Miliardi di stelle con pianeti nella zona abitabile

Un gruppo di ricercatori dell'Australian National University e del Niels Bohr Institute di Copenhagen ha calcolato quante stelle, tra tutte quelle presenti nella Via Lattea, potrebbero ospitare pianeti nella loro zona abitabile. Il risultato mostra, non solo che questo numero è molto alto ma che miliardi di queste stelle hanno da 1 a 3 pianeti alla giusta distanza perché possa esistere acqua allo stato liquido sulla loro superficie.

I risultati sono pubblicati sulla rivista scientifica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Using the inclinations of Kepler systems to prioritize new Titius-Bode-based exoplanet predictions [abstract]

We analyse a sample of multiple-exoplanet systems which contain at least three transiting planets detected by the Kepler mission ('Kepler multiples'). We use a generalized Titius-Bode relation to predict the periods of 228 additional planets in 151 of these Kepler multiples. These Titius-Bode-based predictions suggest that there are, on average, 2 ± 1 planets in the habitable zone of each star. We estimate the inclination of the invariable plane for each system and prioritize our planet predictions by their geometric probability to transit. We highlight a short list of 77 predicted planets in 40 systems with a high geometric probability to transit, resulting in an expected detection rate of ∼15 per cent, ∼3 times higher than the detection rate of our previous Titius-Bode-based predictions.

Il nuovo studio parte da una base solida, l'incredibile mole di dati rilevati dal telescopio della NASA Kepler, grazie al quale sono stati scoperti oltre 1.000 pianeti confermati intorno ad altre stelle nella Via Lattea, più altri 3.000 potenziali.

Kepler rileva i pianeti extrasolari con il metodo del transito, ossia osserva la diminuzione di segnale nella luminosità della stella quando l'ipotetico pianeta ci passa davanti. Ma questo non è un fenomeno semplice da rilevare e dipende, ovviamente, anche dalla prospettiva da cui si osserva la scena. E' un metodo soggetto ad errori perché la stella potrebbe essere offuscata da altri fattori, come ad esempio, il passaggio di una compagna. Quindi, ammesso di aver assistito ad un transito, il nuovo mondo va confermato calcolando altri parametri, ad esempio la massa, ma non sempre ciò è possibile. Così, in genere, abbiamo un gran numero di pianeti candidati, rispetto ad un numero relativamente basso di pianeti confermati. Esistono cinque banche dati ( Extrasolar Planets Encyclopedia, Exoplanets Catalog, NASA Exoplanet Archive, Exoplanet Orbit Database, Open Exoplanet Catalog) in cui, proprio a causa delle incertezze, sono riportati risultati leggermente diversi. Ma quello che conta è che molte stelle hanno dimostrato di avere diversi pianeti in orbita, spesso da 2 a 6, e forse anche di più rispetto a quelli individuati da Kepler che in generale se la cavata meglio con i pianeti grandi intorno a stelle relativamente vicine. Tuttavia, anche se gli esopianeti noti sembrano un gran numero, quelli che orbitano vicino al loro sole sono troppo caldi per ospitare la vita.

Il team, quidi, ha recuperato ed adattato un metodo di 250 anni fa, chiamato legge di Titius-Bode, per scoprire se quei sistemi planetari ospitano mondi anche nella loro zona abitabile.

Zone abitabili (in verde) per stelle di diversa massa e temperatura.
Credit: NASA, Kepler

Questa relazione fu scoperta nel 1766 da Johann Daniel Titius e formalmente pubblicata da Johann Elert Bode nel 1772 (da cui il nome); fu usata per calcolare correttamente la posizione di Urano prima che venisse scoperto.
La legge stabilisce che c'è un certo rapporto fra i periodi orbitali dei pianeti in un sistema planetario ovvero, il rapporto tra il periodo orbitale del primo e del secondo pianeta è uguale al rapporto tra il secondo e il terzo pianeta e così via. Quindi, conoscendo quanto tempo occorre ad alcuni pianeti per orbitare intorno alla propria stella, è possibile calcolare l'orbita e la posizione degli altri nel sistema planetario e se un pianeta "manca" nella sequenza.

"Abbiamo deciso di utilizzare questo metodo per calcolare le potenziali posizioni dei pianeti per 151 sistemi planetari, dove il satellite Kepler aveva trovato tra i 3 e i 6 pianeti. In 124 dei sistemi planetari, la legge di Titius-Bode ha fornito la corretta posizione dei pianeti e abbiamo quindi cercato di utilizzarla per prevedere dove potessero trovarsi altri non ancora osservati. Ma abbiamo fatto i calcoli solo per i pianeti che hanno possibilità di essere visti da Kepler", ha detto Steffen Kjær Jacobsen, dottorando del gruppo Astrophysics and Planetary Science presso il Niels Bohr Institute dell'Università di Copenaghen, co-autore dello studio.

Mentre, in 27 dei 151 sistemi planetari considerati, i pianeti, a prima vista, non si adattavano alla legge di Titius-Bode.
I ricercatori hanno quindi creato un modello, posizionando i pianeti noti ed inserendo i pianeti mancanti. Ciò ha permesso di ipotizzare, per tutti i 151 sistemi, un totale di 228 nuovi mondi.

I pianeti già noti sono contrassegnati con punti in blu, mentre i punti rossi indicano i pianeti previsti dalla legge di Titius-Bode.
Credit: Timothy Bovaird, Australian National University

"Poi abbiamo fatto una lista delle priorità selezionando 77 pianeti in 40 sistemi planetari perché erano quelli con la maggiore probabilità di fare un transito davanti agli occhi di Kepler. Abbiamo incoraggiato altri ricercatori a partecipare alla ricerca. Se venissero trovati, sarebbe un segno che la teoria funziona", ha spiegato Steffen Kjær Jacobsen.

Il team ha stimato il numero di pianeti nella zona abitabile sulla base dei pianeti extra aggiunti ai 151 sistemi planetari.
Il risultato è che ogni sistema planetario ospiterebbe da 1 a 3 pianeti nella zona abitabile.
Tra i 151 sistemi, ora il team sta effettuando ulteriori verifiche su 31 di essi, dove ci sono pianeti nella zona abitabile già noti o dove, tramite in modello, ne è stato aggiunto solamente uno.
" I nostri calcoli hanno mostrato che in questi 31 sistemi planetari c'era una media di due pianeti nella zona abitabile per ciascuno. Secondo le statistiche e le indicazioni che abbiamo, una buona fetta dei pianeti nella zona abitabile sono pianeti solidi su cui potrebbe esserci acqua allo stato liquido e dove la vita potrebbe esistere", ha spiegato Jacobsen. Se poi estendessimo questi calcoli ancora più lontano, allora solo nella nostra galassia, la Via Lattea, potrebbero esserci miliardi di stelle con pianeti nella zona abitabile.

Riferimenti:- http://phys.org/news/2015-03-planets-habitable-zone-stars.html

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