Oggi la cerimonia per i 70 anni dalla fondazione del Cern il Consiglio europeo per la ricerca nucleare. A Ginevra, per celebrarlo, anche il presidente della Repubblica Sergio Mattarella. In questo servizio cos’è il Cern e che tipo di ricerche scientifiche si fanno in quello che è il più grande laboratorio per lo studio del particelle subatomiche.
Grazie al Very Large Telescope dell’Osservatorio Astronomico Europeo (ESO’s VLT), gli astronomi hanno scoperto un esopianeta che orbita attorno alla stella di Barnard, la singola stella più vicina al nostro Sole.
Distante circa 6 anni luce da noi, la stella di Barnard è il secondo sistema stellare più vicino a noi, dopo il gruppo di 3 stelle di Alpha Centauri. Proprio grazie alla sua prossimità, è uno dei principali target per la ricerca di pianeti simili alla Terra. Nonostante un rilevamento promettente nel 2018, però, finora non era mai stata confermata la presenza di un esopianeta attorno a questa stella.
La scoperta – pubblicata oggi sul giornale Astronomy & Astrophysics – è il risultato di cinque anni di osservazioni attraverso il VLT, situato al Paranal Observatory in Cile. “Anche se ci è voluto molto tempo, siamo sempre stati convinti che avremmo trovato qualcosa”, ha commentato Jonay González Hernández, ricercatore dell’Istituto di Astrofisica delle Canarie, in Spagna, e principale autore della pubblicazione.
Il team stava cercando segnali di possibili esopianeti nella “zona abitabile” – dove l’acqua può trovarsi allo stato liquido – della stella di Barnard. Nane rosse come questa, infatti, sono spesso attenzionate dagli astronomi perché è più semplice scovarvi piccoli pianeti rispetto a stelle più grandi come il Sole.
Barnard b, come è stato ribattezzato, è 20 volte più vicino alla sua stella rispetto alla distanza Mercurio-Sole. Compie un orbita in soli 3,15 giorni terrestri e ha una temperatura superficiale di 125 gradi C°. “È uno degli esopianeti più piccoli che conosciamo e tra i pochi con una massa inferiore alla Terra. Ma è troppo vicino alla sua stella per conservare acqua allo stato liquido, anche se Barnard fosse 2500 gradi più fredda del Sole”.
Per queste osservazioni gli scienziati hanno utilizzato “Espresso”, uno strumento ad alta precisione che rileva le oscillazioni di una stella generate dall’attrazione gravitazione di uno o più pianeti orbitanti. I risultati ottenuti sono stati successivamente confermati dai dati di altri strumenti specializzati nella “caccia agli esopianeti”, come HARPS dell’Osservatorio La Silla, HARPS-N e CARMENES.
Oltre a Barnard b il team internazionale ha trovato indizi su altri 3 candidati esopianeti attorno alla stessa stella. La loro conferma, però, richiederà ulteriori misurazioni con Espresso. “Ora dobbiamo continuare a osservare questa stella per confermare gli altri 3 candidati”, ha detto il ricercatore Alejandro Suárez Mascareño, co-autore dello studio. “Ma la scoperta di questo pianeta, insieme ai due esopianeti scoperti in precedenza, Proxima b e d, ci dimostra che il nostro vicinato cosmico è pieno di piccoli pianeti”.
Nel frattempo l’ESO sta costruendo un nuovo telescopio, l’Extremely Large Telescope (ELT), destinato a rivoluzionare il campo della ricerca degli esopianeti. Il suo strumento ANDES consentirà di rilevare molti altri piccoli pianeti nella zona temperata delle rispettive stelle, meglio dei telescopi attuali, e consentirà inoltre di studiarne l’atmosfera.
Bambini, ragazzi, famiglie, cittadini hanno gremito i padiglioni dell’Istituto per partecipare ai 28 laboratori organizzati dai ricercatori e dalle ricercatrici dell’Inmi Spallanzani di Roma che hanno pensato a tutte le età, partendo dai bambini di 3 anni che – giusto per fare un esempio – hanno sottoposto degli orsetti a un massaggio cardiaco. Oltre 1.300 i visitatori per la Notte europea dei ricercatori.
