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I 7 pianeti e il mistero dell'universo

25.02.2017 - aggiornato: 25.02.2017 - 15:50

Il commento dell'astrofisico Marco Bersanelli su Trappist-1; il sistema solare recentemente scoperto dalla NASA.

© EPA/NASA

di Marco Bersanelli

L’annuncio della scoperta di un’inedita famiglia di sette piccoli pianeti, nati tutti insieme intorno a una stella giovanissima e molto fredda, Trappist-1, ha fatto molte volte il giro del nostro altrettanto piccolo pianeta, chiamato Terra.  È una scoperta interessante, che s’inserisce in un settore dell’astrofisica in rapidissima crescita, quello dello studio dei pianeti extrasolari, cioè di quei pianeti che ruotano intorno ad altre stelle che non siano il nostro Sole. A dire il vero l’enfasi data dagli uffici di “public relation” della NASA a questa notizia va anche al di là della sua obiettiva portata. La scoperta non ha in sé novità eclatanti: si conoscevano già migliaia di pianeti extrasolari, e in alcuni casi erano già state osservate le stesse somiglianze con la nostra Terra, in termini di dimensione e temperatura, che sono state dedotte per i sette nuovi arrivati. Ma certamente tutto questo battage mediatico ha avuto un merito: ha costretto milioni di persone ad alzare gli occhi al cielo – una cosa che l’uomo oggi non sa più fare – e ad interrogarsi, almeno per qualche momento, sul grande mistero dell’Universo.

Solo vent’anni fa non avevamo la minima idea di quanto fosse probabile che esistessero pianeti al di fuori del nostro sistema solare. Oggi lo sappiamo: la maggior parte delle stelle è circondata da almeno un pianeta. Il primo pianeta extrasolare fu rivelato nel 1992, e da allora (soprattutto grazie alla missione spaziale Kepler della NASA) la lista è arrivata a superare i 3500, con oltre 600 sistemi multipli, cioè con almeno due pianeti. Noi non li “vediamo”, sono troppo piccoli e deboli per poterli osservare direttamente, ma gli astronomi usano ingegnosi metodi indiretti per accertare la loro presenza. Se un pianeta (che è un corpo freddo e opaco) ruota intorno a una stella, ogni volta che esso si interpone fra la stella e il nostro punto d’osservazione, la luce della stella diminuirà lievemente in modo periodico. Questi effetti, quasi impercettibili, sono la firma del pianeta. Non solo. Grazie alla precisione a cui sono giunte queste misure oggi siamo in grado di dedurre, almeno in alcuni casi, non solo l’esistenza del pianeta ma anche le sue caratteristiche di base come la massa, la densità, e la distanza dalla stella. E possiamo allora paragonarli, per queste proprietà macroscopiche, ai pianeti del nostro sistema solare.

Un fatto notevole del sistema di Trappist-1 è che tre di quei sette pianeti si trovano nella cosiddetta “zona di abitabilità” della stella centrale. Ma la parola “abitabile” – al di là delle enfasi mediatiche – va presa con grande ironia. Significa semplicemente che quei pianeti si trovano a una distanza dalla stella alla quale la temperatura è compresa fra 0 e 100 gradi centigradi, e quindi potrebbe, in linea di principio, mantenere acqua allo stato liquido. E’ una condizione necessaria alla vita, almeno alla vita come noi la conosciamo, ma è ben lontana da essere una condizione sufficiente! In realtà, nel nostro caso specifico la stella centrale è molto piccola e fredda (appartiene alla classe detta delle “nane brune”) e implica condizioni ambientali radicalmente diverse da quelle terrestri. Resta il fatto che l’aver individuato ben sette pianeti, tutti con dimensioni paragonabili alla Terra, in un singolo sistema planetario ci dà un’ulteriore indicazione che pianeti di taglia terrestre non sono oggetti eccezionali, ma relativamente comuni nell’universo.  

Gli antichi guardavano ai pianeti del sistema solare (evidentemente gli unici di cui potevano essere a conoscenza) come oggetti assolutamente unici. Oggi noi guardiamo a quegli stessi pianeti con occhi diversi dai nostri predecessori: sappiamo che la nostra galassia contiene centinaia di miliardi di stelle, e quindi anche centinaia di miliardi di pianeti.  Ma furono proprio i movimenti enigmatici dei pianeti del sistema solare che, fin dall’antichità, guidarono lo sguardo dell’uomo verso una comprensione sempre più profonda dell’ordine dell’universo. 

