Eccellenze scientifiche alle Canarie: il Telescopio Nazionale Galileo e la ricerca di pianeti extrasolari

Il Telescopio Nazionale Galileo nell’Osservatorio del Roque de los Muchachos a a La Palma

Il 10 marzo 2018 è stato effettuato l’ultimo aggiornamento della lista dei pianeti extrasolari confermati ufficialmente. Si tratta di ben 3.764 pianeti orbitanti intorno a 2.792 stelle (alcune infatti hanno più di un pianeta proprio come il nostro Sole).

Sono passati 23 anni dal quel 6 ottobre del 1995 in cui Michel Mayor e Didier Queloz, due astronomi dell’Osservatorio di Ginevra, pubblicarono un articolo in cui confermavano al di là di ogni ragionevole dubbio la prima scoperta di un pianeta appartenente ad un sistema solare diverso dal nostro. Il “sole” di quel pianeta è una stella conosciuta col nome di 51 Pegasi, lontana da noi una cinquantina di anni luce. Un anno luce corrisponde ad una distanza di circa 10 mila miliardi di chilometri, e quindi stiamo parlando di una stella lontana 500 mila miliardi di chilometri da noi. Il pianeta era stato individuato sette anni prima, nel 1989, ma era necessario avere delle conferme.

Di tutti quelli scoperti, il più vicino a noi appartiene proprio alla stella a noi più vicina in assoluto, Alpha Centauri, distante “solo” poco più di quattro anni luce, e paradossalmente è stato scoperto solo un paio di anni fa, nel 2016. Il più lontano invece dista da noi circa 27 mila anni luce. La nostra galassia, la Via Lattea, ha una dimensione di circa 100 mila anni luce, e quindi è facile capire che finora siamo riusciti ad estendere la ricerca solo ad una piccola parte all’interno di essa.

Perché è così difficile individuare pianeti che orbitano intorno ad altre stelle, e come abbiamo fatto nonostante ciò ad individuarne così tanti in questi ultimi 20 anni?

Individuare un corpo celeste per “osservazione diretta” significa riuscire ad ottenerne una immagine, e questo ovviamente è tanto più difficile quanto più questo corpo è lontano e poco luminoso. A causa delle enormi distanze e dei limiti dei nostri strumenti, siamo in grado di ottenere immagini con dettagli (la classica fotografia) solo di “oggetti celesti” molto estesi come per esempio le nebulose di gas all’interno della nostra galassia o le altre galassie fuori della nostra. Invece singole stelle e pianeti al di fuori del nostro sistema solare ci appariranno sempre e comunque come un semplice puntino, più o meno luminoso, a meno di non usare telescopi di dimensioni enormi e di fatto irrealizzabili. Per fare un esempio, per ottenere un’immagine a bassa risoluzione del pianeta Giove, considerando le sue dimensioni reali e la sua distanza, è sufficiente usare un telescopietto con uno specchio principale di una quarantina di centimetri di diametro. La stella a noi più vicina, Alpha Centauri, è grande più o meno come il nostro Sole e si trova una distanza di circa 4 anni luce. A causa di questa enorme distanza, per ottenere una sua immagine con la stessa bassa risoluzione dovremmo usare un telescopio con uno specchio principale di 2 chilometri di diametro! Stiamo parlando della stella a noi più vicina! E i pianeti sono ben più piccoli delle stelle! È chiaro quindi che le immagini di pianeti extrasolari che spesso vediamo in pubblicazioni di ogni tipo, non sono immagini reali ma ricostruzioni fatte in base a caratteristiche che vengono rilevate in modo indiretto.

Un pianeta che orbita intorno ad una stella apparirà quindi come un puntino molto meno luminoso di questa, in quanto brilla di luce riflessa e non propria, ed inoltre questa sua debolissima luce riflessa tenderà ad essere sovrastata da quella molto più forte della sua stella. Quindi una possibile “osservazione diretta” sarà limitata a pianeti molto riflettenti e che orbitano a grande distanza dalla propria stella, in modo da non risultarne offuscati. Si tratterà quindi di rivelare questo puntino, analizzare la sua luce e da questa analisi dedurre che non si tratta di una stella ma appunto di un pianeta con le sue caratteristiche. Una cosa non impossibile ma estremamente difficile.


Da quanto detto è quindi facile intuire che i pianeti extrasolari scoperti per “osservazione diretta” sono molto pochi e rappresentano l’eccezione, non la regola. La stragrande maggioranza dei pianeti extrasolari viene invece individuata per mezzo di “metodi indiretti”, e i più usati sono quelli della “velocità radiale” e del “transito”.

Nel primo caso si sfrutta il fatto che anche i pianeti esercitano una forza di attrazione gravitazionale sulla propria stella, e quindi il centro di rotazione di tutto il sistema planetario non sarà esattamente il centro della stella. Una differenza piccola ma perfettamente rilevabile analizzando la luce emessa dalla stella. Da questa analisi si ricava la velocità di rotazione della stella e di lì si possono dedurre le caratteristiche del pianeta, o dei pianeti, che sono la causa di questa rotazione. Nel secondo caso, invece, si sfrutta il passaggio (cioè il transito) del pianeta davanti alla propria stella. Rivelando e studiando la diminuzione periodica di luminosità della stella causata dal transito del pianeta, si possono ricavare informazioni sul pianeta e la sua orbita.

Per sfruttare il metodo della velocità radiale, nel 2003, in un telescopio di 3,6 metri nell’Osservatorio di La Silla sulle Ande cilene, iniziò a funzionare uno strumento chiamato HARPS (acronimo in inglese di “Cercatore di pianeti ad alta precisione per velocità radiale”). Questo strumento sin dall’inizio ha dato un importante contributo alla ricerca di pianeti extrasolari, e proprio grazie al suo successo, nel 2012, fu installato un suo gemello nell’emisfero nord della Terra. Si tratta di una collaborazione tra l’Università di Ginevra in Svizzera, le Università di St.Andrews, Edimburgo e Belfast nel Regno Unito, il Center for Astrophysics di Cambridge negli USA, e l’Istituto Nazionale di Astrofisica italiano.

HARPS-N, questo è il nome del gemello settentrionale di HARPS, funziona da quasi sei anni al TNG (il Telescopio Nazionale Galileo), un telescopio tutto italiano presente dal 1996 nell’Osservatorio dell’isola di la Palma. Un telescopio italiano dove però lavora personale di diverse nazionalità. Tra i tanti risultati ottenuti con HARPS-N al TNG in questi anni sicuramente va sicuramente sottolineata la scoperta, nel 2013, del primo pianeta extrasolare più simile alla terra, battezzato Kepler-78B, un pianeta roccioso distante circa 400 anni luce da noi.

Dal tetto delle Canarie, quindi, la caccia continua.

Gianni Mainella

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