Per il Commissario straordinario dello Spallanzani Cristina Matranga, “la Notte della Ricerca è stata un grande successo e ne siamo molto felici. È un risultato importante a maggior ragione perché è la prima Notte europea dei ricercatori che celebriamo dopo la pandemia. Tutti ricordiamo quanto lo Spallanzani ha fatto in epoca Covid e quella capacità di dare assistenza era il frutto di tanti anni di eccellente ricerca. Credo che questa sia una serata importante anche e soprattutto per far capire e ricordare a tutti quanto sia fondamentale coltivare il mondo della Scienza e della Ricerca rendendolo comprensibile e fruibile ed essere capaci di trasferire i risultati nella qualità dell’assistenza”.
Grande entusiasmo nei circa 200 ricercatori dello Spallanzani che hanno organizzato e gestito l’evento. Ad esprimerlo il direttore scientifico, Enrico Girardi: ”È un vero piacere aprire l’Istituto alla popolazione, soprattutto a tanti ragazzi. Spero che vedano che la Scienza può anche essere divertente. In questo Istituto ci sono tanti giovani che lavorano con curiosità ma, operando in un ambito in cui vicino ai loro laboratori ci sono delle persone malate che noi curiamo, anche con l’idea che quello che fanno può essere utile a curare meglio le persone”.
Decollata sabato 28 settembre, da Cape Canaveral in Florida, la capsula Dragon per riportare indietro due astronauti bloccati sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) da giugno. Ha preso il via la missione di SpaceX, come riporta la BBC, con l’obiettivo di far rientrare Butch Wilmore e Suni Williams, la cui missione sarebbe dovuta durare solo otto giorni.
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Spazio
La scoperta di un pianeta simile alla Terra a 4.000 anni luce di distanza nella Via Lattea fornisce un’anteprima di uno dei possibili destini del nostro pianeta tra miliardi di anni, quando il Sole si sarà trasformato in una nana bianca e la Terra, distrutta e congelata, sarà migrata oltre l’orbita di Marte.
Questo lontano sistema planetario, identificato dagli astronomi dell’Università della California, Berkeley, dopo osservazioni con il telescopio Keck da 10 metri alle Hawaii, assomiglia molto alle aspettative per il sistema Sole-Terra: è costituito da una nana bianca con una massa pari a circa la metà di quella del Sole e da una compagna delle dimensioni della Terra in un’orbita due volte più grande di quella attuale della Terra. Questo è probabilmente il destino della Terra. Il Sole si espanderà oltre l’orbita terrestre attuale, inghiottendo Mercurio e Venere. Nel processo di trasformazione in gigante rossa, la sua massa decrescente costringerà i pianeti a migrare verso orbite più distanti, offrendo alla Terra una piccola opportunità di sopravvivere più lontano dal Sole.
Alla fine, gli strati esterni della gigante rossa saranno spazzati via per lasciare dietro di sé una densa nana bianca non più grande di un pianeta, ma con la massa di una stella. Se la Terra sarà sopravvissuta entro quella data, probabilmente finirà in un’orbita doppia rispetto alle sue dimensioni attuali.
La scoperta, che verrà pubblicata questa settimana sulla rivista Nature Astronomy, racconta agli scienziati l’evoluzione delle stelle di sequenza principale, come il Sole, attraverso la fase di gigante rossa fino a una nana bianca, e come ciò influenzi i pianeti che le circondano.
Scenari del Sistema Solare tra miliardi di anni
Alcuni studi suggeriscono che per il Sole, questo processo potrebbe iniziare tra circa 1 miliardo di anni, vaporizzando alla fine gli oceani della Terra e raddoppiando il raggio orbitale della Terra, se la stella in espansione non inghiotte prima il nostro pianeta.
Alla fine, tra circa 8 miliardi di anni, gli strati esterni del sole si saranno dispersi, lasciando dietro di sé una palla densa e luminosa, una nana bianca, con una massa pari a circa la metà di quella del Sole, ma più piccola della Terra.
