Cos'è la zona abitabile dell'Universo?

La zona abitabile, studiata dagli astronomi negli ultimi 20 anni, è una regione dello spazio le cui condizioni favoriscono la presenza della vita. Anzitutto, affinché una zona del cosmo sia abitabile, deve rispettare delle importanti condizioni spaziali: deve infatti avere una certa posizione nella galassia (zona galattica abitabile), e un'altra determinata posizione all'interno di un sistema solare (zona circumstellare abitabile). I pianeti e le lune che rispettano queste prime condizioni sono i migliori candidati al sostentamento della vita. Nello specifico, il termine "zona abitabile" può anche riferirsi alla fascia del nostro Sistema Solare, che comprende, ovviamente, anche la Terra, estendendosi da una distanza dal Sole di 0,95 UA a una di 1,37 UA. Il modello per il calcolo della zona abitabile di ogni possibile tipologia di stella osservata è un semplice modello climatico monodimensionale dove a partire da considerazioni varie sui gas si propongono equazioni termodinamiche da cui andare a determinare la grandezza e l'evoluzione della zona abitabile. Infatti la zona abitabile varia, e non potrebbe essere diversamente visto che la stessa stella varia nel tempo. La nostra zona abitabile per esempio fra qualche miliardo di anni sarà molto più lontana perchè il Sole prima di esaurire la sua energia si espanderà facendo aumentare le temperature e spostando di conseguenza la Terra più lontano nello spazio cosmico. 

Missione Kepler: un viaggio attraverso l'Universo

La missione Kepler è una missione spaziale della NASA, parte del programma Discovery, il cui scopo è la ricerca di pianeti simili alla Terra in orbita attorno a stelle diverse dal Sole, tramite l'utlizzo del telescopio spaziale Kepler. Il veicolo spaziale, chiamato in onore dell'astronomo tedesco del diciassettesimo secolo Johannes Kepler, è stato lanciato con successo il 7 marzo 2009. Il telescopio Kepler è stato progettato per monitorare una parte della Via Lattea, la nostra galassia, e scoprire pianeti simili alla Terra vicino o nella zona abitabile. Per fare ciò, un fotometro monitora costantemente la luminosità di più di 145 000 stelle di sequenza principale nel suo campo di vista fissato, presso le costellazioni del Cigno, della Lira e del Drago. I dati sono trasmessi a terra, dove vengono analizzati in cerca di periodiche diminuzioni di luminosità delle stelle causate da pianeti extrasolari che transitano di fronte alla loro stella. Nell'aprile 2013 il team di Kepler aveva individuato 2 740 candidati pianeti e confermato altri 121. Nel gennaio 2013 un gruppo di astronomi dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ha stimato dai dati di Kepler che nella Via Lattea risiedano "almeno 17 miliardi" di esopianeti simili alla Terra. Il tempo previsto per la missione è stato inizialmente di 3,5 anni, ma nel 2012 è stata estesa al 2016, in parte per difficoltà dovute all'analisi dell'enorme volume di dati raccolti dal telescopio.

Tra le ultime news la Nasa ha annunciato la scoperta di 219 nuovi possibili pianeti esterni al Sistema solare, 10 dei quali grandi quanto la Terra e posti nella fascia abitabile, cioè alla giusta distanza dalla propria stella per poter avere acqua liquida in superficie. Con questo ottavo catalogo della sua missione, il numero di potenziali mondi alieni sale a 4.034: di questi 2.335 sono stati verificati come pianeti, e più di 30 sono grandi quanto la Terra in fascia abitabile. "Questo catalogo frutto di misure estremamente accurate è la base di partenza per rispondere ad una delle domande più interessanti dell'astronomia: quanti sono i pianeti simili alla Terra nella nostra galassia?", spiega Susan Thompson, coordinatrice del catalogo presso il Seti Institute di Mountain View, in California. Grazie ai dati di Kepler, un secondo gruppo di ricerca è riuscito anche a misurare con precisione migliaia di pianeti, rivelando due tipologie principali tra quelli più piccoli: quelli rocciosi grandi quanto la Terra e quelli gassosi più piccoli di Nettuno.

