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Proxima c: la prima (probabile) immagine di un esopianeta vicino

Proxima c: la prima (probabile) immagine di un esopianeta vicino

Un gruppo italiano di astronomi ha annunciato di aver ottenuto le immagini di Proxima c, un probabile pianeta extrasolare che orbita intorno alla stella più vicina al nostro Sole. La scoperta, accolta ancora con molta cautela dalla comunità scientifica

proxima c
Un gruppo italiano di astronomi ha annunciato di aver ottenuto le immagini di Proxima c, un probabile pianeta extrasolare che orbita intorno alla stella più vicina al nostro Sole. La scoperta, accolta con molta cautela dalla comunità scientifica, sarà verificata appena torneranno operativi gli osservatori attualmente chiusi per l’emergenza COVID-19

Ci sono poche cose più allettanti della prospettiva di vedere mondi alieni intorno ad altre stelle – e forse un giorno anche di studiarne da vicino l’atmosfera e di mapparne la superficie.

Si tratta di osservazioni estremamente difficili, naturalmente. Anche se sono ormai noti più di 4000 esopianeti, la stragrande maggioranza è troppo lontana e tenue perché i nostri migliori telescopi riescano a discernere il bagliore della stella intorno a cui orbitano.

Gli esopianeti vicino al sistema solare offrono però migliori opportunità di acquisizione di immagini. E nessun mondo è più vicino a noi di quelli in orbita intorno alla fredda e debole nana rossa Proxima Centauri, la stella più vicina al Sole, a 4,2 anni luce di distanza da noi.

Nel 2016 gli astronomi hanno scoperto il primo pianeta conosciuto di questo sistema: Proxima b, approssimativamente delle dimensioni della Terra. Tuttavia, a causa della sua orbita stellare di 11 giorni intorno a Proxima Centauri, Proxima b è un candidato scadente per ottenere immagini. Proxima c, invece, offre possibilità decisamente migliori.

La sua scoperta è stata annunciata nel 2019 sulla base di prove alquanto circostanziali, e il pianeta non è ancora stato confermato. Se fosse reale, secondo le stime sarebbe diverse volte più massiccio della Terra – cioè sarebbe una super Terra o un mini Nettuno – e orbiterebbe intorno a Proxima Centauri a circa 1,5 volte la distanza tra la Terra e il Sole.

Le sue dimensioni e la distanza dalla sua stella rendono il pianeta un obiettivo allettante per progetti che mirano a ottenere immagini degli esopianeti attuali e del prossimo futuro. Ora, in un nuovo articolo di preprint accettato per la pubblicazione sulla rivista “Astronomy & Astrophysics”, alcuni astronomi affermano di essere riusciti a vedere Proxima c per la prima volta.

Proxima c
Questa immagine del cielo intorno alla brllante stella Alpha Centauri AB mostra anche la nana rossa molto più debole, Proxima Centauri, che è la stella più vicina al nostro sistema solare. L’immagine è stata creata a partire da immagini della Digital Sky Survey 2. L’alone blu intorno ad Alpha Centauri AB è un artefatto del processo fotografico, in realtà la stella è di colore giallo pallido come il Sole (© Digitized Sky Survey 2/Davide De Martin/Mahdi Zamani)

“Questo pianeta è estremamente interessante perché Proxima è una stella molto vicina al Sole”, dice Raffaele Gratton, dell’Osservatorio Astronomico di Padova, autore principale dello studio. “L’idea era che, essendo il pianeta lontano dalla stella, è possibile che sia rilevabile in immagini dirette. Abbiamo trovato un candidato ragionevole e sembra che abbiamo davvero osservato il pianeta”.

L’anno scorso, Gratton e il suo team erano stato avvertiti per la prima volta della possibilità di ottenere immagini del pianeta da Mario Damasso, dell’Osservatorio Astrofisico di Torino, l’autore principale dell’articolo originale sulla possibile scoperta di Proxima c.

