Plato: il telescopio spaziale in grado di identificare pianeti simili alla terra

Plato è il telescopio dell'ESA dedicato alla caratterizzazione degli esopianeti, alla ricerca di quelli abitabili simili alla terra.

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Sapere se siamo soli o meno nell'universo è forse la domanda più interessante alla quale vorremmo trovare una risposta. Questa si cela nello spazio che ci circonda, in tutti quei pianeti, denominati esopianeti, che orbitano attorno a stelle diverse dal Sole e che potrebbero nascondere delle forme di vita. Non siamo in grado di scattare foto che mostrano la loro superficie o la loro atmosfera, ma gli strumenti di cui disponiamo sono abbastanza precisi da poterli identificare sotto opportune condizioni, mentre orbitano attorno alla propria stella.
Anche se attualmente non è possibile identificare la vita sugli esopianeti, ci è comunque possibile intuire o speculare sul fatto se siano o meno abitabili, ovvero se abbiano un'atmosfera che garantisca il giusto clima per il mantenimento di acqua liquida. L'identificazione degli esopianeti è l'obiettivo di telescopi spaziali come Kepler, che purtroppo sta per terminare la sua missione a causa dell'esaurimento del carburante. La NASA ha già lanciato un degno sostituto, il cacciatore di pianeti TESS, che da poco ha iniziato la sua missione mostrandoci la sua prima foto del cielo stellato.
Ma l'agenzia spaziale europea, l' ESA, non è da meno nella corsa all'identificazione di esopianeti ed ha appena iniziato la costruzione di un telescopio capace di individuarli mentre orbitano attorno alle stelle della Via Lattea. La missione denominata Plato si avvicina sempre più al lancio del nuovo satellite, con l'inizio di questa nuova fase industriale del progetto che si terrà presso l'azienda tedesca OHB System AG. La caccia agli esopianeti abitabili si sta espandendo sempre di più e Plato è solamente una delle carte che l'ESA vuole giocare, il terzo step di un progetto più grande denominato Cosmic Vision Programme.

La missione Plato

Nel 2026 il satellite artificiale Plato (Planetary Transits and Oscillations of stars) partirà in orbita per cercare pianeti abitabili, in particolar modo quelli rocciosi ospitati da stelle simili al Sole nella zona considerata abitabile, ovvero né troppo lontano e né troppo vicino alla stella, così da poter permettere la presenza di acqua liquida. L'ESA è intenzionata a cercare una nuova terra tra le stelle vicine al sistema solare. OHB, Thales Alenia Space e RUAG Space, insieme a diversi stati membri dell'ESA, costruiranno il nuovo cacciatore di pianeti, che sulla carta è più performante del telescopio TESS della NASA.
Lo strumento scientifico principale verrà realizzato dal German Aerospace Center (DLR) insieme and altri centri di ricerca europei: parliamo di un array di 26 fotocamere che insieme ad un'unità elettronica permetteranno a Plato di disporre di un campo visivo enorme. Secondo le stime sarà in grado di monitorare migliaia di stelle nell'attesa di un piccolo abbassamento della luminosità rilevata, corrispondente ad un potenziale esopianeta che sta passando tra il telescopio e la stella osservata, bloccando una piccola parte della luce diretta nella nostra direzione. Il metodo, usato anche da TESS, è noto come transito ed attualmente è la tecnica più efficace per il rilevamento di esopianeti.

Oltre a rilevare pianeti grazie al transito, Plato sarà in grado di determinarne la massa, la grandezza e l'età con un'accuratezza che non ha precedenti nella storia astronomica, nonché le proprietà delle stelle che li ospitano. La tecnologia avanzata di cui è dotato è indispensabile per identificare pianeti simili alla terra o determinare le caratteristiche di un esopianeta in generale, perché la sua precisione attualmente non viene garantita da nessuno strumento.

Plato sarà anche in grado di portare avanti uno studio relativo all'astrosismologia, ovvero all'attività sismica delle stelle che permetterà agli studiosi di avere indizi sulla loro struttura interna e sulla loro evoluzione nel tempo.

Isabella Pagano, ricercatrice dell'Inaf e responsabile scientifico per l'Italia della missione, è entusiasta dell'intero progetto: "è un giorno importante per la missione Plato. La firma del contratto tra Esa e Ohb System Ag dà il via alla costruzione del satellite, che si affianca alla costruzione dello strumento scientifico (il payload) già in corso, permettendo l'armonizzazione necessaria delle interfacce tra i due sistemi. Le unità otto-meccaniche dei 26 telescopi di Plato, che sono state progettate nei laboratori dell'Inaf, grazie al supporto dell'Asi e dell'Università di Berna, sono costruite da una Rti formata da Leonardo srl, Thales Alenia Space Torino e Medialario. Il computer di bordo, altra parte del payload, di responsabilità italiana, progettato dentro Inaf, è sviluppato da Kayser Italia".

