Le lune sono la norma nel nostro Sistema Solare. L’Unione Astronomica Internazionale riconosce 288 lune planetarie, e molte altre continuano a essere scoperte. Saturno ha ben 146 lune. Ogni pianeta, tranne Mercurio e Venere, ha lune, e la loro mancanza è attribuita alle loro piccole dimensioni e alla vicinanza al Sole.
Sembra logico che ci siano lune attorno a esopianeti in altri sistemi solari, e ora iniziamo a cercarle con il Telescopio Spaziale James Webb.
Il Cool Worlds Lab fa parte del Dipartimento di Astronomia dell’Università di Columbia ed è guidato dal professore associato David Kipping, un noto astronomo britannico-americano. Il Lab si concentra su esopianeti “freschi” con orbite ampie attorno alle stelle. “In questo regime, la dinamica orbitale e la chimica atmosferica divergono dalle loro controparti calde, e il potenziale per satelliti, anelli e abitabilità diventa maggiore,” afferma il sito web del Lab. Le esolune attorno a questi pianeti fanno parte dell’attenzione del Lab, e Kipping è autore e co-autore di diversi articoli sulle esolune.
C’è molta discussione attiva nel mondo dell’astronomia riguardo alle esolune, su come trovarle e confermarle. Attualmente, non ci sono esolune confermate, solo una lista di candidati, alcuni dei quali dovrebbero trovarsi in zone abitabili, se sono reali.
Kipping e il suo team sono riusciti a ottenere del tempo di osservazione JWST per cercare un’esoluna. A febbraio, la sua proposta è stata selezionata. “Speravamo di trovare esolune da molto tempo,” dice Kipping in un video di YouTube che annuncia l’inizio delle loro osservazioni JWST, aggiungendo che le esolune sono state “un filo conduttore nella mia carriera.”
Ora, Kipping e il Cool Worlds Lab hanno la possibilità di utilizzare il telescopio spaziale più potente del mondo per osservare un esopianeta chiamato Kepler-167e. Kipping stesso ha scoperto questo pianeta circa 10 anni fa, e c’è qualcosa di speciale in esso. È un analogo di Giove ed è un esempio molto raro di un gigante gassoso a lungo periodo di transito. Poiché Giove ha così tante lune, Kipping e altri sostengono che Kepler-167e sia un forte candidato ad avere anch’esso lune.
Un’illustrazione artistica di Kepler-167e, un analogo di Giove in un sistema solare distante. Al momento della scrittura, il JWST sta osservando questo pianeta e cercando segni di un’esoluna. Credito Immagine: NASA Eyes On Planets
Il pianeta transita la sua stella solo una volta ogni tre anni, e il prossimo transito sta avvenendo proprio ora. Infatti, è iniziato ieri mattina, e il JWST stava osservando per conto del Cool Worlds Lab. Il JWST ha concesso al Lab 60 ore—2 giorni e mezzo—di tempo di osservazione. Queste osservazioni stanno avvenendo in questo momento, e se tutto va bene, potremmo avere la nostra prima forte evidenza di un’esoluna.
I dati di queste osservazioni sono esclusivi per il Cool Worlds Lab per un anno. “Abbiamo un anno prima che i dati diventino pubblici, e ciò è abbastanza normale per i dati JWST,” ha dichiarato Kipping.
Kipping dice che devono essere cauti quando ottengono i loro risultati iniziali. “Sono stato in questa situazione molte volte. Ottieni i dati il primo giorno. Vedi un calo e pensi ‘Ecco, ci siamo. Abbiamo trovato una luna.’ ” Ma alcune settimane o mesi dopo, potrebbe rivelarsi non reale. “Quindi non vogliamo esaltare le persone prematuramente,” ha detto.
Cercare esolune è estremamente difficile e Kipping ha guidato uno sforzo per trovarne alcune nei dati di Kepler. “Abbiamo esaminato probabilmente circa 300 o 350 esopianeti durante il nostro tempo, e solo due veri candidati sono emersi in tutta questa analisi,” ha affermato Kipping in un’intervista con Fraser Cain all’inizio di quest’anno. Uno dei candidati era Kepler-1625 b, e anche in quel caso avevano solo il “più piccolo degli indizi dai dati di Kepler che ci fosse qualcosa lì,” ha detto.