Fin dalla sua prima comparsa come essere auto-cosciente sulla faccia della Terra, l’uomo ha cominciato a osservare il cielo, a stupirsi della grandezza e della vastità di quel mondo lontano, che doveva apparirgli come totalmente misterioso e “altro” rispetto alla sua esperienza terrestre. Così dallo stupore, dalla meraviglia, è passato al desiderio di conoscenza. Ci sono evidenze di questa antichissima attenzione dell’uomo al cielo, ad esempio, nelle grotte di Lascaux, in Francia: su quelle pareti l’uomo di Cro-Magnon cominciò a incidere l’immagine stilizzata di gruppi di stelle, come le Pleiadi. E 33mila anni fa ha lasciato tracce di calendari basati sulle fasi lunari: segno del fatto che l’uomo si era accorto della regolarità dei movimenti celesti e aveva cominciato ad usarli per scandire il tempo.
Questo desiderio di sondare l’infinito non ha mai smesso di interrogare l’uomo nella storia.

Furono gli antichi greci che per la prima volta – nonostante già gli astronomi babilonesi ed egiziani fossero in grado di compiere misure astronomiche assai precise – sentirono l’esigenza di un modello geometrico che fosse in grado di descrivere i movimenti delle stelle e dei pianeti. I greci avevano l’idea che l’unico movimento ammissibile per i corpi celesti - che ritenevano realtà divine e incorruttibili - fosse il moto circolare uniforme: un movimento che si ripete all’infinito senza mai mutare il suo rapporto con lo spazio in cui avviene. 

Ma proprio i pianeti mostravano occasionalmente movimenti complessi, che non si prestavano a essere descritti da un semplice moto circolare uniforme. Allora, lungo una tradizione lanciata da Platone e continuata da Eudosso, Aristotele fino a Tolomeo,  per spiegare i movimenti planetari i greci cominciarono a costruire dei sistemi basati su combinazioni sempre più complesse di moti circolari uniformi. E quando secoli dopo Copernico metterà il Sole al centro, non sarà  tuttavia in grado di semplificare il sistema: anche lui, infatti, si basava su una pura combinazione di moti circolari. Solo quel genio di Keplero andrà  oltre, scoprendo che le orbite dei pianeti intorno al Sole non sono circolari e che il loro moto non è uniforme.

Fu un enorme balzo in avanti:  la scoperta delle orbite ellittiche di Keplero, e delle tre leggi ad essa collegate, aprirono la via a Isaac Newton per arrivare a elaborare la legge di gravitazione universale, il grande passo concettuale per cui questi movimenti – non solo dei pianeti ma di ogni corpo nell’universo – sono ordinati da una legge di natura. Galileo guardò con sufficienza le scoperte di Keplero, e non ne comprese mai l’importanza, rimanendo agganciato alla tradizione del moto circolare uniforme. Ma a sua volta dette un contributo straordinario con le sue scoperte, mostrando fra l’altro che la superficie della Luna è, come quella della Terra, cosparsa di montagne e valli; e che anche Giove ha ben quattro lune che gli ruotano attorno. Il cielo dei pianeti era diventato un luogo molto più vicino alla nostra Terra. 

Poi furono costruiti telescopi sempre più potenti, e i confini dell’universo conosciuto si allargarono rapidamente. William Herschel all’inizio dell’1800, andò a sondare il mondo delle stelle, oltre il sistema solare e costruì la prima mappa del nostro “sistema stellare”, la Via Lattea. Inoltre  grazie ai suoi potenti telescopi Herschel si accorse che in cielo non ci sono solo stelle e pianeti, ma anche delle strane macchioline luminose, che chiamò nebulose, la cui natura rimase a lungo misteriosa. Ai primi del Novecento Edwin Hubble, con telescopi di nuova generazione e grazie all’introduzione della fotografia astronomica,  fu in grado di misurare la distanza di tre di queste nebulose, e si accorse che esse erano talmente lontane che non potevano essere all’interno della Via Lattea: erano enormi isole di stelle, altre galassie esterne alla nostra.

Oggi sappiamo che l’Universo è fatto da miliardi di galassie, e ogni galassia contiene centinaia di miliardi di stelle. E questo Universo è in espansione: la distanza tra le galassie cresce nel tempo.  Siamo in grado di stimare con precisione l’epoca in cui questa espansione ebbe inizio: 13.8 miliardi di anni fa. Inizialmente l’Universo era semplicissimo, un mare incandescente e denso, ad altissima temperatura. Quell’Universo primordiale era senza strutture e senza forma, solo attraversato da lievissime disuniformità nella densità (una parte su 100 mila), come increspature appena accennate sulla superficie di un mare calmissimo. Oggi noi riusciamo a studiare quei semi primordiali nel fondo cosmico di microonde, la prima luce dell’Universo, che ci porta un’immagine “in diretta” di quel cosmo neonato.  
Tutta la storia dell’Universo, da allora ad oggi, ha portato a una ricchezza, una varietà e una complessità sorprendenti, inimmaginabili in quell’inizio quasi perfettamente uniforme. Fino a produrre realtà come le stelle e come i pianeti. Quei pianeti che ci hanno insegnato le leggi dell’universo, e su uno dei quali noi ci troviamo e viviamo, e dal quale ammiriamo la scena del cosmo nello spazio e nel tempo.

Marco Bersanelli, isico e astrofisico. Autore de“Il grande spettacolo del cielo” per Sperling & Kupfer.

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