Il telescopio in costruzione sarà lanciato con un razzo Soyuz-Fregat dalla Guyana Francese nel punto lagrangiano L2, lo stesso del James Webb Space Telescope: se si tracciasse una retta che parte dal Sole, passa per la terra ed arriva in L2, quest'ultimo sarebbe a 1,5 milioni di km di distanza dal nostro pianeta, dove la forza gravitazionale delle prime due masse viene bilanciata dalla forza centrifuga di un corpo in L2. In pratica Plato seguirebbe l'orbita della terra attorno al sole da quella distanza, mantenendo facilmente l'allineamento appena descritto dei tre corpi per via della stabilità del punto L2.

Breve storia dei cacciatori di pianeti

Se consideriamo solamente i telescopi spaziali costruiti esplicitamente per identificare esopianeti, il primo satellite europeo dell'agenzia spaziale francese CNES e dell'ESA è CoRoT, che ha operato tra il 2006 ed il 2013. Di fatto si tratta della prima missione spaziale dedicata alla ricerca di pianeti extrasolari. Ovviamente è impossibile non citare Kepler della NASA, ormai giunto alla fine della sua carriera a causa dell'esaurimento di carburante, che ha permesso la scoperta di oltre 2000 pianeti dal 2009. La NASA ora può contare su TESS, lanciato in orbita lo scorso 7 agosto, verso il quale ha grandi speranze: ci si aspetta che identifichi più di 20.000 pianeti, un numero esorbitante se si pensa che attualmente ne conosciamo meno di 4.000 nella Via Lattea.
Plato non sarà il successore di CoRot dell'ESA, bensì di Cheops (Characterizing ExOPlanets Satellite), visibile nella precedente immagine, la cui partenza è prevista il prossimo anno. L'obiettivo principale di quest'ultimo è la misurazione del raggio degli esopianeti già noti che orbitano attorno a stelle molto luminose, dei quali conosciamo la massa grazie a misurazioni già compiute da altri telescopi come TESS. Conoscere massa e raggio implica sapere la densità di un pianeta, dunque anche riuscire a distinguere i pianeti gassosi come Saturno e Giove e quelli rocciosi come la terra e Marte. A differenza di Plato che è una medium class mission, Cheops viene considerata una small class mission, ovvero la durata stimata è minore ma il suo obiettivo è specifico e utile per le future missioni.
Se da una parte TESS della NASA ha l'obiettivo di identificare più pianeti possibili, Cheops ha il compito di approfondire le conoscenze di quelli che già conosciamo. Una volta noti i pianeti rocciosi potrà entrare in gioco Plato nel 2026, che si focalizzerà su questi per identificare quelli più simili alla terra, ovvero potenzialmente abitabili.

Plato vs TESS: quali sono i vantaggi della nuova tecnologia?

L'attuale TESS e il futuro Plato sono stati progettati tenendo in mente la tecnica del transito: le fotocamere devono essere in grado di rilevare l'abbassamento della luminosità delle stelle per individuare gli esopianeti. Quindi qual è l'apporto di un telescopio come Plato alla ricerca scientifica?
Innanzitutto, il suo angolo di visione sarà maggiore, insieme alla precisione nel rilevare un'eventuale abbassamento della luce emessa da una stella. TESS non è in grado di determinare con precisione le dimensioni di un esopianeta, quindi non dovrebbe essere in grado di capire se questi sono simili alla terra, se non in casi particolari di pianeti rocciosi che orbitano molto vicini a stelle nane rosse, che in realtà sono le più frequenti nella Via Lattea.
Tuttavia, la NASA ha realizzato il progetto cercando di scannerizzare tutto il cielo (per quanto possibile) per identificare più pianeti possibili, senza focalizzarsi in una particolare zona. Cambiando orientamento ogni mese, è chiaro che sono i pianeti caldi con un periodo orbitale basso, ovvero vicini alla propria stella, il target preferito di questo telescopio spaziale. L'immagine precedente mostra le zone coperte da TESS, con l'indicazione del numero di giorni sul quale si sofferma in ogni porzione di cielo.

Tecnicamente Plato dovrebbe essere il primo telescopio spaziale ad identificare pianeti simili alla terra e sarà invece capace di analizzare quelli nella zona abitabile delle stesse, quindi non cenessariamente prossimi a stelle nane rosse. La sua missione si focalizzerà nell'analisi di 200.000 stelle simili al Sole per un periodo di almeno 2 anni: il focus non è la scansione di tutto il cielo come per TESS e Plato, ma punterà specifiche zone per il tempo necessario richiesto per identificare pianeti simil-terrestri. La nuova missione dell'ESA è più simile a quella di Kepler.

Ma i piani dell'ESA sono ancora più ambiziosi: dopo aver individuato quali sono i mondi potenzialmente abitabili, entrerà in gioco il successore di Plato, chiamato Ariel.
Il telescopio spaziale Ariel, visibile nella precedente immagine, è atteso per il 2028 e avrà il compito di studiare ancor più nel dettaglio l'atmosfera dei già noti esopianeti abitabili. La tabella di marcia dell'ESA è incredibilmente densa di progetti e forse, finalmente, riusciremo a capire se nella Via Lattea ci sono pianeti simili alla terra prima della fine del prossimo decennio. Chissà che non ci siano ulteriori soprese e che non venga scoperta anche la vita su uno di questi esopianeti abitabili, grazie all'avanzamento tecnologico in ambito spaziale. Per ora non possiamo che gioire di fronte alle potenzialità di Plato.