Feynman-01: il Pianeta gemello scoperto per caso in Salento con il microlensing

RICERCA – Questa storia ha inizio lo scorso ottobre, durante la notte di Halloween, e porta a una scoperta inattesa. Uno di quegli eventi che parte con la ricerca di qualcosa e si conclude con una rivelazione grandiosa e inaspettata, in grado di generare il fenomeno noto come Serendipity: “la fortuna di fare felici scoperte per puro caso e di trovare una cosa non cercata, imprevista, mentre se ne stava cercando un’altra”.

È la notte del 31 ottobre 2017. L’astrofisico Domenico Licchelli è a Gagliano del Capo, un paesino nell’estremo sud della Puglia, impegnato, come molte altre notti, nell’osservazione della volta celeste dall’Osservatorio Astrofisico R.P.Feynman. Scruta il cielo alla ricerca di stelle variabili cataclismiche, una classe di stelle di luminosità variabile, consistenti in una stella binaria le cui componenti sono una nana bianca e una stella normale che cede gas alla compagna. Le stelle cataclismiche possiedono una straordinaria caratteristica: possono aumentare di luminosità nell’arco di poche ore o giorni. Così, Licchelli, che col suo osservatorio è nodo sia dell’americano CBA (Center for Backyard Astrophysics) che del giapponese VSNET, due network internazionali specializzati nell’osservazione di questa classe di stelle, la sera del 31 ottobre riceve una mail-alert dal VSNET circa l’aumento di luminosità di una sorgente all’interno della costellazione del Toro, e si mette subito all’opera. L’astrofisico punta il telescopio verso la sorgente oggetto d’interesse – TCP J05074264+2447555 – per un’osservazione mirata, ma qualcosa non torna. “Mentre analizzavo i dati è divenuto ben presto evidente che non si trattava di una stella cataclismica. La conferma è arrivata la mattina seguente, anche attraverso le e-mail di altri ricercatori appartenenti allo stesso network. In particolare, l’astronomo Ulisse Munari dell’Osservatorio di Asiago aveva acquisito uno spettro e dedotto si potesse trattare di un evento di micro lente gravitazionale, cosa rapidamente confermata da un paio di Atel, i telegrammi astronomici, pubblicati da due distinti gruppi di ricerca”.

Di cosa si tratta? Il cosiddetto fenomeno di microlensing consiste nella deflessione dei raggi luminosi provenienti da una sorgente lontana nell’attraversamento del campo gravitazionale di un corpo massiccio situato in prossimità della linea di vista di un osservatore. Il campo gravitazionale di tale corpo agisce sui raggi luminosi provenienti dalla sorgente proprio come fa una lente, deviandoli lungo traiettorie di differenti lunghezze: all’osservatore appaiono, così, più immagini della stessa sorgente, di aspetto identico ma a poca distanza nel cielo. È ad Einstein che si deve la prima vera descrizione dell’effetto di lente gravitazionale prodotto da una stella su un’altra, pubblicata su Science nel 1936. Einstein, tuttavia, ritenne che il microlensing fosse un fenomeno poco frequente e di scarsa utilità. Si sbagliava: nel 1986 l’astronomo polacco Bohdan Paczyński notò come l’osservazione contemporanea di decine di milioni di stelle porti ad una probabilità non trascurabile di individuare eventi di lente gravitazionale.

Ma ritorniamo alla nostra storia. “Appreso che si trattava di un fenomeno di microlensing ho coinvolto immediatamente il gruppo di ricerca con il quale collaboro e che da sempre si occupa dell’argomento, costituito da Achille Nucita, Francesco De Paolis, Gabriele Ingrosso, Francesco Strafella, ricercatori presso l’Università del Salento, associati INFN e INAF. L’evento individuato, in apparenza, era di lente gravitazionale singola, tuttavia, i miei dati erano in totale contraddizione. Mettendoci a ragionare con vari modelli teorici, dopo giorni di simulazioni e analisi, è emerso che ciò che stavamo osservando era la traccia di un evento di lente gravitazione dovuta ad un sistema binario, che coinvolgeva la nostra stella sorgente e un sistema binario stella-lente + pianeta. Siamo saltati tutti sulla sedia. In modo non intenzionale, avevamo individuato un pianeta extrasolare fino ad allora sconosciuto con la tecnica del microlensing!”, racconta con entusiasmo Licchelli, riferendo come l’inaspettata scoperta sia stata poi confermata anche dai colleghi russi Natalia Katysheva e Sergei Shugarov dell’Istituto astronomico Sternberg di Mosca, i cui dati risultavano perfettamente sovrapponibili a quelli del team salentino. Il sistema binario individuato è costituito da una stella (probabilmente una nana rossa-bruna) intorno alla quale ruota una super Terra ossia un pianeta extrasolare con massa compresa nell’intervallo tra 3 e 16 masse terrestri, ribattezzato Feynman-01.

A rendere unica la scoperta del team salentino concorrono più fattori. In primis, l’individuazione di un esopianeta tramite microlensing, un evento non molto frequente se si pensa che, ad oggi, i pianeti individuati con questa tecnica sono una settantina e di cui solo una manciata sono super-Terre.

In secondo luogo, l’evento di TCP J05074264+2447555 non è stato individuato in un agglomerato di stelle come il centro galattico o una galassia esterna ma in direzione della costellazione del Toro, verso l’anti-centro galattico, dove la densità di stelle che possano fungere da sorgente e/o da lente è talmente bassa da rendere altrettanto poco probabile l’occorrenza di un evento di microlensing.

In ultimo, dallo studio delle caratteristiche della sorgente è emerso che tale stella è situata a solo 2.300-2.600 anni luce di distanza. Poiché un evento di microlensing ha maggiore probabilità di essere osservato quando la lente si trova esattamente a metà strada tra l’osservatore e la sorgente, si può dedurre che la curva di luce di TCP J05074264+2447555 sia stata amplificata gravitazionalmente da una massa posta a circa 1.240 anni luce dalla Terra. Questo rende TCP J05074264+2447555 l’evento di lente gravitazionale più vicino mai osservato sino ad oggi, e Feynman 01 la più vicina super-Terra mai osservata tramite la tecnica della lente gravitazionale. “La tecnica del microlensing può individuare pianeti di grandezza modesta anche a distanza di decine di migliaia di anni luce e offre uno spaccato più attendibile della distribuzione dei pianeti intorno alle altre stelle, non essendo troppo condizionata da limiti osservativi come avviene per altre tecniche. Offre inoltre una buona statistica sui pianeti di massa terrestre nella zona di abitabilità delle stelle. Questa scoperta è un ulteriore piccolo tassello nella ricerca di pianeti extrasolari. Siamo abbastanza confidenti nel fatto che nel volgere di pochi anni riusciremo a individuare anche i gemelli della Terra con tutte le implicazioni di carattere esobiologico che questo comporterà”, conclude l’astrofisico.

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