L'impressione di questo artista mostra una vista della superficie del pianeta Proxima b in orbita attorno alla stella nana rossa Proxima Centauri, la stella più vicina al Sistema Solare. Credito:ESO/M. Kornmesser
L'incertezza nella scienza è una buona cosa. Perché è così che funziona il modello scientifico:si osserva un fenomeno, quindi formulare un'ipotesi sul perché quel fenomeno sta avvenendo, poi verifica l'ipotesi, che ti porta a sviluppare una nuova ipotesi, e così via. Questo processo significa che può essere difficile sapere con certezza qualcosa. Anziché, gli scienziati lavorano per comprendere l'incertezza nelle loro misurazioni, i loro modelli, le loro conclusioni.
In altre parole, piuttosto che essere un limite, l'incertezza può aiutare a migliorare la nostra conoscenza del mondo naturale, e dicci quali domande fare dopo.
Ma quel conforto con l'incertezza non si traduce sempre nel modo in cui vengono comunicati i risultati scientifici. Soprattutto con i social media pervasivi e i tempi di consegna rapidi per giornalisti e uffici stampa, le sfumature o anche i limiti maggiori di una scoperta scientifica possono essere difficili da trasmettere al pubblico. Di conseguenza, è possibile che le persone, comprensibilmente, abbiano l'impressione che una nuova scoperta sia più solida di quanto non sia in realtà.
Prendi gli esopianeti. Una volta pensato per essere confinato nel regno della fantascienza, ora sono più di 4, 000 mondi noti per orbitare attorno ad altre stelle. E quel numero è in costante aumento. Più eccitante, veicoli spaziali come la missione TESS della NASA sono sempre più in grado di cercare navi più piccole, esopianeti rocciosi, compresi quelli che potrebbero essere simili alla Terra e forse anche abitabili.
Esistono diversi metodi con cui vengono rilevati gli esopianeti. I sospetti pianeti extrasolari sono chiamati "candidati" fino a quando due o preferibilmente più approcci indipendenti confermano che lo sono, infatti, vero. Le due tecniche principali sono la fotometria di transito e il metodo della velocità radiale.
La fotometria di transito implica l'osservazione di una stella lontana attraverso un telescopio (di solito molto potente) e l'osservazione per vedere se la sua luminosità diminuisce. Se è così, una spiegazione per questo oscuramento è che un pianeta è passato tra la stella e l'osservatore sulla Terra. Se una stella sembra spegnersi regolarmente, questa è una buona prova circostanziale che il colpevole è un pianeta che si incrocia davanti alla stella. La fotometria di transito può anche stimare le dimensioni di un pianeta, misurando quanto il pianeta oscura la sua stella (perché un pianeta più grande bloccherà più luce di un pianeta più piccolo).
Certo, perché questo metodo funzioni, il piano orbitale di un esopianeta deve essere tale da attraversare la stella vista dalla Terra. E il pianeta deve circondare la sua stella abbastanza frequentemente da poterla rilevare in un ragionevole lasso di tempo di osservazione. Per esempio, un pianeta che impiega tanto tempo per girare intorno a una stella quanto Plutone impiega per orbitare attorno al Sole non è qualcosa che probabilmente rileveremo, anche se il suo piano orbitale è di taglio rispetto alla Terra.
Il metodo della velocità radiale cerca piccole oscillazioni nella rotazione di una stella (misurata dalle variazioni nelle proprietà della luce che emette). Come nel caso della fotometria di transito, se questa oscillazione si verifica regolarmente, allora potremmo ragionevolmente concludere che la causa è l'attrazione gravitazionale di un pianeta in orbita. E, ancora, questa oscillazione deve ripetersi abbastanza frequentemente da avere la possibilità di rilevarla con i telescopi.
Però, uno dei principali vantaggi del metodo della velocità radiale rispetto alla fotometria di transito è che un pianeta non ha bisogno di attraversare la sua stella dal punto di vista di un astronomo sulla Terra. Ma è anche qui che risiede una grande incertezza nella comprensione del tipo di pianeta che potremmo rilevare con questo metodo.
