NASA, ESA, and Z. Levy (STScI)

Introduzione

Nella ricerca della vita oltre la Terra, gli astronomi cercano pianeti nella c.d. “zona abitabile” di una stella – a volte soprannominata “Goldilocks zone” (zona riccioli d’oro) – dove le temperature sono giuste perché esista acqua liquida sulla superficie di un pianeta per nutrire la vita come la conosciamo.

Nane K

Un’idea emergente, sostenuta da una serie di sondaggi, è che ci sono “Goldilocks stars” – stelle non troppo calde, non troppo fredde e, soprattutto, non troppo violente per ospitare pianeti sui quali possa formarsi la vita.

Dal momento che il nostro Sole ha alimentato la vita sulla Terra per quasi 4 miliardi di anni, sarebbe logico supporre che stelle come la nostra sarebbero le prime candidate alla ricerca di altri mondi potenzialmente abitabili. In realtà, le stelle leggermente più fredde e meno luminose del nostro Sole, classificate come nane K, sono le vere “Goldilocks stars”, ha affermato Edward Guinan dell’Università di Villanova, Villanova, Pennsylvania. 

Le stelle nane K si trovano nel “sweet spot”, con proprietà intermedie tra le stelle di tipo solare più rare, più luminose, ma di breve durata (stelle G) e le più numerose stelle nane rosse (stelle M). Le stelle K , specialmente quelle più calde, hanno il meglio di tutti i mondi. Se stai cercando pianeti con abitabilità, l’abbondanza di stelle K aumenta le tue possibilità di trovare la vita

Per cominciare, il numero delle nane K presenti nella nostra galassia è tre volte più grande di quello delle stelle simili al nostro Sole. Circa 1000 stelle K si trovano entro 100 anni luce dal nostro Sole, rappresentano i candidati principali per l’esplorazione. Queste cosiddette nane arancioni vivono dai 15 ai 45 miliardi di anni. Al contrario, il nostro Sole, ormai già a metà della sua vita, dura solo 10 miliardi di anni.

Il suo tasso relativamente rapido di evoluzione stellare lascerà la Terra in gran parte inabitabile in solo 1 o 2 miliardi di anni. “Le stelle di tipo solare limitano per quanto tempo l’atmosfera di un pianeta può rimanere stabile“, ha detto Guinan. Questo perché tra circa un miliardo di anni, la Terra orbiterà all’interno del bordo più caldo della zona abitabile del Sole, che si sposta verso l’esterno man mano che il Sole diventa più caldo e luminoso. Di conseguenza, la Terra diventerà sempre più arida man mano che perderà la sua atmosfera e gli oceani. All’età di 9 miliardi di anni il Sole si sarà gonfiato per diventare un gigante rossa inghiottendo, di fatto, la Terra.

Nane M

Nonostante le loro dimensioni ridotte, le stelle nane rosse – ancora più abbondanti, note anche come stelle nane M – hanno una vita ancora più lunga e sembrano essere ostili alla vita come la conosciamo. I pianeti che si trovano nella zona abitabile, relativamente stretta, di una nana rossa, essendo molto vicini a quest’ultima, sono esposti a livelli estremi di raggi X e radiazioni ultraviolette (UV), che possono essere fino a centinaia di migliaia di volte più intensi di ciò che la Terra riceve dal Sole. 

Uno spettacolo implacabile di fuochi d’artificio di flares ed espulsioni di massa coronale bombardano i pianeti con plasma bollente e docce di particelle ad alta energia. I pianeti della zona abitabile di nana rossa possono essere letteralemnte prosciugati e le loro atmosfere vengono eliminate molto presto durante la loro vita. Ciò potrebbe probabilmente impedire ai pianeti di evolversi per essere più ospitali pochi miliardi di anni dopo che le esplosioni si siano placate. “Non siamo più così ottimisti sulle possibilità di trovare una vita avanzata attorno a molte delle stelle M“, ha detto Guinan.

Le nane K non hanno campi magnetici intensamente attivi che alimentano forti emissioni di raggi X e UV e esplosioni energetiche, quindi sparano flares molto meno frequentemente, sulla base della ricerca di Guinan. I pianeti riceverebbero circa 1/100 della radiazione mortale rispetto quelle che ricevono i pianeti vicini alle stelle M magneticamente attive.

Progetto GoldiloKs

In un programma chiamato Progetto “GoldiloKs”, Guinan e il suo collega Villanova Scott Engle, stanno lavorando con studenti universitari per misurare l’età, la velocità di rotazione, i raggi X e le radiazioni ultraviolette in un campione di stelle G e K per lo più fredde. Stanno usando il telescopio spaziale Hubble della NASA, l’Osservatorio ai raggi X di Chandra e il satellite XMM-Newton dell’Agenzia spaziale europea per le loro osservazioni. 

Le osservazioni sensibili alla luce ultravioletta di Hubble sono state utilizzate per valutare le radiazioni provenienti da un campione di circa 20 nane arancioni. “Hubble è l’unico telescopio in grado di fare questo tipo di osservazione“, ha detto Guinan.

Guinan ed Engle hanno scoperto che i livelli di radiazione erano molto più favorevoli a tutti i pianeti che vi orbitano attorno rispetto a quelli trovati vicini alle nane rosse. Le stelle K hanno anche una vita più lunga e quindi una migrazione più lenta della zona abitabile. Pertanto, le nane K sembrano il luogo ideale dove andare a cercare la vita e queste stelle darebbero il tempo alla vita di evolversi sui pianeti. Per tutta la vita del Sole – 10 miliardi di anni – le stelle K aumentano la loro luminosità di circa il 10-15%, dando all’evoluzione biologica un arco temporale molto più lungo per evolvere forme di vita avanzate rispetto alla Terra.

Stelle K più interessanti

Guinan ed Engle hanno esaminato alcune delle stelle K più interessanti che ospitano pianeti, tra cui Kepler-442, Tau Ceti ed Epsilon Eridani. (Gli ultimi due furono i primi obiettivi del Progetto Ozma della fine degli anni ’50 – il primo tentativo di rilevare trasmissioni radio da civiltà extraterrestri.)

Kepler-442 è degno di nota in quanto questa stella (classificazione spettrale, K5) ospita quello che è considerato uno dei migliori pianeti di Goldilocks, Kepler-442b, un pianeta roccioso che è poco più del doppio della massa terrestre. Quindi il sistema Kepler-442 è un pianeta di Goldilocks ospitato da una stella di Goldilocks! ” ha affermato Guinan.

Negli ultimi 30 anni Guinan ed Engle e i loro studenti hanno osservato una varietà di tipi di stelle. Sulla base dei loro studi, i ricercatori hanno determinato relazioni tra età stellare, velocità di rotazione, emissioni di raggi X-UV e attività di flare. Questi dati sono stati utilizzati per studiare gli effetti delle radiazioni ad alta energia sulle atmosfere dei pianeti e sulla possibile vita presente.

I risultati sono stati presentati al 235° incontro dell’American Astronomical Society a Honolulu, nelle Hawaii.

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