Scienza e futuro: oggi ci sono più di 4000 esopianeti confermati. Fino a che punto sei arrivato da quando hai scoperto il primo, 51 Pegasi b, con il tuo studente Didier Queloz nel 1995!

Michel Mayor: Il percorso è iniziato a metà del 20 ° secolo ... ben prima del 51 Pegasi-b! Fino ad allora, la fantascienza aveva immaginato molti nuovi mondi, ma l'astronomia scientifica considerava che gli esopianeti, se esistessero, devono essere estremamente rari. In particolare perché James Jeans, un famoso astronomo inglese, nel 1916 aveva sviluppato una teoria complessa per spiegare la formazione della nebulosa gassosa che ha dato alla luce i pianeti del sistema solare. Questa teoria, condivisa da molti astronomi, prevedeva una collisione tra il Sole e un'altra stella, un evento la cui probabilità era molto bassa nell'Universo.

Ma nel 1952, l'astronomo russo-americano Otto Struve scoprì che la maggior parte delle stelle paragonabili al Sole si girano su se stesse molto meno rapidamente di quanto dovrebbero [secondo la teoria della formazione delle stelle, acquisiscono una data velocità di rotazione dovuta al collasso della nuvola di gas]. Ciò mette in discussione la teoria dei jeans e implica la presenza di un disco di materia attorno a loro. L'idea di un'abbondanza di esopianeti potrebbe emergere. Lo stesso Struve credeva nell'esistenza della vita nell'Universo e in miliardi di esopianeti. Ma non era sufficiente puntare gli strumenti verso il cielo per trovarli, ma aveva anche bisogno di un quadro teorico. In che modo un disco di materia dà alla luce un pianeta? È grazie al fisico sovietico Otto Schmidt che la teoria è stata in grado di svilupparsi dagli anni Quaranta del secolo scorso. Si basa sul fenomeno dell'accrescimento: piccoli oggetti, planetesimi, aggregati per formare quelli più grandi e dare nascita ai pianeti. Mi piace ricordare l'esistenza di questi pionieri dimenticati dalla storia.

Quando sono tornate le prime prove osservative?

Questi cosiddetti dischi "protoplanetari" furono rilevati per la prima volta indirettamente dalla spettroscopia negli anni '70: siamo riusciti a osservare un eccesso di infrarossi oltre allo spettro stellare, che indicava la presenza di un disco di polvere fredda intorno al stella. Quindi, nel 1995, il telescopio spaziale Hubble realizzò le prime immagini dei dischi che circondavano le giovani stelle della Nebulosa di Orione. Lo stesso anno, con Didier Queloz, abbiamo annunciato l'esistenza di 51 Pegasi b!

Come ti sei sentito quando l'hai scoperto?

Soprattutto, è stata una grande sorpresa! Scoprire un esopianeta era sicuramente il nostro obiettivo. A tale scopo, avevamo sviluppato uno spettrografo ad alta precisione, chiamato ELODIE, installato presso l'Osservatorio dell'Alta Provenza, in grado di rilevare pianeti delle dimensioni di Giove. Ma siamo rimasti sbalorditi nel trovare un gigante gassoso vicino alla sua stella. Si snoda in un'orbita in soli 4 giorni! Alla fine del 1994, quando sospettammo per la prima volta la sua presenza, sembrò così incredibile che Didier Queloz e io aspettammo fino all'estate successiva di fare nuovamente osservazioni, per assicurarci che non fosse una domanda. effetto transitorio dovuto, ad esempio, al campo magnetico della stella. Ma no, abbiamo sempre visto questa regolare variazione di velocità che testimoniava la presenza di un pianeta ...

Come è stato possibile rilevare così tanti pianeti?

Grazie ai progressi compiuti sugli strumenti. Oggi siamo in grado di osservare la variazione della velocità radiale di una stella (vedi p. Xxx.), Vale a dire l'oscillazione che un pianeta ruota attorno ad esso 20 centimetri al secondo. In confronto, il Sole varia da 11 m al secondo, principalmente sotto l'influenza di Giove. Solo la Terra muove il Sole di 8 cm al secondo. Quindi ci stiamo avvicinando al rilevamento di piccoli pianeti con questo metodo.

