Tesina di Scienze Della Terra
PIANETI EXTRASOLARI
Alunna: Giulia Orlandini IV AL
INTRODUZIONE
DEFINIZIONE DI PIANETA
La nuova definizione di pianeta del Sistema solare riconosce 8 pianeti Mercurio,
Venere, la Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno ed introduce la nuova
categoria dei pianeti nani per classificare oggetti come Plutone
Storicamente, il concetto di pianeta è mutato con il progredire delle conoscenze
scientifiche. Nell'antichità venivano considerati "pianeti" tutti gli astri che si
spostavano nel cielo notturno rispetto allo sfondo delle stelle fisse, ovvero la
Lunam il Sole, Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno, escluse le comete che
venivano considerate fenomeni atmosferici. Con l'introduzione del modello
eliocentrico la Terra fu classificata tra i pianeti, mentre il Sole e la Luna ne furono
chiaramente distinti
Un pianeta, si dice extrasolare (o exopianeta, o esopianeta) quando è un pianeta
che non appartiene al sistema solare, ovvero è un pianeta orbitante attorno a una
stella diversa dal Sole.
Oggi è ormai del tutto accettata l’ipotesi sull’esistenza di altri sistemi solari
oltre al nostro.
la maggior parte dei pianeti individuati sono giganti gassosi come Giove e,
solo in misura minore, pianeti rocciosi. I pianeti che sono stati scoperti
hanno masse molto maggiori a quella di Giove tanto che questa
scoperta ha scoraggiato molte persone sulla possibilità di trovare la vita
su altri pianeti e di entrate in contatto con altre forme di vita.
Pianeta Giove
Massa: 1,8986 × 1027 kg
Gli esopianeti conosciuti appartengono a sistemi planetari che orbitano
attorno a una stella. Esistono, tuttavia, numerose osservazioni non
confermate di oggetti di massa planetaria non legati a vincoli
gravitazionali con alcuna stella (cosiddetti pianeti interstellari ): tali
corpi celesti non sono definibili come "pianeti" secondo l'attuale
definizione dell’ Unione Astronomica Internazionale
La scoperta della maggior parte degli esopianeti è resa possibile da metodi di
osservazione indiretta piuttosto che da osservazioni al telescopio.
I metodi di individuazione di pianeti extrasolari sono diversi e si sono evoluti
nel corso degli anni, permettendo oggi di scoprire nuovi pianeti. Le
metodologie si possono dividere in due classi principali:
RILEVAMENTO
DIRETTO
(es. telescopio)
Nella classe del rilevamento diretto si
includono tutte le tecniche che
permettono di osservare
direttamente al telescopio questi
pianeti.
RILEVAMENTO
INDIRETTO
(es. effetto Doppler)
COME VENGONO
INDIVIDUATI I PIANETI
EXTRA SOLARI?
Metodi di individuazione
I pianeti, in confronto alle stelle, emettono molta meno luce nel
cosmo. Per questo motivo, l'individuazione diretta di pianeti
extrasolari risulta estremamente difficile: in condizioni normali di
visibilità, i pianeti hanno solitamente una luminosità pari a meno di un
milione di volte quella di una stella. In aggiunta a questa intrinseca
difficoltà di rilevazione, la maggiore luminosità delle stelle, attorno alle
quali orbitano i pianeti, causa un bagliore che tende a coprire la luce
debolmente riflessa dai corpi celesti del rispettivo sistema.
Per tali ragioni, i telescopi attuali possono fornire solo informazioni
indirette sui parametri fisici e orbitali degli esopianeti e la loro
presenza può essere rilevata solo in circostanze straordinarie
utilizzando tecniche di indagine indirette.
Sono stati determinati sei metodi di osservazione
indiretta dei pianeti extrasolari:
•
Astrometria: Misurazione precisa della posizione di
una stella nel cielo, e il suo cambiamento nell'arco del tempo.
