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Proxima b: la Terra ha un fratello simile a 4 anni luce?

Proxima b è pari a 1,2 volte quella del nostro pianeta e orbita attorno alla stella più vicina a noi dopo il Sole. Le misure di velocità radiale di altissima precisione ottenute con lo spettrografo Espresso

Quindi confermata la presenza del fratello della Terra intorno alla stella più vicina, Proxima Centauri, distante quattro anni luce dal Sole, cioè un pianeta di massa simile, che si trova nella zona abitabile della sua stella, ossia la regione dove le temperature sono tali da consentire l’acqua allo stato liquido.

Il risultato, pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics, si deve a un gruppo internazionale al quale l’Italia partecipa con studiosi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) e con la sua presenza nel consorzio Espresso che ha costruito lo strumento cruciale per la scoperta, installato sul Very Large Telescope (Vlt) dell’Osservatorio Europeo Meridionale (Eso) in Cile.

Terra e Proxima b
Terra e Proxima b

Lo studio, guidato da Alejandro Suárez Mascareo, dell’Istituto di Astrofisica delle Canarie (Iac), conferma la presenza del pianeta Proxima b, rivelando che ha una massa pari a 1,17 volte quella della Terra. Proxima b è stato scoperto quattro anni fa, ma solo adesso è stato possibile confermare definitivamente la sua esistenza e misurare con accuratezza la sua massa.

«La comunità astrofisica italiana è attivamente coinvolta nelle ricerche sui pianeti extrasolari rese possibili dalle misure ad alta precisione di Espresso. Abbiamo osservato Proxima nell’arco di una intera stagione, e le aspettative in termini di precisione raggiunta – ha proseguito – sono state pienamente ripagate», rileva Mario Damasso, dell’Inaf.

Proxima b è uno dei pianeti più interessanti posti nelle vicinanze del Sole: sia per la massa sia perchè si trova nella regione abitabile della sua stella.

Tuttavia la stella Proxima è una nana rossa molto attiva che bombarda il suo pianeta con raggi X; Proxima b ne riceve circa 400 volte in più di quelli che la Terra riceve dal Sole e bisogna comprendere se il pianeta abbia un’atmosfera in grado di proteggerlo da queste radiazioni nocive e se essa contenga elementi chimici, come l’ossigeno, che promuovono lo sviluppo della vita.

Si cercherà di rispondere a tutte queste domande con future ricerche e con il gigantesco telescopio Elt che l’Eso sta costruendo in Cile.

MEDIAINAF TV – Proxima b, un’altra Terra a 4.2 anni luce da noi

Dettagli

Proxima Centauri b (chiamato anche Proxima b) è un pianeta extrasolare in orbita nella zona abitabile della nana rossa Proxima Centauri (componente C del sistema Alfa Centauri che si trova nella costellazione del Centauro).

Proxima Centauri, distante dalla Terra 4,224 anni luce, è la stella più vicina al Sistema Solare e questo rende Proxima b l’esopianeta conosciuto più vicino possibile alla Terra e, a maggio 2020, quello con l’ottavo ESI (indice di similarità terrestre) più alto tra tutti gli esopianeti conosciuti (0,87).

La scoperta è stata resa possibile da osservazioni della velocità radiale di α Centauri C attraverso lo spettrografo HARPS, montato sul telescopio da 3,6 m di diametro presso l’Osservatorio di La Silla dello European Southern Observatory (ESO), condotte dal 2013 al 2016 da un gruppo di astronomi afferenti alla Queen Mary, University of London a seguito di una campagna osservativa denominata Pale Red Dot.

L’annuncio della sua scoperta è stato dato il 24 agosto 2016 con un resoconto scientifico pubblicato online dalla rivista Nature, con Guillem Anglada-Escudé quale primo firmatario.

Il pianeta è stato scoperto attraverso il metodo delle velocità radiali, rilevando le variazione prodotte dall’effetto Doppler nello spettro di α Centauri C. Grazie alla precisione di HARPS sono state rilevate variazioni corrispondenti a velocità radiali di 5 km/h.

Proxima b, la “Terra gemella” a 4,2 anni luce

Non è un pianeta qualunque. Quello descritto oggi per la prima volta sulle pagine di Nature è un mondo del quale ci ricorderemo a lungo. Grande – o meglio piccolo – circa quanto la Terra, Proxima b, questo il suo nome, ha infatti due caratteristiche che danno alla sua scoperta una portata storica.

Anzitutto, ma qui è in buona compagnia, non si può escludere che possa ospitare la vita. Ma a renderlo unico è che orbita attorno alla stella più vicina che esista al nostro Sole: la modesta nana rossa Proxima Centauri, ad “appena” 4.2 anni luce da noi.

