Nuovi strumenti per esaminare gli esopianeti più da vicino
Sappiamo che gli esopianeti esistono: in effetti, sono migliaia ad essere già stati scoperti. A di là di questa certezza, tuttavia, non possediamo molte informazioni riguardo ai misteriosi pianeti che si trovano al di fuori del nostro sistema solare. «L’ultima frontiera nella ricerca sugli esopianeti è quella di caratterizzare in modo chiaro le loro atmosfere», afferma Jeremy Leconte, astrofisico presso il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica. «Questo è l’unico modo che permetta di svelare l’inaspettata e selvaggia eterogeneità degli esopianeti che abbiamo individuato.» Lo svolgimento di questa ricerca risulterà più semplice una volta che il telescopio spaziale James Webb sarà online e la missione Ariel dell’Agenzia spaziale europea verrà avviata. «Queste tecnologie avanzate forniranno un accesso alle atmosfere degli esopianeti mai raggiunto in precedenza», aggiunge Leconte. «Ciononostante, per analizzare e interpretare le osservazioni ad alta precisione ricavate mediante queste tecnologie, è in primo luogo necessario sviluppare strumenti e soluzioni di prossima generazione.» Per contribuire allo sviluppo di queste soluzioni è entrato in gioco il progetto WHIPLASH, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca.
Colmare la lacuna relativa agli esopianeti
La maggior parte delle osservazioni per la caratterizzazione atmosferica viene attualmente svolta mediante modelli sferici simmetrici, a stato stazionario e unidimensionali. Il problema consiste nel fatto che questi modelli non sono in grado di rappresentare in modo preciso le atmosfere anisotrope di numerosi esopianeti in transito, il che ne limita l’utilizzo nell’analisi delle osservazioni ad alta precisione che saranno fornite dal telescopio spaziale James Webb e dalle missioni Ariel. Per colmare questa lacuna, il progetto WHIPLASH sta sviluppando un nuovo quadro in grado di vincolare la fisica e la composizione delle eso-atmosfere. «In tal modo riusciremo a superare le limitazioni esistenti per quanto concerne l’analisi e l’interpretazione delle osservazioni degli esopianeti», spiega Leconte, che ricopre il ruolo di coordinatore del progetto. Questo nuovo quadro si basa su un innovativo simulatore tridimensionale dell’atmosfera planetaria. Mediante l’integrazione di un modello climatico globale con un codice di trasferimento radiativo tridimensionale, il simulatore è in grado di interpretare e analizzare i dati osservazionali, consentendo ai ricercatori di comprendere meglio le condizioni necessarie alla presenza di acqua liquida sugli esopianeti terrestri. Il quadro è a disposizione della comunità di ricerca in qualità di software open-source.
Gettare le fondamenta
Questo quadro getta le fondamenta per lo studio di Trappist-1, un sistema esoplanetario costituito da sette pianeti di dimensioni analoghe a quelle della Terra. Poiché questo dista relativamente poco dal nostro sistema solare e orbita intorno a una stella fredda a noi vicina, risulta ideale per la caratterizzazione dell’atmosfera di pianeti temperati simili alla Terra. «Questo sistema, nella cui scoperta è stato coinvolto il nostro team di ricerca, sta diventando una sorta di stele di Rosetta per la scienza degli esopianeti», osserva Leconte. «Grazie al lavoro svolto dal progetto WHIPLASH, una volta che il telescopio James Webb e le missioni spaziali Ariel avranno iniziato a inviare le loro osservazioni, saremo pronti a portare la ricerca sugli esopianeti a un livello completamente nuovo.»
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