Nel 2018, i ricercatori hanno presentato prove a sostegno di un’esoluna attorno a Kepler-1625b, un super Giove a 8.200 anni luce di distanza. Ricerche successive hanno messo in dubbio l’esistenza della luna. Credito Immagine: Di ESA/Hubble, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=73369715
Kipping ha detto a Universe Today che “stiamo davvero spingendo questi set di dati ai loro limiti per ottenere questi segnali.”
Ma i dati del JWST dovrebbero essere più robusti di quelli di Kepler. Kepler era un’indagine automatizzata, mentre il JWST è un’altra cosa. Kepler aveva un campo visivo fisso e uno specchio primario di solo 0,95 metri di diametro. Il suo unico lavoro era rilevare esopianeti che transitavano di fronte alle loro stelle. Il JWST ha uno specchio di 6,5 metri, più strumenti, tra cui telecamere e spettrografi, e un sistema di filtri. È molto più capace di Kepler, come tutti sanno.
Kipping è speranzoso che il JWST possa rilevare lune grandi quanto Ganimede e Callisto. C’è la possibilità che il JWST possa indivudare un’esoluna in modo chiaro e che sia evidente per tutti. “Questo è lo scenario ideale,” dice Kipping. Tuttavia, questo insieme di osservazioni sarà scientificamente ricco, sia che rilevino un’esoluna o meno, perché il JWST sarà in grado di misurare altre caratteristiche del pianeta.
“Ma c’è anche uno scenario in cui non vediamo nulla,” ha detto Kipping. Se ciò accadesse, sarebbe comunque un risultato significativo. “Dovremmo praticamente strappare il testo,” ha affermato Kipping. “Se non vediamo un Titano, se non vediamo un Ganimede, se non vediamo un Callisto, ci sta dicendo qualcosa di piuttosto profondo sulla formazione delle lune, forse che il nostro Sistema Solare è un po’ speciale.”
Immagine migliorata di Ganimede scattata dalla JunoCam durante il sorvolo della missione il 7 giugno 2021. Ganimede è la luna più grande del nostro Sistema Solare e potrebbe contenere un oceano sottosuperficiale. Ganimede e altre lune nel nostro Sistema Solare si sospetta abbiano oceani caldi, potenzialmente in grado di sostenere la vita, sotto strati di ghiaccio. È altamente probabile che alcune esolune abbiano anche oceani e siano potenzialmente abitabili. Credito Immagine: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kalleheikki Kannisto
Questo riflette ciò che si diceva sugli esopianeti. Prima della missione Kepler, che ha trovato oltre 2.500 esopianeti, non eravamo certi se la popolazione planetaria del nostro Sistema Solare fosse normale o straordinaria. Ora sappiamo che è probabile che gli esopianeti orbitino attorno a ogni stella. (Anche se il nostro Sistema Solare è comunque speciale.)
Potremmo essere all’inizio di un’epoca di scoperta delle esolune, così come lo eravamo prima del lancio di Kepler. Le osservazioni delle esolune del Cool Worlds Lab sono solo uno dei cinque sforzi di osservazione delle esolune approvati dal JWST, e il JWST non è l’unico telescopio che le cercherà. La prossima missione PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) dell’ESA studierà gli esopianeti in zone abitabili attorno a stelle simili al Sole e scoprirà anche esolune.
Kipping è entusiasta delle osservazioni del JWST su Kepler-167e. Ha scoperto il pianeta, e se lui e il suo team riuscissero a trovare la prima esoluna confermata attorno ad esso, sarebbe un grande risultato.
“È un’opportunità straordinaria che abbiamo per testare alcune teorie di lunga data,” ha detto Kipping, aggiungendo che è anche un “sogno che ho avuto per tutta la mia carriera.”
Per aggiornamenti sulle osservazioni, segui Cool Worlds su YouTube.