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Il metodo che potrebbe mostrarci la superficie di un esopianeta — Transcript

by Amedeo Balbi · 1,824 words · 323 segments · language en · Watch on YouTube

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0:00Abbiamo già scoperto oltre 5.000 pianeti
0:02in orbita intorno ad altre stelle e il
0:04numero cresce in continuazione, ma a
0:06parte rarissime eccezioni, non abbiamo
0:09immagini di questi pianeti. Sappiamo che
0:11esistono, possiamo misurarne
0:13caratteristiche come la massa, il
0:15raggio, in alcuni casi addirittura la
0:17composizione atmosferica, ma non
0:19possiamo fare delle foto, perché questi
0:22pianeti sono troppo piccoli, troppo poco
0:24luminosi e ed è impossibile distinguerli
0:28dalla loro stella. Anche i migliori
0:30telescopi che potremmo costruire nei
0:31prossimi decenni potranno al massimo
0:34catturare di questi pianeti un'immagine
0:36che corrisponderà a un singolo pixel, un
0:38piccolo puntino luminoso senza nessun
0:41dettaglio,
0:42cosa che sarebbe, ovviamente,
0:43scientificamente importantissima, ma non
0:46è quello a cui pensiamo normalmente
0:48quando pensiamo a una foto. Ma c'è un
0:50metodo che, almeno in teoria,
0:52permetterebbe di ricostruire un'immagine
0:55di un pianeta in orbita intorno a
0:56un'altra stella, anche di un pianeta
0:58piccolo come la Terra, con un dettaglio,
1:01una risoluzione pazzesca, al punto da
1:03riuscire addirittura a osservare
1:05continenti, mari, nuvole, ammesso che ci
1:09siano. E tutto questo usando la nostra
1:11stella, il Sole, come se fosse un
1:14gigantesco telescopio. Ma come
1:15funzionerebbe una cosa del genere?
1:17Proviamo a capirlo.
1:25Vi ho già parlato in passato di come
1:27facciamo a scoprire e a studiare gli
1:30esopianeti, ovvero i pianeti che
1:32orbitano intorno ad altre stelle. C'è un
1:34video sul canale che parla proprio di
1:36questo e, a proposito, se non volete
1:39perdervi i nuovi video ogni volta che ci
1:41sono, iscrivetevi al canale, ma
1:42soprattutto attivate le notifiche
1:44cliccando sulla campanella. Questi
1:46pianeti sono lontani anni luce, in
1:49alcuni casi decine di anni luce, e con
1:51le tecnologie che abbiamo a disposizione
1:53in questo momento sarebbe del tutto
1:55impossibile pensare di mandare, per
1:58esempio, una sonda robotica a esplorarli
2:00da vicino. Ho spiegato perché non
2:02possiamo raggiungere altre stelle né di
2:05persona né con le sonde robotiche nel
2:08mio libro su un altro pianeta che
2:10trovate in libreria, negli store online,
2:11vi lascio il link nella descrizione. Ma
2:14non soltanto non possiamo avvicinarci e
2:16non potremo avvicinarci in futuro a
2:17questi pianeti, ma è anche molto
2:19difficile studiarli da lontano rimanendo
2:21sulla Terra con i telescopi. Nessuno dei
2:23telescopi attualmente esistenti
2:25neanche i più potenti e neanche quelli
2:27che potremmo costruire in futuro
2:29riusciranno a ottenere immagini dirette
2:32che vadano al di là di un singolo
2:33puntino luminoso, quindi è impossibile
2:35immaginare di vedere dettagli della
2:38superficie di questi pianeti usando le
2:40normali tecniche astronomiche. Per darvi
2:41un'idea, immaginate di voler ottenere
2:44una immagine ad alta risoluzione di un
2:46pianeta simile alla Terra in orbita
2:49intorno a un'altra stella a una
2:51distanza, mettiamo, di un centinaio di
2:53anni luce. Per ottenere la risoluzione
2:55necessaria a vedere continenti,
2:58mari, nuvole e altri dettagli di questo
3:01pianeta, dovreste costruire un
3:03telescopio con un diametro di circa
3:0775.000 km, ovvero sei volte il diametro
3:10della Terra e, ovviamente, è una cosa
3:12del tutto irrealizzabile. Ma, come
3:14spesso accade, c'è una scappatoia ed è
3:17la natura a fornirci una possibilità
3:19alternativa per ottenere un'immagine di
3:21questo tipo.
