NOBEL FISICA 2019/ Esopianeti, un altro trampolino verso l’infinito

- Elisabetta Bulla

Il premio Nobel per la Fisica 2019 è andato James Peebles, Michel Mayor e Didier Queloz per le loro ricerche sugli esopianeti

apertura esopianeti
Pianeti extrasolari in un'illustrazione della Nasa

Al Karolinska Institutet di Stoccolma, in Svezia, sono stati annunciati l’8 ottobre 2019, in diretta via Internet e social network, i vincitori del Premio Nobel per la Fisica, ossia James Peebles, nato nel 1935 a Winnipeg, in Canada, e professore di scienze alla Princeton University, negli Stati Uniti; Michel Mayor, nato nel 1942 a Losanna e professore all’Università di Ginevra, e Didier Queloz, nato nel 1966 e professore all’Università di Ginevra e di Cambridge.

Le loro scoperte hanno permesso di progredire enormemente sia nella comprensione della struttura e della storia del nostro universo sia nell’esplorazione di nuovi pianeti al di fuori del Sistema Solare e, quindi, nella ricerca, nei prossimi anni, di possibili forme di vita su altri pianeti. Nonostante al momento non disponiamo di strumenti effettivi per cercare forme di vita su altri pianeti, alcuni di questi sono in costruzione e/o saranno operativi in futuro.

James Peebles ha contribuito in modo essenziale alle scoperte fatte in merito alla radiazione cosmica di fondo, una rete di onde elettromagnetiche che permea l’universo e che testimonia l’evento del Big Bang. Infatti, grazie agli “antichi” raggi di luce capaci di viaggiare nello spazio e che ancor oggi ci attorniano, è riuscito ad osservare ed interpretare le tracce dell’evoluzione dell’universo a partire dall’epoca del Big Bang e a scoprire nuovi processi fisici.

La ricerca ha portato alla consapevolezza del fatto che solo il 5% dell’universo è composto dalla materia visibile (stelle, galassie, pianeti, alberi, uomini); il restante 95% sarebbe invece composto da materia ed energia oscure, a noi ancora sconosciute.

Michel Mayor e Didier Queloz hanno annunciato nel 1995 la scoperta del primo pianeta esterno al sistema solare, un esopianeta orbitante intorno alla stella 51 Pegasi e chiamato 51 Pegasi b, da essi individuato grazie alla precisione dello spettrografo utilizzato, installato ad un telescopio francese nell’Osservatorio dell’Alta Provenza (Ohp). 

Come Aldo Bonomo, astrofisico dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) che ha collaborato con Michel Mayor e Didier Queloz, ci ha spiegato in un’intervista, i due ricercatori stavano in realtà cercando soprattutto delle “nane brune”, “stelle mancate”, considerate né pianeti né stelle vere e proprie, dalla massa tra circa 10 e 80 masse di Giove, dunque non sufficiente ad accendere le reazioni termonucleari di bruciamento dell’idrogeno al loro interno.

È stata quindi una scoperta un po’ casuale, ma di fondamentale importanza, in primo luogo perché ad esser stato individuato è il primo esopianeta che orbita attorno a una stella simile al Sole, in secondo luogo perché è dotato di una massa pari a circa la metà di quella di Giove e che impiega solo 4 giorni, e non 12 anni come Giove, a ruotare attorno alla sua stella. Un periodo orbitale così breve implica, per la terza legge di Keplero, una estrema vicinanza del pianeta alla sua stella. Anche quest’ultimo aspetto è stato motivo di sorpresa per i ricercatori che, se fino a quel momento pensavano ai pianeti giganti quali Saturno e Giove molto distanti dalle loro stelle (Giove si trova a una distanza di circa 5 volte la distanza Terra-Sole), si sono ritrovati ad esaminare il caso di un pianeta che si trova invece a una distanza pari a 0,05 volte quella Terra-Sole. Vista la vicinanza alla sua stella, si tratta di un pianeta molto caldo.