Nine: il pianeta che non dovrebbe esistere

La storia del Sistema Solare, secondo molto studiosi, non spiega al 100% la sua nascita. Alcuni fenomeni tuttavia possono essere spiegati attraverso alcune ipotesi secondo le quali dovrebbe esistenere un nono pianeta. Ma alla distanza calcolata dove esisterebbe questo astro non c'è così tanto materiale da originare un pianeta di grandi dimensioni.

Tuttavia, esistono alcune ipotesi che sostengono che all’interno del Sistema Solare c'è posto per la nascita di un pianeta di cui oggi non esistono tracce.

Pochi mesi fa la comunità scientifica ha iniziato a studiare meglio questo fenomeno. Si pensa che dovrebbe avere una massa 10 o più volte la Terra e che orbiterebbe a 150 miliardi di chilometri dal Sole con un periodo compreso tra dieci e ventimila anni. L'esistenza di Planet Nine è stata condivisa, perché aiuta a spiegare le anomalie gravitazionali nel Sistema Solare. Secondo i ricercatori il pianeta ruota attorno alla nostra stella a una distanza compresa tra 400 e 1.500 Unità Astronomiche (1 UA è la distanza Terra-Sole, ossia 150 milioni di chilometri). Alcune  simulazioni al computer hanno portato a sostenere che esisterebbero non più di tre scenari possibili, più un quarto, più "debole" ma decisamente affascinante. La prima vuole che il pianeta sia stato attirato in quella posizione da una stella di passaggio vicino al Sole: in questo scenario, Planet Nine è stato allontanato dalla sua orbita primitiva, che era molto più vicina al Sole. Un'altra ipotesi considera Planet Nine formato molto più vicino al Sole: sarebbe poi stata l'interferenza di Giove e Saturno a spostarlo. Un terzo scenario considera Planet Nine nella posizione dov'è nato. È un'ipotesi meno "sostenuta", e tuttavia ha almeno un punto a suo favore: se un pianeta si fosse formato a quella distanza dal Sole dovrebbe essere gassoso, e la natura gassosa è proprio una delle ipotesi più condivise per il pianeta nove. C'è infine un'altra possibilità, speculare alla prima: Planet Nine potrebbe essere figlio di un'altra stella, catturato dal Sole quando gli è passata vicino. È lo "scenario di riserva", quello su cui la ricerca punta di meno, ma è il più affascinante: se così fosse, potrebbe anche essere che su quel pianeta sia esistita la vita, e chissà a quale stadio. Se così fosse, potrebbero esserci ancora tracce di quella vita?

Perchè Plutone non è un pianeta?

Nel 1930 fu scoperto Plutone da Clyde Tombaugh, un astronomo statunitense, ad una distanza media dal Sole di 5913,5 milioni di km.

Data la sua distanza, la strumentazione del periodo non consentiva uno studio molto approfondito dell'astro. Tuttavia venne classificato come il nono pianeta del Sistema Solare. Sin dall’inizio alcuni astronomi si mostrarono in disaccordo con tale scelta. La discussione si protrasse, fino a quando, nel 2006, l’Unione Astronomica Internazionale, ha deciso di “declassare” Plutone a Pianeta Nano (Dwarf planet, in inglese), al pari di altri quattro corpi celesti: Cerere, Eris, Makemake e Haumea. Ma perchè Plutone non è un pianeta? I motivi che hanno spinto l'Unione Astronomica Internazionale a prendere tale decisione sono diversi e sono legati a peculiarità che Plutone presenta rispetto agli otto pianeti del Sistema Solare.