3:22E l'idea è quella di non usare un
3:25telescopio costruito da noi, ma di
3:27utilizzare un fenomeno che esiste
3:30nell'universo che si chiama lente
3:31gravitazionale. Vi ho già parlato di
3:33questo fenomeno, è stato scoperto da
3:34Albert Einstein ormai più di un secolo
3:36fa, lo usiamo in astronomia in
3:38continuazione, è basato sull'idea che la
3:41massa
3:42curva lo spazio, o meglio lo
3:44spazio-tempo, devia il cammino dei raggi
3:46luminosi e, quindi, agisce, in alcuni
3:48casi, effettivamente proprio come se
3:50fosse una lente. Siamo riusciti a
3:52applicare questa tecnica moltissime
3:54volte usando le galassie o gli ammassi
3:55di galassie come lente gravitazionale,
3:57appunto, e siamo riusciti in questo
3:59modo, per esempio, a ottenere immagini
4:01di oggetti, di galassie lontane che
4:04sarebbero troppo deboli da vedere con i
4:06telescopi tradizionali. Ma potremmo
4:08usare il Sole come lente gravitazionale,
4:11come se fosse un telescopio? In teoria,
4:13sì. È stato calcolato che usando il Sole
4:15come lente gravitazionale
4:17si potrebbe ingrandire l'immagine di un
4:19pianeta a 100 anni luce di distanza di
4:22100 miliardi di volte. Per farlo sarebbe
4:25sufficiente posizionare un telescopio
4:27anche di piccole dimensioni nel punto
4:29focale della lente gravitazionale
4:31solare, cioè nel punto dove convergono i
4:34raggi luminosi incurvati dalla massa del
4:37Sole. Perché non l'abbiamo già fatto
4:39allora? Beh, perché il punto focale
4:42della lente gravitazionale solare si
4:44trova a una distanza molto grande dal
4:46Sole, a una distanza di oltre 80
4:49miliardi di chilometri dal Sole, ovvero
4:51circa 550
4:53volte la distanza che c'è tra la Terra e
4:56il Sole. E nessuna sonda spaziale che è
4:58stata mai costruita dall'umanità si è
5:01spinta così lontano. Le più lontane di
5:03cui abbiamo già parlato, che sono le
5:04Voyager 1 e 2, hanno fatto all'incirca
5:08un terzo di questa strada, ma hanno
5:09viaggiato per oltre 40 anni. Quindi,
5:12semplicemente riuscire a mandare un
5:14telescopio laggiù, nel punto focale
5:16della lente gravitazionale solare,
5:18sarebbe molto complicato, ma non sarebbe
5:20impossibile. Si potrebbero usare diverse
5:22tecniche di propulsione, manovre
5:24assistite dalla gravità del Sole, oppure
5:26anche la vela fotonica, ovvero la vela
5:29spinta dalla luce solare, e si può
5:32dimostrare che, in teoria, una distanza
5:34del genere potrebbe essere coperta anche
5:35con tecnologie non troppo avveniristiche
5:37in un tempo di 20 o 30 anni. Quindi,
5:40potremmo in effetti, in futuro, riuscire
5:42a piazzare un telescopio nel punto
5:43focale della lente gravitazionale
5:45solare, ma arrivare laggiù non sarebbe
5:47l'unico ostacolo da superare. Il punto è
5:50che, per come funzionano le lenti
5:52gravitazionali, deve esserci un
5:53allineamento perfetto tra l'oggetto che
5:55fa la lente, cioè in questo caso il
5:57Sole,
5:58il telescopio che deve essere messo nel
6:01punto focale e l'oggetto distante che si
6:03vuole osservare, ovvero il pianeta.
