Esci fuori in una notte limpida, e puoi essere certo di qualcosa che i nostri antenati potevano solo immaginare:ogni stella che vedi probabilmente ospita almeno un pianeta.

I mondi in orbita attorno ad altre stelle sono chiamati "esopianeti, " e sono disponibili in un'ampia varietà di dimensioni, da giganti gassosi più grandi di Giove a piccoli, pianeti rocciosi grandi quanto la Terra o Marte. Possono essere abbastanza caldi da far bollire il metallo o congelati. Possono orbitare intorno alle loro stelle così strettamente che un "anno" dura solo pochi giorni; possono orbitare due soli contemporaneamente. Alcuni esopianeti sono furfanti senza sole, vagando per la galassia nell'oscurità permanente.

quella galassia, la via Lattea, è il fitto flusso di stelle che taglia il cielo nel punto più oscuro, notti più limpide. La sua estensione a spirale contiene probabilmente circa 400 miliardi di stelle, il nostro Sole in mezzo a loro. E se ognuna di quelle stelle non ha un solo pianeta, ma, come il nostro, un intero sistema di loro, quindi il numero di pianeti nella galassia è veramente astronomico:stiamo già andando verso i trilioni.

Noi umani abbiamo speculato su tali possibilità per migliaia di anni, ma la nostra è la prima generazione a saperlo, con certezza, che gli esopianeti sono davvero là fuori. Infatti, via là fuori. La nostra stella vicina più vicina, Prossima Centauri, è stato recentemente scoperto che possiede almeno un pianeta, probabilmente roccioso. È a 4,5 anni luce di distanza, più di 25 trilioni di miglia (40 trilioni di chilometri). La maggior parte degli esopianeti trovati finora si trova a centinaia o migliaia di anni luce di distanza.

La cattiva notizia:non abbiamo ancora modo di raggiungerli, e non lascerà impronte su di loro tanto presto. La buona notizia:possiamo dare un'occhiata a loro, prendere le loro temperature, assaporare le loro atmosfere e, forse un giorno presto, rilevare segni di vita che potrebbero essere nascosti in pixel di luce catturati da questi dim, mondi lontani.

Il primo esopianeta a irrompere sulla scena mondiale è stato 51 Pegasi b, un "Giove caldo" a 50 anni luce di distanza che è bloccato in un'orbita di quattro giorni attorno alla sua stella. L'anno spartiacque è stato il 1995. All'improvviso, gli esopianeti erano una cosa.

Ma alcuni indizi erano già emersi. Un pianeta ora noto come Tadmor è stato rilevato nel 1988, sebbene la scoperta sia stata ritirata nel 1992. Dieci anni dopo, dati sempre migliori hanno mostrato definitivamente che era davvero lì, dopo tutto.

E anche un sistema di tre "pianeti pulsar" era stato rilevato, a partire dal 1992. Questi pianeti orbitano attorno a una pulsar di circa 2, 300 anni luce di distanza. Le pulsar sono quelle ad alta densità, cadaveri di stelle morte in rapida rotazione, rastrellando tutti i pianeti in orbita intorno a loro con lance roventi di radiazioni.

Ora viviamo in un universo di esopianeti. Il conteggio dei pianeti confermati è 3, 700, e in aumento. Questo proviene solo da un piccolo campione della galassia nel suo insieme. Il conteggio potrebbe salire a decine di migliaia entro un decennio, all'aumentare del numero, e osservando il potere, di telescopi robotici lanciati nello spazio.

Come siamo arrivati ​​qui?

Ci troviamo su un precipizio della storia scientifica. L'era delle prime esplorazioni, e i primi rilevamenti confermati di esopianeti, sta lasciando il posto alla fase successiva:telescopi più affilati e sofisticati, nello spazio e a terra. Andranno ampi ma anche approfondiranno. Alcuni avranno il compito di fare un censimento della popolazione sempre più preciso di questi mondi lontani, inchiodando le loro molte dimensioni e tipi. Altri faranno un'ispezione più ravvicinata dei singoli pianeti, le loro atmosfere, e il loro potenziale per ospitare una qualche forma di vita.

Imaging diretto di esopianeti, ovvero immagini reali – giocheranno un ruolo sempre più importante, sebbene siamo arrivati ​​al nostro attuale stato di conoscenza principalmente attraverso mezzi indiretti. I due metodi principali si basano su oscillazioni e ombre. Il metodo "oscillazione", detta velocità radiale, osserva i tremori rivelatori delle stelle mentre vengono tirate avanti e indietro dai rimorchiatori gravitazionali di un pianeta in orbita. La dimensione dell'oscillazione rivela il "peso, "o massa, del pianeta.