«Molti esopianeti sono stati scoperti e molti altri verranno scoperti in futuro, ma cercare quello che potenzialmente è l’analogo della Terra a noi più vicino, e riuscirci, è stata per noi tutti l’esperienza di una vita», è la dichiarazione altisonante – com’è comprensibile che sia – dello scienziato alla guida del team che ha trovato Proxima b, Guillem Anglada-Escudé, della Queen Mary University di Londra.

E il fatto che sia un ricercatore spagnolo in forze presso un’università del Regno Unito ci porta a una terza particolarità di questa scoperta che – soprattutto di questi tempi – vale la pena menzionare: Proxima b è un pianeta “europeo”.

Nel senso che ad “avvistarlo” per primi non sono stati i telescopi spaziali della NASA bensì quelli terrestri, situati sulle Ande cilene, dell’ESO, lo European Southern Observatory, un’organizzazione intergovernativa tutta europea che comprende fra i suoi membri di maggior rilievo anche l’Italia.

proxima b
Ecco come funziona il metodo di rilevazione d’un pianeta basato sulla misura della variazione della velocità radiale (slide presentata durante la conferenza stampa ESO)

Cosa non sappiamoNon è un pianeta qualunque, dicevamo: se confermato – ma su questo, ora spiegheremo perché, ci sono ben pochi dubbi – e soprattutto se risulterà davvero abitabile, Proxima b, proprio per la sua imbattibile prossimità, avrà buone chance di monopolizzare per anni, o forse sarebbe più corretto dire per millenni, l’attenzione (e le risorse) di ogni programma per la ricerca d’una seconda Terra.

Ma tutto ciò è ancora alquanto prematuro. Basti pensare che Proxima b non è ancora stato nemmeno visto. Non direttamente – anche se con il diluvio di rappresentazioni artistiche che ci inonderà in queste ore sarà difficile ricordarsi e convincersi che non esiste, a oggi, neppure un singolo pixel che lo ritragga, figuriamoci una foto.

Ma nemmeno indirettamente: a differenza di quanto accade con il metodo dei transiti, quello utilizzato dal satellite Kepler, che dei pianeti ci mostra quanto meno “l’ombra”, l’esistenza e le caratteristiche di Proxima b sono state per ora dedotte quasi esclusivamente dalle perturbazioni sulla velocità della sua stella madre – Proxima Centauri, appunto – introdotte dall’influenza gravitazionale reciproca fra quest’ultima e il pianeta. Ovvero, con il metodo delle velocità radiali.

Ci sono – è vero – anche curve fotometriche, relative a variazioni periodiche della luminosità della stella, correlate con il segnale doppler della variazione di velocità radiale (ecco il perché del ‘quasi’ di poc’anzi), ma non c’è alcuna prova che siano legate a un eventuale transito del pianeta sul disco della stella.

Dunque, prima di procedere oltre, è opportuno distinguere tra le informazioni ragionevolmente certe – per quanto la certezza assoluta non appartenga al dominio della scienza – e quelle che invece al momento non lo sono. Partiamo da queste ultime.

Non sappiamo alcunché circa la sua atmosfera. Non solo non sappiamo da quali gas è formata, ma neppure possiamo dire se ne possiede una o meno. A voler vedere il bicchiere mezzo vuoto, c’è da ricordare che l’assenza di un’atmosfera è resa abbastanza probabile dall’estrema prossimità del pianeta alla stella madre.

In ogni caso, gli scienziati non sono al momento nemmeno in grado di quantificare la probabilità che un’atmosfera ci sia o non ci sia, ha dichiarato oggi in conferenza stampa uno dei coautori della scoperta, Ansgar Reiners, dell’Istituto di astrofisica di Gottinga, in Germania.

Allo stesso modo, non c’è alcuna certezza sulla presenza o meno di acqua, né in superficie né al di sotto. La buona notizia, però, sottolineata più volte dagli scienziati, è che questa temporanea – speriamo – ignoranza non ci consente d’escludere che possegga entrambe: acqua e atmosfera. Non solo: le condizioni termiche ipotizzate per il pianeta (tenendo conto della distanza dalla stella e della temperatura relativamente mite di quest’ultima, meno di 2800 gradi) sembrerebbero compatibili con la presenza d’acqua allo stato liquido.

Ancora, pur avendo una stima circa la sua massa minima, non possiamo dire altrettanto su quella massima. Dunque, stando ai dati, potrebbe anche non essere un “piccolo pianeta roccioso”. Però, ha spiegato Anglada-Escudé, per quanto sia vero che non abbiamo indizi sulla massa massima, l’esperienza con i pianeti rocciosi individuati da Kepler induce a ritenere che si tratti d’un pianeta comunque piccolo.