6:05Quindi, rispetto al telescopio, il
6:07pianeta da osservare dovrebbe trovarsi
6:09esattamente alle spalle del Sole, ma
6:11questo significa che la luce del Sole
6:13sarebbe molto più brillante della luce
6:15del pianeta e quindi disturberebbe
6:17l'osservazione. Anche questo non è un
6:19ostacolo insuperabile, potrebbe essere
6:21affrontato, per esempio, costruendo uno
6:23schermo che ripari il telescopio dalla
6:26luce solare, ma non sarebbe un'impresa
6:28facile, tenendo conto che andrebbe fatta
6:30in maniera completamente automatica e
6:32soprattutto a una distanza enorme dalla
6:34Terra. Se riuscissimo a cancellare la
6:37luce del Sole, quello che resterebbe
6:39sarebbe la luce del pianeta distorta
6:41dalla curvatura della massa del Sole,
6:43quindi dalla lente gravitazionale. Ma
6:45dobbiamo ricordare che, per come
6:46funziona una lente gravitazionale,
6:48l'immagine che vedremmo non sarebbe
6:50esattamente l'immagine del pianeta.
6:53La luce del pianeta verrebbe distorta e
6:56quello che vedremmo sarebbe un anello
6:58luminoso che circonderebbe completamente
7:01il Sole. Quest'anello è chiamato anche
7:03anello di Einstein e sarebbe
7:05sottilissimo e non solo, bisognerebbe
7:07anche usare delle tecniche di analisi
7:09molto sofisticate per riportare il
7:12pianeta alla sua forma originale per
7:15ottenere un'immagine vera e propria. E
7:17le complicazioni, purtroppo, non
7:18finirebbero qui. Perché? Perché
7:21la lente gravitazionale è così potente
7:23che la luce del pianeta che finisce
7:25nell'anello di Einstein corrisponde
7:27soltanto a una regione molto piccola
7:29della superficie del pianeta, di pochi
7:31chilometri quadrati. In altre parole,
7:33una volta puntato in una certa
7:35direzione, il telescopio osserverebbe
7:39un ingrandimento enorme di una regione
7:43molto piccola del pianeta con un
7:44dettaglio pazzesco e per osservare però
7:46un'altra regione del pianeta dovrebbe
7:49cambiare direzione, dovrebbe spostarsi e
7:51quindi alla fine questa operazione
7:52andrebbe ripetuta un gran numero di
7:54volte per ottenere una dopo l'altra
7:58piccole porzioni della superficie del
8:00pianeta che poi andrebbero messe insieme
8:02e alla fine ricostruirebbero l'immagine
8:05completa. In teoria questa immagine
8:07finale così ricostruita sarebbe
8:09un'immagine ad alta risoluzione del
8:11pianeta che potrebbe contenere anche un
8:12milione di pixel e sarebbe capace di
8:14rivelare dettagli della superficie del
8:17pianeta di dimensioni di pochi
8:18chilometri e quindi pensate quanto
8:20sarebbe pazzesco vedere i continenti, le
8:23catene montuose, i fiumi, le nuvole,
8:26addirittura se ci fossero le città su
8:28questo pianeta che ripetiamo è un
8:30pianeta fuori dal sistema solare in
8:32orbita intorno a un'altra stella a
8:34distanze di molti anni luce da noi.