Damasso e colleghi avevano presentato le prove dell’esistenza di Proxima c sulla base dell’oscillazione della sua stella che, secondo loro, era stata causata dall’attrazione di un pianeta orbitante invisibile. Per confermare l’esistenza di un pianeta in questo modo è necessario che la stessa oscillazione si verifichi ripetutamente, in un processo che spesso richiede molti mesi o addirittura anni.

Damasso si chiedeva se ci fosse un altro modo. Così ha chiesto a Gratton e al suo gruppo di esaminare i dati dello strumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet Research) del Very Large Telescope (VLT) dell’European Southern Observatory, in Cile, per capire se potessero effettivamente vedere il pianeta.

“Appena il nostro articolo su Proxima c è stato preso in considerazione per la pubblicazione, ho contattato Gratton per discutere la possibilità di spingere SPHERE ai suoi limiti”, dice Damasso. “Il sistema planetario è potenzialmente così interessante che vale la pena di provare con altre tecniche”.

Se strizzi un po’ gli occhi mentre fissi i dati di SPHERE, un’immagine del misterioso pianeta sembra apparire alla vista. Concentrandosi sulla posizione prevista di Proxima c e sulla separazione dalla sua stella all’interno di molteplici immagini a infrarossi sovrapposte di SPHERE, Gratton e colleghi sono stati in grado di individuare 19 potenziali apparizioni del pianeta nel corso di diversi anni di osservazioni di routine.

Tra queste supposte rilevazioni, una si è rivelata particolarmente interessante: nelle immagini è apparsa circa sei volte più luminosa del “rumore”, cioè della luce naturale proveniente da artefatti o da stelle di sfondo. “È una possibile candidata che ha una bassa probabilità di essere un falso allarme”, dice Emily Rickman dell’Osservatorio di Ginevra, coautore dell’articolo.

Proxima c
Immagine composita della regione attorno alla stella Proxima Centauri osservata dallo strumento Sphere in cinque periodi, tra aprile 2018 e aprile 2020. I circoletti gialli indicano i migliori candidati del pianeta Proxima c alle rispettive epoche di osservazione. Dall’articolo di R. Gratton et al., A&A 2020
Se la rilevazione è autentica, pone questioni affascinanti. L’oggetto che si ritiene essere il pianeta avrebbe una massa almeno sette volte superiore a quella della Terra, abbastanza grande da collocarlo decisamente oltre la categoria delle super-Terre. Sarebbe sicuramente una specie di mini Nettuno”, dice Sara Seager, professoressa di scienze planetarie del Massachusetts Institute of Technology, che non era coinvolta nel nuovo articolo.

L’oggetto sembra anche da 10 a 100 volte più luminoso di quanto dovrebbe essere un pianeta della sua massa. Questa luminosità, sostengono gli autori dello studio, potrebbe derivare da una grande quantità di polvere che lo circonda, forse in un vasto anello planetario da tre a quattro volte più grande di quello di Saturno.

Ad alcuni, questa sembra una situazione troppo strana per essere vera. “Si tratterebbe di un enorme anello planetario intorno a una stella relativamente vecchia”, dice l’astrofisico Bruce Macintosh dell’Università di Stanford, che ha partecipato al lavoro. “È certamente possibile che cose del genere esistano”.

Ma per avere la prima scoperta di una cosa simile, per avere quell’anello planetario massiccio, si dovrebbe postulare un universo in cui la maggior parte dei pianeti delle dimensioni di Nettuno ha anelli planetari enormi, decisamente più grandi di quelli di Saturno. E questo sembra un universo improbabile”.

Se fosse autentica, questa rilevazione – questa immagine – avrebbe profonde implicazioni per la nostra comprensione del sistema planetario più vicino. Darebbe la prova definitiva dell’esistenza di Proxima c e anche l’inclinazione dell’orbita del pianeta intorno alla sua stella, rispetto al nostro piano orbitale, un dato che la semplice osservazione delle oscillazioni di una stella non è in grado di dare.