Gli astronomi notarono che la luminosità apparente di Plutone, oltre che presentare valori relativamente bassi (la magnitudine apparente massima è di circa 14), presentava anche delle variazioni cicliche, non imputabili alla presenza del Sole (come nel caso di altri corpi celesti), bensì a un oggetto che ruota intorno ad esso. Fu così scoperto nel 1978 quello che ancora oggi viene definito il principale satellite naturale di Plutone: Caronte. Plutone ha dimensioni (1151 km di un raggio equatoriale) soltanto doppie di quelle di Caronte (603,6 km), mentre tendenzialmente un pianeta risulta essere molto più grande dei propri satelliti: per esempio il rapporto di grandezza tra Terra e Luna è di 5:1. Ciò implica che Plutone e Caronte non rappresentino un vero e proprio sistema “pianeta-satellite”, bensì un sorta di sistema binario pianeta-pianeta (anche questa definizione è tuttora controversa): essi infatti risentono dell’attrazione gravitazionale reciproca, ruotando intorno a un comune centro di gravità che si trova nello spazio tra i due corpi, alla distanza di 950 km dalla superficie di Plutone. Caronte non è, però, l’unica luna di Plutone: recentemente sono stati scoperti altri corpi orbitanti intorno a esso, Nix e Idra (scoperti nel 2005), P4 e P5, (2011 e 2012 rispettivamente). Le dimensioni di Plutone sono ridotte rispetto a quelle dei pianeti: è meno della metà di Mercurio, il pianeta più piccolo del sistema solare (2439,7 km di raggio equatoriale) e più piccolo anche della Luna (1738 km). Dallo studio del moto di questo sistema binario è inoltre emerso che Plutone e Caronte hanno una massa che è circa un ottavo di quella della Luna. Tutto ciò ha dunque suggerito che Plutone non è un vero e proprio pianeta, ma potrebbe essere per esempio un satellite sfuggito alla forza gravitazionale di un altro pianeta o un asteroide attratto in quella posizione. Anche la composizione di Plutone sembrerebbe avvalorare questa tesi: a differenza dei pianeti esterni gassosi (Giove, Saturno, Urano e Nettuno), è costituito di roccia fino a circa il 70%. L’altro 30% sembrerebbe comprendere ghiaccio, similmente a uno dei satelliti di Nettuno, Tritone. L’alta quantità d’acqua ha portato alcuni scienziati a pensare che Plutone possa essere ciò che resta di una cometa. Ma dove si trova Plutone? Durante la sua rotazione intorno al Sole, Plutone si avvicina alla periferia del Sistema Solare, in una zona ricca di asteroidi, comete e pulviscoli, chiamata fascia di Kuiper.

Una nuova ipotesi sulla formazione della Terra e della Luna: cos'è Synestia?

Una nuova ipotesi sulla formazione della Terra e del suo satellite la Luna. Il Journal of Geophysical Research – Planets ipotizza una nuova tipologia di oggetto celeste, chiamata Synestia. Ecco quindi che cosa potrebbe avere dato origine a Terra e Luna. Il nuovo oggetto planetario chiamato synestia è frutto dello studio dei planetologi di Harvard e della UC Davis: simulando diversi scontri tra oggetti celesti hanno scoperto che, se i pianeti che stanno per fondersi ruotano abbastanza velocemente, il risultato sarà un oggetto che ruota sul suo asse tanto velocemente da lanciare pezzi di sé nello spazio! A causa del calore generato dall'impatto, il materiale espulso sarà fuso o gassoso: si crea così una synestia, ovvero un protopianeta avvolto da un'enorme ciambella rotante di detriti vaporizzati. È possibile che la Terra sia passata per una fase synestica di un centinaio d'anni e, raffreddandosi, sia poi tornata a una forma quasi sferica. Come l'oggetto che rappresenta, anche la parola "synestia" deriva da una fusione: è l'unione tra "syn", il greco per "unione", e "Hestia", divinità ellenica dell'architettura. Molto più popolare il termine che i ricercatori hanno usato per descrivere la sua forma: "donut", le tipiche ciambelle americane.

