Esopianeta o Pianeta extrasolare

Un pianeta extrasolare o esopianeta è un pianeta non appartenente al sistema solare, orbitante cioè attorno a una stella diversa dal Sole.

Al 17 luglio 2019 risultano conosciuti 4.100 pianeti extrasolari in 3.055 sistemi planetari diversi; inoltre 2.492 è il numero di pianeti candidati e altri 209 possibili pianeti sono in attesa di conferma o controversi. L’elenco completo dei pianeti extrasolari conosciuti può essere trovato nella Pianeti extrasolari confermati e nella Lista dei pianeti extrasolari non confermati o controversi. Il traguardo simbolico del 1000º pianeta conosciuto è stato raggiunto il 22 ottobre 2013, con l’annuncio di 11 pianeti gioviani caldi da parte del progetto SuperWASP. Il 2000º pianeta confermato è Kepler-406 b: è stato scoperto nel 2014 e confermato il 25 novembre 2015 nell’ambito della missione Kepler con il metodo del transito.

La scoperta degli esopianeti è resa possibile da metodi di osservazione indiretta piuttosto che da osservazioni al telescopio. A causa dei limiti delle tecniche di osservazione attuali, la maggior parte dei pianeti individuati sono giganti gassosi come Giove. Solo in misura minore, pianeti rocciosi massivi del tipo Super Terra. La frazione di pianeti più piccoli in costante crescita, soprattutto grazie alla missione Kepler, consente già di definire un abbozzo di classificazione esoplanetaria in base alle loro dimensioni.

Gli esopianeti conosciuti appartengono a sistemi planetari che orbitano attorno a una stella. Esistono numerose osservazioni di oggetti di massa planetaria non legati a vincoli gravitazionali con alcuna stella (i cosiddetti pianeti interstellari).

Sistemi planetari simili al nostro

L’interesse scientifico sugli esopianeti è cresciuto sempre più a partire dal 1992, anno della prima scoperta confermata (PSR B1257+12). Negli ultimi anni il ritmo delle scoperte ha conosciuto una vera e propria impennata. Si è passati dai 20 pianeti scoperti nel 2000, ai 189 del 2011, ai quasi 2000 del 2015.

La possibilità di presenza di sistemi planetari attorno a stelle simili al Sole è valutata in modo molto diverso. Molti astronomi ritengono che questa sia la norma, mentre altri stimano che solo il 10% delle stelle di tipo solare posseggano un sistema planetario.

Spesso la ricerca di esopianeti coincide con la ricerca di mondi in grado di ospitare una forma di vita extraterrestre. Kepler-22 b – ruotante attorno ad una nana gialla, Kepler-22, distante approssimativamente 600 anni luce dal Sistema Solare – è stato il primo esopianeta di tipo terrestre (classificato tra le Super Terre) scoperto orbitare nella zona abitabile del proprio sistema nel 2011; esso avrebbe una temperatura di circa 22 °C che consente la presenza di acqua allo stato liquido, presupposto per la presenza di vita.

Kepler-442 b è il pianeta più simile alla Terra mai individuato.

Sono in costruzione attualmente diversi telescopi e strumenti progettati appositamente per l’individuazione di pianeti extrasolari, tra cui l’Automated Planet Finder, CHEOPS ed il telescopio spaziale TESS operativo da giugno 2018. Anche le missioni spaziali SIM (inizialmente prevista per il 2015 ma poi cancellata nel 2010) e Terrestrial Planet Finder (prevista dopo il 2015 ed anch’essa cancellata nel 2010), avevano come scopo principale la ricerca di pianeti extrasolari.

Metodi di individuazione

I pianeti, in confronto alle stelle, emettono molta meno luce nel cosmo. Per questo motivo, l’individuazione diretta di pianeti extrasolari risulta estremamente difficile. In condizioni normali di visibilità, i pianeti hanno solitamente una luminosità pari a circa un milione di volte meno di quella di una stella. La maggiore luminosità delle stelle, attorno alle quali orbitano i pianeti, causa un bagliore che tende a coprire la luce debolmente riflessa dai corpi celesti del rispettivo sistema.

Per tali ragioni, i telescopi attuali possono fornire solo informazioni indirette sui parametri fisici e orbitali degli esopianeti. La loro presenza può essere rilevata solo in circostanze straordinarie utilizzando tecniche di indagine indirette. È possibile individuare i pianeti più grandi di Giove e di recente formazione (così che, essendo più caldi, siano capaci di intense emissioni nello spettro infrarosso).

