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Nel 2028 alla scoperta degli Esopianeti con Ariel [VIDEO]

Cosmic Vision è il programma a lungo termine di scienza spaziale che ha raccolto l’eredità di Horizon 2000. Il programma nel 2015 ha iniziato a pianificare le missioni spaziali che partiranno nei prossimi anni con lo scopo principale di rispondere a quattro quesiti fondamentali:

1- Quali sono le condizioni per la formazione di un pianeta e per la nascita della vita?
2- Come funziona il sistema solare?
3- Quali sono le leggi fisiche fondamentali dell’Universo?
4- Come è stato originato l’Universo e di cosa è fatto?

Le missioni sono state suddivise in tre classi: small class, medium class e large class.

Small class
Nella small class si trovano: Cheops che verrà lanciata a fine 2018 alla ricerca di esopianeti attraverso la fotometria e Smile che verrà lanciata nel 2021, una missione in collaborazione fra Esa e la Chinese Academy of Sciences che dovrà studiare l’interazione fra la magnetosfera della Terra e il vento solare.

Medium class
Sono quattro le missioni della medium class. Solar orbiter, che partirà nel febbraio del 2019, per osservare il Sole da vicino. Euclid, la cui partenza è fissata per il 2020, che avrà il compito di studiare l’energia oscura e la materia oscura dell’Universo. Plato, la cui partenza è fissata per il 2026, per cercare esopianeti e misurare l’oscillazione stellare e infine Ariel, il telescopio spaziale per analizzare le atmosfere esoplanetarie.

Large class
Nella Large class troviamo tre missioni: Juice, Athena e Lisa. Juice, acronimo di Jupiter Icy Moon Explorer, la cui partenza è fissata per il 2022 si propone di studiare il sistema di Giove. Athena, acronimo di Advanced Telescope for High Energy Astrophisics, partirà nel 2028 per osservare i raggi X. Infine Lisa, Laser Interferometer Space Antenna, partirà nel 2034, con lo scopo di misurare le onde gravitazionali a basse frequenze rispetto ai rilevatori terrestri.

Fino all’inizio degli anni Novanta nessuno aveva mai visto un pianeta fuori dal sistema solare, non era noto nessun esopianeta al punto che qualcuno sosteneva che i pianeti fossero un’eccezione rara che la nostra stella sole ci presentava, ma che non erano cosa comune nell’universo. Oggi è vero il contrario ciò che le stelle senza pianeti sono rare e questo rappresenta un grande passo in avanti per capire l’universo e come è fatto il meccanismo che ha generato il nostro sistema solare in una fase di agglomerazione di polveri e detriti dalla nebulosa primordiale.

A capire l’universo e la sua formazione, a questo servirà Ariel, Atmosphere Remote Sensing Infrared Exoplanet Large Survey, la missione di media classe (M4) del programma Cosmic Vision che l’Esa ha approvato il 20 marzo, fissandone la partenza per il 2028 dalla base di Kourou nella Guyana francese. Ariel è un telescopio spaziale che in 4 anni cercherà di capire da cosa sono costituiti gli esopianeti, come si sono formati ed evoluti i sistemi planetari osservando e analizzando le atmosfere di più di 1000 esopianeti che orbitano attorno a diversi tipi di stelle.

Per farlo verrà messo in orbita, grazie al razzo Ariane 6, al punto di Lagrange 2 (L2) un punto di equilibrio gravitazionale a circa 1,5 chilometri dalla Terra, dove il veicolo spaziale sarà al riparo del Sole avendo una visione chiara di tutto il cielo. Si spingerà fino alle cosiddette super terre, pianeti con un diametro di poco superiore al nostro, con temperature comprese tra i 300 °C e i 2000 °C, temperature che li rendono inabitabili per l’uomo, ma che permettono di osservare e analizzare al meglio le loro atmosfere. E’ infatti grazie a queste temperature che le atmosfere sono ben mescolate, consentendo agli strumenti a bordo di Ariel di rilevare tutti gli elementi chimici presenti, compresi quelli più pesanti che sarebbero nascosti in atmosfere più fredde e stratificate, come nel caso di Giove e Nettuno.



