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Spazio e Scienze

Team italiano scopre la super Terra di Halloween

C'è chi la sera di Halloween va in giro vestito di maschera a chiedere dolcetti, e chi resta sveglio tutta la notte per scrutare il cielo con un telescopio. Questo è ciò che ha fatto un astrofilo della provincia di Lecce, che ha osservato una regione del cielo nella quale stava avvenendo un fenomeno molto […]

C'è chi la sera di Halloween va in giro vestito di maschera a chiedere dolcetti, e chi resta sveglio tutta la notte per scrutare il cielo con un telescopio. Questo è ciò che ha fatto un astrofilo della provincia di Lecce, che ha osservato una regione del cielo nella quale stava avvenendo un fenomeno molto particolare: un evento di microlensing gravitazionale prodotto da una nana bruna e una super Terra.

Microlensing gravitazionale

Prima di continuare con la notizia è il caso di spiegare cos'è il microlensing gravitazionale.

La teoria della relatività generale prevede che i fotoni (le particelle di cui è composta la luce), come qualsiasi cosa dotata di energia, vengano deviati dai campi gravitazionali, a causa delle deformazioni che questi inducono nello spaziotempo. Questo fenomeno è noto come deflessione della luce ed è stata la prima predizione della teoria di Einstein ad essere verificata sperimentalmente, nel 1919, durante l'osservazione da parte di Sir Arthur Eddington di un'eclissi totale di Sole.

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La luce proveniente dalla stella lontana nella posizione "a" viene deviata, passando vicino al campo gravitazionale del corpo al centro dell'immagine, e giunge all'osservatore sul pianeta in basso a destra. Costui, però, vedrà il raggio di luce come se provenisse dalla posizione "b". Crediti: Hyper-Mathematics – Uzayzaman / Spacetime.

Un ulteriore effetto della deflessione della luce è che il corpo massivo che si trova fra l'osservatore e la stella lontana funge, in un certo senso, da "lente", quindi l'osservatore riceverà "più luce" proveniente dalla stella lontana, rispetto alla condizione di assenza di questo fenomeno. Da qui il nome del fenomeno, lensing gravitazionale. Il microlensing gravitazionale è un particolare tipo di evento di lensing gravitazionale in cui la distanza fra posizione effettiva di una sorgente ("a", nell'immagine precedente) e la sua posizione apparente ("b", nell'immagine precedente) è talmente piccola da non poter essere apprezzata con un telescopio, da qui il prefisso "micro-". Tuttavia, monitorando nel corso del tempo la luce che proviene dalla stella lontana si può vedere un aumento, apparente, della sua luminosità e questo permette di riconoscere che il fenomeno sta avendo luogo.

Può succedere, a causa del moto dei corpi celesti, che per un certo periodo di tempo, tipicamente poche decine di giorni, ci sia un allineamento quasi perfetto fra la Terra, una stella lontana e un sistema (costituito da uno o più corpi) che svolge il ruolo di lente gravitazionale. Rappresentando l'andamento nel tempo della quantità di luce osservata dalla Terra proveniente dalla sorgente lontana si ottiene la cosiddetta curva di luce. Studiando la forma della curva di luce di una stella soggetta al fenomeno di microlensing è possibile ottenere informazioni sul sistema di oggetti che costituiscono la "lente gravitazionale", in particolare è possibile determinare se si tratti di uno o più corpi (per esempio una stella e un pianeta attorno a essa) e le loro masse.

Per maggiore chiarezza, nella stragrande maggioranza dei casi degli eventi di microlensing, la stella lontana è completamente slegata dal sistema che costituisce la lente, anzi, generalmente è lontana diverse migliaia di anni luce, i due sistemi si limitano semplicemente ad essere allineati con la Terra per qualche giorno. La particolarità del microlensing è quindi che guardando una stella si hanno informazioni su uno o più altri corpi celesti scollegati. Questo fenomeno, in definitiva, permette di scoprire nuovi pianeti sfruttando i loro effetti gravitazionali, anche senza vedere direttamente la stella compagna. Ciò permette di studiare pianeti altrimenti inaccessibili con altre tecniche di individuazione degli esopianeti, come velocità radiali e transiti.

