NEL RAGGIO DI 20 ANNI LUCE DA NOI

Segnali maser d’acqua in tre sistemi extrasolari

Epsilon Eridani, a 10,8 anni luce, Lalande 21185, a 8,3 anni luce e Gliese 581 a poco più di 20 emettono un segnale compatibile con una spcifica emissione radio della molecola dell'acqua. A individuare queste tracce, i ricercatori Cristiano Cosmovici (Inaf Iaps Roma) e Sergei Pogrebenko (Jive, Olanda)

Illustrazione di fantasia del sistema Epsilon Eridani, con il pianeta Epsilon Eridani b (a dx) di massa simile a Giove e due cinture d’asteoridi o comete. Crediti: NASA/SOFIA/Lynette Cook.

Segnali radio legati a una particolare emissione elettromagnetica dovuta alla presenza di molecole d’acqua sono stati individuati in tre sistemi stellari vicini, noti per ospitare esopianeti. La scoperta, frutto di una lunga e accurata indagine condotta da Cristiano Cosmovici, ricercatore all’Inaf Iaps di Roma, e Sergei Pogrebenko del Jive, in Olanda, è stata recentemente pubblicata sulla rivista International Journal of Astrobiology.

Da quando fu scoperto il primo pianeta extrasolare,  nel 1995, circa 3000 esopianeti sono stati individuati da Terra e dallo spazio grazie alle nuove tecnologie del Doppler radiale e del transito. Il primo metodo riguarda la misura spettroscopica  delle oscillazioni della stella provocate dall’azione gravitazionale di uno o più pianeti giganti ruotanti intorno a essa, il secondo sfrutta il passaggio del pianeta di fronte alla stella che provoca un debolissimo assorbimento della luce stellare.

Nel luglio del 1994 un avvenimento eccezionale permise alla comunità astronomica mondiale di osservare in diretta ciò che accade quando una cometa colpisce un pianeta provocando, oltre che una catastrofe cosmica, un cambiamento radicale nella composizione chimica dell’atmosfera planetaria. Si trattava della cometa Shoemaker/Levy-9 che in seguito al passaggio nelle vicinanze di Giove si frantumò in 21 componenti che piombarono nell’emisfero meridionale del pianeta, liberando una terrificante quantità di energia.

«In quell’occasione pensammo di sfruttare l’unica possibilità che il fenomeno, ripetibile forse fra centomila anni, ci offriva, per servirci del radiotelescopio di Medicina, vicino Bologna, alla ricerca dell’acqua che non è presente nell’atmosfera di Giove; quindi se avessimo visto la linea di emissione a 22 GHz (1,35 cm) essa sarebbe stata certamente liberata dal nucleo cometario durante l’impatto» ricorda Cosmovici. «Nel giro di soli 6 mesi fu costruito, sotto la guida di Stelio Montebugnoli, un rivoluzionario spettrometro Fourier che, accoppiato al radiotelescopio, permise di rivelare il 19 luglio 1994 la presenza di una nube di 2 miliardi di tonnellate di acqua originata dal frammento e visibile fino a settembre».

L’analisi dei dati portò a una scoperta eccezionale: la linea di emissione a 22 GHz presentava l’effetto maser (Microvawe Amplification by Stimulated Emission of Radiation). La linea maser è ben conosciuta in astrofisica, essendo una componente principale nello spettro delle nubi interstellari galattiche ed extragalattiche, ma non era mai stata osservata nel nostro Sistema solare. Essendo una linea di fortissima intensità, può essere usata per cercare l’acqua laddove i segnali sono talmente deboli da non essere rivelabili in condizioni di equilibrio termico.

«Abbiamo pertanto ipotizzato che in particolari condizioni fisiche l’emissione maser possa essere rivelata nelle atmosfere planetarie, e che la linea dell’acqua possa essere usata quale potente mezzo diagnostico per la ricerca di sistemi esoplanetari laddove il bombardamento di comete sia attuale oggi come lo è stato 4 miliardi di anni fa, quando il nostro pianeta fu invaso da sciami di comete portatrici di acqua e di molecole organiche che sono alla base dell’evoluzione biologica» prosegue Cosmovici. «In base a queste considerazioni, nel 1999 abbiamo dato il via al progetto Itasel (Italian Search for Extraterrestrial Life), finanziato dall’Asi, e abbiamo scelto 35 obiettivi entro circa 160 anni luce dal  Sole».

In 13 anni di osservazioni ottenute con un nuovo spettrometro (Spectra-2) basato su tecnologia Fpga e su un raffinato software (Astra), tre sistemi esoplanetari hanno dato risultati con valori significativi di questo segnale maser: Epsilon Eridani a 10,8 anni luce, famosa per essere stata il primo candidato del progetto Setinel 1959, è circondata da una cintura di comete e soggetta quindi a continui bombardamenti come lo è stata la Terra 4 miliardi di anni fa; Lalande 21185 è la più vicina a noi, con 8,3 anni luce, e sembra sia circondata da 3 pianeti giganti; Gliese 581, a 20.4 anni luce dal Sole, circondata da 3-5 pianeti, una delle più quotate per essere abitabile e poter ospitare la vita.

«L’importanza della nostra scoperta consiste nel fatto che abbiamo dimostrato la possibilità di rivelare da Terra l’acqua in sistemi esoplanetari servendoci di potenti radiotelescopi dotati di sofisticati spettrometri. Per la rivelazione delle linee spettrali dell’acqua nell’infrarosso, invece, è necessario l’uso di telescopi spaziali quali Spitzer e Hubble» conclude Cosmovici.

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