• Velocità radiali: Le variazioni nella velocità con cui la
stella si avvicina o si allontana dalla Terra — questa velocità è definita
appunto come velocità radiale della stella rispetto alla Terra —
possono far dedurre la presenza di un pianeta, a causa di
sbilanciamenti della linea spettrale della stella, in accordo con
l'effetto Doppler. Si possono determinare la massa e il peso di un
pianeta extrasolare.
• Variazioni degli intervalli di emissioni
di una Pulsar: Pulsar (è il residuo piccolo e ultradenso di
una stella che è esplosa in una supernova), si sfruttando le onde
radio
• Metodo del transito: Con questo metodo si possono
determinare le dimensioni del pianeta extrasolare.
• Microlente gravitazionale: L'effetto della lente
gravitazionale avviene quando i campi gravitazionali di due corpi
celesti cooperano per focalizzare la luce di una stella lontana. Se il
primo corpo celeste è un pianeta, possiede un campo gravitazionale
tale da contribuire in modo importante all'effetto della microlente
gravitazionale.
• Dischi circumstellari e protoplanetari:
Analizzando attentamente le nubi di polveri che circondano le stelle, è
possibile individuare elementi che suggeriscono la presenza di pianeti
Numero di scoperte di pianeti extrasolari per anno
I colori indicano il metodo di individuazione:
Gli esopianeti conosciuti appartengono a sistemi planetari che orbitano
attorno a una stella. Esistono, tuttavia, numerose osservazioni non
confermate di oggetti di massa planetaria non legati a vincoli gravitazionali
con alcuna stella (cosiddetti pianeti interstellari): tali corpi celesti non sono
definibili come "pianeti" secondo l'attuale definizione dell'Unione
Astronomica Internazionale
Un sistema planetario consiste in diversi oggetti di natura non stellare, ovvero
pianeti, satelliti, asteroidi etc.., in orbita attorno ad una stella.
Un pianeta interstellare è un corpo celeste avente una massa equivalente a
quella di un pianeta, ma non legato gravitazionalmente a nessuna stella: questi
corpi celesti si muovono dunque nello spazio interstellare come oggetti
indipendenti da qualsiasi sistema planetario
SISTEMA SOLARE
ALCUNE SCOPERTE DI
PIANETI
EXTRASOLARI..
SCOPERTE DEI PIANETI EXTRASOLARI
L'interesse scientifico sugli
esopianeti è cresciuto
sempre più a partire dal
1995, anno della conferma
di una delle prime scoperte
(51 Pegasi b). Inizialmente
l'individuazione è
proseguita lentamente ma,
con l'affinamento dei
metodi di osservazione,
sono stati scoperti più di 20
pianeti extrasolari all'anno.
51 Pegasi b visto con il programma Celestia
51 Pegasi b
51 Pegasi b (51 Peg b) è un pianeta extrasolare
ed è stato il primo ad essere scoperto attorno
a una stella simile al nostro Sole
La scoperta del pianeta fu annunciata il 6 ottobre del
1995 da Michel Mayor e Didier Queloz sulla un rivista,
di nome Nature. La scoperta, avvenuta in Francia, è
grazie al metodo della velocità radiale, il metodo con il
quale sono stati scoperti la gran parte dei pianeti
extrasolari attualmente noti.
la b sta a indicare che è il primo pianeta noto
della sua stella. Altri eventuali pianeti
verrebbero designati con le lettere c, d e così
via.
51 Peg b è stato soprannominato
Bellerofonte dal nome dell'eroe greco che
domò il cavallo alato Pegaso, la costellazione
in cui si trova.
Il pianeta orbita intorno alla propria stella in
circa 4 giorni terrestri, è molto più vicino al
proprio sole di Mercurio, ha una temperatura
di 815 gradi Celsius, una velocità orbitale di
136 km/s, la sua massa è circa la metà di quella
di Giove, cioè è pari a circa 140 volte la massa
della Terraa. All'inizio si pensava che fosse un
pianeta roccioso, ma oggi si ritiene che sia un
gigante gassoso.