Al 2008, sono stati determinati sei metodi di osservazione indiretta dei pianeti extrasolari. La maggior parte degli esopianeti conosciuti sono stati scoperti con tecniche di questo tipo.

Stranezze dei sistemi extrasolari

Molti astronomi si domandano perché, molti pianeti extrasolari giganti gassosi di grandi dimensioni si trovino molto vicini alla loro stella, rispetto a quelli del nostro sistema solare. Per esempio, τ Bootis ha un pianeta 4 volte più grande di Giove a un quarto della distanza Terra-Sole. HD 114762 ha un pianeta 11 volte più grande di Giove, a meno di mezza UA. Una possibile risposta è che i metodi di ricerca odierni favoriscano l’individuazione di questo tipo di sistemi. Un grande pianeta posto a piccola distanza amplifica le oscillazioni della stella, ed esse sono facilmente individuabili tramite l’effetto Doppler. Un pianeta più piccolo, a distanza più grande, provoca oscillazioni molto più piccole e difficili da vedere.

Un’altra spiegazione è che i pianeti si siano formati a distanze maggiori, per poi muoversi verso l’interno a causa delle reciproche interazioni gravitazionali. Tale modello è stato chiamato modello dei Giovi Saltellanti, nome che rende bene l’idea.

Analisi di pianeti extrasolari

Analisi di alcuni pianeti extrasolari inoltre hanno rivelato la presenza di venti molto veloci sulla superficie con punte di 14 000 km/h. Questi venti mantengono la temperatura di questi pianeti costante su tutta la superficie con escursioni termiche molto ridotte.

Analisi dei processi di fotosintesi terrestri hanno spinto dei ricercatori NASA a ipotizzare che, su alcuni pianeti extrasolari, possano esistere degli organismi in grado di sfruttare parzialmente anche la banda dell’infrarosso per la fotosintesi. Secondo questi ricercatori i futuri telescopi spaziali dovranno tenere conto di questa possibilità durante la fase di costruzione.

Uno studio basato sui dati di 8 anni di osservazioni del telescopio Kepler avrebbe evidenziato alcune peculiarità dei sistemi esoplanetari. Le dimensioni dei pianeti in un dato sistema non sarebbero casual. Inoltre La percentuale di metallicità della stella ospite sarebbe correlata alle dimensioni del raggio planetario mediano di un sistema.

Pianeti extrasolari scoperti

Nel 1992 gli astronomi Wolszczan e Frail sulla rivista Nature pubblicarono i risultati della scoperta della presenza di due pianeti attorno alla pulsar PSR B1257+12: si trattava dei primi pianeti extrasolari individuati con sicurezza, ma la loro rilevanza è legata soprattutto al fatto che orbitavano attorno ad una pulsar, una condizione fino ad oggi piuttosto rara.

In seguito le scoperte si sono succedute sempre più rapidamente, con l’introduzione di strumentazione più avanzata e precisa e nuovi metodi di rivelazione. Tra i pianeti extrasolari sono compresi pianeti che orbitano attorno a nane rosse, stelle di sequenza principale, giganti, residui stellari, o due stelle contemporaneamente, i cosiddetti pianeti circumbinari. Si conoscono pianeti con masse da quella di Mercurio a svariate volte quella di Giove, fino a porre il quesito di dove si ponga la linea di demarcazione tra pianeti e nane brune, mentre i periodi orbitali variano da poche ore a millenni. Tramite le microlenti gravitazionali è stato persino individuato un candidato pianeta nella Galassia di Andromeda, PA-99-N2 b, ma non potrà mai essere confermato, poiché gli allineamenti che producono il microlensing sono unici e irripetibili.

Caccia al gemello della Terra

La caccia al gemello della Terra ha fornito candidati sempre più simili, fino a Ross 128 b, kepler-438 b, Gliese 3323 b, e TRAPPIST-1 d. Con un indice di somiglianza alla Terra dell’86%, 88%, 89% e 90%, a luglio 2018 erano considerati i pianeti più simili al nostro mai scoperti.

Il 22 febbraio 2017 un gruppo di astronomi guidati da Michaël Gillon dello STAR Institute dell’Università di Liegi, Belgio, annuncia attraverso un comunicato dell’agenzia spaziale Americana (NASA), la scoperta che nell’orbita della stella nana rossa ultra fredda TRAPPIST-1 c’è un sistema planetario che comprende 7 esopianeti rocciosi, con caratteristiche molto simili al nostro. La scoperta è stata pubblicata sulla rivista scientifica Nature.