VOCI E DOMANDE DELL’ASTROFISICA

Nane rosse a gogo

La maggior parte delle stelle sono nane rosse: piccole, fredde, estremamente longeve. Ambiente ideale per chi è a caccia di mondi extrasolari di tipo roccioso, purtroppo emettono radiazioni molto energetiche, in grado di “sterilizzare” i pianeti vicini. Insomma, non proprio l’ideale per lo sviluppo della vita

Rappresentazione artistica di una nana rossa con un pianeta roccioso che le orbita vicino. Crediti: Mark A Garlick / University of Warwick

Quante stelle ci sono nel cielo? Questa domanda ha assillato per secoli il genere umano, e solo in tempi relativamente recenti gli astronomi hanno stabilito che il numero di stelle presenti nella nostra galassia, la Via Lattea, è tra 100 e 400 miliardi. Per quanto questo numero sia ancora non ben determinato, di una cosa possiamo essere certi, e cioè che la maggior parte delle stelle sono nane rosse.

Con la dicitura “nana rossa” si vuole indicare le due caratteristiche principali di questa categoria di stelle. Innanzitutto, la loro dimensione: il volume di una nana rossa è infatti meno di un decimo del volume del Sole. Inoltre, il colore “rosso” è dovuto al fatto che queste stelle sono più fredde del Sole: meno di 4mila gradi contro i 6mila gradi della superficie solare (la luce emessa da un corpo incandescente va dal rosso al blu all’aumentare della temperatura).

Un’altra caratteristica molto importante delle nane rosse è l’estrema longevità. La loro piccola massa fa infatti sì che la temperatura al loro interno sia appena sufficiente a innescare le reazioni nucleari di fusione dell’idrogeno che “accendono” la stelle stesse. In virtù di ciò, le reazioni nucleari procedono a un ritmo molto lento, per cui le nane rosse impiegano molto tempo per terminare l’idrogeno un tempo più lungo dell’età attuale dell’universo.

Per diversi motivi, le nane rosse sono al centro dell’attenzione degli astronomi a caccia di pianeti extrasolari di tipo roccioso. In primis, le tecniche attuali di rivelazione di esopianeti fanno infatti sì che i pianeti di piccole dimensioni siano più facilmente rivelabili attorno alle stelle più piccole. Inoltre, secondo alcuni modelli di formazione stellare e planetaria, i pianeti in formazione attorno alle giovani nane rosse possono conservare gran parte dell’acqua presente nel disco circumstellare durante il processo di formazione planetaria. Infine, l’estrema longevità delle nane rosse le rende potenzialmente stabili per decine di miliardi di anni. Di conseguenza, i pianeti che orbitano attorno a esse godono di una fonte di energia “assicurata” per tempi estremamente lunghi.

Studi in corso e domande aperte

I dati osservativi in nostro possesso mostrano che circa il 40 per cento delle nane rosse ospita un sistema di esopianeti. La statistica di questi sistemi esoplanetari indica che molti dei pianeti sono rocciosi e orbitano a breve distanza dalla stella, tanto da avere un clima sufficientemente “mite” per la presenza di acqua liquida. Le nane rosse sono quindi le indiziate principali per la scoperta di pianeti sui quali ci siano i presupposti per lo sviluppo della vita (acqua liquida e stabilità su tempi molto lunghi).

Ben l’80 per cento del “vicinato” del Sole è composto da nane rosse. Se le nane rosse fossero visibili a occhio nudo, il cielo sarebbe un incredibile ingorgo di stelle.

Ci sono però altri requisiti da soddisfare affinché la vita possa nascere ed evolvere. Le ricerche in corso mostrano che le nane rosse emettono radiazioni molto energetiche, e quindi nocive alla vita, quali i raggi Uv e X, molto più efficacemente di quanto non faccia il Sole. Questa intensa emissione di Uv e X, accoppiata con la vicinanza tra stella e pianeta, fa sì che la radiazione stellare sia in grado di “sterilizzare” i pianeti.

Inoltre, in concomitanza con l’emissione di queste radiazioni, le nane rosse possono dare vita a delle vere e proprie “eruzioni stellari”, a seguito delle quali la stella emette della materia calda e altamente ionizzata nello spazio circostante. A seconda dell’intensità di queste eruzione e della loro frequenza, la nana rossa può portare alla graduale dissipazione delle atmosfere degli esopianeti, altro ingrediente fondamentale affinché il pianeta possa trattenere l’acqua allo stato liquido in superficie.

L’“ospitalità” degli esopianeti dipende quindi fortemente dalle modalità con cui le nane rosse attorno alla quale orbitano producono radiazione energetica ed eruzioni. Al momento siamo ben lungi dalla comprensione consolidata di questi fenomeni. Per questo motivo la comunità di astronomi, parallelamente alla ricerca di pianeti rocciosi, sta facendo un notevole sforzo per capire le cause e l’evoluzione delle emissioni altamente energetiche da parte delle nane rosse.

Il coinvolgimento dell’Istituto nazionale di astrofisica

Storicamente, l’Inaf si è sempre occupato della ricerca scientifica che riguarda le nane rosse. In particolare, sono di rilievo gli studi osservativi incentrati sull’attività delle nane rosse, ovvero le emissioni energetiche sotto forma di radiazioni ed eruzioni stellari. Diversi istituti Inaf, inoltre, sono coinvolti nel progetto Gaps. Lo scopo di questo progetto è lo studio dei sistemi esoplanetari, utilizzando lo strumento Harps-N al Telescopio nazionale galileo. Uno degli obiettivi di Gaps è quello di scoprire i sistemi di esopianeti attorno a nane rosse.


L’autore: Gaetano Scandariato è ricercatore Inaf all’Osservatorio astrofisico di Catania

Su Media Inaf potrai trovare, mano a mano che verranno pubblicate, tutte le schede della rubrica dedicata a Voci e domande dell’astrofisica, scritte dalle ricercatrici e dai ricercatori dell’Istituto nazionale di astrofisica.