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Schema di un evento di microlensing prodotto da un sistema stella-pianeta. L'osservatore guarda la stella lontana ("source star"). A causa del temporaneo allineamento fra osservatore, stella lontana e il sistema stella-pianeta ("lensing star" e "planet"), la luce che l'osservatore vede provenire dalla stella lontana aumenta per un certo periodo di tempo, per poi ritornare al valore iniziale. I due picchi stretti nella curva di luce sono indicazione del fatto che la lente gravitazionale è costituita da un sistema binario. Crediti: Didier Queloz, Nature 439, 400-401.

Un aneddoto: Albert Einstein aveva previsto teoricamente il microlensing gravitazionale ma, come scrisse nel 1936 in un articolo pubblicato sulla rivista Science su insistenza dell'ingegnere ceco Rudi Mandl, era fortemente scettico sulla possibilità di osservarlo effettivamente. Solo nel 1986 l'astronomo polacco Bohdan PaczyÅ„ski suggerì una strategia per osservare questo fenomeno, cosa che finalmente avvenne pochi anni dopo.

La scoperta della super Terra

Ritorniamo alla notizia. Lo scorso 25 ottobre l'astrofilo giapponese Tadashi Kojima ha notato che la luminosità della stella identificata col nome TCP J05074264+2447555 stava cambiando in maniera anomala e fu diramata l'allerta in tutto il mondo per continuare a monitorare l'andamento della sua luce, per chiunque fosse interessato.

Un gruppo di scienziati dell'Università del Salento, guidati dal ricercatore Achille Nucita, ha messo insieme i dati – compresi quelli raccolti da un astrofilo leccese la notte del 31 ottobre – e ha realizzato che l'anomalia della curva di luce della stella era dovuta a un evento di microlensing. In particolare, gli astronomi hanno scoperto che si trattava di un evento dovuto a un sistema binario, costituito da una stella, probabilmente una nana bruna, attorno alla quale ruota un pianeta con massa compresa nell'intervallo tra 3 e 16 masse terrestri, cioè una super Terra.

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Rappresentazione artistica del fenomeno del microlensing nella sorgente TCP J05074264+2447555. Crediti: Achille Nucita (autore della scoperta).

La scoperta del pianeta è particolarmente fortunata. Innanzitutto si tratta dell'evento di microlensing più vicino mai osservato: la sorgente TCP J05074264+2447555 si trova a "soli" 2300-2600 anni luce da noi. In secondo luogo, affinché sia visibile, un evento di microlensing richiede un allineamento quasi perfetto fra sorgente lontana, sistema di lenti e osservatore. È facile immaginare che il verificarsi di una tale condizione sia estremamente rara, infatti gli eventi di microlensing generalmente sono ricercati verso il centro della Via Lattea, regione del cielo nella quale la densità di stelle è elevatissima, per massimizzare la probabilità di osservare un evento. La sorgente Tcp J05074264+2447555, invece, si trova quasi perfettamente nella direzione opposta al centro della Galassia, verso l'anticentro galattico, in una regione del cielo con una bassa densità di stelle, rendendo così questo episodio ancora più fortunato!

Curiosamente, gli scienziati dell'Università del Salento sembrano essere specializzati nella scoperta di eventi di microlensing estremi: nel 2009 lo stesso team aveva individuato, sempre in un evento di microlensing, il primo candidato pianeta extragalattico (articolo su MNRAS), nella galassia di Andromeda, a più di 2 milioni di anni luce da noi.

Mosè Giordano è assegnista di ricerca all'Università dell'Aquila. Ha al suo attivo pubblicazioni su ApJ, MNRAS, A&A e altre prestigiose riviste specializzate, si occupa di divulgazione scientifica ed è un appassionato di tecnologia. Collabora con Tom's Hardware per la produzione di contenuti scientifici.

 


Tom's Consiglia

Se le scoperte in ambito cosmologico vi attirano leggete L'universo dal nulla, un ottimo libro accessibile a tutti scritto da Lawrence Krauss, fisico e astronomo di grande spessore.