Un altro Giove

Il cielo è pieno di stelle. Per meglio dire, il cielo notturno è pieno di stelle, stracolmo. Più ci si allontana, in alta montagna o nelle campagne, e più ce ne sono. Più si rimane fissi col naso all’insù e più sembrano apparire. Sono abbastanza sicuro che questa informazione non sia nuova a nessuno: il cielo è costellato di questi puntini bianchi.

Allo stesso modo, sono sicuro che non si generi particolare scalpore nel dire che il cielo diurno ospiti una sola stella, il Sole. Come è noto, la nostra Terra non è l’unico pianeta che orbita attorno al Sole, percorrendo una traiettoria quasi circolare: abbiamo i nostri tre compagni rocciosi Mercurio, Venere e Marte, che popolano la parte più interna del nostro Sistema Solare, e i quattro gassosi, cioè Giove, Saturno, Urano e Nettuno, che vivono oltre la fascia degli asteroidi, un bel cerchio di sassi dalle strane forme presente oltre l’orbita di Marte. Non nomino Plutone poiché, poveretto, è stato declassato, per varie ragioni, a pianeta nano, quindi, sebbene riceva molto affetto da parte mia, non gode dei diritti necessari per essere considerato pianeta¹.

Arrivati a questo punto, avete letto il riassunto del sussidiario di scienze delle medie, ma spero vi sia venuta in mente una domanda molto semplice: ma siamo gli unici? E non parlo di vita, al momento vita nell’universo non ne abbiamo trovata se non sulla Terra. Io intendo proprio i pianeti. Abbiamo una stella, il Sole, circondata da pianeti, e di tutte le stelle là fuori, possibile che non ce ne sia almeno una con dei pianeti attorno? Se vi siete posti questa domanda, avete la mia stima, ma non siete i primi. 

Nell’antica Grecia non c’erano lampioni, per cui il cielo si vedeva perfettamente ogni notte, nuvole permettendo. I Greci, tra le varie scoperte di matematica e geometria, erano grandi appassionati del cielo. Notarono anche la presenza di stelle erranti, ovvero stelle che non sono fisse nel cielo, ma che  si spostano di notte in notte (e anche di parecchio). Queste stelle erranti sono i pianeti del nostro Sistema Solare, come, ad esempio, Venere, che periodicamente brilla appena sopra la linea dell’orizzonte subito dopo il tramonto, o Giove, che in certi periodi dell’anno appare come una stella estremamente brillante, a volte persino a fianco alla Luna. I pianeti non brillano di luce propria, ma riflettono quella proveniente dal Sole. I Greci, però, sapevano solo che il cielo era pieno di stelle e che queste erano solo stelle più strane delle altre.

I filosofi di quel tempo fecero parecchie speculazioni riguardo la vita altrove. L’atomista Democrito sosteneva che in alcuni mondi non esistessero né il Sole né la Luna, mentre in altri ce ne fosse anche più di uno (spero abbiate visto Interstellar), e che, ancora, in altri non esistessero animali o piante. Epicuro, in una lettera ad Erodoto, sostiene che esistano un’infinità di altri mondi, non necessariamente uguali ai nostri. Finché non arrivò Aristotele, che nel De Coelum scrisse che di mondi ne poteva esistere solo uno, il nostro. Aristotele,  ebbe molto successo e, per diverso tempo, l’astronomia ebbe qualche difficoltà a fare progressi degni di nota.

Il modello Tolemaico, basato sulle credenze aristoteliche, composto da una Terra al centro, attorno la quale ruotano diverse sfere celesti comprendenti il Sole, la Luna e gli altri pianeti, rispecchiava perfettamente l’idea cristiana di un universo uomo-centrico. I problemi con questo modello c’erano e non erano pochi. Non entrerò nei dettagli per non annoiarvi inutilmente, ma vi basti sapere che, pur di salvarlo, si aggiunsero complicazioni su complicazioni fino a creare un mostro che, per quanto accurato in termini di pura matematica, non soddisfaceva per nulla il principio logico del rasoio di Occam².

Copernico è il nome più famoso della metà del ‘500 in questo campo: fu lui a compendiare precedenti teorie geocentriche e mostrare che era il Sole a essere fermo al centro e attorno a cui orbitano i pianeti, tra cui anche il nostro. Giordano Bruno sostenne in Italia queste teorie, ma non gli andò granchè bene, considerando che finì arso vivo. Fortunatamente, lavori di scienziati esteri, primo fra tutti Kepler, andarono nella direzione dell’eliocentrismo, formalizzando le teorie che governano le orbite dei pianeti. Da lì, la scienza cominciò sempre più a guardare i fenomeni in terza persona, senza vederne necessariamente l’uomo come parte integrante, e sempre più astronomi iniziarono a supporre che in un universo vasto, vastissimo, non potessero esserci solo i nostri pianeti.