Questo metodo ha prodotto i primi rilevamenti confermati di esopianeti, di cui 51 Peg nel 1995, scoperto dagli astronomi Michel Mayor e Didier Queloz. I telescopi terrestri che utilizzano il metodo della velocità radiale hanno scoperto finora quasi 700 pianeti.

Ma la stragrande maggioranza degli esopianeti è stata trovata cercando le ombre:l'incredibilmente piccolo tuffo nella luce di una stella quando un pianeta attraversa la sua faccia. Gli astronomi chiamano questo attraversamento un "transito".

La dimensione del tuffo nella luce delle stelle rivela quanto sia grande il pianeta in transito. Non sorprende, questa ricerca di ombre planetarie è nota come metodo del transito.

Il telescopio spaziale Kepler della NASA, lanciato nel 2009, ha trovato quasi 2, 700 esopianeti confermati in questo modo. Ora nella sua missione "K2", Keplero sta ancora scoprendo nuovi pianeti, anche se il suo carburante dovrebbe esaurirsi presto.

Ogni metodo ha i suoi vantaggi e svantaggi. I rilevamenti di oscillazione forniscono la massa del pianeta, ma non dare informazioni sulla circonferenza del pianeta, o diametro. I rilevamenti di transito rivelano il diametro ma non la massa.

Ma quando più metodi vengono usati insieme, possiamo apprendere le statistiche vitali di interi sistemi planetari, senza mai visualizzare direttamente i pianeti stessi. Il miglior esempio finora è il sistema TRAPPIST-1 a circa 40 anni luce di distanza, dove sette pianeti più o meno delle dimensioni della Terra orbitano attorno a un piccolo, stella Rossa.

I pianeti TRAPPIST-1 sono stati esaminati con telescopi terrestri e spaziali. Gli studi spaziali hanno rivelato non solo i loro diametri, ma la sottile influenza gravitazionale che questi sette pianeti ravvicinati hanno l'uno sull'altro; da questa, gli scienziati hanno determinato la massa di ogni pianeta.

Quindi ora conosciamo le loro masse e i loro diametri. Sappiamo anche quanta dell'energia irradiata dalla loro stella colpisce le superfici di questi pianeti, permettendo agli scienziati di stimare le loro temperature. Possiamo anche fare stime ragionevoli del livello di luce, e indovina il colore del cielo, se fossi in piedi su uno di loro. E mentre molto rimane sconosciuto su questi sette mondi, compreso se possiedono atmosfere o oceani, lastre di ghiaccio o ghiacciai, è diventato il sistema solare più conosciuto a parte il nostro.

Dove stiamo andando?

La prossima generazione di telescopi spaziali è alle porte. Il primo è il lancio di TESS, il Transiting Exoplanet Survey Satellite. Questo straordinario strumento effettuerà un rilevamento quasi a tutto cielo del più vicino, stelle più luminose per cercare pianeti in transito. Keplero, il passato maestro dei transiti, passerà la torcia della scoperta a TESS.

TESS, a sua volta, rivelerà i migliori candidati per uno sguardo più da vicino con il James Webb Space Telescope, attualmente programmato per il lancio nel 2020. Il telescopio Webb, schierando un gigante, segmentato, specchio raccoglitore di luce che cavalcherà su una piattaforma simile a ciottoli, è progettato per catturare la luce direttamente dai pianeti stessi. La luce quindi può essere suddivisa in uno spettro multicolore, una sorta di codice a barre che mostra quali gas sono presenti nell'atmosfera del pianeta. Gli obiettivi di Webb potrebbero includere "super Terre, "o pianeti più grandi della Terra ma più piccoli di Nettuno, alcuni che potrebbero essere pianeti rocciosi come le nostre versioni super-dimensioni.

Poco si sa di questi grandi pianeti, compreso se alcuni potrebbero essere adatti alla vita. Se siamo molto fortunati, forse uno di loro mostrerà segni di ossigeno, anidride carbonica e metano nella sua atmosfera. Una tale miscela di gas ci ricorderebbe fortemente la nostra atmosfera, forse indicando la presenza della vita.

Ma la ricerca di atmosfere simili alla Terra su esopianeti delle dimensioni della Terra dovrà probabilmente aspettare una futura generazione di sonde spaziali ancora più potenti negli anni 2020 o 2030.

Grazie all'indagine statistica del telescopio Kepler, sappiamo che le stelle in alto sono ricche di compagni planetari. E mentre osserviamo il cielo notturno, possiamo essere sicuri non solo di una vasta moltitudine di esopianeti vicini, ma di qualcos'altro:l'avventura è appena cominciata.