.
Potenziali esopianeti abitabili, a partire dal 18 febbraio 2013. Credito: The Planetary Habitability Labratory presso UPR/Arecibo.
Una nana bianca è ciò che le stelle come il Sole diventano dopo aver esaurito il loro combustibile nucleare. Sbuffa dai suoi strati esterni, lasciandosi dietro un nucleo caldo che può avere le dimensioni della Terra. Si raffredda lentamente e svanisce nel tempo, ma può trattenere il calore abbastanza a lungo da riscaldare un mondo vicino per miliardi di anni.
Attualmente, la maggior parte dei pianeti che abbiamo trovato orbitano vicino alla loro stella madre, dal momento che gli astronomi trovano pianeti usando l'astrometria per l'influenza gravitazionale che il pianeta ha sulla stella, facendola oscillare leggermente. I pianeti massicci vicini alla stella hanno l'effetto maggiore e quindi sono i più facili da rilevare.
Usando la fotometria, gli astronomi vedono un calo della quantità di luce emessa da una stella quando un pianeta le passa davanti. Poiché una nana bianca ha circa le stesse dimensioni della Terra, un pianeta delle dimensioni della Terra bloccherebbe una grande frazione della sua luce e creerebbe un segnale evidente. La fotometria, o metodo di transito, si è dimostrato il modo migliore per trovare esopianeti.
Una nana bianca è molto più piccola e più debole del Sole, e un pianeta dovrebbe essere molto più vicino per essere abitabile con acqua liquida sulla sua superficie, quindi questo dovrebbe rendere più facili da rilevare i pianeti attorno a una stella nana bianca. Un pianeta abitabile farebbe il giro della nana bianca una volta ogni 10 ore a una distanza di circa un milione di miglia.
Ancora più importante, possiamo solo studiare le atmosfere dei pianeti in transito. Quando la luce della nana bianca brilla attraverso l'anello d'aria che circonda il disco sagomato del pianeta, l'atmosfera assorbe parte della luce delle stelle. Questo lascia impronte chimiche che mostrano se quell'aria contiene vapore acqueo, o anche tracce di vita, come l'ossigeno.
Ma c'è un avvertimento: prima che una stella diventi una nana bianca, si gonfia in una gigante rossa, inghiottendo e distruggendo tutti i pianeti vicini. Pertanto, un pianeta dovrebbe arrivare nella zona abitabile dopo che la stella si è evoluta in una nana bianca. O migrerebbe verso la stella da un'orbita più lontana o sarebbe un nuovo pianeta formato da polvere e gas rimanenti.
Tuttavia, dobbiamo ancora trovare un esopianeta attorno a una nana bianca, anche se Loeb e Moaz affermano che l'abbondanza di elementi pesanti sulla superficie delle nane bianche suggerisce che una frazione significativa di esse abbia pianeti rocciosi.
Abbiamo bisogno di un occhio migliore nel cielo per trovare pianeti intorno alle nane bianche, dicono Loeb e Maoz, e il James Webb Space Telescope (JWST), il cui lancio è previsto entro la fine di questo decennio, promette di fiutare i gas di questi mondi alieni .
Loeb e Maoz hanno creato uno spettro sintetico, replicando ciò che JWST vedrebbe se esaminasse un pianeta abitabile in orbita attorno a una nana bianca. Hanno scoperto che sia l'ossigeno che il vapore acqueo sarebbero rilevabili con solo poche ore di tempo totale di osservazione.
'JWST offre la migliore speranza di trovare un pianeta abitato nel prossimo futuro', ha affermato Maoz.
Il telescopio spaziale James Webb. Credito: NASA
Ricerca recente di CfA gli astronomi Courtney Dressing e David Charbonneau hanno dimostrato che il pianeta abitabile più vicino potrebbe orbitare attorno a una stella nana rossa (una stella fredda e di piccola massa in fase di fusione nucleare). Poiché una nana rossa, sebbene più piccola e più debole del Sole, è molto più grande e più luminosa di una nana bianca, il suo bagliore supererebbe il debole segnale proveniente dall'atmosfera di un pianeta in orbita. Il JWST dovrebbe osservare centinaia di ore di transiti per avere qualche speranza di analizzare la composizione dell'atmosfera.
'Anche se il pianeta abitabile più vicino potrebbe orbitare attorno a una nana rossa, il più vicino che possiamo facilmente dimostrare essere portatore di vita potrebbe orbitare attorno a una nana bianca', ha detto Loeb.
Fonte: CfA