Il presente articolo è stato inserito nella pagina di approfondimento dedicata all'effetto lente gravitazionale

 

Approfitto di una recente scoperta per richiamare l’effetto denominato “microlensing”. Si basa essenzialmente sull’effetto lente che ben conosciamo e che permette di rivelare galassie lontanissime, quando hanno la fortuna di trovarsi dietro a un’altra galassia che fa da lente di ingrandimento. La luce dell’oggetto più lontano, altrimenti invisibile, viene deformata e ingigantita. Quante volte ne abbiamo parlato? Penso sia proprio inutile descrivere ancora una volta una delle grandi previsioni di Einstein, rivelatasi esatta.

Basta la semplice Fig.1 per mostrarlo in modo esauriente. La galassia G si trova esattamente tra il quasar Q e la Terra T. La luce del quasar dovrebbe essere “bloccata” dalla galassia che la nasconde, ma la gravità di G la piega e le permette di raggiungere la Terra, con intensità nettamente maggiore di quella effettiva. La galassia G ha fatto da lente e intorno a lei si vede l’immagine deformata (Q') del quasar Q. Spesso le immagini sono più di una, a seconda dell'allineamento più o meno preciso.

Sì, avete ragione… sembra proprio che Urano non abbia niente a che vedere con questo tipico problema dei grandi “giganti” del Cosmo. E, invece, anche le formiche nel loro piccolo si… arrabbiano (il titolo era lievemente diverso…).

Una lente invisibile

Immaginiamo che la parte del quasar Q la faccia una stella normale, meglio se abbastanza lontana da noi. L’importante è però che sia visibile, proprio il contrario di quanto succedeva precedentemente. A questo punto non resta che aspettare che un qualche oggetto celeste (di qualsiasi tipo sia) passi davanti alla stella. Non è poi così difficile nella nostra galassia con tutto il traffico che c’è.

Questa volta noi NON vediamo l’oggetto che le passa davanti, dato che è troppo debole, tuttavia, per piccolo che sia, riesce a comportarsi come lente per la stella lontana. Improvvisamente, quest’ultima sembra accendersi per poi spegnersi velocemente. Chi ci garantisce che non sia un suo colpo di tosse? Beh… la durata e altre caratteristiche del picco luminoso. Fatto sta che la lente gravitazionale ha svolto un ruolo invertito: l’oggetto lontano si vede, mentre non si vede quello vicino. Tuttavia, l’aumento di luce della stella visibile fa capire che qualche cosa di invisibile le è passato davanti. Probabilmente, è solo una stellina.

Le cose, però, sono estremamente interessanti e da seguire attentamente. Una stella ha spesso e volentieri dei pianeti. Se essi sono molto vicini fanno un tutt’uno con la stellina, ma, se si trovano abbastanza lontani, anche loro possono nascondere la stella e farle avere un picco di luminosità del tutto inaspettato. Pianeti non eccessivamente piccoli, ma piuttosto lontani. Proprio quelli che le tecniche dei transiti o spettroscopiche non riescono a scoprire. Infatti, se un pianeta è distante dalla sua stella  è difficile che passi prospetticamente davanti a lei o, se lo potesse anche fare, ci vorrebbe chissà quanto tempo (il periodo sarebbe lunghissimo). Analogamente viaggerebbe talmente piano che anche le migliori tecniche spettroscopiche fallirebbero. Per loro, non c’è, per adesso, che sperare nel colpo di fortuna dell’effetto lente… al contrario, il fenomeno chiamato “microlensing”.

In Fig. 2 vediamo proprio ciò che può succedere a una sorgente lontana visibile e a una stellina invisibile che le passa davanti insieme al suo “figliolo”. Due picchi luminosi che, studiati a fondo, danno un mucchio di informazioni sulla distanza tra stella e pianeta, sulle loro masse e molte altre cose. Ma ne parliamo dopo…

Sì, ci vuole molto fortuna e perseveranza, ma i risultati ogni tanto ci sono e anche molto interessanti.

A questo punto, Urano e Nettuno acquistano una rilevanza ben diversa. Parliamo un po’ di loro…

Urano e Nettuno: né carne né pesce, ma...

I pianeti del Sistema Solare si dividono essenzialmente in tre gruppi: piccoli e rocciosi; massicci e gassosi; intermedi ghiacciati-gassosi. Questi gruppi non differiscono solo per la massa, ma anche per la posizione che occupano nella geografia del Sistema Solare. Quelli piccoli e rocciosi stanno all’interno della cosiddetta “linea della neve”, ossia di quel limite ipotetico oltre il quale molti composti condensano in ghiaccio, in modo da formare mattoni ben più numerosi ed efficienti per la costruzione dei pianeti. Da noi, questa linea si trova a circa 2.7 UA, proprio in mezzo alla fascia degli asteroidi. Ovviamente, la linea si porta verso l’esterno per stelle di massa maggiore.