Gli esopianeti aiutano a capire il nostro sistema solareha spiegato il presidente Asi Roberto Battistonsoprattutto perché danno un sacco di opportunità e possibilità alla scoperta di pianeti che potrebbe anche essere caratterizzati dalla presenza di acqua e siccome l’acqua per noi è sinonimo di vita guardando i pianeti lontani e identificando quelli che hanno o non hanno, a seconda dei casi, quantità importanti di acqua possiamo probabilmente cercare di imparare qualche cosa su possibili vite di altri pianeti. Per far questo l’atmosfera è il primo passo, l’atmosfera contiene dei gas prodotti, nel caso della Terra, dalle piante e dagli animali e dai processi biologici. Ebbene gas di altri pianeti potrebbero contenere anche esse tracce di molecole particolari che possono essere riportate solo all’esistenza di processi di un certo tipo biologico”.

La dottoressa Giovanna Tinetti, responsabile scientifica della missione ci spiega che “Ci saranno due spettrografi e alcuni fotometri per osservare la luce stellare e planetaria nelle lunghezze d’onda del visibile e infrarosso vicino e medio, la maggior parte delle molecole assorbe luce infrarossa. I dati raccolti verranno analizzati a terra”. In pratica Ariel raccoglierà la luce visibile e infrarossa proveniente dai sistemi extrasolari grazie ad uno specchio ellittico di circa un metro, la luce verrà scomposta dal sistema ottico e analizzata dai sensori di bordo, in maniera tale da consentire l’identificazione degli elementi chimici presenti nelle atmosfere degli esopianeti osservati durante il loro transito davanti o dietro la stella madre.

Fernando Ferroni, presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica nucleare ci ha spiegato che “Sappiamo che ogni stella anche quelle binarie e ternarie sono circondate da pianeti. Adesso dobbiamo capire quanti pianeti stanno vicini o non troppo lontani da una stella per poter rilevare tanti altri parametri. Riusciamo a capire queste cose dall’analisi del transito di un pianeta davanti alla stella madre, in quei pochi istanti riusciamo a carpire molte informazioni sulla temperatura del pianeta su come potrebbe essere l’atmosfera. Questo esperimento risponde alla domanda che l’umanità ha dentro: ma siamo soli ma c’è qualcun altro?”.

Ariel vede coinvolto un consorzio di oltre 50 istituti di 15 nazioni europee con la coordinazione dell’italiana Giovanna Tinetti dell’University College di Londra. Il ruolo dell’Italia però non finisce qui, saranno infatti italiani molti degli strumenti a bordo: gli elementi ottici del telescopio, il cuore dell’elettronica dello strumento, il coordinamento della parte scientifica che tratterà e analizzerà i dati e lo specchio ellittico che raccoglierà la luce visibile e infrarossa proveniente dai sistemi extrasolari.


Italiani anche i due coprincipal investigators: Giusi Micela, dell’Istituto nazionale di Astrofisica di Palermo e Pino Malaguti dell’Istituto nazionale di Astrofisica di Bologna, supportati da un team che include numerosi scienziati e strutture Inaf, istituto nazionale di astrofisica, a cui si aggiungerà l’Università di Firenze, l’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Cnr di Padova e l’Università La Sapienza di Roma.

Nel corso della recente storia l’uomo ha scoperto migliaia di esopianeti, cioè pianeti extrasolari che non appartengono al sistema solare perchè orbitano attorno ad una stella diversa dal sole. Pianeti con un range vastissimo di masse, misure e orbite, ma ancora non esiste un modello apparente che colleghi queste caratteristiche alla natura della stella madre. In particolare abbiamo da colmare un gap nella nostra conoscenza di come la chimica del pianeta sia legata all’ambiente in cui si è formata o se la stella ospitante guidi l’evoluzione chimica e fisica del pianeta.

Giovanna Tinetti ha messo nero su bianco le domande a cui dovrà rispondere la missione Ariel:

Di cosa sono fatti gli esopianeti, qual è la loro natura?
Qual è la composizione chimica delle loro atmosfere?
Qual è la temperatura del pianeta e dell’atmosfera?
Ci sono nuvole, che tempo fa?
Come si formano i pianeti nella nostra galassia e qual è la loro storia?

La speranza è che attraverso le analisi dei dati raccolti da Ariel, insieme a tutte le altre missioni di Cosmic Vision, possano contribuire a rispondere a questi interrogativi.
Intanto da qui al lancio fissato per il 2028, continua Tinetti “dovremo consolidare il design tecnico, assicurarci che le soluzioni tecniche previste finora siano ottimali e rientrino nei costi previsti.

Le fasi successive saranno dedicate alla costruzione della piattaforma, degli strumenti, delle varie componenti, all’integrazione e poi ai test prima del lancio”.