Per quanto riguarda l'osservazione dei transiti - le eclissi che causano il passaggio dei pianeti davanti alle stelle -, la prima è stata effettuata nel 1999 grazie ai telescopi sul terreno, poi osservata nello spazio da Hubble l'anno successivo. Ciò ha innescato la progettazione di telescopi spaziali dedicati alla rilevazione di questi fenomeni: Corot, poi Keplero, che ha scoperto una miriade di pianeti, che presto succederà a Cheope e Platone ... Abbiamo rilevato un numero di esopianeti, molti dei quali hanno una massa tra una e dieci volte quella della Terra e molti sistemi con diversi pianeti. I dati raccolti dai due metodi hanno anche permesso di formulare ipotesi sulla loro natura: rocciosa, gassosa, ecc.

Possiamo considerare di scoprire la vita sugli esopianeti?

Non direttamente, perché non potremo mai andarci. Ma si potrebbero rilevare biosignature nell'atmosfera, in altre parole specie chimiche la cui abbondanza mostra un'attività biologica sul terreno. L'ozono, ad esempio, è un indicatore della produzione di ossigeno da parte degli organismi viventi. D'altra parte, non è perché abbiamo trovato l'acqua nell'atmosfera di un esopianeta che può proteggere la vita. Mi lamento dell'hype intorno a K2-18b (leggi p xxx.). È esagerato. Prima di decidere, si dovrebbe davvero capire i meccanismi della formazione planetaria, la "geofisica" degli esopianeti, per così dire. Su un esopianeta da 5 a 8 volte la massa della Terra, c'è una tettonica a zolle? Non lo sappiamo. Ora, la temperatura temperata della Terra, e quindi la nascita della vita, ha dipeso molto da quello. Per quanto riguarda il rilevamento delle biosignature, non dobbiamo perdere di vista il fatto che un pianeta come la Terra ha un'atmosfera estremamente raffinata. Analizzare l'atmosfera di un esopianeta che assomiglia a esso sarà difficile e richiederà l'uso di spettrografi ad altissima risoluzione, installati su telescopi spaziali o a terra su strumenti molto grandi come il futuro ELT (telescopio estremamente ampio), 39 metri di diametro, in costruzione in Cile. Non è per domani!

Intorno a quali stelle dovresti guardare?

Inizialmente, si pensava logico cercare pianeti simili alla Terra attorno alle stelle ... simili al Sole. Ma ci vuole molta fortuna per rilevarli perché le loro orbite sono molto lunghe. Oggi siamo particolarmente interessati alla nana rossa o alla nana M, piccole stelle fredde. È vero che hanno molti vantaggi. I pianeti che ruotano attorno a loro si trovano nella zona chiamata "abitabile" , il che significa che la loro temperatura superficiale è teoricamente compatibile con la presenza di acqua liquida e vita. Inoltre, esercitano sulla loro stella un effetto molto percepibile dagli strumenti, i transiti sono molto chiari. Tuttavia, questi nani M presentano alcuni problemi, come l'importante radiazione che potrebbero emettere e che comprometterebbe l'esistenza della vita sulla superficie dei pianeti.

Questo è il motivo per cui, secondo me, non dobbiamo perdere di vista gli altri esopianeti; quelli che orbitano attorno a stelle più grandi, come i nani arancioni. Quest'ultima, la cui massa è dell'ordine di 0, 7 volte quella del sole, offre un compromesso: la zona abitabile non è così vicina alle stelle come quelle delle stelle M, ma abbastanza lontano da non essere colpito dalla violenza dell'attività stellare e dalle radiazioni risultanti. Ovviamente il loro rilevamento è più difficile con il metodo della velocità radiale e i transiti sono più rari. Ma devi provare. Con gli esopianeti, devi aspettarti tutto!

Scienza e futuro: oggi ci sono più di 4000 esopianeti confermati. Fino a che punto sei arrivato da quando hai scoperto il primo, 51 Pegasi b, con il tuo studente Didier Queloz nel 1995!

Michel Mayor: Il percorso è iniziato a metà del 20 ° secolo ... ben prima del 51 Pegasi-b! Fino ad allora, la fantascienza aveva immaginato molti nuovi mondi, ma l'astronomia scientifica considerava che gli esopianeti, se esistessero, devono essere estremamente rari. In particolare perché James Jeans, un famoso astronomo inglese, nel 1916 aveva sviluppato una teoria complessa per spiegare la formazione della nebulosa gassosa che ha dato alla luce i pianeti del sistema solare. Questa teoria, condivisa da molti astronomi, prevedeva una collisione tra il Sole e un'altra stella, un evento la cui probabilità era molto bassa nell'Universo.

