Nel prossimo futuro la ricerca degli esopianeti potrà sfruttare la polvere spaziale per scovare tracce di pianeti all’interno delle zone abitabili.

Un team di ricercatori ha studiato come il Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA, prossima costruzione, sarà in grado di misurare un tipo specifico di polvere spaziale disseminata in nelle zone abitabili dei sistemi planetari o nelle regioni intorno alle stelle dove le temperature sono abbastanza miti da consentire la presenza di acqua su eventuali pianeti. Scoprire quanto di questo materiale è contenuto in questi sistemi aiuterebbe gli astronomi a saperne di più su come si formano i pianeti rocciosi e guiderebbe la ricerca di mondi abitabili nelle missioni future.

Nel nostro sistema solare, la polvere zodiacale – piccoli granelli rocciosi lasciati in gran parte dalle collisioni di asteroidi e comete che si sgretolano – si estende dal vicino Sole alla cintura di asteroidi tra Marte e Giove. Vista da lontano, è la cosa più luminosa del sistema solare dopo il Sole. Nei sistemi planetari diversi dal nostro prende il nome di “polvere esozodiacale” e può formare una foschia che oscura la nostra visione dei pianeti perché disperde la luce dalla stella ospite.

La mancanza di tale polvere può di certo semplificare l’individuazione di potenziali esopianeti, ma trovando questo tipo di polvere è possibile studiarla per saperne di più sulle sue sorgenti, come comete e asteroidi presenti in quel sistema, e l’influenza dei pianeti invisibili sulla sua luminosità e distribuzione. La ricerca di polvere esozodiacale è solo un esempio dei potenziali usi scientifici del Roman Space Telescope che, dopo la messa in funzione, potrebbe seguire la fase di dimostrazione tecnologica della durata di 18 mesi. 

La sonda New Horizons
L’illustrazione di questo artista mostra il veicolo spaziale New Horizons della NASA nel sistema solare esterno. Sullo sfondo si trova il Sole e una fascia luminosa che rappresenta la luce zodiacale, causata dalla luce solare che si riflette sulla polvere. Crediti: Joe Olmsted / STScI

Le tracce di pianeti invisibili

Studiando la polvere esozodiacale gli astronomi possono trovare indizi su come sono fatti gli altri sistemi planetari. La quantità di detriti è un indice dell’attività delle comete, poiché un numero maggiore di comete dovrebbe produrre più polvere. E vedere il modello di distribuzione della polvere spaziale potrebbe aiutare a scovare gli esopianeti in orbita dal momento che possono scolpirla con la loro gravità scavando percorsi attraverso il materiale.

“Nessuno sa molto della polvere esozodiacale perché è così vicina alla sua stella ospite che di solito si perde nel bagliore, rendendola notoriamente difficile da osservare”, ha affermato Bertrand Mennesson, vice scienziato del progetto di Roman presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA e un coautore dell’articolo. “Non siamo certi di cosa troverà Roman in questi sistemi planetari, ma siamo entusiasti di avere finalmente un osservatorio attrezzato per esplorare questo aspetto delle loro zone abitabili”.

Roman potrebbe utilizzare i suoi strumenti per bloccare la luce di una stella ospite ed effettuare misurazioni sensibili della luce riflessa dalla polvere del sistema nello stesso tipo di luce che i nostri occhi possono vedere. I telescopi terrestri lottano con tali osservazioni perché devono guardare attraverso l’atmosfera turbolenta della Terra ma il Roman è dotato di sensori speciali e specchi deformabili che misureranno e sottrarranno attivamente la luce delle stelle in tempo reale, 100 volte superiore a ciò che è possibile osservare attualmente con Hubble.

Un pioniere per le missioni future

Mentre altri osservatori, come il telescopio spaziale Hubble, hanno osservato dischi di detriti freddi lontani dalle loro stelle ospiti – più lontano dalle loro stelle di quanto Nettuno sia dal Sole – nessuno è stato in grado di fotografare la polvere calda nella regione della zona abitabile.

Rappresentazione artistica dei dischi di polvere in orbita attorno alla componente principale del sistema binario HD 113766.

Precedenti progetti della NASA hanno effettuato misurazioni preliminari della polvere esozodiacale in zone abitabili, ma le immagini di Roman saranno molto più sensibili, grazie al suo avanzato coronografo ad alto contrasto e alla sua posizione stabile nello spazio. Orbitare a un milione di miglia dalla Terra attorno al Punto di Langrange (L2), invece di un’orbita terrestre bassa come Hubble, aiuta ad avere un ambiente ideale da cui fare queste osservazioni.

L’imaging dei detriti caldi più vicini alle stelle ospiti è importante perché è costituito da materiale diverso rispetto ai dischi di polvere esterni. Più vicino alla stella ospite i granelli rocciosi dominano la polvere; più lontano, è in gran parte composto da grani ghiacciati. I detriti in ciascuna regione sono creati da processi diversi, quindi lo studio della chimica della polvere esozodiacale offre informazioni che gli astronomi non possono ottenere osservando le regioni esterne attorno ad altre stelle.

Cercando questa polvere, potremmo conoscere i processi che modellano i sistemi planetari fornendo al contempo informazioni importanti per le missioni future che mirano a visualizzare i pianeti in zone abitabili. Scoprendo quanta polvere esozodiacale ostacola i possibili pianeti nei sistemi vicini, si potrà stabilire quanto grandi dovranno essere i futuri telescopi per vedere attraverso di essa. Le osservazioni del Roman Space Telescope potranno offrire un trampolino di lancio cruciale nella ricerca di analoghi della Terra.

Il telescopio spaziale è attualmente in costruzione e si prevede entrerà in funzione nel maggio del 2027.

Riferimenti: NASA Goddard Space Flight Center

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