Infine, ma a questo punto dovrebbe essere scontato, nessuno è in grado d’affermare se lassù ci sia o meno la vita.

Cosa sappiamo

Sappiamo che c’è. Va detto che, almeno formalmente, Proxima b non è collocato nella classe dei pianeti confermati, ma è ancora in quella dei candidati – come ben si evince anche dal titolo dello studio pubblicato oggi su Nature che illustra la scoperta: “A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri”.

Proxima b
La posizione di Proxima Centauri (la “casa” di Proxima b) nei cieli australi. In primo piano, il telescopio da 3.6 metri dell’ESO, dov’è installato HARPS, lo strumento che ha scoperto il pianeta. Crediti: Y. Beletsky (LCO)/ESO/ESA/NASA/M. Zamani

E i falsi positivi sono numerosi, seppure in quantità minore per quanto riguarda i piccoli pianeti rocciosi come dovrebbe essere Proxima b. D’altronde, basti ricordare che un candidato di massa terrestre appena qualche settimana luce più distante di questo a 4.3 anni luce da noi era stato rilevato nel 2012, anch’esso con il metodo delle variazioni di velocità radiale, in orbita attorno ad Alpha Centauri B.

Denominato Alpha Centauri Bb, anche nel suo caso la scoperta venne pubblicata su Nature, ma successive analisi hanno messo pesantemente in dubbio che esista davvero.

Però il caso di Proxima b è diverso. Tanto che –  scherzando, d’accordo, ma fino a un certo punto – Anglada-Escudé ha puntualizzato che quel ‘candidate’ che troviamo nel titolo dell’articolo su Nature si riferisce soprattutto all’aggettivo ‘terrestrial’, più che al sostantivo ‘planet’.

E aggiungendo che la probabilità che si tratti d’un falso positivo è stimata attorno a uno su dieci milioni. Il perché di tanta sicurezza sta anzitutto in un numero: 1.4 m/s. Di tanto varia la velocità di Proxima Centauri per effetto dell’interazione gravitazionale con Proxima b.

Misurato dallo spettrografo HARPS (vero protagonista della scoperta, installato sul telescopio da 3.6 metri dell’ESO in Cile), è un valore alquanto elevato, che mette sostanzialmente al riparo da rischi di smentite. A questo vanno aggiunte le conferme ottenute dalle misure fotometriche, come detto prima, e in generale la lunga durata e la progressione senza sorprese della campagna osservativa.

«Ho continuato a verificare la consistenza del segnale ogni singolo giorno, durante le 60 notti della campagna osservativa Pale Red Dot», ricorda Anglada-Escudé a proposito degli ultimi, concitati, mesi di raccolta dati. «I primi 10 erano promettenti, i primi 20 erano in linea con quanto ci attendevamo, e dopo 30 giorni il risultato era praticamente definitivo, così ci siamo messi a scrivere l’articolo».

Ne conosciamo la massa minima, stimata attorno a 1.27 volte quella della Terra. Sappiamo quanto dura un suo anno: 11 giorni e 4 ore terrestri, questo il periodo di rivoluzione. E abbiamo una stima abbastanza precisa di quanto sia lontano da Proxima Centauri, la stella attorno alla quale orbita: circa 7.5 milioni di km, ovvero il 5 percento della distanza fra la Terra e il Sole.

Pochissimo. Così poco da rendere probabili, nonostante la debolezza della stella rispetto al Sole, alcune caratteristiche non proprio a favore dell’abitabilità. Quali?

La rotazione sincrona, per esempio, con la conseguenza che Proxima b potrebbe mostrare sempre la stessa faccia alla sua stella, e dunque avere un emisfero perennemente illuminato e l’altro perennemente al buio. Ancora, l’intensità delle tempeste stellari.

O l’induzione magnetica della stella sul pianeta, vale a dire la densità del suo flusso magnetico. Ma la più minacciosa parrebbe essere la radiazione stellare che investe il pianeta, soprattutto in banda ultravioletta e X: quest’ultima, in particolare, si ritiene sia 400 volte più intensa di quella che investe la Terra.

Tutte avversità, osservano però Anglada-Escudé e colleghi, alle quali un’atmosfera come si deve potrebbe far fronte. Inoltre, sappiamo anche che le nane rosse hanno durata lunghissima. Proxima Centauri esisterà centinaia, se non migliaia, di volte più a lungo del Sole. E questa longevità è un fattore cruciale a favore dello sviluppo d’eventuali forme di vita.

Di Proxima b sappiamo infine, ed è la sua caratteristica più importante, quanto dista da noi. Pochissimo, in termini astronomici: 4.22 anni luce. Per un pianeta extrasolare – escludendo improbabili pianeti orfani – meno di così è impossibile, visto che Proxima centauri è la stella più vicina al Sole.