Il Sistema Solare ha una nuova luna

Il telescopio Hubble ha scoperto una nuova luna che orbita vicino all'orbita del pianeta nano 2007 OR10, il terzo più grande dopo Plutone ed Eris. Le immagini che sono state raccolte hanno mostrato che il pianeta nano e la sua luna si trovano all'estrema periferia del Sistema Solare, in una fredda regione chiamata fascia di Kuiper. 

I ricercatori hanno inoltre trovato conferma dell'esistenza della luna nelle immagini scattate da Hubble, ma alcuni sospetti erano già nati con le osservazioni fatte dal telescopio spaziale Kepler, della Nasa. Kepler, infatti, aveva scoperto che il pianeta 2007 OR10 ha un periodo di rotazione molto lento, di 45 ore, e questo aveva fatto pensare all'influenza gravitazionale di un satellite che lo rallentava. I ricercatori hanno successivamente studiato il pianeta nano e la sua stella anche nell'infrarosso, con il telescopio spaziale Herschel dell'Esa, per calcolarne le dimensioni.

Cosa sono le supernove?

L’esplosione di una supernova è cosi potente che la sua luminosità è tipicamente un milione di volte superiore a quella del Sole. Una supernova è una stella che esplode, diventando milioni di volte più luminosa e genera radiazioni energetiche e luminose per periodi di tempo variabili, durante i quali può sprigionare un’energia paragonabile a quella che il Sole emette nell’arco della sua intera esistenza, con temperature che possono raggiungere anche cento miliardi di gradi. Qualunque pianeta orbitasse attorno ad una supernova verrebbe subito carbonizzato.

Ma come si crea una supernova? Una supernova è l'esplosione di una stella che ha esaurito il suo carburante e quindi sta arrivando alla termine della sua esistenza. Infatti una stella nasce da ammassi di gas particolarmente densi, l'azoto, l'elio, e alcuni elementi più pesanti si uniscono e collassano formando un aggregato densissimo. Inizia così la vita di un astro. Quando si giunge a valori di pressione molto elevata, nella stella si innescano dei processi termonucleari che ne mantengono stabile la struttura. Gli elettroni stessi, quindi, sono costretti a rimanere a distanza l'uno dall'altro. Inizia cosi una guerra titanica tra forza di gravità che cerca di comprimenre la stella, e forze di degenerazione, che impediscono una ulteriore compressione.
L'idrogeno viene convertito in elio, mentre la stella produce energia e diminuisce la propria massa.
Una stella non dura in eterno, ma la sua morte può avvenire in silenzio, senza che nessuno se ne accorga, ma le supernove quando si spengono, lanciano un grido disperato e rabbioso, che scuote l'Universo. Quando i processi termonucleari per continuare, necessitano di produrre ferro, questo segna la fine. Il processo di creazione del ferro è il primo che richiede energia, invece di liberarne, la stella smette di resistere alla gravità, e come un pugile stremato, si accascia. L'esplosione di una supernova arriva a generare energie pari a quella di 2,5 triliardi di bombe atomiche!  L'esplosione delle supernove è  quindi un passaggio fondamentale nell'evoluzione del cosmo: questi eventi producono infatti gli elementi pesanti dai quali nasceranno le future generazioni di stelle e pianeti.

Gli astronomi dell’Università dell’Illinois hanno simulato al computer l’esplosione in una supernova di una stella distante soltanto 30 anni luce dalla Terra. In pochi giorni l’onda d’urto raggiungerebbe il nostro sistema solare. Il vento solare e l’eliosfera che frenano i raggi cosmici e così “proteggono” la Terra, verrebbero spazzati via. E il bombardamento di raggi cosmici e particelle sul nostro Pianeta spazzerebbe via lo strato di ozono che ci ripara dai raggi ultravioletti: la vita sparirebbe in poco tempo.