La vita su altri pianeti
La possibilità di presenza di sistemi planetari attorno a stelle simili al
Sole è valutata in modo molto diverso: molti astronomi ritengono
che questa sia la norma, mentre altri stimano che solo il 10% delle
stelle di tipo solare posseggano un sistema planetario.
Spesso la ricerca di esopianeti coincide con la ricerca di mondi in
grado di ospitare una forma di vita extraterrestre.
IL PIANETA EXTRASOLARE PIU’ SIMILE ALLA TERRA
A oggi, Kepler-22b, ruotante attorno ad una nana gialla, distante
approssimativamente 600 anni luce dal Sistema Solare, sembra
essere il miglior esempio di esopianeta di tipo terrestre (classificato
tra le Super Terre) orbitante nella zona abitabile del proprio sistema.
Kepler-22 b
Kepler-22b orbita attorno a Kepler-22, una
nana gialla lievemente più piccola del Sole
distante circa 610 anni luce dal sistema solare,
situata nella costellazione del Cigno.
La scoperta del pianeta è stata annunciata il 5
d
dicembre 2011,[ anche se le prime osservazioni
de
del pianeta risalgono al terzo giorno di lavoro del
t
telescopio Kepler, nella metà del 2009; il terzo
a
transito del pianeta sulla superficie della stella è
s
stato osservato nel tardo 2010. Dati aggiuntivi sul
pianeta sono stati ottenuti tramite il telescopio spaziale Spitzer e varie osservazioni
da terra.
l telescopio Kepler ha permesso di misurare il raggio del pianeta, pari a circa 2,4
volte il raggio terrestre. Il pianeta ha un periodo di rivoluzione di circa 290 giorni
terrestri, mentre la sua orbita presenta un semiasse maggiore di 0,89 unità
astronomiche (UA). Altri parametri, quali massa, densità e composizione chimica,
sono ancora sconosciuti
La zona abitabile del sistema di Kepler-22 a confronto con la medesima regione del sistema
solare interno.
E’ STATO SCOPERTO UN
PIANETA EXTRASOLARE CON
LA PRESENZA DI ACQUA ALLO
STATO LIQUIDO:
Gliese 581g
Potrebbe ospitare la vita…
Si chiama Gliese 581g, dista da noi 20 anni luce. La scoperta,
pubblicata sulla rivista Astrophysical Journal, si deve a un gruppo di
ricerca coordinato da università della California a Santa Cruz e
Carnegie Institution di Washington. Si tratta, sottolineano gli autori
del primo "forte caso" di un pianeta potenzialmente abitabile che
vuol dire in grado di sostenere la vita, anche se diversa da quella che
noi conosciamo.
L'abitabilità dipende da molti fattori, spiegano gli esperti, ma l'acqua
allo stato liquido e la presenza di un'atmosfera sono fra i più
importanti. Scoperto grazie al Keck Observatory nelle Hawaii Gliese
581g orbita a una distanza dalla sua stella madre dove riceve la giusta
energia per sostenere eventuale acqua allo stato liquido. Inoltre la sua
forza di gravità, simile a quella terrestre, rende possibile anche la
presenza di un'atmosfera.
Gliese 581g fa parte di una famiglia planetaria di sei pianeti
(quattro dei quali già noti e il quinto scoperto in contemporanea a
quello descritto sull'Astrophysical Journal) che orbitano intorno a
una stella molto simile al Sole, la nana rossa Gliese 581 situata
nella Via Lattea, nella costellazione della Libra. Ma il più
interessante è Gliese 581g che con una massa compresa fra 3,1 e
4,3 masse della Terra e un raggio stimato fra 1,2 e 1,5 raggi
terrestri è probabilmente roccioso e molto simile al nostro
pianeta.
Questo nuovo mondo extrasolare ha un'orbita circolare di 36,6
giorni e le sue temperature medie di superficie sono comprese fra
-31 gradi e -12 gradi. Dal momento che il pianeta rivolge sempre la
stessa faccia alla sua stella, un lato è perennemente illuminato e
più caldo, l'altro sempre buio e più freddo.