Edwin Hubble³

C’è solo un problema da risolvere: noi riusciamo a osservare i nostri pianeti nel cielo in determinanti momenti dell’anno e in determinate fasce orarie, nuvole permettendo, e, sebbene siano distanti al più qualche centinaio di milioni di chilometri, ci appaiono come puntini. Una generica stella è distante da noi anni-luce⁴ (decine, centinaia, migliaia e oltre). Questo serve per far capire quanto siano enormi le distanze astronomiche e per enfatizzare il reale problema: se a malapena vediamo i nostri di pianeti, come vediamo sassi “microscopici” intorno ad altre stelle distanti chissà quanto?

A metà del secolo scorso era stato supposto di fotografare, letteralmente, i pianeti intorno ad altre stelle, una tecnica già usata con successo per osservare stelle binarie⁵, ma il problema si può semplificare in riusciresti a fare una foto a una lucciola mentre ti punto i fari della macchina addosso? Sì, la foto la puoi scattare, ma vedresti solo i fari, la lucciola è troppo poco luminosa al confronto. Pertanto, l’idea è buona (per davvero), ma il pianeta riflette troppa poca luce per essere visibile, e finisce per essere la “lucciola”.

L’astronomo russo-statunitense Otto Struve propose a metà del secolo scorso un’idea concreta e geniale per risolvere questo problema. L’idea si basa sul fatto, e questa informazione potrebbe giungere nuova, che ogni corpo celeste, che sia una stella, una galassia o un asteroide, si muove e lo fa in due modi, in primis, ruotando su se stesso e muovendosi nel cielo (molto probabilmente ruotando attorno a qualcosa di molto più grosso)⁶. Il Sole ruota su se stesso, ma, e questo è un dettaglio molto importante, non è fermo: per la terza legge di Newton⁷, sia la Terra che il Sole orbitano attorno al baricentro del “sistema stella-pianeta”. In poche parole, se noi osservassimo il sole da lontano, vedremmo il suo moto circolare nel cielo che risulterebbe semplicemente un moto avanti e indietro. 

Otto Struve

L’idea di Struve fu proprio questa: misuriamo il moto della stella e, se notiamo una variazione periodica (ovvero vediamo che la stella, a intervalli regolari, accelera e rallenta) di questo moto, vuol dire che c’è un pianeta che sta portando la stella a muoversi avanti e indietro, e tanto più è vicino e pesante, tanto più questo movimento sarà marcato. 

Col passare del tempo, il metodo di Struve risultò sempre meglio applicabile grazie a miglioramenti negli strumenti di misura. Negli anni ‘80, la comunità astronomica si interessò allo studio di oggetti massicci attorno a stelle. Nel 1989, Latham dichiarò di avere trovato una nana bruna, un oggetto molto più massiccio di un pianeta, ma non abbastanza da essere una stella, attorno alla stella HD 114762 (i nomi degli oggetti celesti sono terribili, questa è la stella numero 114762 del catalogo di Henry Draper). Nel ‘92 Wolszczan scoprì un sistema planetario (due pianeti in questo caso!) orbitante una pulsar (un oggetto molto curioso, che è il risultato della morte di una stella pesante).

Finalmente, nel 1995 Mayor e Queloz dichiararono di avere scoperto un pianeta di una massa simile a quella di Giove (318 Terre, per intenderci) attorno a una stella simile al Sole, la stella 51 Peg (la 51esima della stella della costellazione Pegasi, sì, non c’è un criterio univoco…).

La scoperta fu accolta con molta diffidenza e tiepidezza alla conferenza a cui fu presentata: il pianeta era sì grande come Giove, ma più vicino di Mercurio! Così vicino da avere un periodo orbitale, cioè fare un giro della stella, in soli 4 giorni. Un anno, che per noi sulla Terra sono 365 giorni, lì è solo 4 giorni. 

Eppure di pianeti adesso ne conosciamo più di 6000. Abbiamo lanciato sonde spaziali totalmente dedicate al loro studio, come Kepler, TESS e CHEOPS, e ne stiamo preparando altre due: PLATO, che si stima ci porterà informazioni su altri 10000 pianeti, e ARIEL, che ci permetterà, tramite tecniche avanzate, di studiarne le atmosfere. Eh sì, come il Sole ha diversi pianeti, fatti di roccia o di gas, ognuno con atmosfera, massa, raggio e distanza dal Sole, vediamo che lo stesso vale per altre stelle.