Immagina un pianeta che gira intorno alla sua stella in un'orbita che è di spigolo, rispetto alla Terra. L'oscillazione che questo pianeta indurrebbe nella sua stella sarebbe un valore massimo dal nostro punto di vista:l'importo che la stella si sposterebbe è maggiore verso o lontano da noi. (Certo, la quantità di questo movimento è veramente piccola, ma qualcosa che possiamo ancora misurare con i moderni telescopi). D'altra parte, se il pianeta orbitasse in un piano che fosse di fronte a noi - cioè, vedremmo l'intera orbita come un cerchio dal nostro punto di osservazione, quindi non vedremmo alcuna oscillazione. Tutto lo strattone alla stella sarebbe nel piano dell'orbita, non lasciando alcun cambiamento nelle proprietà della luce della stella da rilevare.
Ma cosa succede se, come molto probabilmente, un pianeta orbita in un piano che non è né spigolo, né affrontare, a noi?
L'oscillazione che rileveremmo sarebbe una parte dell'oscillazione totale. E poiché la grandezza dell'oscillazione si riferisce alla massa del pianeta orbitante, saremmo in grado di misurare solo un valore minimo per la massa di quel pianeta. Questo importa, perché la massa equivale alle dimensioni:un pianeta di piccola massa ha maggiori probabilità di essere roccioso di un pianeta di grande massa. Ed è qui che sono utili più metodi di rilevamento, perché se la fotometria di transito può misurare le dimensioni di un pianeta, e le misurazioni della velocità radiale ci danno la massa del pianeta, quindi si può calcolare la densità dell'esopianeta.
È molto più probabile che un pianeta con un'alta densità sia roccioso, come la Terra o Venere, rispetto a un pianeta con una densità inferiore, che potrebbe essere composto principalmente da gas, come Nettuno e Urano. Ma per un pianeta extrasolare rilevato con la sola velocità radiale, può essere impossibile sapere se il suo valore di massa misurato è accurato, e così la natura di un tale pianeta, roccia o gassosa, è incerto.
Gli astronomi lo sanno, Certo, e a meno che non sia noto l'angolo dell'orbita di un pianeta rispetto alla Terra (con fotometria di transito, dire), riportano la massa di un esopianeta trovato con il metodo della velocità radiale come minimo. Questo è un esempio di dove l'incertezza nella scienza è pienamente riconosciuta. Ma è anche un esempio di dove quell'incertezza non è necessariamente ovvia per qualcuno che non ha molta familiarità con il modo in cui vengono scoperti gli esopianeti.
Per esempio, nel 2016, l'European Southern Observatory ha annunciato la scoperta di un pianeta in orbita attorno alla stella più vicina al Sole, Prossima Centauri. Questo pianeta, denominato Proxima b, è stata rilevata con il metodo della velocità radiale e ha una massa minima di 1,27 volte quella della Terra, rendendolo un pianeta roccioso. (Puoi vedere l'impressione di un artista del pianeta nella parte superiore di questa pagina.)
Ma è del tutto possibile che Proxima b sia ancora più massiccio, e potrebbe anche essere un mini-Nettuno, un tipo di pianeta che non si trova nel nostro sistema solare, ma questo sembra essere comune altrove, con una densa atmosfera di idrogeno-elio. Un mini-Nettuno non assomiglia per niente a un mondo roccioso come la Terra, ma le illustrazioni che accompagnavano la notizia della scoperta di Proxima b (come quella in cima a questa pagina) non riuscivano a catturare facilmente quell'incertezza. E così, sebbene gli esopianeti siano cose incredibilmente eccitanti da studiare e conoscere, vale la pena tenere la mente aperta quando emergono articoli sulla potenziale abitabilità dei pianeti che sono proprio accanto a noi. Almeno, finché non potremo effettivamente far loro visita.