Ma nel 1952, l'astronomo russo-americano Otto Struve scoprì che la maggior parte delle stelle paragonabili al Sole si girano su se stesse molto meno rapidamente di quanto dovrebbero [secondo la teoria della formazione delle stelle, acquisiscono una data velocità di rotazione dovuta al collasso della nuvola di gas]. Ciò mette in discussione la teoria dei jeans e implica la presenza di un disco di materia attorno a loro. L'idea di un'abbondanza di esopianeti potrebbe emergere. Lo stesso Struve credeva nell'esistenza della vita nell'Universo e in miliardi di esopianeti. Ma non era sufficiente puntare gli strumenti verso il cielo per trovarli, ma aveva anche bisogno di un quadro teorico. In che modo un disco di materia dà alla luce un pianeta? È grazie al fisico sovietico Otto Schmidt che la teoria è stata in grado di svilupparsi dagli anni Quaranta del secolo scorso. Si basa sul fenomeno dell'accrescimento: piccoli oggetti, planetesimi, aggregati per formare quelli più grandi e dare nascita ai pianeti. Mi piace ricordare l'esistenza di questi pionieri dimenticati dalla storia.

Quando sono tornate le prime prove osservative?

Questi cosiddetti dischi "protoplanetari" furono rilevati per la prima volta indirettamente dalla spettroscopia negli anni '70: siamo riusciti a osservare un eccesso di infrarossi oltre allo spettro stellare, che indicava la presenza di un disco di polvere fredda intorno al stella. Quindi, nel 1995, il telescopio spaziale Hubble realizzò le prime immagini dei dischi che circondavano le giovani stelle della Nebulosa di Orione. Lo stesso anno, con Didier Queloz, abbiamo annunciato l'esistenza di 51 Pegasi b!

Come ti sei sentito quando l'hai scoperto?

Soprattutto, è stata una grande sorpresa! Scoprire un esopianeta era sicuramente il nostro obiettivo. A tale scopo, avevamo sviluppato uno spettrografo ad alta precisione, chiamato ELODIE, installato presso l'Osservatorio dell'Alta Provenza, in grado di rilevare pianeti delle dimensioni di Giove. Ma siamo rimasti sbalorditi nel trovare un gigante gassoso vicino alla sua stella. Si snoda in un'orbita in soli 4 giorni! Alla fine del 1994, quando sospettammo per la prima volta la sua presenza, sembrò così incredibile che Didier Queloz e io aspettammo fino all'estate successiva di fare nuovamente osservazioni, per assicurarci che non fosse una domanda. effetto transitorio dovuto, ad esempio, al campo magnetico della stella. Ma no, abbiamo sempre visto questa regolare variazione di velocità che testimoniava la presenza di un pianeta ...

Come è stato possibile rilevare così tanti pianeti?

Grazie ai progressi compiuti sugli strumenti. Oggi siamo in grado di osservare la variazione della velocità radiale di una stella (vedi p. Xxx.), Vale a dire l'oscillazione che un pianeta ruota attorno ad esso 20 centimetri al secondo. In confronto, il Sole varia da 11 m al secondo, principalmente sotto l'influenza di Giove. Solo la Terra muove il Sole di 8 cm al secondo. Quindi ci stiamo avvicinando al rilevamento di piccoli pianeti con questo metodo.

Per quanto riguarda l'osservazione dei transiti - le eclissi che causano il passaggio dei pianeti davanti alle stelle -, la prima è stata effettuata nel 1999 grazie ai telescopi sul terreno, poi osservata nello spazio da Hubble l'anno successivo. Ciò ha innescato la progettazione di telescopi spaziali dedicati alla rilevazione di questi fenomeni: Corot, poi Keplero, che ha scoperto una miriade di pianeti, che presto succederà a Cheope e Platone ... Abbiamo rilevato un numero di esopianeti, molti dei quali hanno una massa tra una e dieci volte quella della Terra e molti sistemi con diversi pianeti. I dati raccolti dai due metodi hanno anche permesso di formulare ipotesi sulla loro natura: rocciosa, gassosa, ecc.

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