Interazione Sole-Terra: una stele di Rosetta per lo studio degli esopianeti abitabili
Studiare vento stellare, campo magnetico e atmosfera dei pianeti: per capire cosa succede negli esopianeti abitabili si può partire dalla Terra
La ricerca di esopianeti con condizioni favorevoli all’abitabilità rappresenta certamente uno dei temi di ricerca più interessanti dell’ultimo decennio. La definizione di abitabilità di un pianeta, connessa alla possibilità che questo possa ospitare la vita sulla sua superficie, è cambiata molto negli ultimi anni. Oggi il concetto di abitabilità non è più limitato esclusivamente alla possibilità di mantenere acqua liquida sulla superficie ma, ad esempio, è anche legato ai flussi di particelle e fotoni molto energetici che provengono dalla stella centrale, i quali possono interagire fortemente con particelle dell’atmosfera.
Nel lavoro scientifico che ha tra i suoi autori Francesco Berrilli e Luca Giovannelli del dipartimento di Fisica a “Tor Vergata", da poco pubblicato su Monthly Notices della Royal Astronomical Society, l’interazione Sole-Terra è stata utilizzata come stele di Rosetta per lo studio di altri sistemi planetari. Lo studio nasce da una collaborazione tra il Laboratorio di Fisica Solare e Spaziale del dipartimento di Fisica dell’Università di Roma Tor Vergata, l’INAF IAPS e il National Solar Observatory (USA) ed è a prima firma di Raffaele Reda, studente di dottorando in Astronomy Astrophysics and Space Science presso "Tor Vergata". Nel caso dell’interazione Sole-Terra, sono stati utilizzati dati degli ultimi cinque cicli solari (che coprono più di 50 anni) per studiare la relazione tra l’emissione ultravioletta del Sole e le proprietà del vento solare misurate in prossimità della Terra.
Studiare quindi gli effetti dell’attività stellare sull’atmosfera dei pianeti orbitanti costituisce un fattore di rilevanza fondamentale. I venti stellari costituiscono una sorgente costante di particelle molto energetiche provenienti dalla stella che interagiscono con gli strati più alti dell’atmosfera planetaria, rappresentando la sorgente principale per l’erosione atmosferica. In molti casi, come per la Terra, l’atmosfera di un pianeta è parzialmente protetta dagli effetti del vento stellare grazie allo scudo rappresentato dal campo magnetico planetario. Nel caso di stelle con attività particolarmente intensa, come non è per nostra fortuna il Sole, lo schermo del campo magnetico può però non essere sufficiente. In quest’ultimo caso, le particelle emesse dalla stella potrebbero interagire direttamente con l’atmosfera sottostante la quale, nei casi peggiori, potrebbe anche essere spazzata via, rendendo il pianeta inabitabile.
L’interazione tra il vento stellare e il campo magnetico di un pianeta costituisce quindi un sistema dinamico complesso, molto difficile da valutare e quantificare attraverso le osservazioni a distanza dei sistemi esoplanetari. Fortunatamente, questi processi sono stati studiati con grande dettaglio nel caso della Terra, tramite l’analisi dell’interazione del vento solare con il campo magnetico terrestre. Lo studio è reso possibile dalla disponibilità di lunghe serie temporali di dati riguardanti lo studio della magnetosfera terrestre, disponibili sin dall’inizio dell’era spaziale.
Nello specifico è emersa una relazione tra l’emissione ultravioletta del Sole nella riga K del Calcio II e l’intensità della pressione dinamica del vento solare. Con gli strumenti attualmente a disposizione non è possibile misurare direttamente la pressione dinamica del vento in stelle diverse dal Sole. Non abbiamo quindi una misura diretta in grado di farci stimare la compressione della magnetosfera degli esopianeti, ma è possibile misurare l’emissione ultravioletta delle stelle.
In questo contesto, la relazione trovata nel caso del sistema Sole-Terra può essere utilizzata per stimare l’estensione della magnetosfera planetaria semplicemente a partire dall’emissione ultravioletta della stella. A questo scopo, è stata utilizzata la relazione per valutare, in un campione di 10 stelle aventi caratteristiche molto simili a quelle solari (dette analoghi solari), l’estensione magnetosferica di pianeti fittizi gemelli della Terra orbitanti intorno ad esse. I risultati ottenuti attraverso il modello sono in accordo con quelli ottenuti da stime precedenti mediante l’uso di modelli più sofisticati. L’utilizzo di questo approccio rappresenta un metodo nuovo e indipendente per studiare gli effetti del vento stellare sulle magnetosfere planetarie, con un impatto diretto sull’abitabilità, utilizzando dati di facile accesso. Questo nuovo approccio rappresenta uno strumento molto valido nella nuova era di ricerca di pianeti simili alla Terra orbitanti intorno a stelle di tipo solari e aventi condizioni favorevoli per l’abitabilità.
Photo Credits: NASA
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- Pubblicato il : 01/02/2023 Modificato il : 03/04/2023 Categorie: