Il più recente cacciatore di pianeti della NASA ha probabilmente trovato il suo primo pianeta e, pochi giorni dopo, il suo secondo. Gli astronomi stanno aspettando una conferma indipendente da altri telescopi, ma una quantità inesauribile di nuovi pianeti potrebbe arrivare grazie a una lista di candidati 73 profondi e in conteggio: un raggio impressionante per un telescopio spaziale che ha acquisito la sua prima immagine scientifica meno di due mesi fa.
Il Satellite per sondaggi sull'esopianeta in transito (TESS) è stato lanciato nell'aprile di quest'anno e ha trascorso alcuni mesi in volo verso la sua orbita finale, andando in giro fino alla luna e poi di nuovo vicino per trasmettere i dati sulla Terra. Da questo punto di vista, TESS condurrà un sondaggio di due anni per scansionare circa l'85 percento del cielo. L'osservatorio in orbita dovrebbe individuare migliaia di esopianeti attorno alle stelle più vicine e più luminose: candidati perfetti per ulteriori studi con telescopi più grandi.
I primi due pianeti scoperti da TESS sono davvero dei mondi strani. Uno sembra un Nettuno in miniatura, ma si trova molto più vicino alla sua stella, rendendolo più caldo e più volatile del grande pianeta blu del nostro sistema solare. L'altro è un mondo delle dimensioni di una Terra chiuso in un abbraccio con la sua stella così stretta da completare un'orbita in sole 11 ore, rendendo le condizioni della superficie particolarmente infernali.
Ma delle migliaia di esopianeti che TESS rivelerà, gli scienziati sono principalmente interessati a una frazione dell'uno percento. Natalia Guerrero, vicedirettore TESS Objects of Interest (TOI) del MIT, afferma che la navicella spaziale è davvero a caccia di circa 50 pianeti, ciascuno meno di quattro volte il raggio della Terra e all'interno della zona abitabile della loro stella. *
"Speriamo di trovare di più, ma è quello che ci aspettiamo", afferma Guerrero.
Martedì 7 agosto, il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ha realizzato questa istantanea della Grande nuvola di Magellano (a destra) e della stella luminosa R Doradus (a sinistra) con un solo rilevatore di una delle sue telecamere. La cornice fa parte di un'andana del cielo meridionale TESS catturata nella sua immagine scientifica di "prima luce" come parte del suo ciclo iniziale di raccolta dei dati. (NASA / MIT / TESS) Mentre l'intero catalogo di esopianeti aiuterà gli scienziati a conoscere la distribuzione dei pianeti attraverso la galassia, i pochi che Guerrero spera di trovare di più sono obiettivi ideali nella ricerca di un altro mondo portatore di vita. Un pianeta che ha meno di quattro raggi terrestri è probabilmente roccioso, per esempio, e se orbita anche attorno alla distanza corretta dalla sua stella (che dipende dalle dimensioni e dalla temperatura della stella), potrebbe supportare l'acqua di superficie liquida. Un certo numero di altri fattori influenza se la vita possa realisticamente esistere su un pianeta - l'abbondanza di composti organici, per esempio - ma dato ciò che sappiamo della Terra, i pianeti rocciosi con l'acqua sembrano il posto migliore da cui iniziare.
Inoltre, la prossima generazione di grandi telescopi sarà in grado di studiare questi pianeti in modi oggi impossibili con i telescopi. TESS trova pianeti attraverso il metodo di transito, che cerca cali nella luce delle stelle causati da un pianeta che si muove di fronte. I sofisticati sensori di luce sul telescopio spaziale "sono in grado di rilevare la quantità di luce che una falena blocca quando vola attraverso la luna piena", afferma Guerrero. Pertanto, ogni pianeta che TESS scopre sarà uno che passa davanti alla sua stella dalla nostra prospettiva, che offre l'opportunità di trovare obiettivi per il prossimo grande passo nella caccia a un mondo simile alla Terra: misurare le atmosfere.
Per capire di cosa è composta un'atmosfera esopianeta, è necessario uno strumento chiamato spettrometro, in grado di analizzare la firma chimica degli oggetti celesti. Quando un pianeta passa davanti alla sua stella, parte della luce delle stelle passa attraverso l'atmosfera e determinate lunghezze d'onda della luce vengono filtrate dalla presenza di elementi specifici. In questo momento, con qualcosa come il telescopio spaziale Hubble, tali misurazioni possono essere prese solo per pianeti delle dimensioni di Giove nelle vicinanze o più grandi. Ma i telescopi spaziali giganti - come il prossimo James Webb Space Telescope, una mostruosità di dimensioni di un campo da tennis in programma per il lancio nel 2021 - saranno in grado di isolare la luce che passa attraverso l'atmosfera di un pianeta più piccolo per capire di cosa è fatta l'aria del pianeta . Con il telescopio e le condizioni giuste, un'atmosfera potrebbe rivelarsi, e un mondo che sappiamo essere delle dimensioni della Terra potrebbe davvero diventare simile alla Terra se ha un'atmosfera simile alla nostra.
TESS cerca pianeti relativamente vicini, entro circa 330 anni luce, sparsi negli emisferi nord e sud (il telescopio spaziale sta esplorando il sud in questo momento e si volgerà a nord nel prossimo anno). Questo approccio è diverso dall'altro grande telescopio spaziale cacciatore di pianeti della NASA, Keplero, che ha fissato lo stesso campo di stelle per circa quattro anni. Mentre Keplero può raccogliere abbastanza luce per trovare pianeti fino a 3000 anni luce di distanza, la nuova missione di indagine con TESS troverà pianeti vicini in tutte le posizioni del cielo.
