Specola Vaticana, cercando nuovi mondi con il telescopio vaticano

Vatican News

Gli astronomi dell’Istituto Leibniz per l’Astrofisica di Potsdam (AIP) e della Specola Vaticana (SP) hanno collaborato per effettuare un’indagine spettroscopica su più di mille stelle luminose che si sospetta possano ospitare esopianeti propri. Il “team” - che comprende gli astronomi del SP P. Paul Gabor, S.J., P. David Brown, S.J., e P. Chris Corbally, S.J., e l’ingegnere della SP Michael Franz - presenta ora i valori precisi di 54 parametri spettroscopici per ogni stella nel primo, di una serie di articoli, sulla rivista Astronomy & Astrophysics e rende pubblici tutti i dati alla comunità scientifica. Questo numero così elevato di parametri, senza precedenti - spiega un comunicato della Specola Vaticana - sarà essenziale per interpretare la luce stellare e trovare connessioni tra le proprietà delle stelle e i loro possibili pianeti.

Luce

Le stelle raccontano storie su se stesse e, talvolta, sui loro pianeti non ancora scoperti. Il loro linguaggio è la luce. La luce stellare rivela molte proprietà fisiche di una stella, come la temperatura, la pressione, il movimento, la composizione chimica e altro ancora. I ricercatori analizzano la luce con un metodo chiamato spettroscopia di assorbimento quantitativa. A tal fine, i telescopi catturano la luce stellare e gli spettrografi la suddividono in base alla lunghezza d’onda in uno spettro simile a un arcobaleno, che rappresenta l’impronta digitale della luce della stella. Quando gli astronomi conoscono con precisione questi parametri, possono usarli per testare i loro modelli teorici delle stelle. Spesso si scopre che i modelli presentano delle lacune o che le osservazioni degli spettri stellari sono ancora troppo imprecise. Ma a volte rivela che una stella ha una storia sorprendente per gli astronomi. Questo è il motivo che ha spinto il “team” a condurre un’indagine ultra precisa sulle possibili stelle che ospitano pianeti.

Indagini

“Poiché le stelle e i loro pianeti si formano insieme, ci si è chiesti se l’esistenza di determinati elementi chimici in un’atmosfera stellare, o i loro rapporti isotopici o di abbondanza, siano indicativi di un sistema planetario”, spiega il professor Klaus G. Strassmeier, autore principale, direttore dell’AIP e ricercatore principale dell’indagine. Gli astronomi hanno ipotizzato che la quantità di diversi elementi chimici all’interno di una stella possa indicare la presenza di pianeti terrestri (mondi rocciosi come la Terra o Marte), possa suggerire l’età di tali pianeti e possa persino fornire indizi sul fatto che la stella abbia “mangiato” alcuni dei suoi pianeti. Questo aspetto deve essere ulteriormente approfondito e i dati ora pubblicati ne costituiscono la base.

Degli oltre 5 mila esopianeti confermati (pianeti che orbitano attorno a stelle diverse dal Sole), il 75% è stato scoperto dallo spazio osservando la luce delle stelle che si riduce a causa del passaggio dei pianeti davanti a loro. La missione “Transiting Exoplanet Survey Satellite” (TESS) della NASA ha scoperto gli esopianeti proprio in questo modo. Ha rilevato un maggior numero di esopianeti osservando le parti del cielo più lontane dall’eclittica (il piano in cui la Terra orbita intorno al Sole), chiamate poli eclittici. Gli osservatori dell’emisfero settentrionale sono in grado di osservare il polo nord dell’eclittica e questa ricerca di stelle potenzialmente ospitanti pianeti all’interno di questa regione prende il nome di ricerca Vatican-Potsdam Northern Ecliptic Pole (VNEP).

L’indagine si è concentrata sul campo di osservazione più ricco di TESS, un’area del cielo grande circa 4 mila volte la luna piena. Sono state analizzate tutte le circa 1.100 stelle potenzialmente ospitanti un pianeta presenti in questo campo. Sono state necessarie fino a 1,5 ore di telescopio per catturare una quantità di luce sufficiente per ottenere un singolo spettro di alta qualità. Con diverse osservazioni per ogni stella, ci sono voluti cinque anni per completare l’indagine. L’indagine ha utilizzato i telescopi di due siti: in Arizona, il telescopio “Alice P. Lennon” della SP e la struttura astrofisica “Thomas. J. Bannan” (Vatican Advanced Technology Telescope o VATT) hanno fornito la luce allo “Strumento Polarimetrico e Spettroscopico “Potsdam Echelle” (PEPSI) dell’AIP. Questi strumenti hanno generato gli spettri delle stelle più piccole con una precisione senza precedenti.

"Comprendere" la creazione

A Tenerife, l’Osservatorio STELLA (StellTELLar Activity) dell’AIP ha utilizzato lo spettrografo Echelle STELLA per catturare la luce delle stelle giganti con una precisione minore, ma comunque elevata. Martina Baratella, una delle ricercatrici post-dottorato dell’AIP coinvolte nell’indagine, commenta: “Gli spettri hanno rivelato elementi che sono tra i più difficili da osservare”. Rapporti di abbondanza come carbonio/ferro o magnesio/ossigeno suggeriscono l’esistenza e l’età di pianeti rocciosi altrimenti sconosciuti. Il Prof. Strassmeier aggiunge: “Anche se ci vorrà del tempo per analizzare completamente i dati dell’indagine, prevediamo di annunciare presto altre scoperte”. Padre Gabor osserva: “Auguste Comte, il fondatore del positivismo francese, una volta scrisse che non avremmo mai saputo di cosa fossero fatte le stelle. Non sapeva che la luce delle stelle portava con sé le “impronte digitali” che sarebbero state in grado di dirci molto sulle stelle. La creazione sembra essere fatta per permetterci di comprenderla, un parallelo con ciò che la rivelazione biblica ci dice su come Dio vuole essere conosciuto”.

Le aree di ricerca principali dell’AIP sono i campi magnetici cosmici e l’astrofisica extragalattica. Una parte considerevole degli sforzi dell’istituto è rivolta allo sviluppo di tecnologie di ricerca nei campi della spettroscopia, dei telescopi robotici e della “e-science”. L’AIP è il successore dell’Osservatorio di Berlino, fondato nel 1700, e dell’Osservatorio Astrofisico di Potsdam, fondato nel 1874. Quest’ultimo è stato il primo osservatorio al mondo ad enfatizzare esplicitamente l’area di ricerca dell’astrofisica