Scienziati del Max Planck Institute for Solar System Research (MPS), l'Università Georg August di Göttingen, e l'Osservatorio Sonneberg hanno scoperto 18 pianeti delle dimensioni della Terra oltre il sistema solare. I mondi sono così piccoli che i sondaggi precedenti li avevano trascurati. Uno di questi è uno dei più piccoli finora conosciuti; un altro potrebbe offrire condizioni favorevoli alla vita. I ricercatori hanno rianalizzato una parte dei dati del telescopio spaziale Kepler della NASA con un metodo nuovo e più sensibile che hanno sviluppato. Il team stima che il loro nuovo metodo ha il potenziale per trovare più di 100 esopianeti aggiuntivi nell'intero set di dati della missione Kepler. Gli scienziati descrivono i loro risultati sulla rivista Astronomia e astrofisica .

Finora sono noti più di 4000 pianeti in orbita attorno a stelle al di fuori del nostro sistema solare. Di questi cosiddetti esopianeti, circa il 96 percento sono significativamente più grandi della nostra Terra, la maggior parte di loro è più paragonabile alle dimensioni dei giganti gassosi Nettuno o Giove. Questa percentuale probabilmente non riflette le condizioni reali nello spazio, però, poiché i pianeti piccoli sono molto più difficili da rintracciare rispetto a quelli grandi. Inoltre, i piccoli mondi sono bersagli affascinanti nella ricerca di simili alla Terra, pianeti potenzialmente abitabili al di fuori del sistema solare.

I 18 mondi appena scoperti rientrano nella categoria dei pianeti delle dimensioni della Terra. Il più piccolo di loro è solo il 69 percento delle dimensioni della Terra; il più grande è poco più del doppio del raggio della Terra. E hanno un'altra cosa in comune:finora non è stato possibile rilevare tutti i 18 pianeti nei dati del Kepler Space Telescope. Gli algoritmi di ricerca comuni non erano abbastanza sensibili.

Nella loro ricerca di mondi lontani, gli scienziati usano spesso il cosiddetto metodo del transito per cercare stelle con cali di luminosità che si ripetono periodicamente. Se una stella ha un pianeta il cui piano orbitale è allineato con la linea di vista della Terra, il pianeta occulta una piccola frazione della luce stellare mentre passa davanti alla stella una volta per orbita.

"Gli algoritmi di ricerca standard tentano di identificare improvvisi cali di luminosità, " spiega il dottor Rene Heller di MPS, primo autore delle pubblicazioni attuali. "In realtà, però, un disco stellare appare leggermente più scuro ai margini che al centro. Quando un pianeta si muove davanti a una stella, quindi inizialmente blocca meno luce stellare rispetto a metà del transito. L'oscuramento massimo della stella si verifica al centro del transito appena prima che la stella diventi di nuovo gradualmente più luminosa, " lui spiega.

I grandi pianeti tendono a produrre variazioni di luminosità profonde e chiare delle loro stelle ospiti in modo che la sottile variazione di luminosità dal centro all'arto della stella difficilmente abbia un ruolo nella loro scoperta. Piccoli pianeti, però, presentare agli scienziati sfide immense. Il loro effetto sulla luminosità stellare è così piccolo che è estremamente difficile distinguerlo dalle naturali fluttuazioni di luminosità della stella e dal rumore che deriva necessariamente da qualsiasi tipo di osservazione. Il team di René Heller è stato ora in grado di dimostrare che la sensibilità del metodo di transito può essere notevolmente migliorata, se si assume una curva di luce più realistica nell'algoritmo di ricerca.

"Il nostro nuovo algoritmo aiuta a tracciare un'immagine più realistica della popolazione di esopianeti nello spazio, " riassume Michael Hippke del Sonneberg Observatory. "Questo metodo costituisce un significativo passo avanti, specialmente nella ricerca di pianeti simili alla Terra."

I ricercatori hanno utilizzato i dati del telescopio spaziale Kepler della NASA come banco di prova per il loro nuovo algoritmo. Nella prima fase di missione dal 2009 al 2013, Keplero registrò le curve di luce di oltre 100, 000 stelle, con conseguente scoperta di oltre 2300 pianeti. Dopo un difetto tecnico, il telescopio doveva essere utilizzato in una modalità di osservazione alternativa, chiamata missione K2, ma ha comunque monitorato più di altri 100, 000 stelle entro la fine della missione nel 2018. Come primo campione di prova per il loro nuovo algoritmo, i ricercatori hanno deciso di rianalizzare tutte le 517 stelle del K2 che erano già note per ospitare almeno un pianeta in transito.

Oltre ai pianeti precedentemente conosciuti, i ricercatori hanno scoperto 18 nuovi oggetti che erano stati precedentemente trascurati. "Nella maggior parte dei sistemi planetari che abbiamo studiato, i nuovi pianeti sono i più piccoli, " Il coautore Kai Rodenbeck dell'Università di Göttingen e MPS descrive i risultati. Inoltre, la maggior parte dei nuovi pianeti orbitano intorno alla loro stella più vicino dei loro compagni planetari precedentemente conosciuti. Le superfici di questi nuovi pianeti quindi probabilmente hanno temperature ben superiori a 100 gradi Celsius; alcuni hanno persino temperature fino a 1000 gradi Celsius. Solo uno dei corpi è un'eccezione:probabilmente orbita attorno alla sua stella nana rossa all'interno della cosiddetta zona abitabile. A questa favorevole distanza dalla sua stella, questo pianeta può offrire condizioni in cui l'acqua liquida potrebbe formarsi sulla sua superficie, uno dei prerequisiti di base per la vita come la conosciamo sulla Terra.

Certo, i ricercatori non possono escludere che il loro metodo, pure, è cieco ad altri pianeti nei sistemi che hanno studiato. In particolare, piccoli pianeti a grandi distanze dalle loro stelle ospiti sono noti per essere problematici. Richiedono più tempo per completare un'orbita completa rispetto ai pianeti che orbitano più vicino alle loro stelle. Di conseguenza, i transiti dei pianeti in orbite larghe si verificano meno spesso, il che rende i loro segnali ancora più difficili da rilevare.

Il nuovo metodo sviluppato da Heller e dai suoi colleghi apre possibilità affascinanti. Oltre alle 517 stelle ora oggetto di indagine, la missione Kepler offre anche set di dati per centinaia di migliaia di altre stelle. I ricercatori presumono che il loro metodo consentirà loro di trovare più di 100 altri mondi delle dimensioni della Terra nei dati della missione primaria Kepler. "Questo nuovo metodo è particolarmente utile anche per preparare la prossima missione PLATO che sarà lanciata nel 2026 dall'Agenzia spaziale europea, " afferma il Prof. Dr. Laurent Gizon, Amministratore delegato presso MPS. PLATO scoprirà e caratterizzerà molti altri sistemi multi-pianeti attorno a stelle simili al Sole, alcuni dei quali saranno in grado di ospitare la vita.