Abel Mendez, direttore del Planetary Habitability Lab dell'Università di Puerto Rico ad Arecibo, conserva un catalogo di pianeti potenzialmente abitabili finora trovati. In questo momento, ci sono un totale di 55 pianeti nell'elenco, con 22 dimensioni della Terra, una delle dimensioni di Marte e 32 "Super-Terre" che sono circa il doppio della Terra. (Si tratta di cifre ottimistiche: in base all'insieme di criteri più rigoroso, solo 14 pianeti effettuano il taglio "abitabile".)
Mendez afferma di ritenere che TESS produrrà "dozzine" di nuovi esopianeti abitabili, e il telescopio amplierà anche la capacità della sua squadra di studiare alcuni di questi mondi distanti. Della coppia dozzina di pianeti abitabili conosciuti, solo quattro sono nel campo visivo di Arecibo. "TESS fornirà molti più obiettivi per le osservazioni di follow-up di Arecibo e molti altri telescopi in tutto il mondo", afferma Mendez.
Oltre a sondare atmosfere lontane, le osservazioni di follow-up con i telescopi di tutto il mondo possono insegnarci una quantità sorprendente di pianeti remoti. Prendi Pi Mensae c, ad esempio, il primo pianeta scoperto da TESS. Il mondo orbita attorno alla stella Pi Mensae a circa 60 anni luce di distanza, o 350 trilioni di miglia. Completa un'orbita in soli 6, 27 giorni e ha un raggio di circa il doppio della dimensione della Terra, due parametri che TESS può misurare quando il pianeta passa davanti alla sua stella ospite.
Ma c'è un altro bit cruciale di dati che TESS non può misurare: la massa.
Il pianeta Pi Mensae c ha quasi cinque volte la massa della Terra. Per calcolare questa cifra, gli astronomi hanno dovuto immergersi nuovamente nei vecchi dati della stella. Pi Mensae, o HD 39091, era già noto per avere un pianeta gigante - dieci volte la massa di Giove. Quel pianeta è stato trovato nel 2001 dalla ricerca planetaria anglo-australiana (uno dei primi gruppi di caccia esopianeti) attraverso un processo chiamato velocità radiale. Il metodo della velocità radiale esamina i disturbi nel movimento di una stella, il che può indicare che un pianeta sta tirando la stella con la sua gravità. La tecnica è utile principalmente per trovare pianeti enormi, ma una volta scoperto uno, è possibile utilizzare misurazioni della velocità radiale per calcolare la massa.
"Sebbene il segnale del [nuovo] pianeta sia sicuramente presente nei dati già esistenti, non è molto grande perché il pianeta è così piccolo", afferma Jennifer Burt, un membro postdottorato di Torres presso il MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research che co -autorizzato il documento in dettaglio il primo pianeta TESS.
I tecnici lavorano per completare il telescopio spaziale TESS prima del lancio. (NASA) Dopo aver determinato la massa di Pi Mensae c, gli astronomi hanno capito che il pianeta è probabilmente più simile a una variante estremamente piccola di Nettuno piuttosto che a una variante molto grande della Terra. Ma nel giro di pochi giorni dall'annuncio del loro primo pianeta, il team TESS aveva già trovato il secondo - ed è davvero strano.
Il pianeta orbita attorno alla stella LHS 3844, che è una piccola stella fredda chiamata nana rossa. Queste piccole stelle fantastiche rappresentano il tipo più abbondante di stella nell'universo. Molti nani rossi hanno pianeti che orbitano in pochi giorni, ma il pianeta appena scoperto intorno a LHS 3844 completa la sua orbita in sole 11 ore. Una settimana sulla Terra rappresenta 15 "anni" su questo pianeta, inserendolo in una piccola classe di pianeti di periodo ultra-corto.
All'inizio, le scoperte di TESS saranno distorte verso questo tipo di pianeti: transiti ripetuti attraverso la stella significano che sono più facili da rilevare. Con decine di candidati forti ancora nella lista TESS per questo settore, potrebbero esserci molte scoperte proprio dietro l'angolo. Tali pianeti collaterali si accumuleranno durante la missione mentre aspettiamo di scoprire altri mondi simili alla Terra che orbitano attorno alle loro stelle in poche centinaia di giorni.
Ma come sottolinea Burt, anche i pianeti inospitali dipingono una brillante storia del cielo notturno. La stella Pi Mensae, ora con due pianeti conosciuti, è abbastanza luminosa da vedere ad occhio nudo. Quando la missione iniziale di due anni di TESS è terminata - e il team sta già pianificando un'estensione della missione - dovremmo avere una buona comprensione di quali stelle vicine hanno orbitanti mondi propri.
"Quando TESS termina la sua missione, dovresti essere in grado di uscire nel tuo cortile, indicare una stella e sapere che ci sono pianeti intorno", dice Burt. Forse uno di quei pianeti sembrerà anche un po 'come il nostro.
* Nota del redattore, 28 settembre 2018: una versione precedente di questo articolo affermava erroneamente che il team TESS sperava di trovare circa 50 pianeti nella zona abitabile con meno di quattro volte la massa della Terra, quando, in realtà, era inferiore a quattro volte il raggio della Terra. La storia è stata modificata per correggere questo fatto.
