Dicono che ci sia più di un modo per scuoiare un gatto interstellare, e in astronomia c'è più di un modo per trovare esopianeti alieni in orbita attorno a una stella lontana. Con la recente chiusura della prolifica missione Kepler della NASA e le sue scoperte inaspettate, è tempo di guardare al futuro, e verso le alternative.

Ballando con la stella

La navicella Kepler, e il suo successore TESS, si basa sulla ricerca di esopianeti per allineamento fortunato. Se per caso l'orbita di un pianeta estraneo interseca la nostra visione della sua stella madre, allora il pianeta di tanto in tanto attraverserà la nostra linea di vista, causando un'eclissi minuscola ma misurabile, un calo rivelatore di luminosità della stella che rivela la presenza del pianeta.

Ovviamente la maggior parte dei sistemi solari non avrà allineamenti così fortunati, quindi queste missioni passano molto tempo a fissare inutilmente molte stelle. Cosa c'è di più, questi metodi di transito rivelano una demografia distorta dell'universo. Per aumentare al meglio le possibilità di un allineamento fortunato, è meglio se l'esopianeta è vicino alla sua stella; se il pianeta è lontano, allora deve essere davvero fortunato che la sua orbita cada lungo la nostra linea di vista. Quindi i tipi di pianeti trovati da una missione come Kepler daranno un ritratto ingiusto di tutti i tipi di pianeti davvero là fuori.

È una buona cosa che ci sia più di un modo per trovare un esopianeta.

Sappiamo tutti che le catene della gravità incatenano un pianeta alla sua stella. L'enorme influenza gravitazionale di quella stella mantiene la sua famiglia planetaria in orbita. Ma la gravità funziona in entrambe le direzioni:mentre i pianeti si muovono nelle loro orbite, tirano avanti e indietro le loro stelle madri, facendo vacillare quelle stelle.

Tutti i pianeti lo fanno in una certa misura. Nel caso della Terra l'effetto è quasi trascurabile, ma la grande mole di Giove è in grado di trascinare la nostra stella a una distanza maggiore del raggio del sole. Solo a causa di Giove da solo, il nostro sole raggiunge una velocità di circa una dozzina di metri al secondo, impiegando più di dieci anni per ripetere il suo ciclo. Un'impresa piuttosto meschina per un pianeta umile.

uno spostamento, Due turni

Salvo casi estremamente rari, non riusciamo mai a vedere le stelle oscillare e oscillare avanti e indietro sotto le suggestioni gravitazionali dei loro esopianeti. Ma possiamo vedere la luce da quelle stelle, e gli oggetti in movimento sposteranno la loro luce.

Esattamente nello stesso modo in cui una sirena si alza e si abbassa quando l'ambulanza ti supera di corsa, la luce può diventare più rossa o più blu a seconda del suo movimento:una fonte di luce che si muove verso di te apparirà sempre più blu, e una luce che si allontana sembra un po' più rossa.

Quindi, anche se non possiamo vedere la stella in movimento, possiamo rilevare il piccolo cambiamento nel suo schema di luce mentre il pianeta lo fa oscillare sempre più vicino a noi. Questo metodo funziona meglio quando il pianeta è direttamente lungo la nostra linea di vista (proprio come con il metodo di transito), ma può anche dare un segnale rilevabile quando non è perfettamente allineato. Finché la stella ha una discreta quantità di avanti e indietro nella nostra direzione, la luce si sposterà.

Naturalmente le stelle stesse sono in movimento nello spazio, provocando uno spostamento generale della luce, e misurazioni solide sono difficili da ottenere poiché le superfici stellari sono in tumulto, calderoni bollenti - non esattamente la migliore fonte per ottenere misurazioni precise dei movimenti. Ma il regolare, ritmico, i movimenti ripetuti dovuti all'influenza di un pianeta in orbita sporgono in modo molto evidente, assumendo la forma di una curva caratteristica, anche se non abbiamo osservato il sistema per un'intera orbita di un esopianeta.

Sì, gli astronomi sono così bravi.

Ricontrolla gli esopianeti

Questo non vuol dire che questo metodo (chiamato con vari nomi tecnici divertenti come "velocità radiale" e "spettroscopia Doppler") sia assolutamente perfetto e sblocchi istantaneamente tutti i segreti scientifici di un mondo alieno. Lontano da esso. Come qualsiasi altra tecnica appesa alla cintura degli attrezzi scientifici, ci sono carenze e limiti.

Per uno, il solo spostamento della luce non è sufficiente per rivelare completamente i dettagli dell'orbita esoplanetaria. Stiamo vedendo un pianeta relativamente piccolo perfettamente allineato con la nostra linea di vista? O un pianeta molto più grande con un'orbita inclinata? Entrambi i casi porterebbero allo stesso segnale:abbiamo bisogno di un arbitro.

Con le centinaia di esopianeti candidati nella borsa usando il metodo della velocità radiale, quanti di loro transitano anche davanti alla loro stella? Più specificamente, ora che abbiamo visto un pianeta una volta con una tecnica, possiamo riprenderlo in un follow-up con qualcosa come la missione TESS?

Non solo un follow-up confermerebbe i dettagli del pianeta (densità, raggio, ecc.) ne scoprirebbe anche di nuovi. Cosa c'è di più, questi tipi di controlli incrociati sono assolutamente cruciali per aiutare a scoprire pregiudizi nascosti e debolezze nei rispettivi metodi. La velocità radiale e i metodi di transito concordano sempre sulle proprietà degli esopianeti che trovano? Altrimenti, perchè no? Per utilizzare meglio i metodi in modo indipendente, dobbiamo esaminare attentamente i risultati quando vengono utilizzati contemporaneamente.

Sfortunatamente non possiamo aspettarci troppi crossover a caccia di pianeti. Un recente studio ha eseguito i numeri:a partire da centinaia di candidati etichettati con il metodo della velocità radiale, solo un paio di dozzine dovrebbero anche avere la fortuna di transitare. Di quelli, solo una dozzina circa sarà misurata da TESS durante i suoi due anni di osservazione. E di quelli, solo circa tre saranno transiti mai visti prima.

Anche se non sono molti campioni, i dati preziosi che otteniamo saranno ancora preziosi per le ricerche future e la futura comprensione dei nostri vicini esoplanetari.