I pianeti extrasolari: la visibilità

RUBRICA > Pianeti oltre il sistema solare
Visibilità dei transiti dei
pianeti extrasolari
Claudio Lopresti
Responsabile Sezione Pianeti
Extrasolari
[email protected]
Si è già accennato su questa
rubrica sulle condizioni di visibilità
dei transiti dei pianeti extrasolari.
Vediamo ora un po’ meglio questo
argomento anche per capire cosa
dobbiamo aspettarci, nelle nostre
osservazioni, sia che si tratti di
pianeti extrasolari di cui si
conosce con certezza la
condizione che il transito avverrà
sicuramente (pianeti con transiti
noti), sia che ci accingiamo
all’impresa, devo dire piuttosto
ardua, in cui non si sa ancora se il
transito avverrà o meno, e quindi
in realtà quello che stiamo
tentando di fare è scoprire un
transito, ancora ignoto, di un
pianeta extrasolare.
Figura 1. Condizioni di visibilità
geometrica dei transiti.
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ASTRONOMIA
Introduzione
Ricordiamo che, per quanto riguarda la possibilità che dalla Terra sia visibile un transito di
un pianeta extrasolare, esiste una visibilità “geometrica” ed una visibilità “fotometrica”.
La prima condizione è soddisfatta dalla condizione che l’orbita del pianeta extrasolare sia
giustamente inclinata rispetto al piano di vista
da cui si osserva, e ciò vuol dire che l’inclinazione dell’orbita deve essere poco distante da 90°.
Vediamo in figura 1 le condizioni generali
di questa visibilità geometrica.
Riflessioni sullo schema di
variazione fotometrica
Ricordate le binarie ad eclisse? In questi sistemi abbiamo due stelle che si occultano reciprocamente, togliendosi vicendevolmente un
po’ di luce. Anche se dal nostro punto di osservazione non riusciamo ad osservare otticamente quello che accade a molti anni luce di distanza, tuttavia, misurando la variazione di luminosità del sistema, riusciamo a vedere e misurare una curva di luce che ha un andamento
periodico regolare. Lo schema di variazione di
queste stelle, nel periodo in cui compiono le loro orbite attorno al baricentro del sistema, è
quello che vediamo in figura 2.
Una binaria ad eclisse presenta uno schema
di variazione nella curva di luce come quello vi-
Figura 2. Schema di variazione di una binaria ad eclisse.
sibile in figura 2. Nella parte fuori transito (OOT)
la luce che vediamo è la somma della luce delle due stelle. Nelle parti in transito si raggiunge un minimo primario e un minimo secondario, poiché le due stelle, che generalmente hanno un diametro diverso, occultano, ognuna,
mentre passa davanti all’altra, una parte della luce dell’altra stella, che le sta dietro.
Invece, lo schema della variazione dei pianeti extrasolari, pur simile nel concetto principale, è in realtà quello visibile in figura 3.
Come si vede in figura 3, lo schema della
curva di luce di una stella che ha un pianeta extrasolare in transito, è simile a quello delle binarie ad eclisse, ma con una differenza: la parte fuori transito (OOT) presenta delle pendenze,
in salita e in discesa, dovute al fatto che l’OOT
(somma della luce dei due corpi) varia perché varia la fase del pianeta extrasolare, che nel suo giro di rivoluzione attorno alla stella viene illuminato solo nella parte che rivolge alla sua stella,
e quindi, come da Terra vediamo molto bene le
fasi di Venere, da Terra sarebbe possibile registrare (ovviamente con gli strumenti adatti, che
in questo caso non sono quelli di tipo amatoriale) la variazione di luce del pianeta extrasolare
dovuta alle sue fasi.
Questo effetto è ben visibile nelle osservazioni che ha effettuato Kepler sul pianeta extrasolare HAT-P-7b (figura 4). Si vede molto chiaramente il transito del pianeta sul disco della stella (minimo primario), l’eclisse del pianeta dietro
la stella (minimo secondario) e addirittura le fasi del pianeta dovute all’illuminazione del pianeta mentre da Terra è geometricamente visibin. 4 • luglio-agosto 2010
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Figura 3. Schema di variazione di una stella con un
pianeta extrasolare transitante.
le solo una parte della luce per effetto della fase. Fino a pochissimi anni fa era incredibile
pensare che si potesse arrivare a questo tipo di
risultati sui pianeti extrasolari.
Naturalmente occorre dire che l’efficienza raggiunta da Kepler non può essere alla
portata dei nostri telescopi amatoriali, dove è
già molto registrare il transito principale di un
Unione Astrofili Italiani>www.uai.it
pianeta extrasolare, quando esistono le condizioni della figura 1 (condizione in basso
nell’immagine).
Non è neppure pensabile che i telescopi
amatoriali possano registrare tutti gli eventi
possibili, anche quando siano soddisfatte le condizioni geometriche. Occorrono anche le condizioni fotometriche, e cioè la possibilità che, a
fronte di un evento di un passaggio di un pianeta extrasolare sul disco della propria stella, il
rapporto fra i diametri dei due corpi sia tale che
la caduta di luminosità della stella sia di un’entità sufficiente ad essere rilevata dai nostri telescopi e sensori CCD.
Affronteremo meglio questo tema nel prossimo numero di questa rubrica, identificando il
campo di ricerca e restringendolo ai target possibili alla portata degli astrofili.
Figura 4. Grafico della curva di
luce del pianeta extrasolare HAT-P7b.
Da: Kepler’s Optical Phase Curve of the
Exoplanet HAT-P-7b by WJ Borucki et al.,
Science, 325, 709 (2009).
ASTRONOMIA
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