Ballando con le stelle – I telescopi spaziali CHEOPS e TESS scoprono orbite planetarie sincronizzate

Over the past few years, interest in astronomy has been skyrocketing – and with good reason.  Between efforts made by companies like SpaceX to bring humans to Mars or the stunning discoveries made by the James Webb Space Telescope (JWST), there has been no shortage of stunning achievements to revel in.  To wit, astronomers have just announced the discovery of a sextuplet of planets engaged in a synchronized orbiting pattern and ‘precise waltz’.  This discovery, which was originally touted as an ‘unsolvable riddle’, was made possible by a joint effort involving teams at the University of Bern and the University of Geneva.

Il sistema HD110067

Il sestetto di pianeti si trova in un sistema chiamato ‘HD110067’. Ciò che lo rende così interessante è una rara risonanza armonica, in cui i pianeti seguono un modello orbitale sincronizzato. Questa disposizione intrigante era inizialmente un enigma, poiché solo le orbite dei due pianeti interni erano chiare dai dati iniziali di TESS. Tuttavia, osservazioni precise da parte di CHEOPS hanno chiarito le orbite dei pianeti rimanenti, rivelando una catena unica di risonanze in coppie successive (3:2, 3:2, 3:2, 4:3, 4:3).

Una catena di risonanza è espressa come un rapporto basato sulle rotazioni attorno a una stella in un intervallo di tempo fissato. L’antecedente/numero di riferimento indica il numero di rotazioni completate dal pianeta interno, mentre il conseguente si riferisce a quelle completate dal pianeta esterno nella coppia. Ciò che è significativo di questa scoperta è l’estensione della sincronizzazione.

“Tra i più di 5000 esopianeti scoperti che orbitano intorno a stelle diverse dal nostro Sole, le risonanze non sono rare, né lo sono i sistemi con diversi pianeti.

Ciò che è estremamente raro, però, è trovare sistemi in cui le risonanze si estendono su una catena così lunga di sei pianeti” – Dr. Hugh Osborn, ricercatore CHEOPS presso l’Università di Berna

Essenzialmente, i rapporti trovati (3:2, 3:2, 3:2, 4:3, 4:3) indicano che ciascuna delle seguenti situazioni si verificherà nello stesso intervallo di tempo.

• 3 rivoluzioni del pianeta uno = 2 rivoluzioni del pianeta due
• 3 rivoluzioni del pianeta due = 2 rivoluzioni del pianeta tre
• 3 rivoluzioni del pianeta tre = 2 rivoluzioni del pianeta quattro
• 4 rivoluzioni del pianeta quattro = 3 rivoluzioni del pianeta cinque
• 4 rivoluzioni del pianeta cinque = 3 rivoluzioni del pianeta sei

Di conseguenza, questa scoperta ha ora segnato HD110067 come un sistema chiave per studi futuri, poiché la luminosità della stella dovrebbe facilitare indagini dettagliate sulle atmosfere e composizioni dei pianeti, potenzialmente rivelando se sono ricchi di gas o di acqua. Gli astronomi hanno osservato che questi risultati offrono notevoli promesse per future esplorazioni, in particolare con strumenti come il James Webb Space Telescope, nella comprensione della natura dei sistemi esoplanetari.

Sfruttare il metodo del transito con i telescopi

La suddetta scoperta è stata resa possibile principalmente grazie all’uso di quello che viene chiamato “metodo del transito” – una tecnica ampiamente utilizzata per scoprire esopianeti, cioè pianeti al di fuori del nostro sistema solare. Questo metodo prevede il monitoraggio della luminosità delle stelle nel tempo per rilevare un’oscuramento periodico, che indica che un pianeta potrebbe passare davanti alla stella, bloccando una piccola frazione della sua luce.

*Immagine a scopo illustrativo*

Ecco una spiegazione più dettagliata:

Osservazione della luce stellare: Nel metodo del transito, gli astronomi osservano la luce emessa da una stella per un periodo prolungato. Utilizzando telescopi spaziali come Kepler, TESS o telescopi basati a terra, monitorano continuamente la luminosità di migliaia di stelle.

Eventi di transito: Quando un pianeta orbita una stella, c’è la possibilità che passi direttamente tra la stella e l’osservatore. Questo evento è noto come “transito”. Quando ciò avviene, il pianeta blocca una piccola parte della luce della stella, causando una diminuzione piccola ma evidente della sua luminosità.

Modelli regolari di oscuramento: Se la luce di una stella si attenua a intervalli regolari, suggerisce che un pianeta sta orbitando la stella e transitando ripetutamente davanti ad essa. La quantità di luce che il pianeta blocca può informare gli astronomi sulla dimensione del pianeta. I pianeti più grandi bloccano più luce, causando una diminuzione più significativa della luminosità.