Per dire, se mai qualcuno lassù fosse oggi intento ad ascoltare un nostro giornale radio, sentirebbe quello del 3 giugno 2012 – governo Monti, ricordate? Insomma, sarebbe quasi un nostro contemporaneo. Pochissimo in termini astronomici, dunque, ma comunque un’enormità per noi viaggiatori umani: 40 mila miliardi di km.

proxima b
La “firma” del pianeta nelle variazioni di velocità radiale della sua stella madre. Crediti: ESO/G. Anglada-Escudé

Cosa ci attende

Il primo obiettivo, si spera a breve termine, è capire se Proxima b possiede un’atmosfera. Per riuscirci, l’osservazione di un transito sarebbe l’ideale: ci permetterebbe non solo di confermare al di là d’ogni ragionevole dubbio che Proxima b esiste, ma anche – appunto – di verificare la presenza di un’atmosfera e di analizzarne la composizione chimica.

Purtroppo, però, per osservare un transito non bastano né la pazienza certosina del team guidato da Anglada-Escudé né la tecnologia più avanzata possibile: occorre anche trovarsi nella posizione giusta. E su questo c’è assai poco da fare.

Ecco dunque che potrebbe tornare quanto mai a proposito il progetto Starshot, del quale abbiamo parlato qualche mese fa su INAF-TV e che, in modo piuttosto irrituale per una conferenza stampa scientifica, ha trovato ospitalità anche nella presentazione dell’ESO.

Ultimo fra gli speaker è infatti intervenuto, in qualità di chairman della Breakthrough Prize Foundation, Pete Worden, fino all’anno scorso direttore del NASA AMES Research Center.

E ha spiegato che, fra i 20-25 anni necessari per la realizzazione delle micronavicelle spaziali sponsorizzate da personaggi del calibro di Yuri Milner, Mark Zuckerberg e lo stesso Stephen Hawking e gli altri 20-25 richiesti per coprire a velocità relativistiche la distanza che ci separa dal sistema di Alpha Centauri, dove si trova Proxima b, fra il 2060 e la fine del secolo potremmo cominciare a ricevere immagini ravvicinate del nostro vicino di casa.

Un’attesa troppo lunga per ricevere solo immagini, dite? Be’, consolatevi: se volessimo andarci di persona, e prima o poi lo vorremo, pur con tutto l’ottimismo possibile, anche i più giovani fra noi difficilmente assisteranno alla colonizzazione di Proxima b. I conti sono presto fatti. Prendiamo Solar Probe, un telescopio solare da mezza tonnellata il cui lancio è in programma per il 2018.

Si prevede che toccherà punte di oltre 200 km/s, vale a dire 720 mila km/h, abbattendo così ogni record di velocità per oggetti costruiti dall’uomo. Ebbene, se anche riuscissimo a realizzare una navicella in grado di raggiungere la velocità di Solar Probe e capace di portare esseri umani a bordo, per arrivare su Proxima b impiegheremmo oltre 6 mila anni.

Come dire, per essere là adesso saremmo dovuti partire nel V millennio a.C., in epoca neolitica, quando i nostri antenati conoscevano a malapena strumenti come l’aratro o la ruota. Insomma, prima di metterci in viaggio, meglio assicurarci che ne valga davvero la pena.

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. Nature  “A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri“, di  G. Anglada-Escudé
  2. A. Suárez Mascareño et al., Revisiting Proxima with ESPRESSO (PDF), maggio 2020, pp. 25, Bibcode:2020arXiv200512114S.
  3. Nicola Davis, Discovery of potentially Earth-like planet Proxima b raises hopes for life, in The Guardian, 24 agosto 2016.
  4. Earth-like planet discovered orbiting sun’s neighbor – CNN Video
  5. Guillem Anglada-Escudé, Pedro J. Amado, John Barnes, Zaira M. Berdiñas, A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri, in Nature, vol. 536, n. 7617, 25 agosto 2016, pp. 437–440, DOI:10.1038/nature19106ISSN 0028-0836 (WC · ACNP).
  6. Alexandra Witze, Earth-sized planet around nearby star is astronomy dream come true, in Nature, 24 agosto 2016, pp. 381–382, DOI:10.1038/nature.2016.20445.
  7. Kenneth Chang, One Star Over, a Planet That Might Be Another Earth, in The New York Times, 24 agosto 2016.
  8. The Habitable Exoplanets Catalog – Planetary Habitability Laboratory @ UPR Arecibo, su phl.upr.edu. 
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Proxima b: la Terra ha un fratello simile a 4 anni luce?
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