Abbiamo trovato acqua nelle atmosfere dei pianeti, riusciamo a vederne le nuvole, tanto che i progetti più pionieristici puntano a fare studi meteorologici su pianeti distanti anni luce, ne misuriamo le temperature e le loro composizioni interne. È fantastico, semplicemente fantastico. La vita al momento non l’abbiamo trovata… Per un discorso filosofico vi rimando al bellissimo articolo di Lorenzo, ma per un discorso più pratico è necessario capire cosa noi intendiamo per vita. 

Pensateci, noi siamo esseri viventi, che vivono ragionevolmente tra gli 0 e i 30 gradi, siamo fatti principalmente di carbonio e l’acqua è per noi fondamentale. Dobbiamo anche considerare che ci serve un’atmosfera  per respirare, vogliamo l’ossigeno, pretendiamo che l’ozono non si buchi altrimenti ci cambia il clima, vogliamo un campo magnetico (come quello della Terra) per schermarci dalla radiazione solare… Insomma, siamo pretenziosi, ma anche unici. Però esistono anche organismi molto semplici che vivono nelle profondità marine o nei vulcani, e anche questa è vita. A loro non servono le nostre temperature miti, il nostro ossigeno e neanche la nostra luce solare. 

Pertanto, parlare di cosa sia la vita altrove è difficile, visto che la vita non è per forza come la conosciamo. Non bisogna invocare alieni umanoidi o strani polpi che viaggiano in navicelle spaziali, ma capire che semplicemente possono esistere forme di vita basate su presupposti che non conosciamo… e caspita se diventa difficile capire cosa sia vita, se non sappiamo neanche identificarla a meno che non sia simile alla nostra. Non la stiamo trovando, ma ciò vuol dire che non ci sia? Aprite un catalogo stellare e troverete miliardi di stelle, miliardi. Vogliamo credere che non ci sia, attorno a nessuna di queste stelle, un pianeta che ospiti una qualche forma di vita?

Mayor e Queloz vinsero il Nobel nel 2019, un po’ tardi se pensate che il pianeta l’avevano scoperto due decenni prima. Perché non premiarli subito? Nel 1995, la loro era solo una scoperta minore, a cui nessuno aveva dato troppo peso. Solo dopo, quando da questa scoperta è nata una nuova branca dell’astrofisica, moltissime persone hanno iniziato a lavorarci, rendendola un campo interessantissimo da studiare. Sappiamo ancora poco, pochissimo, di esopianeti, essendo questo un campo così giovane. C’è ancora tutto da fare e da scoprire. Se vogliamo trovare la vita nell’universo (o anche solo tracce di vita) considerando che questi pianeti sono talmente lontani da non poter essere mai visitati in un tempo “umano”, questo è il campo dell’astrofisica da cui possiamo aspettarci grandi cose.

---

Note

1. Piccolo inciso, un pianeta deve essere un corpo ragionevolmente tondo in orbita attorno a una stella e avere la propria orbita libera da detriti: il povero Plutone, nei 4.3 miliardi di anni di esistenza del Sistema Solare, non è riuscito a compiere questa impresa. E volendo proseguire ci sono altri pianeti nani nel nostro Sistema Solare, ad esempio Makemake e Cerere (dal latino Ceres… non la birra).
2. Anche noto come principio di parsimonia, dice che in presenza di più teorie concorrenti per spiegare uno stesso fenomeno, a parità di potere esplicativo bisogna scegliere quella che richiede meno assunzioni. In poche parole, è inutile fare con più ciò che si può fare con meno.
3. Lo stesso Hubble a cui verrà intitolato l’Hubble Space Telescope lanciato nel 1990, e che ha portato brillanti risultati tra cui la certezza che quasi ogni galassia ospita un buco nero supermassiccio al suo interno, e la prima rilevazione e successivo studio chimico dell’atmosfera di un esopianeta.
4. Una distanza è talmente enorme che la si definisce “un anno passato viaggiando alla velocità della luce”, che è di 300.000 chilometri al secondo. Se volete per forza leggere il numero, un anno luce sono 9 460 730 472 580 chilometri (9460 miliardi di chilometri).
5. Stelle che orbitano una attorno all’altra.
6. La Terra ruota attorno al Sole (insieme agli altri pianeti del Sistema Solare), il Sistema Solare ruota attorno al centro della Via Lattea (la nostra galassia), la nostra galassia ruota insieme a molte altre galassie intorno al Grande Attrattore, insomma, avete capito.
7. “A ogni azione corrisponde a una reazione uguale e contraria”.
   
   [Foto di copertina: Artist’s impression del pianeta OGLE-2007-BLG-349AB c, un pianeta che orbita attorno a una stella circumbinaria, ovvero una coppia di stelle che si orbitano a loro volta attorno – NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)].