La rilevazione ci permetterebbe anche di studiare presto l’atmosfera del pianeta con una nuova generazione di potenti osservatori, come gli imminenti European Extremely Large Telescope (E-ELT) e Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) della NASA.

Forse, cosa ancora più importante, l’individuazione di Proxima c rivelerebbe probabilmente anche l’inclinazione orbitale di Proxima b, perché ci si aspetta che i pianeti orbitino tutti nello stesso piano, come quelli del sistema solare. Questa informazione, unita alle oscillazioni provocate da Proxima b sulla sua stella, indicherebbe che il pianeta deve avere una massa compresa tra 1,5 e 1,8 volte la massa della Terra, il che consentirebbe di perfezionare le teorie sulle sue caratteristiche.

Una massa tale “indicherebbe decisamente che Proxima b è di tipo roccioso”, dice Elizabeth Tasker, esperta di esopianeti della Japan Aerospace Exploration Agency, che non era coinvolta nello studio. Oltre al fatto che Proxima b orbita nella zona abitabile della sua stella, dove possono esistere l’acqua liquida e quindi la vita come la conosciamo, la prova che il pianeta è roccioso lo catapulterebbe in cima alla lista degli esopianeti promettenti di qualsiasi astrobiologo.

Queste spettacolari possibilità, tuttavia, richiedono uno scetticismo spietato. In effetti, gli autori del nuovo articolo riconoscono che c’è una discreta possibilità che la loro immagine non sia affatto un pianeta, ma solo un rumore casuale nei dati.

E osservano anche che il moto apparente del presunto pianeta è in conflitto con le precedenti stime della posizione di Proxima c, basate sulle osservazioni della sua stella effettuate dalla navicella spaziale Gaia dell’Agenzia spaziale europea. Di conseguenza, altri astronomi stanno trattando la potenziale scoperta con una notevole dose di cautela. “Per me è difficile concludere che questo è un riscontro decisivo”, commenta Thayne Currie, esperto di esopianeti dell’Ames Research Center della NASA, che non ha preso parte al lavoro.

Proxima c
Panoramica di VLT al Cerro Paranal, nel deserto cileno di Atacama. Le attività scientifiche del sito sono attualmente sospese fino al prossimo 3 maggio (© ESO/José Francisco Salgado)

Purtroppo, l’attuale chiusura globale dovuta alla pandemia di COVID-19 non permette per il momento di verificare il risultato, poiché la maggior parte degli osservatori del mondo – compreso VLT – non è operativa.

“Potrebbe essere confermato o smentito domani, ma gli osservatori sono fermi”, spiega l’astronomo Guillem Anglada-Escudé, che ha guidato la scoperta di Proxima b nel 2016 e non era coinvolto nel nuovo studio. Ma per fare un controllo immediato, il tempo stringe: a luglio Proxima Centauri passerà dietro il Sole e sarà fuori dalla visuale fino a febbraio 2021.

Quindi, per ora, la prospettiva che Proxima c sia stato visto per la prima volta rimane una possibilità allettante ma sfuggente. Ma anche se si rivelerà un miraggio – un falso allarme astronomico – questa presunta rilevazione non potrà smorzare l’entusiasmo per ulteriori studi.

Altri gruppi riproveranno con i prossimi strumenti, più avanzati di SPHERE, operativi su telescopi di grandi dimensioni come l’E-ELT. Ma se la rilevazione fosse reale, cosa di cui Gratton dice di essere fiducioso “per due terzi”, si tratterebbe del primo, storico sguardo su un pianeta che orbita intorno alla stella più vicina alla nostra. “Se fosse vero, sarebbe molto emozionante”, dice Anglada-Escudé.