01 ottobre 2010
Gliese 581g con la sua stella
I SISTEMI PLANETARI
SISTEMA PLANETARIO SIMILE AL NOSTRO
SISTEMA SOLARE
Il satellite Kepler della Nasa ha scoperto una stella con sei pianeti che le girano attorno.
Quindi possiamo dire che è quasi uguale al nostro sistema solare che di pianeti ne ha
otto. Il nuovo astro è stato chiamato “Kepler-11”, è all’interno della nostra Galassia, al
di sotto del braccio più esterno Perseus.
I primi cinque pianeti viaggiano molto vicino alla stella-madre in una formazione
compatta tanto da compiere un intero giro intorno ad essa in un tempo che varia da 10
a 47 giorni. Il sesto, invece, si trova su un’orbita molto diversa, più allungata
proiettandosi molto più lontano. I cinque pianeti sono tra i più piccoli finora rilevati con
dimensioni analoghe alla Terra e la valutazione delle loro masse porta a concludere che
siano avvolti da uno strato di gas leggeri, quindi una sorta di atmosfera. Dunque il
risultato è un importante passo avanti verso la scoperta di mondi simili al nostro globo
azzurro come sembrano essere quelli di Kepler-11.
Finora sono stati individuati 258 sistemi
planetari attorno a stelle analoghe al Sole, ma
la maggior parte è costituita da uno o due
pianeti. Qualcuno di tre, uno di quattro e solo
uno di cinque attorno alla stella 55 rho-Cancri
A. Complessivamente, finora i pianeti
extrasolari sono 519 e alcuni di questi sono
rocciosi come la Terra. Ma ci sono altre
centinaia di pianeti già avvistati che attendono
conferma. La prova che qualcuno ospiti la vita
non è stata tuttavia ancora raccolta. Per l’80%
si tratta di pianeti giganti e gassosi come il
nostro Giove. Il lavoro da compiere è ancora
arduo. Tanto per cominciare i pianeti
extrasolari sono stati scoperti finora
soprattutto misurando l’attenuazione della
luce quando transitano davanti alla stella o
perché inducono variazioni di comportamento
sulla stella stessa. Il telescopio spaziale Hubble
ne ha fotografato uno, ma è un debolissimo
puntino di luce che non aiuta molto gli
astronomi.
Nuovi pianeti extrasolari sono stati avvistati dal satellite CoRot. Le
dimensioni sono varie, si va da quello più grosso (CoRoT-15b), le cui
dimensioni sono raddoppiate rispetto a quelle di Giove, al più
piccolo che per massa e dimensioni è il 70% di Saturno.
Nuovi mondi, che rendono sempre più viva la curiosità di scienziati e
astronomi. La nuova collezione di pianeti comprende i seguenti:
CoRoT-10B, CoRoT-11b, CoRoT-12B, CoRoT-13b-14b e Corot. Essi
sono stati classificati come “pianeti gioviani caldi”.
“Con l'aggiunta di questo nuovo lotto, il numero di pianeti extrasolari
scoperti da CoRoT è salito a 15", ha spiegato Magali Deleuil dal
Laboratoire d'Astrophysique di Marsiglia, in Francia. "La dimensione
crescente del censimento, che comprende oggetti con caratteristiche
molto diverse, è di vitale importanza per una migliore comprensione
dei sistemi planetari diversi dal nostro".
Analizziamo alcuni pianeti:
CoRoT-8B. La sua struttura interna dovrebbe essere simile a quella del ghiaccio, o
anche di pianeti giganti come Urano e Nettuno. È il secondo più piccolo esopianeta
scoperto dal team di CoRoT fino ad ora.
CoRoT-10B. per esempio, ha un orbita allungata particolarmente eccentrica che si
traduce in variazioni estreme nella sua temperatura di superficie nel corso del suo anno.
