Con la tecnica della lente gravitazionale si potrbbero vedere così chiaramente i pianeti extrasolari da capire se hanno vita. Ma c’è un problema: dovrebbe essere mandato 14 volte più lontano di Plutone.

 

 

‎Da quando il primo esopianeta è stato scoperto nel 1992, gli astronomi hanno rilevato più di 5.000 pianeti in orbita attorno ad altre stelle. Tuttavia, anche con i più potenti telscopi a nostra disposizione, non è possibile ottenere immagini dirette di questi mondi, troppo lontani per essere visualizzati con le attuali tecnologie.

‎Per aggirare i limiti fisici dei telescopi, gli astrofisici della Stanford University hanno lavorato su una nuova tecnica concettuale di imaging che sarebbe 1.000 volte più potente, che sfrutta l’effetto di deformazione della gravità sullo spazio-tempo, chiamato lente gravitazionale.

Gli scienziati potrebbero potenzialmente manipolare questo fenomeno per catturare immagini molto più accurate di quelle ottenute tramite telescopi.

La lente gravitazionale è un effetto previsto dalla teoria della relatività generale, che consiste nell’incurvatura dello spazio tempo attorno a un oggetto di grande massa, come una stella o una glassia. Quando la luce emessa da un corpo celeste dietro questo oggetto passa nelle sue vicinanze è costretta a seguire la curvatura dello spazio tempo, modificando la sua traiettoria rettilinea, proprio come succede quando un aggio di luce attraversa una lente ottica.

L’effetto è stato convalidato sperimentalmente dall’osservazione di galassie lontane, che ci appaiono ingrandite perché la loro luce è incurvata da altre galassie poste davanti ad esse sulla nostra linea visuale di osservazione.

‎In un articolo ‎‎pubblicato‎‎ il 2 maggio su ‎‎The Astrophysical Journal‎‎, i ricercatori descrivono un modo per utilizzare l’effetto lente gravitazinale prodotto dal Sole per vedere i pianeti al di fuori del nostro sistema solare. Posizionando un telescopio, il Sole e l’esopianeta in linea con il sole nel mezzo, gli scienziati potrebbero utilizzare il campo gravitazionale della nostra stella per ingrandire la luce dell’esopianeta.

A differenza di una lente d’ingrandimento che ha una superficie curva che piega la luce, una lente gravitazionale ha uno spazio-tempo curvo che consente di visualizzare oggetti lontani.‎

‎”Vogliamo scattare foto di pianeti che orbitano attorno ad altre stelle che siano come le immagini dei pianeti del nostro sistema solare”, ha detto ‎‎Bruce Macintosh‎‎, professore di fisica alla ‎‎School of Humanities and Sciences di‎‎ Stanford e vicedirettore del ‎‎Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology‎‎ (KIPAC).

‎Il problema, al momento, è che la loro tecnica proposta richiederebbe viaggi spaziali più avanzati di quelli attualmente disponibili. Tuttavia, questo metodo osservativo e ciò che potrebbe rivelare su altri pianeti, lo rende degno di considerazione e sviluppo continui, hanno detto i ricercatori.‎

‎‎La lente gravitazionale è stata osservata sperimentalmente per la prima volta nel 1919 durante un’eclissi solare. Gli scienziati sono stati in grado di vedere le stelle dietro al Sole: questa era la prova inequivocabile che la gravità poteva piegare la luce e la prima prova osservativa che la teoria della relatività di Einstein era corretta.

Più tardi, nel 1979, Von Eshleman, un professore di Stanford, pubblicò un resoconto dettagliato di come gli astronomi e i veicoli spaziali potevano sfruttare la lente gravitazionale solare. Nel frattempo, gli astronomi, tra cui molti al KIPAC di Stanford, ora usano abitualmente la potente gravità delle galassie più massicce per studiare l’evoluzione dell’universo.

‎Ma non è stato fino al 2020 che la tecnica di imaging è stata esplorata in dettaglio per osservare i pianeti. Slava Turyshev del Jet Propulsion Laboratory del California Institute of Technology ha descritto una tecnica in cui un telescopio spaziale potrebbe scansionare i raggi di luce di un pianeta per ricostruirne un’immagine chiara, ma la tecnica richiederebbe molto carburante e tropp tempo.

‎Basandosi sul lavoro di Turyshev, Alexander Madurowicz, uno studente di dottorato al KIPAC, ha inventato un nuovo metodo in grado di ricostruire la superficie di un pianeta da una singola immagine scattata guardando direttamente verso il Sole.

Catturando l’anello di luce attorno al sole formato dall’esopianeta per efetto della lente gravitazionale, l’algoritmo progettato da Madurowicz può invertire la flessione dalla lente gravitazionale, che trasforma l’anello in un pianeta rotondo.‎

‎Madurowicz ha dimostrato il suo lavoro utilizzando immagini della Terra scattate dal satellite DSCOVR che si trova tra la Terra e il Sole. Quindi, ha usato un modello al computer per vedere come sarebbe stata la Terra attraverso gli effetti di deformazione della gravità del sole. Applicando il suo algoritmo alle osservazioni, Madurowicz è stato in grado di recuperare le immagini della Terra e dimostrare che i suoi calcoli erano corretti.‎

‎Però, per catturare un’immagine di un esopianeta attraverso la lente gravitazionale solare, un telescopio dovrebbe essere posizionato almeno 14 volte più lontano dal Sole di Plutone, ai limiti del nostro sistema solare e più lontano di quanto gli umani abbiano mai inviato un veicolo spaziale.

‎‎Attualmente, per fotografare un esopianeta alla risoluzione descritta dagli scienziati, avremmo bisogno di un telescopio 20 volte più largo della Terra. Un telescopio delle dimensioni di Hubble in combinazione con la lente gravitazionale solare potrebbe fotografare esopianeti con potenza sufficiente per catturare dettagli fini sulla superficie.‎

‎”La lente gravitazionale solare apre una finestra completamente nuova per l’osservazione”, ha detto Madurowicz. “Ciò consentirà di studiare le dinamiche dettagliate delle atmosfere del pianeta, così come le distribuzioni delle nuvole e le caratteristiche della superficie, che non abbiamo modo di indagare ora”.‎

‎Madurowicz e Macintosh dicono entrambi che ci vorranno almeno 50 anni prima che questa tecnologia possa essere implementata, perché, con la tecnologia attuale, potrebbero essere necessari 100 anni per mandare un telescopio alla distanza ottimale. Usando le vele solari o il sole come fionda gravitazionale, il tempo potrebbe ridursi a 20 o 40 anni. Nonostante questo problema, la possibilità di vedere se alcuni esopianeti hanno continenti o oceani, ha detto Macintosh, è una spinta sufficiente per continuare il lavoro. La presenza di entrambi è un forte indicatore che potrebbe esserci vita su un pianeta lontano.‎

‎”Questo è fondamentale per scoprire se c’è vita su altri pianeti”, ha detto Macintosh. “Scattando una foto di un altro pianeta e osservando macchie verdi di foreste e blu di oceani, sarebbe difficile sostenere che non ha vita”.‎

Foto crediti: Envato Elelents (ove non diversamente specificato)

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