Proxima Centauri c

Orbita attorno alla stella nana rossa Proxima Centauri , che è la stella più vicina al Sole e parte di un sistema stellare triplo . Si trova a circa 4,2 anni luce (1,3 parsec; 4,0 ×10 13 chilometri) dalla Terra nella costellazione del Centauro, rendendolo e Proxima b gli esopianeti conosciuti più vicini al Sistema Solare.

Proxima Centauri c è una super-Terra o mini-Nettuno circa 7 volte più massiccia della Terra, che orbita a circa 1,49 unità astronomiche (223.000.000 km) ogni 1.928 giorni (5,28 anni). A causa delle grandi distanze da Proxima Centauri, l’esopianeta è improbabile che sia abitabile, con una bassa temperatura di equilibrio di circa 39 °K . 

Il pianeta è stato segnalato per la prima volta dall’astrofisico italiano Mario Damasso e dai suoi colleghi nell’aprile 2019. Il team di Damasso aveva notato movimenti minori di Proxima Centauri nei dati sulla velocità radiale dallo strumento HARPS dell’ESO , indicando un possibile secondo pianeta in orbita attorno a Proxima Centauri. La scoperta è stata pubblicata nel gennaio 2020. 

Nel giugno 2020, l’esistenza del pianeta è stata confermata utilizzando i dati astrometrici di Hubble da ca 1995, consentendo di determinarne l’ inclinazione e la massa reale. Sempre nel giugno 2020, una possibile imaging direttola rilevazione di Proxima c è stata pubblicata. La sorgente luminosa rilevata è troppo per un pianeta di massa e l’età di Proxima c, suggerendo che il pianeta può avere un sistema ad anello con un raggio di circa 5  RJ .

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Scientific American” il 21 aprile 2020. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)

Riferimenti e approfondimenti

  1. Searching for the near infrared counterpart of Proxima c using multi-epoch high contrast SPHERE data at VLT”, di Raffaele Gratton et al. accettato per la pubblicazione sulla rivista Astronomy & Astrophysics
  2. Damasso, Mario; et al. (Gennaio 2020). “Un pianeta candidato di piccola massa in orbita attorno a Proxima Centauri a una distanza di 1,5 UA” . I progressi della scienza . 6 (3): eaax7467. Bibcode : 2020SciA …. 6.7467D . doi : 10.1126 / sciadv.aax7467
  3. Kervella, Pierre; Arenou, Frédéric; Schneider, Jean (marzo 2020). “Inclinazione orbitale e massa del candidato esopianeta Proxima c”. Astronomia e astrofisica . 635 : L14. arXiv : 2003.13106 . Bibcode : 2020A & A … 635L..14K . doi : 10.1051 / 0004-6361 / 202037551 .
  4. Benedict, G. Fritz; McArthur, Barbara E. (giugno 2020). “Un bersaglio in movimento: rivedere la massa di Proxima Centauri c” . Note di ricerca dell’AAS . 4 (6): 86. Bibcode : 2020RNAAS … 4 … 86B . doi : 10.3847 / 2515-5172 / ab9ca9 
  5. “Proxima Centauri c” . The Extrasolar Planet Encyclopaedia (exoplanet.eu) . Estratto 2020-10-01 .
  6. Billings, Lee (12 aprile 2019). “Un secondo pianeta può orbitare attorno alla stella vicina più vicina della Terra” . Scientific American .
  7. Benedict, Fritz (2 giugno 2020). “L’astronomo del Texas utilizza i dati Hubble di 25 anni per confermare il pianeta Proxima Centauri c” . Osservatorio McDonald . Università del Texas.
  8. Gratton, R .; et al. (Giugno 2020). “Ricerca della controparte nel vicino infrarosso di Proxima c utilizzando dati SPHERE multi-epoca ad alto contrasto al VLT”. Astronomia e astrofisica . 638 : A120. arXiv : 2004.06685 . Codice Bib : 2020A & A … 638A.120G . doi : 10.1051 / 0004-6361 / 202037594 
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