Un futuro osservatorio spaziale potrebbe utilizzare le esoeclissi per individuare le popolazioni delle esolune.
Se sei come noi, stai ancora uscendo dall'euforia celeste che è stata l'eclissi solare totale del mese scorso. Lo spettacolo della Luna che oscura il Sole ha anche fornito agli astronomi in passato opportunità scientifiche uniche, dalla scoperta dell'elio alla prova della relatività generale. Ora, le eclissi nei sistemi esoplanetari remoti potrebbero aiutare nella caccia alle sfuggenti esolune.
Un recente studio dell'Università del Michigan in collaborazione con la Johns Hopkins APL e il Dipartimento di Fisica e il Kavli Institute for Astrofisica e Ricerca Spaziale presso il Massachusetts Institute of Technology intitolato "Exomoons &Exorings with the Habitable Worlds Observatory I:On the Detection of Earth-Moon Analog Shadows &Eclipses", pubblicato su arXiv server di prestampa, sembra utilizzare una missione futura per cercare eclissi, transiti e occultazioni in sistemi distanti.
"È probabile che HWO sia in grado di rilevare esolune utilizzando una varietà di metodi di rilevamento, a differenza degli osservatori esistenti", ha detto a Universe Today l'autrice principale dello studio Mary Anne Limbach (Università del Michigan). "In un sistema in cui rileviamo un'esomuna tramite un'eso-eclissi, potremmo essere in grado di osservare altre tracce, come la luce della Luna all'interno dello spettro di luce riflessa combinata della Luna e del pianeta."
Il proposto Habitable Worlds Observatory (HWO) è stato derivato dal concetto LUVOIR-B (Large Ultraviolet Optical and Infrared explorer). Ciò è stato evidenziato nel sondaggio decennale Astro2020 per l’astronomia spaziale. HWO funzionerebbe dal punto Lagrange Sole-Terra L2 (l'attuale sede di Euclid e JWST) e verrà lanciato su un SLS o su Falcon Heavy a metà degli anni '30.
HWO utilizzerebbe uno “scudo stellare” a volo libero, che gli consentirebbe di osservare direttamente gli esopianeti in orbita attorno alle stelle. Ma ciò che veramente alletta gli osservatori è l'idea di vedere grandi lune orbitare attorno a detti pianeti. Finora, le affermazioni sulla rilevazione di esolune come Kepler-1625b e Kepler-1708b sono rimaste sfuggenti. Se, tuttavia, queste lune orbitano lungo i rispettivi piani eclittici, vedremmo cali di luminosità rivelatori mentre queste lune passano nell'ombra del pianeta, per poi proiettare nuovamente le loro ombre sull'ospite primario.
In astronomia, chiamiamo questo modello di transito dell'eclissi una serie di eventi reciproci, quando un corpo passa davanti a un altro. Nel nostro sistema solare, Giove ne è un ottimo esempio. La Terra e la Luna sperimentano eventi simili due volte l'anno durante le cosiddette stagioni delle eclissi.
"La missione principale di HWO è quella di cercare tracce di vita su pianeti in orbita attorno ad altre stelle. Per raggiungere questo obiettivo, HWO dovrà osservare molti sistemi stellari vicini, a volte per diversi giorni alla volta", afferma Limbach.
"Durante queste osservazioni, HWO misurerà la luce riflessa dai pianeti del sistema ripresi direttamente. Se durante questo periodo si verificasse un'eso-eclissi (o transito), osserveremmo significativamente meno luce dal pianeta durante l'eclissi (fino a circa 30% in meno per un analogo Terra-Luna, a seconda della fase orbitale)."
Abbiamo già un’idea di come potrebbe apparire a distanza una “eso-eclissi” o un evento di transito. Nel 2008, la NASA ha riproposto la navicella spaziale Deep Impact per quello che era noto come EPOXI (una combinazione di due acronimi:le missioni Deep Impact Extended Investigation e Extrasolar Planet Observation and Characterization). Guardando indietro al sistema Terra-Luna, EPOXI ha visto una serie di transiti. Questi danno ai ricercatori un'idea di come potrebbe apparire un evento del genere.
L’Osservatorio dei mondi abitabili funzionerebbe nel vicino infrarosso, una banda in cui le grandi lune potrebbero eclissare i mondi che li ospitano. Con un sistema analogico Terra-Luna, si prevede che HWO vedrà 2-20 eventi reciproci fino a 10 parsec di distanza. Eventi di giganti gassosi più grandi potrebbero essere rilevabili fino a 20 parsec di distanza.
"Poiché HWO avrà a disposizione più metodi di rilevamento delle esolune e prevediamo che questi faciliteranno il rilevamento delle esolune, HWO potrebbe essere in grado di rivelare informazioni generali sulle esolune come popolazione, come quanto siano comuni o rare le grandi lune attorno ai pianeti simili alla Terra, o le circostanze fisiche in cui si trovano facilmente le esolune", afferma Jacob Lustig-Yager (Università di Washington). "Se HWO fosse in grado di rilevare molte esolune, ciò potrebbe aprire la porta a tali studi sulla popolazione in futuro."
A dire il vero, il rilevamento delle esolune attraverso le esoeclissi che producono sarà difficile. Ciò rappresenterà l’avanguardia di ciò di cui è capace anche l’Osservatorio dei mondi abitabili. Questo metodo dovrà fare i conti anche con i falsi segnali. Questi includono possibili "eso-anelli" e persino la variabilità meteorologica e la rotazione che modificano l'albedo o la luminosità complessiva dell'ospite primario.
Tra i lati positivi, i ricercatori notano che i sistemi più giovani dovrebbero produrre più eventi reciproci. Pensate al sistema Terra-Luna all’inizio della sua storia, quando la Luna fu strappata per la prima volta dalla Terra ed era molto più vicina. Questa luna primordiale si sarebbe profilata imponente nel cielo, producendo numerose eclissi.
"Il prossimo aspetto che stiamo indagando è la rilevabilità spettroscopica delle lune "simili alla Terra" che orbitano attorno a pianeti giganti gassosi nella zona abitabile", afferma Limbach. "Sebbene tali lune siano state spesso immaginate nella cultura popolare (ad esempio, Endor e Pandora), HWO potrebbe essere il primo osservatorio in grado di rilevarle e caratterizzarle, qualora dovessero esistere."
In definitiva, i metodi descritti potrebbero portare al rilevamento di un'intera popolazione di esolune, permettendoci di dire con una certa autorità quanto siano comuni nel cosmo.