L'esopianeta tiene molto vicino alla sua stella, e la variazione sostanziale nei risultati
orbitale distanza in un aumento di dieci volte l'esposizione del nostro pianeta di
radiazione stellare.
CoRoT-11b. Ha una rotazione attorno al proprio asse molto veloce, che dura meno di
due giorni. A confronto, il nostro Sole ha un periodo di rotazione di circa 26 giorni. La
stella madre, in rapida rotazione, lo contraddistingue dagli altri.
CoRoT-12b, 13b e 14. Sono tutti vicini all'orbita della loro stella, ma ognuno mostra
proprietà differenti. CoRoT-13b è più piccolo di Giove e due volte più denso, suggerendo
la presenza al suo interno di un massiccio nucleo roccioso. CoRoT-14B ha dimensioni
simili a Giove, ma, sorprendentemente, la sua massa è superiore di 7,5 volte, e la sua
densità ben 6 volte maggiore.
LA RISPOSTA DELL’EUROPA
ALLE SCOPERTE AMERICANE
L’Europa e i pianeti extrasolari
La missione PLATO è una delle tre selezionate dall’ente spaziale europeo
(ESA) per lo studio di fattibilità nell’ambito di un programma chiamato
“ESA Cosmic Vision” 2015-2025. Lo scopo principale della missione è lo
studio di sistemi planetari extrasolari tramite identificazione ed analisi
dei “transiti” (il passaggio del pianeta davanti alla sua stella).
PLATO (PLanetary Transits and Oscillations of stars) è arrivata quasi
all’esame finale. A metà dell’anno prossimo (giugno 2011) ci sarà infatti
la scelta di due missioni da finanziare, in una rosa di tre, tra le quali c’è
appunto anche PLATO. Il suo obiettivo è la completa caratterizzazione
dei pianeti e delle loro stelle ospiti. Questo implica l’analisi sismica delle
stelle attorno alle quali orbitano i pianeti. Tramite PLATO si confida di
poter ottenere stime precise di età, massa e raggi delle stelle, che sono
parametri importantissimi per ricavare le stesse quantità, questa volta
per i pianeti.
Una delle idee portanti del progetto è che tutti i sistemi planetari che PLATO
scoprirà potranno essere successivamente osservati da Terra e dalla spazio,
con altri strumenti (ecco perché PLATO è stato pensato per rilevare solo le
stelle più luminose, ma in un amplissimo arco di cielo). Questo, allo scopo di
completare la caratterizzazione dei parametri delle orbite, e definire le
proprietà fisico-chimiche dei pianeti e delle loro atmosfere.
PLATO è ideato per cercare pianeti attorno a stelle brillanti. In particolare
l’attenzione del progetto è verso pianeti simili alla Terra, ovvero piccoli
pianeti in orbite con durata paragonabile ad un anno attorno a stelle di tipo
solare.
Tra i requisiti scientifici primari sono stati individuati cinque “campioni” di
stelle (al momento i cataloghi sono in corso di definizione), per un totale di
più di 250.000 oggetti stellari. Il monitoraggio fotometrico è abbastanza
lungo (si pensa superiore ai tre anni). Come già accennato, il campo di vista è
molto ampio… anzi davvero enorme: superiore ai mille gradi quadrati (per
un veloce confronto, si pensi solo che CoRoT copre appena quattro gradi
quadrati, e Keplero arriva a circa cento). La copertura di cielo di PLATO è
stimata attorno al 42%, davvero un punto di forza per la missione.
FINE
FINE della LEZIONE
Su I Pianeti Extrasolari
Grazie per l’attenzione!!!
E ricordatevi……
… Considerate la vostra semenza
fatti non foste a viver come bruti
ma per seguir virtute e canoscenza…
DANTE ALIGHIERI
La Divina Commedia, INFERNO, canto XXVI, 118-120
Giulia Orlandini
Classe 4°A Liceo
IISS “Mattei” – Rosignano S. (LI)