Paolo Simonetti - Corso di Dottorato in Fisica
Circa la metà delle stelle della nostra Galassia sono binarie, ovvero sono in realtà composte da due astri che orbitano attorno ad un baricentro comune. Anche le binarie possono ospitare esopianeti (pianeti che non fanno parte del nostro Sistema Solare), i quali possono orbitare attorno ad una delle due stelle del sistema oppure attorno ad entrambe. Nel primo caso sono chiamati circumstellari, mentre nel secondo sono detti circumbinari. Come per le stelle singole, anche per le binarie si può definire una zona abitabile (abbreviata in HZ, “habitable zone”), ovvero una regione di spazio in cui un ipotetico pianeta riceverebbe la giusta quantità di calore dai suoi “Soli” per avere un clima mite ed acqua liquida sulla superficie. Per le binarie esistono due possibili tipi di HZ: circumstellare attorno a ciascuna delle due stelle, oppure circumbinaria attorno ad entrambe. Infine, quando si parla di stelle binarie, bisogna considerare la presenza di una regione di instabilità in cui, se un pianeta vi si formasse, verrebbe catapultato fuori dal sistema o distrutto a causa dell’azione congiunta delle forze di gravità delle due stelle. A seconda di come è fatto un certo sistema binario, le HZ e la regione di instabilità possono anche essere parzialmente o del tutto sovrapposte (come rappresentato in Fig.1). In questi casi, sarà estremamente improbabile che tale sistema ospiti un pianeta con condizioni simili a quelle terrestri. Nel nostro articolo, pubblicato di recente su Astrophysical Journal, abbiamo studiato la probabilità globale che i sistemi binari possiedano una HZ. Per fare questo, abbiamo generato al computer una popolazione virtuale di un milione di binarie che simulasse una parte di quella realmente presente nella Via Lattea e per ognuna di esse abbiamo calcolato la posizione della HZ e della regione di instabilità. Abbiamo poi studiato in termini statistici questa popolazione sintetica, analizzando come le proprietà dei sistemi binari influiscano sui risultati. L’elemento di novità è proprio questo: aver studiato la relazione tra abitabilità e binarietà stellare in generale, invece che in singoli casi.
Questo studio ha prodotto sia conferme che interessanti scoperte. Innanzitutto, abbiamo confermato che una grande maggioranza (80-90%) dei sistemi binari possiede HZ circumstellari, mentre al contrario le HZ circumbinarie sono rare (meno del 5% dei sistemi può averne una). Abbiamo poi identificato i limiti nei parametri descrittivi delle binarie (come ad esempio la distanza media tra i due astri) per cui queste HZ possono esistere. Abbiamo infine scoperto che certe particolari configurazioni possono produrre HZ circumbinarie e circumstellari larghe rispettivamente fino al 40% e al 900% in più rispetto a quelle attorno a stelle singole (vedi Fig.2). HZ più vaste significano una probabilità maggiore di trovare pianeti con condizioni terrestri, soprattutto se le stelle che compongono il sistema binario sono di piccola massa (chiamate anche nane rosse). Il nostro studio ha rilevanza non solo teorica ma anche pratica, in quanto fornisce una guida per le future campagne osservative, soprattutto in ambito astrobiologico. Cercare le tracce lasciate da un pianeta di dimensioni terrestri nella luce o nel moto della sua stella madre richiede moltissime ore di osservazione, quindi è prioritario selezionare in anticipo i sistemi migliori da indagare. Mettendo in relazione proprietà già note dei sistemi binari con la probabilità di ospitare pianeti abitabili, possiamo aiutare questo processo di selezione.