Periodo orbitale e distanza: La frequenza del transito (quanto spesso la luce si attenua) fornisce informazioni sul periodo orbitale del pianeta, cioè quanto tempo impiega per completare un’orbita attorno alla sua stella. Questo, a sua volta, aiuta a stimare la distanza del pianeta dalla sua stella.

Specificità di orientamento: Il metodo del transito funziona solo se l’orbita del pianeta è vista di lato (edge‑on) dal nostro punto di vista. Se l’orbita è inclinata in modo che il pianeta non attraversi mai la stella dal nostro punto di osservazione, il metodo del transito non lo rileverà.

Vantaggio per lo studio delle dimensioni e dell’atmosfera: Il metodo del transito è particolarmente efficace per determinare la dimensione del pianeta. Inoltre, quando combinato con la spettroscopia, può fornire informazioni sulla composizione dell’atmosfera di un pianeta.

Osservazioni di follow‑up: Dopo che un potenziale esopianeta è stato rilevato tramite il metodo del transito, spesso vengono condotte ulteriori osservazioni e analisi per confermarne l’esistenza e studiarne le proprietà più in dettaglio.

Ad oggi, il metodo del transito si è dimostrato estremamente efficace nella ricerca di esopianeti, contribuendo alla scoperta di migliaia di esopianeti fin dai primi anni 2000. È particolarmente efficace per trovare pianeti vicini alle loro stelle, come quelli nella zona abitabile dove le condizioni potrebbero essere adatte all’acqua liquida — un ingrediente chiave per la vita come la conosciamo.

Telescopi spaziali

Mentre è il James Webb Space Telescope ad aver catturato l’attenzione del pubblico sin dal suo lancio, non è affatto l’unico dispositivo di questo tipo utilizzato dagli astronomi oggi. In realtà, la scoperta di questi pianeti sincronizzati è stata effettuata grazie ai seguenti.

CHEOPS (Satellite per la caratterizzazione degli esopianeti):

Lanciato nel 2019, CHEOPS è gestito dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA), con contributi da diversi paesi europei. È stato progettato per osservare esopianeti noti che orbitano stelle luminose. Il suo obiettivo principale è misurare le dimensioni di questi pianeti con alta precisione. Determinando le dimensioni dei pianeti e combinando queste informazioni con i dati esistenti sulle masse dei pianeti, gli scienziati possono calcolare le loro densità e quindi inferire le loro composizioni.

*Immagine a scopo illustrativo*

In modo più specifico, CHEOPS si concentra su esopianeti che vanno dalle dimensioni della Terra a quelle di Nettuno. Mira a fornire informazioni più dettagliate su questi mondi, molti dei quali sono stati scoperti da altre missioni come il telescopio Kepler. Questo avviene mediante l’uso del già descritto “metodo del transito”, in cui misura la diminuzione della luce stellare quando un pianeta passa davanti alla sua stella ospite.

TESS (Satellite per il sondaggio di esopianeti in transito):

Lanciato nel 2018, TESS è gestito dalla National Aeronautics and Space Administration degli Stati Uniti, più nota come NASA. Mentre CHEOPS è destinato a osservare esopianeti noti, TESS ha l’obiettivo principale di scoprirli monitorando le stelle più luminose del cielo. È particolarmente focalizzato sulla ricerca di pianeti delle dimensioni della Terra e super‑Terra.

Per raggiungere il suo obiettivo, TESS esegue una mappatura dell’intero cielo, suddividendolo in numerosi settori, ognuno osservato per circa un mese. Questo approccio di sondaggio completo ha permesso a TESS di scoprire migliaia di nuovi esopianeti. Come CHEOPS, TESS utilizza anche il metodo del transito per rilevare esopianeti. Il suo approccio di sondaggio a cielo intero aiuta a identificare pianeti attorno a una vasta gamma di tipi stellari, inclusi quelli più vicini e più luminosi, e quindi più facili da studiare in seguito.

Entrambi i telescopi sono contributori significativi nel campo della ricerca sugli esopianeti. Mentre CHEOPS è più focalizzato sullo studio dettagliato degli esopianeti noti, TESS è progettato per trovare nuovi esopianeti e arricchire il catalogo in rapida crescita di questi mondi distanti. I loro risultati non solo ci aiutano a comprendere le proprietà degli esoplaneti, ma contribuiscono anche alla più ampia ricerca di mondi potenzialmente abitabili al di là del nostro sistema solare.

Attori del settore

Gli esseri umani sono esploratori per natura. Nel tempo, abbiamo costantemente cercato e ci siamo adattati a vivere in quasi tutti gli ambienti, tranne i più estremi, del mondo. Guardando al futuro, se gli esseri umani vogliono continuare a soddisfare il desiderio innato di espandere i propri orizzonti, saranno i progressi nella scienza e nel settore aerospaziale a guidarli. Con questo in mente, di seguito sono riportate alcune delle numerose aziende che lavorano verso tale futuro.

