Urano visto dal telescopio spaziale Hubble (a sinistra) e dalla sonda New Horizons (a destra). Crediti: Nasa, Esa, StScI, Samantha Hasler (Mit), Amy Simon (Nasa-Gsfc), New Horizons Planetary Science Theme Team; Joseph DePasquale (StScI), Joseph Olmsted (StScI)
Gli astronomi hanno usato Urano come banco di prova per pianeti simili al di fuori del Sistema solare, confrontando le immagini ad alta risoluzione di Hubble con la vista ben più distante della sonda New Horizons. Questa prospettiva combinata aiuterà gli scienziati a capire meglio cosa aspettarsi dall’acquisizione di immagini di pianeti intorno ad altre stelle con i futuri telescopi. «Mentre ci aspettavamo che Urano apparisse in modo diverso in ciascun filtro delle osservazioni, abbiamo scoperto che in realtà è più debole di quanto previsto nei dati di New Horizons, ripresi da un punto di vista diverso», dichiara Samantha Hasler del Massachusetts Institute of Technology di Cambridge.
L’imaging diretto è una tecnica fondamentale per conoscere la potenziale abitabilità di un pianeta e offre nuovi indizi sull’origine e la formazione del Sistema solare. Gli astronomi utilizzano sia l’imaging diretto che la spettroscopia per raccogliere la luce del pianeta osservato e confrontarne la luminosità a diverse lunghezze d’onda. Tuttavia, l’imaging degli esopianeti è un processo notoriamente difficile perché sono molto lontani. Nelle immagini appaiono come semplici puntini e quindi non è possibile distinguerne i dettagli come nelle viste ravvicinate dei mondi in orbita attorno al Sole. Inoltre, i ricercatori possono osservare direttamente gli esopianeti solo nelle “fasi parziali”, ossia quando solo una parte del pianeta, per metà illuminato dalla sua stella, è visibile dalla nostra posizione. Come avviene per la Luna e le fasi lunari, insomma.
In questa immagine, due forme tridimensionali (in alto) di Urano sono confrontate con le viste reali del pianeta dal telescopio spaziale Hubble (in basso a sinistra) e dalla sonda New Horizon (in basso a destra). Il confronto tra le immagini ad alta risoluzione di Hubble e quelle più piccole di New Horizons offre una prospettiva combinata che aiuterà i ricercatori a capire cosa aspettarsi durante l’acquisizione di immagini di pianeti intorno ad altre stelle con osservatori futuri. Crediti: Nasa, Esa, StScI, Samantha Hasler (Mit), Amy Simon (Nasa-Gsfc), New Horizons Planetary Science Theme Team; Joseph DePasquale (StScI), Joseph Olmsted (StScI)
Urano è un bersaglio ideale come test per comprendere le future osservazioni a distanza di esopianeti da parte di altri telescopi per varie ragioni. Innanzitutto, molti esopianeti conosciuti sono anche giganti gassosi, proprio come Urano. Inoltre, al momento delle osservazioni New Horizons si trovava sul lato opposto di Urano, a 6,5 miliardi di chilometri di distanza, permettendo di studiare la sua mezzaluna crepuscolare, cosa che non è possibile fare dalla Terra. Ovviamente, a quella distanza, l’immagine di Urano scattata da New Horizons si è rivelata costituita solo da alcuni pixel.
D’altra parte Hubble, con la sua alta risoluzione e nella sua orbita terrestre bassa a 1,7 miliardi di chilometri di distanza da Urano, è stato in grado di vedere le caratteristiche atmosferiche come le nubi e le tempeste sul lato giorno del mondo gassoso.
I pianeti giganti gassosi del Sistema solare hanno atmosfere dinamiche e variabili, con una copertura nuvolosa che cambia. Quanto è comune questo fenomeno tra gli esopianeti? Conoscendo da Hubble i dettagli di come apparivano le nubi su Urano, i ricercatori sono in grado di verificare ciò che può essere interpretato dai dati di New Horizons. Nel caso di Urano, sia Hubble che New Horizons hanno visto che la luminosità non variava con la rotazione del pianeta, il che indica che le caratteristiche delle nubi non cambiavano con la rotazione del pianeta.
Tuttavia, l’importanza del rilevamento da parte di New Horizons ha a che fare con il modo in cui il pianeta riflette la luce in una fase diversa da quella che Hubble, o altri osservatori sulla Terra o nelle vicinanze, possono vedere. New Horizons ha dimostrato che gli esopianeti possono apparire più deboli del previsto ad angoli di fase parziali ed elevati e che l’atmosfera riflette la luce in modo diverso in una fase parziale.
Questa illustrazione mostra la sonda New Horizons della Nasa del Sistema solare dal profondo della Fascia di Kuiper. New Horizons attualmente si trova a una distanza stimata di oltre 5 miliardi di chilometri dalla Terra. La sonda si trovava a 6,5 miliardi di chilometri di distanza da Urano quando lo ha osservato. Crediti: Nasa, Esa, Christian Nieves (StScI), Ralf Crawford (StScI), Greg Bacon (StScI)
La Nasa ha in cantiere due importanti osservatori per studiare le atmosfere degli esopianeti e valutare la loro potenziale abitabilità. «Questi importanti studi di New Horizons su Urano, da un punto di vista non osservabile con altri mezzi, si aggiungono al tesoro di nuove conoscenze scientifiche della missione e, come molte altre serie di dati ottenuti durante la missione, hanno fornito nuove sorprendenti intuizioni sui mondi del nostro sistema solare», aggiunge Alan Stern, del Southwest Research Institute.
Il telescopio spaziale Nancy Grace Roman della Nasa, il cui lancio è previsto per il 2027, utilizzerà un coronografo per bloccare la luce di una stella e vedere direttamente gli esopianeti giganti gassosi. L’Osservatorio dei mondi abitabili della Nasa, in fase iniziale di progettazione, sarà il primo telescopio progettato specificamente per cercare biofirme atmosferiche su pianeti rocciosi di dimensioni terrestri in orbita attorno ad altre stelle. «Studiare come punti di riferimento conosciuti, come Urano, appaiono nelle immagini a distanza, può aiutarci ad avere aspettative più solide quando ci prepariamo per queste missioni future», conclude Hasler. «E questo sarà fondamentale per il nostro successo».
I risultati di Urano saranno presentati al 56° meeting annuale dell’American Astronomical Society Division for Planetary Sciences, a Boise, Idaho.