Proxima Centauri b: un pianeta abitabile "a due passi" dalla Terra

C’è un pianeta simile alla Terra, un pianeta roccioso sul quale potrebbe scorrere acqua liquida. Si chiama Proxima Centauri b o solo Proxima b. Ruota attorno ad una delle tre stelle che compongono il sistema Alpha Centauri che si trova a 4,3 anni luce dalla Terra, ovvero le 3 stelle più vicine al nostro Sistema Solare. Delle tre stelle due sono considerate le principali e sono chiamate Alpha Centauri A e B; la terza è una nana rossa ed è chiamata Proxima Centauri, invisibile a occhio nudo, dista quasi 2.000 miliardi di chilometri dalla coppia principale. 

Durante i primi sei mesi del 2016 quest’ultima è stata studiata con regolarità da vari telescopi sparsi in tutto il mondo e in particolare dal telescopio di 3,6 metri di diametro che si trova all’Osservatorio di La Silla in Cile. Il fine era quello di interpretare le piccolissime oscillazioni che mostrava la nana rossa. Al termine della ricerca è stato possibile affermare che il pianeta ruota attorno a Proxima Centauri a una distanza di 7 milioni di chilometri (la Terra dista dal Sole 150 milioni di chilometri) con un periodo di 11,2 giorni e possiede una massa pari ad almeno 1,3 volte quella della Terra.
Nonostante il fatto che Proxima Centauri b sia estremamente più vicino alla sua stella di quanto la Terra sia vicina al Sole, si trova comunque entro la zona abitabile della sua stella perché Proxima Centauri è molto più debole del nostro Sole e la stima della temperatura superficiale è tale che in alcune aree del pianeta (quelle tropicali) ci potrebbe essere acqua allos tato liquido.
Come sottolinea Anglada-Escudé: «Molti esopianeti sono stati trovati e molti ancora ne verranno scoperti in futuro, ma cercare il pianeta potenzialmente analogo alla Terra e poi trovarlo è stata un'esperienza indicibile per tutti noi. Il prossimo passo è la ricerca di vita su Proxima b».

Perchè la nostra Galassia si chiama Via Lattea?

La nostra Galassia, la Via Lattea, ha un diametro di circa 100 000 anni luce e uno spessore, nella regione dei bracci, di circa 1 000 anni luce. Le stime sul numero di stelle che la compongono sono varie e secondo alcune fonti sarebbero circa 200 miliardi. Il nostro Sistema Solare fa parte della Via Lattea. Il nostro gruppo di pianeti, tra i quali si trova la Terra, è un punto piccolissimo della nostra Galassia. Se vi fosse un modellino in scala con un diametro di 130 km che rappresentasse la nostra Galassia, il sistema solare ne occuperebbe appena 2 millimetri.

All'esterno della Via Lattea si staglia l'alone galattico, delimitato dalle due galassie satelliti maggiori, la Grande e la Piccola Nube di Magellano. Il nome Via Lattea (Milky Way) è da attribuire a come la vediamo dalla Terra, appunto una striscia bianca di latte! Ma perchè proprio striscia di latte? Mitologicamente, durante una delle sue 'scappatelle', Zeus ebbe un figlio da Alcmena. Doveva essere un figlio tanto forte da impedire lo sterminio di uomini e dei. Alcmena partorì Eracle e lo lasciò su un prato per timore della moglie di Zeus, Era. Atena, convinta da Zeus, portò la sua regina Era sul prato e trovò il bimbo. Era decise di allattarlo ed il bimbo, appunto Eracle, si attaccò al seno con una tale forza che Era si ritrasse. Uno schizzo del latte di Era terminò in cielo, a formare la Via Lattea, mentre Eracle (che vuol dire Gloria di Era) divenne immortale. La nostra Galassia, vista da fuori da una posizione di taglio avrebbe la forma di un fuso, molto allungata e piatta. Vista di fronte, tuttavia, la Via Lattea assumerebbe la forma di una grande spirale con una barra centrale dalla quale si diramano i bracci.