*I dati forniti di seguito erano accurati al momento della stesura e sono soggetti a variazioni. Qualsiasi potenziale investitore dovrebbe verificare le metriche*

Quotate in Borsa

1. Northrop Grumman Corporation

(NOC )

Northrop Grumman Corporation, una società leader nella sicurezza globale, svolge un ruolo fondamentale nell’avanzamento dei viaggi e dell’esplorazione spaziale. Rinomata per la sua innovazione nella tecnologia aerospaziale, Northrop Grumman è stata determinante in diverse missioni spaziali di alto profilo. Un punto saliente delle sue iniziative spaziali include il contributo significativo al James Webb Space Telescope, dimostrando competenza nello sviluppo di sistemi spaziali complessi.

L’impegno dell’azienda nello spazio si estende alla produzione di satelliti, al contributo alla Stazione Spaziale Internazionale e allo sviluppo di veicoli di lancio. Con un forte focus sulle tecnologie di nuova generazione e un solido portafoglio nella difesa e nell’aerospazio, Northrop Grumman continua a essere un attore chiave nel plasmare il futuro dei viaggi spaziali, posizionandosi come una prospettiva attraente per gli investitori interessati alle frontiere in espansione dell’aerospazio e della difesa.

2. Lockheed Martin Corporation

(LMT )

Lockheed Martin Corporation si erge come un colosso nel settore aerospaziale e della difesa, contribuendo in modo significativo al campo dell’esplorazione spaziale. Come importante contraente per la NASA, l’expertise di Lockheed Martin spazia dalla progettazione alla costruzione di avanzate navicelle spaziali e satelliti. In particolare, è stato fondamentale in progetti come l’Orion Multi‑Purpose Crew Vehicle, destinato a consentire l’esplorazione umana dello spazio profondo. L’impegno dell’azienda nella tecnologia dei satelliti, delle sonde spaziali e nella partecipazione a missioni di esplorazione di Marte, inclusi i rover marziani, sottolinea il suo ruolo cruciale nell’avanzare la nostra comprensione dello spazio.

L’investimento continuo di Lockheed Martin nella tecnologia spaziale, comprese iniziative nella difesa missilistica e nell’esplorazione spaziale, la rende una scelta allettante per gli investitori interessati al settore spaziale in crescita. Questo approccio lungimirante si allinea con la spinta globale verso nuove frontiere nello spazio, rendendo Lockheed Martin un attore chiave sia nella difesa nazionale sia nel futuro dell’esplorazione spaziale.

3. Boeing Company

(BA )

Boeing ha una lunga storia nell’aerospazio ed è un contributore chiave a numerose missioni e iniziative spaziali. L’azienda è stata coinvolta in progetti che vanno dalla produzione di satelliti allo sviluppo di navicelle spaziali. In particolare, Boeing è un partner importante nel programma della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) e ha sviluppato la navicella CST‑100 Starliner, progettata per trasportare equipaggio alla ISS e ad altre potenziali destinazioni in orbita terrestre bassa.

L’impegno di Boeing nell’esplorazione spaziale è una parte significativa del suo ampio portafoglio nell’aerospazio e nella difesa, rendendola un attore di rilievo nel settore.

Privata

SpaceX

SpaceX, guidata dall’imprenditore visionario Elon Musk, è in prima linea nell’industria privata dell’esplorazione spaziale. Sebbene non sia quotata in borsa, SpaceX ha attirato notevole attenzione da parte di investitori e della comunità spaziale per le sue innovazioni rivoluzionarie.

L’azienda ha rivoluzionato i viaggi spaziali con la sua tecnologia di razzi riutilizzabili, riducendo significativamente il costo di accesso allo spazio. I suoi razzi Falcon e la navicella Dragon sono diventati fondamentali sia per le missioni di carico che per quelle con equipaggio verso la Stazione Spaziale Internazionale. Inoltre, il progetto ambizioso Starlink di SpaceX mira a fornire copertura internet globale tramite una costellazione di satelliti, dimostrando il suo approccio innovativo ai servizi basati sullo spazio. L’azienda è anche in prima linea nella colonizzazione di Marte con lo sviluppo della navicella Starship.

I continui progressi di SpaceX e il suo approccio dirompente nel settore spaziale la rendono un’azienda di grande interesse per potenziali investitori futuri e un attore chiave nel plasmare il futuro dell’esplorazione e dei viaggi spaziali.

Blue Origin

Considerazioni finali

Sebbene scoperte come quella discussa qui possano sembrare lontane dalla vita quotidiana, ognuna di esse aumenta la nostra comprensione dell’Universo. Questa comprensione viene poi applicata a iniziative già in corso da aziende come quelle evidenziate — che si tratti di una missione su Marte o dell’estrazione di asteroidi per metalli preziosi.