Successivamente a questa scoperta gli scienziati sono stati costretti a rivedere le teorie di formazione e migrazione dei pianeti e quelle riguardanti l’interazione tra il pianeta e la propria stella; pianeti di questo tipo si formano molto lontano rispetto alla loro stella e solo in seguito migrano verso essa. I più facili da trovare e scoprire sono proprio i pianeti giganti vicini alla loro stella, gli “hot Jupiters”, la classe di pianeti di cui fa parte anche 51 Pegasi b (i segnali che inducono sulle stelle stesse sono infatti i più facili da rivelare). Tuttavia, Michel Mayor ha costruito, insieme al suo gruppo di ricercatori di Ginevra, strumenti migliori e sempre più sensibili in grado di individuare anche pianeti di piccola massa, confrontabile con la massa della Terra.

Come Aldo Bonomo ha detto, queste ricerche sono pure, di conoscenza, caratterizzate da un impatto enorme sulla ricerca scientifica stessa. Gli uomini sono portati per loro stessa natura a interrogarsi circa i misteri dell’universo, a conoscere e a comprendere. Un argomento che tanto affascina anche un pubblico non esperto è infatti l’origine dell’universo, dei pianeti, del Sistema Solare, della nostra Terra e persino l’origine della vita. La ricerca in merito alle condizioni grazie alle quali una vita può nascere e svilupparsi su un altro pianeta è oggi centrale e gli studiosi insigniti quest’anno del premio Nobel per la Fisica certamente permetteranno alla ricerca di fare grandi passi avanti sotto questo aspetto. Se attualmente la ricerca scientifica è indirizzata in gran parte alla scoperta di nuovi pianeti dalla piccola massa nella fascia di abitabilità dove potrebbe esistere l’acqua allo stato liquido in superficie, in futuro si cercheranno nelle atmosfere di questi stessi pianeti molecole che potrebbero indicare la presenza di vita, come l’ossigeno o l’ozono.

Bonomo ha inoltre sottolineato come queste scoperte abbiano aperto un nuovo campo di ricerca nell’astrofisica e, quindi, come da diversi anni ci si aspettasse un riconoscimento degno di tali scoperte.

In seguito alla scoperta del 1995 da parte di Mayor e Queloz sono stati individuati oltre 4000 pianeti extrasolari in poco più di vent’anni, grazie all’utilizzo di strumenti su telescopi da terra o dallo spazio. Proprio in occasione di una missione spaziale francese e dell’Esa, chiamata CoRoT, Bonomo ha avuto l’occasione di iniziare una collaborazione con Mayor e Queloz. Lo scopo della missione era identificare, grazie ai dati del satellite CoRoT, nuovi pianeti attraverso il metodo del transito, ovvero rivelando la diminuzione della luce stellare prodotta dal passaggio del pianeta davanti alla sua stella. Quest’ultimo permette la misurazione del raggio dei pianeti, ma non quella della loro massa e densità, parametri fondamentali per capire la natura e la composizione interna di un esopianeta. Il gruppo di ricerca svizzero ha quindi messo a disposizione il loro spettrografo Harps in Cile per determinare le masse e le densità dei pianeti CoRoT. Inoltre, ha costruito un gemello di Harps per il nostro emisfero che dal 2012 è montato al telescopio italiano Galileo (nell’isola di La Palma) grazie ad un accordo con l’Inaf. Ciò ha permesso di scoprire nuovi esopianeti e determinare la massa, densità e composizione di numerosi pianeti di piccole dimensioni, anche terrestri, scoperti in transito con i telescopi della Nasa Kepler e Tess (lanciato solo un anno e mezzo fa). Questo grazie ad una collaborazione fra l’Osservatorio di Ginevra, l’Istituto Nazionale di Astrofisica e alcuni istituti di ricerca statunitensi e del Regno Unito. 

L’Italia collabora tutt’oggi con il gruppo di ricerca svizzero, con il quale ha realizzato il nuovo satellite Cheops dell’Esa, che verrà lanciato il prossimo dicembre, e sta progettando, insieme anche ad altri paesi afferenti all’Esa, la missione spaziale Plato per la ricerca dei gemelli della Terra.

La scoperta degli esopianeti ha modificato la prospettiva dell’uomo rispetto al suo posto nel cosmo, accrescendo in lui la curiosità verso l’ignoto, ma anche la necessità di trovare delle risposte alle domande che da sempre si pone circa l’origine dell’universo e della vita.

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