8:36Quindi sarebbe un risultato eccezionale
8:38ma come forse avrete capito sarebbe
8:40anche complicatissimo ottenerlo. Anche
8:42semplicemente puntare il telescopio
8:45nella direzione giusta sarebbe
8:46difficilissimo perché appunto basterebbe
8:49variare di pochissimo la direzione per
8:52ottenere un'immagine completamente
8:53diversa, qualunque piccolo spostamento
8:56del telescopio e anche lo spostamento
8:58del pianeta che comunque è in orbita
9:00intorno a un'altra stella provocherebbe
9:01potenzialmente una sfocatura
9:03nell'immagine, sbagliare a puntare il
9:06telescopio e prendere invece del pianeta
9:09la luce della stella intorno a cui
9:11orbita il pianeta, anche questo
9:12rovinerebbe completamente l'immagine. Ci
9:14sarebbe però un altro problema legato
9:16sempre a al precedente, ovvero il fatto
9:19che dovendo il telescopio, il sole e il
9:22pianeta trovarsi lungo una retta il
9:26telescopio una volta posizionato in un
9:28certo punto, in un punto focale della
9:31lente gravitazionale solare, potrebbe
9:33osservare soltanto un pianeta che si
9:35trovi esattamente lungo quella
9:36direzione. Per osservare un altro
9:39pianeta bisognerebbe collocare il
9:41telescopio in un punto completamente
9:43diverso che sarebbe incredibilmente
9:45distante dal precedente, quindi in
9:46pratica si tratterebbe di mandare
9:48diversi telescopi, ognuno in un punto
9:51diverso della focale del Sole e quindi
9:55ogni telescopio potrebbe osservare
9:57soltanto un pianeta. Quindi se vogliamo
10:00immaginare come potrebbe essere
10:01realizzata una cosa del genere, dovremmo
10:03immaginare o una flotta di telescopi
10:06mandati tutti a questa enorme distanza
10:09dal Sole e posizionati in diversi punti
10:11intorno al Sole, in una sfera
10:13che circonda il Sole e ogni telescopio
10:16dovrebbe quindi osservare un bersaglio
10:17diverso, oppure dovremmo immaginare che
10:20questa cosa venga fatta soltanto per
10:22alcuni bersagli molto precisi
10:25individuati in anticipo. Potremmo
10:27pensare che nei prossimi decenni le
10:29varie osservazioni ci diranno che alcuni
10:31di questi pianeti extrasolari sono molto
10:32più promettenti perché, per esempio, ci
10:34siamo accorti che hanno una composizione
10:36atmosferica che ci fa pensare che
10:38potrebbero essere potenzialmente
10:39abitabili, oppure potremmo essere
10:41interessati a dei target specifici, per
10:44esempio il sistema di Trappist o il
10:46sistema di Proxima Centauri, che è la
10:49stella più vicina al Sole, e quindi
10:51costruire delle missioni mirate che
10:54vadano nel punto focale giusto per
10:55vedere quei particolari pianeti.
10:57Insomma, usare la lente gravitazionale
11:00solare è teoricamente possibile, sarebbe
11:02molto complicato, ma non ci sono
11:04ostacoli veramente insuperabili e
11:06nonostante siamo ancora molto lontani
11:08dal giorno in cui potremmo usare il Sole
11:10come un telescopio, c'è già chi ha
11:13cominciato a pensare a come si potrebbe
11:14fare questa cosa, ci sono diversi
11:16gruppi, diversi studiosi che hanno
11:18cominciato a fare i calcoli necessari, a
11:21studiare i dettagli di una missione di
11:23questo tipo e quindi è possibile che
11:25prima o poi una missione del genere
11:26venga realizzata. D'altra parte, solo
11:29pochi decenni fa pensare di scoprire
11:31pianeti in orbita intorno ad altre
11:32stelle sembrava fantascienza, ottenere
11:35la fotografia di un buco nero sembrava
11:37del tutto pazzesco eppure siamo riusciti
11:39a fare entrambe le cose. Catturare la
11:42foto di un pianeta extrasolare usando il
11:44sole come lente gravitazionale sarebbe
11:46sicuramente una missione complicata ma
11:49non una missione impossibile.

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