“Al momento non abbiamo un consenso sul fatto che la Terra potrebbe evitare di essere inghiottita dal sole gigante rosso in 6 miliardi di anni”, ha affermato il responsabile dello studio Keming Zhang, ex studente di dottorato presso l’Università della California, Berkeley, ora borsista post-dottorato Eric and Wendy Schmidt AI in Science presso l’UC San Diego. “In ogni caso, il pianeta Terra sarà abitabile solo per circa un altro miliardo di anni, dopodiché gli oceani della Terra verrebbero vaporizzati dall’effetto serra incontrollato, molto prima del rischio di essere inghiottiti dalla gigante rossa”.
Il pianeta sopravvissuto
Il sistema planetario fornisce un esempio di pianeta sopravvissuto, sebbene sia ben al di fuori della zona abitabile della debole nana bianca e difficilmente possa ospitare la vita. Potrebbe aver avuto condizioni abitabili a un certo punto, quando il suo ospite era ancora una stella simile al Sole.
“Non si sa se la vita possa sopravvivere sulla Terra durante quel periodo (di gigante rossa). Ma certamente la cosa più importante è che la Terra non venga inghiottita dal Sole quando diventa una gigante rossa”, ha affermato Jessica Lu, professore associato e presidente di astronomia presso l’UC Berkeley. “Questo sistema scoperto da Keming è un esempio di pianeta, probabilmente un pianeta simile alla Terra originariamente su un’orbita simile alla Terra, che è sopravvissuto alla fase di gigante rossa della sua stella ospite”.
La scoperta grazie all’effetto “lente gravitazionale”
Il lontano sistema planetario, situato vicino al rigonfiamento al centro della nostra galassia, ha attirato l’attenzione degli astronomi nel 2020 quando è passato davanti a una stella più distante e ha ingrandito la luce di quella stella di un fattore 1.000. La gravità del sistema ha agito come una lente per focalizzare e amplificare la luce della stella sullo sfondo. Il team che ha scoperto questo “evento di microlensing” lo ha soprannominato KMT-2020-BLG-0414 perché è stato rilevato dal Korea Microlensing Telescope Network nell’emisfero australe.
L’ingrandimento della stella sullo sfondo, anch’essa nella Via Lattea, ma a circa 25.000 anni luce dalla Terra, era ancora solo un puntino di luce. Tuttavia, la sua variazione di intensità nell’arco di circa due mesi ha permesso al team di stimare che il sistema comprendesse una stella con circa metà della massa del Sole, un pianeta con circa la massa della Terra e un pianeta molto grande con circa 17 volte la massa di Giove, probabilmente una nana bruna. Le nane brune sono stelle fallite, con una massa appena inferiore a quella richiesta per innescare la fusione nel nucleo.
L’analisi ha anche concluso che il pianeta simile alla Terra si trovava tra 1 e 2 unità astronomiche dalla stella, ovvero circa il doppio della distanza tra la Terra e il Sole. Non era chiaro che tipo di stella fosse l’ospite perché la sua luce si perdeva nel bagliore della stella di sfondo ingrandita e di alcune stelle vicine. Per identificare il tipo di stella, Zhang e i suoi colleghi, tra cui gli astronomi Jessica Lu e Joshua Bloom dell’UC Berkeley , hanno esaminato più da vicino il sistema di lenti nel 2023 utilizzando il telescopio Keck II da 10 metri alle Hawaii, dotato di ottica adattiva per eliminare la sfocatura dall’atmosfera. Poiché hanno osservato il sistema tre anni dopo l’evento di lente, la stella sullo sfondo che una volta era stata ingrandita 1.000 volte era diventata abbastanza debole da rendere visibile la stella di lente se fosse stata una tipica stella di sequenza principale come il sole, ha affermato Lu. Ma Zhang non ha rilevato nulla in due distinte immagini del Keck.