I giganti gassosi stanno poco oltre la linea della neve: Giove è 1.9 volte più lontano e Saturno 3.5. Gli intermedi, dove il ghiaccio la fa da padrone, sono ben più distanti: 7 volte Urano e 11 Nettuno. Purtroppo, questo è l’unico caso completo di sistema stellare che conosciamo.  Se i piccolo rocciosi e i giganti gassosi potrebbero anche essersi formati dove stanno adesso, lo stesso non è possibile per Urano e Nettuno: il disco protoplanetario originario non aveva abbastanza materiale per costruirli nel luogo attuale. Devono avere quasi sicuramente migrato verso l’esterno.

Vari fattori sembrano confermare questa ipotesi, indicando la loro culla molto più vicina a Giove e a Saturno. In qualche modo dobbiamo capire come si sono spostati e perché. In altre parole, pianeti di media grandezza e ghiacciati come Urano e Nettuno sono una delle chiavi fondamentali per comprendere appieno la formazione dinamica del Sistema Solare e -forse- di molti altri sistemi stellari. Probabilmente, molto di più che i pianeti terrestri e/o i giganti più o meno caldi (il trasporto verso l’interno è decisamente più facile da spiegare).

Purtroppo, come già detto, Kepler ha trovato tanti pianeti di tipo roccioso, soprattutto un po’ più grandi della Terra, nelle zone interne. Idem ha fatto per i Giove caldi. Altri Giove e Saturno sono stati scoperti con il metodo spettroscopico e quattro di loro poco al di là della linea della neve.  Entrambe le tecniche, però, hanno fallito nel trovare i giganti ghiacciati come Urano e Nettuno. Non c’è da stupirsi: i loro periodi sono ben più lunghi della vita umana. Si potrebbe tentare con una visione diretta (sono abbastanza lontani dalla stella), ma -per adesso- non si è riusciti a scendere sotto  certi limiti di massa e ci si imbatte in giganti gassosi caldi. Niente a che vedere con Urano e Nettuno…

Insomma, l’unico metodo correntemente utilizzabile per pianeti intermedi si basa sulla tecnica del microlensing gravitazionale. Il problema è che non vi sono fenomeni periodici da studiare (come nei transiti o nelle curve spettroscopiche), ma bisogna affidarsi solo alla fortuna.

E così è successo recentemente: la tecnica del microlensing ha scoperto il primo vero gemello di Urano. In realtà è un po’ più grande (4 volte) ma si trova proprio in un’orbita simile al nostro settimo pianeta. Si può, perciò, ragionevolmente pensare che abbia avuto una evoluzione dinamica simile al nostro gigante ghiacciato: anche lui non dovrebbe trovarsi a quella distanza.

Veniamo, allora, alla scoperta. Il nostro Urano-bis si dovrebbe trovare a 25 000 anni luce da noi.

Non si può stabilire con certezza la vita di questo pianeta, probabilmente anch’esso azzurro a causa del metano ghiacciato, ma è facile che  abbia avuto avventure simili a Urano. Sicuramente non vive in una zona tranquilla.

Nel caso dei nostri gemelli azzurri, la causa del loro allontanamento deve, forse, cercarsi direttamente nelle perturbazioni causate da Giove e Saturno (attraverso varie risonanze e faccende simili). Per il nuovo arrivato la causa è, invece, probabilmente la stellina compagna del suo Sole. Esso infatti vive in un sistema doppio abbastanza stretto e la sua esistenza deve aver subito (e chissà se la subirà ancora) la presenza della invadente compagna. La primaria, la mamma di Urano-bis, ha una massa pari a 2/3 di quella del Sole, mentre la compagna è veramente piccola: solo 1/6 della nostra stella. Tuttavia, più che sufficiente se pensiamo che Saturno e Giove possono aver dato uno "schiaffo" analogo ai nostri giganti ghiacciati.

Urano-bis

Le osservazioni, veramente fortunate, sono state effettuate in due periodi. Nel 2008 si sono rilevati la stella maggiore e il suo Urano-bis. Nel 2010 è stata confermata la presenza del pianeta e si è aggiunta la stellina rompiscatole. Il fenomeno del microlensing regala un mucchio di informazioni e, con qualche ulteriore approccio statistico e probabilistico, si è arrivati a stabilire abbastanza bene la geometria e le masse del sistema binario, pianeta uraniano compreso. Tutto ciò è stato possibile perché la direzione del moto del sistema era proprio quella giusto per occultare la stella lontana. Se la direzione fosse stata anche di poco diversa, si sarebbe -magari- solo “trovato” il pianeta e si sarebbe detto che era un vagabondo isolato (a volte rimangono dubbi, come in questo caso QUI).

Concludiamo, dicendo che questo tipo di ricerca è tutto fuorché povera di risultati. Vi sono ben 13 000 fenomeni di microlensing in archivio, la maggior parte dei quali deve ancora essere investigata. Quasi tutte saranno stelle singole, ma la speranza di trovare altri pianeti azzurri esiste sicuramente.

Articolo originale QUI. Il lavoro spiega piuttosto bene tutte le strategie utilizzate per arrivare alla conferma del sistema doppio e alla sua distanza approssimata. Non è complicatissimo, ma va oltre lo scopo del nostro BLOG GLOB.

 

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