 (foto: https://500px.com/photo/116296187/ribbon-of-starlight-by-stephen-allinger?ctx_page= from=related_photos&photo_id=117492343)

La forma della Galassia è stata individuata con molta difficoltà ed a tutt'oggi non è neanche molto sicura, se è vero che nuovi strumenti tecnologici ci pongono di fronte a differenti dati che, ad esempio, hanno portato il numero di bracci della spirale da 4 a 2 nel corso del 2008. Ovviamente per poterla vedere occorrerebbe spingersi molto lontano non solo dalla Terra ma dalla Galassia stessa, ed attualmente non abbiamo mezzi né tecnologie in grado di compiere questo lavoro in tempi accettabili per una vita umana. Il disco galattico è formato da stelle e materia interstellare in quantità molto abbondante. Questa materia può essere diffusa omogeneamente oppure raccolta in nubi di diversa dimensione. Guardando la Galassia da fuori e di taglio, noteremmo che la striscia luminosa che la compone è tagliata in due da una fascia oscura: la luce delle stelle in questa zona è infatti assorbita dalle polveri concentrate sul disco.

Proprio la presenza di grandi quantità di gas e polveri fa sì che il disco galattico sia un continuo fermento di stelle in formazione, quindi la popolazione di questa area galattica è molto varia, abbinando stelle anziane a stelle giovanissime.

Anche nel disco galattico sono presenti famiglie di stelle ed ammassi, ma questi ammassi sono molto meno fitti degli ammassi globulari presenti nell'alone galattico: si tratta degli ammassi aperti. Componente immateriale della Galassia ma non di poco conto, il campo magnetico galattico fu ipotizzato per la prima volta da Enrico Fermi nel 1949. E' noto che una carica elettrica in moto produce un campo magnetico, e che il gas interstellare è composto parzialmente da particelle cariche in movimento, che quindi producono un campo magnetico.

Fermi stimò anche il valore del campo magnetico in 3x10-6Gauss, basandosi sul fatto che durante la lunga vita della Galassia si fosse giunti ad un equilibrio tra densità di energia cinetica e magnetica. In effetti il valore empiricamente riscontrato è di 3,5x10-6Gauss.

Ancora nel 1949, Hiltner e Hall notarono la polarizzazione delle stelle molto lontane (significa che l'intensità della luce non è uguale in ciascuna direzione ma si concentra maggiormente in alcune direzioni anziché in altre), e che la polarizzazione stessa cresceva al crescere della distanza.

Via Lattea e M31, la galassia di Andromeda, rappresentano le maggiori esponenti delle galassie facenti parte del Gruppo Locale insieme alla galassia del Triangolo. Il Gruppo Locale, a sua volta, è compreso nel Superammasso Locale.

Si è sempre pensato che le due Nubi di Magellano fossero due galassie satelliti della nostra, mentre recenti dati sembrano dimostrare che queste galassie siano invece al loro primo e unico passaggio nei nostri dintorni.

Il futuro della Galassia è spesso indicato con il termine di Milkomeda, un nome fuso tra Milk Way (la nostra Via Lattea) e la galassia di Andromeda.

Infatti, la galassia di Andromeda è in avvicinamento alla nostra ad una velocità tra 100 e 140 km/s e tra circa 3 o 4 miliardi di anni le due giganti potrebbero entrare in collisione. L'evento porterebbe ad un mescolamento di stelle ed alla formazione di numerose altre stelle grazie allo sfregamento dei gas. Il risultato finale dovrebbe essere una gigantesca galassia ellittica, la cui formazione richiederebbe circa un miliardo di anni dall'inizio della collisione.