“Le nostre conclusioni si basano sull’esclusione degli scenari alternativi, poiché una stella normale sarebbe stata facilmente visibile”, ha detto Zhang. “Poiché la lente è sia scura che di bassa massa, abbiamo concluso che può essere solo una nana bianca”. “Questo è un caso in cui non vedere nulla è in realtà più interessante che vedere qualcosa”, ha affermato Lu, che ricerca gli eventi di microlensing causati dai buchi neri di massa stellare che fluttuano liberamente nella Via Lattea.
Il microlensing per studiare sistemi stellari
La scoperta fa parte di un progetto di Zhang volto a studiare più da vicino gli eventi di microlensing che mostrano la presenza di un pianeta, per comprendere quali tipi di stelle circondano gli esopianeti. “C’è anche un po’ di fortuna, perché ci si aspetterebbe che meno di una stella su 10 sottoposta a microlensing con pianeti sia una nana bianca”, ha affermato Zhang.
Le nuove osservazioni hanno inoltre permesso a Zhang e ai colleghi di risolvere un’ambiguità riguardante la posizione della nana bruna. “L’analisi originale ha mostrato che la nana bruna si trova in un’orbita molto ampia, come quella di Nettuno, o ben all’interno dell’orbita di Mercurio. I pianeti giganti su orbite molto piccole sono in realtà piuttosto comuni al di fuori del sistema solare”, ha detto Zhang, riferendosi a una classe di pianeti chiamati Giove caldi.
“Ma poiché ora sappiamo che sta orbitando attorno a un residuo stellare, questo è improbabile, poiché sarebbe stato inghiottito”. L’ambiguità della modellazione è causata dalla cosiddetta degenerazione del microlensing, in cui due distinte configurazioni di lenti possono dare origine allo stesso effetto di lente. Questa degenerazione è correlata a quella che Zhang e Bloom hanno scoperto nel 2022 utilizzando un metodo di intelligenza artificiale per analizzare le simulazioni di microlensing. Zhang ha anche applicato la stessa tecnica di intelligenza artificiale per escludere modelli alternativi per KMT-2020-BLG-0414 che potrebbero essere stati persi.
“Il microlensing si è trasformato in un modo molto interessante di studiare altri sistemi stellari che non possono essere osservati e rilevati con i mezzi convenzionali, vale a dire il metodo del transito o il metodo della velocità radiale”, ha affermato Bloom. “C’è un intero set di mondi che ora si stanno aprendo a noi attraverso il canale del microlensing, e ciò che è entusiasmante è che siamo sul punto di trovare configurazioni esotiche come questa”.
Uno degli scopi del telescopio Nancy Grace Roman della NASA, il cui lancio è previsto per il 2027, è misurare le curve di luce derivanti da eventi di microlensing per individuare esopianeti, molti dei quali richiederanno un follow-up utilizzando altri telescopi per identificare i tipi di stelle che li ospitano. “Ciò che serve è un attento follow-up con le migliori strutture del mondo, ovvero l’ottica adattiva e l’Osservatorio Keck, non solo un giorno o un mese dopo, ma molti, molti anni nel futuro, dopo che la lente si è allontanata dalla stella di sfondo, così da poter iniziare a disambiguare ciò che si sta vedendo”, ha affermato Bloom.
L’umanità potrebbe rifugiarsi nel sistema solare esterno
Zhang ha osservato che anche se la Terra venisse inghiottita durante la fase di gigante rossa del Sole tra un miliardo di anni circa, l’umanità potrebbe trovare rifugio nel sistema solare esterno. Diverse lune di Giove, come Europa, Callisto e Ganimede, ed Encelado attorno a Saturno, sembrano avere oceani di acqua ghiacciata che probabilmente si scongeleranno man mano che gli strati esterni della gigante rossa si espandono. “Quando il Sole diventerà una gigante rossa, la zona abitabile si sposterà attorno all’orbita di Giove e Saturno, e molte di queste lune diventeranno pianeti oceanici”, ha detto Zhang. “Penso che, in quel caso, l’umanità potrebbe migrare là fuori”.
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