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Rocks around a clock: i primi pianeti extrasolari

La curiosità del mese di agosto 2010 a cura di Tomaso Belloni

Fig. 1 - Prima immagine in infrarosso di un pianeta extrasolare che orbita attorno ad una stella (1RXS J160929.1-210524) simile al nostro Sole distante 500 anni-luce nella costellazione dello Scorpione. Da APOD del 4 luglio 2010. Crediti: Gemini Observatory, D. Lafreniere, R. Jayawardhana, M. van Kerkwijk (Univ. Toronto).

Negli ultimi anni, grazie allo spettrografo HARPS e a satelliti come COROT e Kepler, il numero di pianeti in orbita ad altre stelle è aumentato velocemente, tanto che oggi ne conosciamo quasi 500.
Questi satelliti basano le loro osservazioni sulle fluttuazioni periodiche prodotte da un pianeta intorno a una stella, sia dovute all’attrazione gravitazionale del pianeta, sia a un vero e proprio transito del pianeta davanti alla stella.
Si potrebbe parlare a lungo di questi sistemi, di quelli più simili alla terra e delle possibilità di trovare pianeti abitabili e forse lo faremo in una "curiosità" futura.

Qui però vorrei parlare dei primi pianeti extrasolari scoperti nel 1992 da Aleksander Wolszczan e Dale Frail, dato che sia loro che la loro stella sono molto particolari, come lo è il modo in cui sono stati scoperti.
PSR B1257+12 è una stella di neutroni, resto dell’esplosione di una stella molto massiccia.
Di più, è una pulsar (vedi curiosità di aprile 2010).

Fig. 2 - Immagine artistica della pulsar PSR B1257+12 circondata da un disco di polveri. Crediti NASA.

Ancora di più: è una pulsar molto veloce, ruota su se stessa ogni 6.22 millisecondi.
Stiamo parlando di 9650 giri al minuto, da confrontare con il contagiri della vostra auto o con i 10400 giri al minuto di un CD a velocità 52x.
Vi avevo promesso che vi avrei spiegato come sia possibile che una stella di neutroni sia arrivata a girare così in fretta e lo farò, ma la spiegazione deve aspettare ancora un po’.

E poi... perchè sono tornato a parlare di pulsar?

Fig. 3 - I tre pianeti orbitanti attorno alla pulsar PSR B1257+12. Dal sito di Aleksander Wolszczan - Università di Penn State - Dipartimento di Astronomia

Perchè una pulsar così veloce è un orologio precisissimo, ma un orologio precisissimo deve stare fermo e un oggetto in orbita intorno a una pulsar la sposta leggermente dato che entrambi devono orbitare intorno al comune centro di massa.
In altre parole, l’impulso della pulsar viene modulato se un altro oggetto è in orbita intorno alla stella di neutroni.
In questo modo Wolszczan e Frail hanno scoperto che intorno a questa pulsar orbitano dei pianeti.
Tre pianeti per l’esattezza, con una massa di 0.02, 4.3 e 3.9 volte quella della terra.
Le loro orbite sono molto piccole: 25, 66 e 98 giorni, tutte più piccole dell’orbita di Mercurio intorno al nostro sole.

Fig. 4 - La stella 51 Pegasi osservata col telescopio del Royal Observatory di Edimburgo (Regno Unito). Da APOD del 1 dicembre del 1995. Crediti: Royal Observatory Edinburgh, Anglo-Australian Observatory, and AURA.

I tre pianeti orbitano nello stesso piano, come i pianeti del sole nell’eclittica, come ci si aspetta nel caso si siano prodotti da un disco protoplanetario.
Il pianeta più interno è molto leggero, due centesimi della terra, ma grazie alla precisione dell’orologio della pulsar e alla sua piccola orbita, lo si può "osservare".
Non solo, si sono osservate anche perturbazioni di un pianeta nei confronti dell’altro, da cui la misura precisa delle masse e delle inclinazioni delle orbite.
Sono vere e proprie rocce intorno a un orologio, da cui il gioco di parole con "rock around the clock", la canzone degli anni ’50 che apriva le puntate del telefilm "Happy Days".
Questi sono stati i primi. Nel 1995 è stato scoperto un pianeta simile a Giove come massa in orbita intorno a una stella di tipo solare, 51 Pegasi, con un’orbita di poco più di quattro giorni.
Doveva esser grande e vicino per produrre effetti osservabili ed essere rivelato senza un buon orologio.
Ora con gli strumenti attuali ne conosciamo quasi 500 e non tutti così grandi e così vicini.
Certo, immaginare forme di vita su pianetini rocciosi in orbita molto vicino a una pulsar veloce è un po’ difficile.
Vita come la nostra probabilmente no, ma chi sa che forma può prendere la vita in condizioni estreme?

Per saperne di più

Scoperto un sistema stellare ricco di pianeti - Comunicato stampa ESO del 24 agosto 2010
Link ufficiale spettrografo HARPS (pagina in inglese)
Lo spettrografo HARPS - wikipedia
La missione Corot - wikipedia
Link ufficiale della missione Corot (pagina in inglese)
La missione Corot - wikipedia
Link al sito ufficiale della missione Kepler (pagina in inglese)
La missione Kepler - wikipedia
Link alla pagina di Aleksander Wolszczan - Università di Penn State - Dipartimento di Astronomia - (pagina in inglese)
Pianeti extrasolari - wikipedia
La pulsar PSR B1257+12 - wikipedia.