Il telescopio spaziale Roman della NASA potrebbe scoprire 100.000 mondi nascosti e trasformare la nostra conoscenza dei pianeti della Via Lattea.

Ciò che rende Roman particolarmente interessante è la sua area di osservazione. La maggior parte delle scoperte di esopianeti finora effettuate proviene da regioni relativamente vicine della galassia. Roman, invece, esplorerà aree in gran parte inesplorate della Via Lattea, offrendo una visione molto più ampia dei sistemi planetari nella nostra galassia.

“La nostra galassia ospita una varietà di ambienti diversi, ma quando si tratta di cercare esopianeti, ne abbiamo esplorato solo uno: il nostro vicinato”, ha affermato Elisa Quintana, ricercatrice di esopianeti presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. Quintana dirige un team che si occupa di sviluppare software e simulazioni per preparare le osservazioni dei transiti di esopianeti da parte di Roman. “Roman estenderà la ricerca a sufficienza da includere altri habitat galattici, il che potrebbe aiutarci a capire come la formazione planetaria varia nelle diverse regioni della Via Lattea”.

Oggi, la maggior parte degli esopianeti conosciuti si trova entro poche migliaia di anni luce dalla Terra. Una delle principali indagini di Roman si spingerà ben oltre questo raggio, esaminando le stelle attraverso il denso rigonfiamento centrale della Via Lattea e estendendosi fino ai confini più remoti della galassia.

Alla ricerca di nuovi mondi nella Via Lattea

Roman monitorerà costantemente le stelle in un’ampia porzione della Via Lattea, alla ricerca di variazioni nella loro luminosità.

Una tecnica si basa sui transiti planetari. Quando un pianeta passa davanti alla sua stella dal nostro punto di vista, blocca una piccola quantità di luce stellare, causando un temporaneo affievolimento della stella.

Il telescopio utilizzerà anche una seconda tecnica chiamata microlensing. In questi fenomeni, la gravità di una stella in primo piano e degli eventuali pianeti che la accompagnano amplifica la luce di una stella più distante sullo sfondo, facendola apparire brevemente più luminosa.

Ciascun metodo è sensibile a diversi tipi di pianeti.

La tecnica del transito, che si prevede permetterà di scoprire circa 100.000 mondi, è particolarmente efficace nell’individuare pianeti grandi ed estremamente caldi. Questi pianeti bloccano una maggiore quantità di luce proveniente dalle loro stelle e completano le loro orbite con maggiore frequenza, il che li rende più facili da individuare.

Il microlensing, che si prevede rivelerà più di 1.000 mondi, eccelle nell’individuare pianeti più distanti dalle loro stelle, compresi sistemi simili al nostro sistema solare. Può rilevare pianeti piccoli come la Terra e Marte, sia all’interno delle zone abitabili che a distanze maggiori dalle loro stelle. Molti di questi mondi sono estremamente difficili, se non impossibili, da trovare con altri metodi di rilevamento.

Questi approcci complementari, nel loro insieme, permetteranno agli scienziati di studiare come si formano i pianeti in tutta la galassia, compresa la regione in cui potrebbe aver avuto origine il nostro sistema solare.

Indizi sulle origini della Terra

Oggi il nostro sistema solare si trova a circa 27.000 anni luce dal centro della Via Lattea. I ricercatori ritengono che si sia formato probabilmente circa 10.000 anni luce più vicino al centro galattico, prima di spostarsi gradualmente verso l’esterno fino alla sua posizione attuale.

Le prove a sostegno di questa idea provengono in gran parte dalla composizione chimica del Sole.

Gli astronomi usano il termine elementi pesanti per descrivere tutti gli elementi diversi dall’idrogeno e dall’elio, che si sono formati poco dopo la nascita dell’universo. Gli elementi più pesanti si creano all’interno delle stelle e diventano più abbondanti nel tempo, man mano che le successive generazioni di stelle nascono e muoiono.

Le stelle situate nelle regioni esterne della galassia generalmente contengono meno elementi pesanti. Al contrario, le stelle nel bulge galattico sono più vecchie e tendono ad essere più ricche di elementi come silicio, ossigeno e magnesio.

Queste differenze chimiche possono influenzare i tipi di pianeti che si formano attorno alle stelle. Alcuni sistemi potrebbero produrre pianeti più grandi, mondi più rocciosi o forse un numero maggiore di pianeti in generale. In alcuni casi, la composizione stellare potrebbe persino influenzare la formazione stessa dei pianeti.

Gli astronomi hanno già trovato prove dell’esistenza di tali relazioni tra stelle vicine.

“Le stelle con più elementi pesanti tendono ad ospitare più pianeti, soprattutto giganti”, ha affermato Robby Wilson, ricercatore post-dottorato presso il Goddard Space Flight Center della NASA, che ha condotto uno studio sulla probabilità di trovare pianeti in transito attorno alla stella Roman.

Esaminando popolazioni di stelle e pianeti completamente diverse nella Via Lattea, Roman potrebbe ampliare notevolmente questi studi e contribuire a rivelare quanto siano comuni i sistemi planetari come il nostro.

“Roman sarà particolarmente potente perché osserverà centinaia di milioni di stelle lontane, permettendo agli scienziati di confrontare le popolazioni di pianeti lontani con quelle trovate nelle vicinanze”, ha affermato Wilson. “Tutti questi dati ci forniranno molto materiale da analizzare, quindi ci stiamo preparando creando dati sintetici, rilevando pianeti simulati e utilizzando l’apprendimento automatico per filtrare i falsi positivi. In questo modo saremo pronti a partire immediatamente quando arriveranno i dati reali.”

Tutti i dati raccolti da Roman saranno disponibili al pubblico, consentendo sia ai ricercatori che ai cittadini scienziati di partecipare alla ricerca di nuovi mondi.

Studiare le atmosfere e i fenomeni meteorologici alieni.

Roman potrebbe inoltre fornire informazioni atmosferiche su migliaia di pianeti in transito che scoprirà.

“Roman non analizzerà le atmosfere con la stessa accuratezza di missioni come il telescopio spaziale James Webb della NASA, ma raccoglierà informazioni diverse su una scala molto più ampia”, ha affermato Wilson.

Mentre il telescopio spaziale James Webb si concentra su analisi chimiche dettagliate dei singoli pianeti, Roman esaminerà modelli climatici e di temperatura più ampi su migliaia di mondi. Questo ampio set di dati statistici potrebbe identificare tendenze importanti e contribuire a guidare le future osservazioni di Webb e di altri osservatori.

Un’area di particolare attenzione sarà quella dei “Giove caldi”, pianeti giganti di dimensioni simili a Giove che orbitano estremamente vicino alle loro stelle. Poiché Giove ha un diametro circa 11 volte maggiore di quello della Terra, questi mondi sono enormi e spesso completano un’orbita in pochi giorni. Le loro alte temperature permettono loro di emettere radiazioni infrarosse rilevabili.

Gli strumenti a infrarossi di Roman saranno in grado di osservare questi pianeti luminosi e studiare come la loro luminosità cambia nel tempo.

Quando un Giove caldo transita davanti alla sua stella, gli astronomi osservano un calo di luminosità. Un secondo calo, più lieve, si verifica quando il pianeta si sposta dietro la stella e la sua luce viene temporaneamente bloccata.

“Quel calo secondario ci dice quanto è luminoso, e quindi quanto è caldo, il pianeta”, ha affermato Wilson. “Monitorando come cambia la luminosità del pianeta durante la sua orbita, Roman può anche osservare le differenze tra il lato diurno e quello notturno, e persino rilevare spostamenti nella zona più calda del pianeta. Questo ci fornisce informazioni sui venti atmosferici e sulla circolazione del calore.”

Una nuova era per la scoperta degli esopianeti

La missione Kepler della NASA ha rivoluzionato la scienza degli esopianeti monitorando circa 100.000 stelle e dimostrando che i pianeti sono straordinariamente comuni nella Via Lattea.

“L’indagine su 100.000 stelle condotta dalla missione Kepler della NASA, ora conclusa, ha rivoluzionato il campo degli esopianeti oltre un decennio fa, insegnandoci che i pianeti sono persino più comuni delle stelle nella nostra galassia”, ha affermato Jorge Martínez-Palomera, astronomo del Goddard Space Flight Center della NASA, che sta contribuendo alla preparazione dei dati sugli esopianeti di Roman.

Si prevede che Roman porterà avanti questa eredità ben oltre. La sua indagine sul rigonfiamento galattico osserverà da sola circa 100 milioni di stelle, esplorando al contempo regioni della Via Lattea che rimangono in gran parte inesplorate.

“La missione di Roman, incentrata sulla bulge galattica, osserverà circa 100 milioni di stelle ed esplorerà aree poco studiate della nostra galassia, fornendo un insieme di dati fondamentali che rivoluzioneranno la nostra conoscenza di altri mondi e del nostro posto nell’Universo.”