Diapositiva 1 - Daniele Gasparri

Pianeti extrasolari
alla scoperta di nuovi mondi
Daniele Gasparri
Cento, 24/07/2013
Per approfondire consiglio il mio libro
“Vita nell’Universo, eccezione o regola?”
Mail: [email protected]
Sito internet: www.danielegasparri.com
Daniele Gasparri - - I pianeti extrasolari
Pianeti di altre stelle: ipotesi filosofiche
…Pertanto dobbiamo capire che esistono altri mondi in altre parti
dell'Universo, con tipi differenti di uomini e di animali – Lucrezio, De
Rerum Natura, 70 A.C.
Cotal spacio lo diciamo infinito, perché non è raggione, convenienza,
possibilità, senso, o natura che debba finirlo: in esso sono infiniti mondi
simili a questo, e non differenti in geno da questo; perché non è raggione
né difetto di facultà naturale, dico tanto potenza passiva quanto attiva, per
la quale, come in questo spacio circa noi ne sono, medesimamente non ne
sieno in tutto l’altro spacio, che di natura non è differente e altro da questo.
– Giordano Bruno, De l'infinito, universo et Mondi, Dialogo Quinto
1584
Tutto parte da una semplice domanda: il nostro è
l’unico sistema planetario dell’Universo?
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Pianeti di altre stelle: breve cronaca moderna
1713: Newton ipotizza la loro esistenza
1855: Compagno oscuro di 70 Ophiuchi?
1963: Presunto pianeta attorno alla stella di
Bardard?
1984: Disco circumstellare attorno a Beta
Pictoris
1989: Nana bruna attorno a HD114762?
1992: 3 pianeti attorno ad una pulsar
1995: 51 Pegasi, primo
pianeta attorno ad una
stella di sequenza
principale
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Pianeti di altre stelle: Luglio 2013?
919 Pianeti confermati
3278 Candidati pianeti da confermare
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Quanti pianeti?
Se alziamo gli occhi al cielo in questo momento, anche se non riusciamo a
vedere nulla, in realtà stiamo osservando centinaia di sistemi planetari che
orbitano attorno a molte delle stelle visibili.
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Pianeti ovunque!
È possibile che nella Via Lattea
ci siano più pianeti che stelle,
quindi almeno 100 miliardi di
pianeti.
Nell’Universo vi sono circa 300
miliardi di galassie
Nell’Universo vi sono almeno
10000000000000000000000
pianeti.
Se anche solo 1 pianeta su 10
miliardi fosse abitato, vi
sarebbero mille miliardi di pianeti
abitati nell’Universo.
Se fossimo soli sarebbe un incredibile spreco di spazio – Carl Sagan
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Come si scoprono i pianeti extrasolari?
NO!
Giove e il Sole, alla distanza di 10 anni luce, apparirebbero separati della
stessa dimensione con cui vedremo una moneta da 2 euro alla distanza di 50
chilometri, con Giove milioni di volte meno luminoso del Sole: nessuno
strumento è in grado di poter effettuare (ancora) questo tipo di osservazioni.
Come mettere in mostra la loro presenza?....................
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Quasi sempre con metodi Indiretti
Si misura l’effetto che un pianeta produce (sia pur piccolo) sulla stella attorno
alla quale orbita:
5 Metodi principali
Metodo delle velocità radiali
Metodo astrometrico
Metodo dei transiti
Timing
Microlensing
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Il metodo dei transiti
Un pianeta che passa prospetticamente davanti la propria stella provoca una
diminuzione della sua luminosità.
Dall’analisi del transito si
ricavano dati preziosi ed unici:
massa esatta, inclinazione
orbitale, periodo orbitale esatto,
raggio, densità media.
Il metodo dei transiti
Che mostruosi telescopi servono per scoprire pianeti extrasolari?
A volte basta un telescopio da
300 euro!
Transito del pianeta extrasolare HD17156b, rivelato, per la prima volta al mondo,
da un gruppo di astrofili, con strumentazione amatoriale.
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Cosa abbiamo trovato?
La gran parte dei pianeti scoperti
si chiamano Hot Jupiter e nel
nostro Sistema Solare neanche
esistono.
Alcuni pianeti ruotano attorno alla
propria stella in poche ore e
raggiungono temperature di oltre
2000°C.
Pianeti in evaporazione…
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HD209458b
Giove caldo, estremamente
vicino alla stella madre, è una
gigantesca cometa.
La sua atmosfera, composta
principalmente di idrogeno, sta
lentamente evaporando
Sono stati misurati imponenti venti compresi
tra 5000 e 10000 Km/h
Pianeti troppo giovani
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La stella BD+20 1790 ha 17
milioni di anni; come può
ospitare un pianeta grande
come Giove che secondo i
nostri modelli non dovrebbe
essersi ancora formato?
Come si formano?
Come evolvono?
Quali proprietà?
La scoperta di numerosi pianeti extrasolari ha messo in profonda crisi tutte
le teorie di formazione ed evoluzione dei sistemi planetari prima basate solo
sul nostro sistema solare
Pianeti anche molto preziosi
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Attorno a una stella nella costellazione del Cancro è stato scoperto un pianeta
completamente diverso dalla Terra, fatto per almeno il 30% di diamanti!
Se qualcuno vuole andarci ecco l’indirizzo:
55 Cancri, a 40 anni luce di distanza!
Con l’attuale tecnologia ci vorrebbero solo 680 mila anni
Pianeti con più soli
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Là fuori esistono mondi ancora più strabilianti di quanto creato dalla più fervida
immaginazione
Pianeti con vapore acqueo nelle atmosfere
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HD189733b
Giove caldo, transitante sul
disco della propria stella.
Nella sua atmosfera è stato
trovato vapore acqueo
L’acqua è una delle molecole più abbondanti dell’Universo
Esistono pianeti simili alla Terra?
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Dove sono finite le Terre?
Abbiamo trovato pianeti che
secondo le nostre teorie non
dovevano neanche esistere e non
siamo riusciti a trovarne uno
simile alla Terra?
Perché è così difficile trovare
pianeti grandi come la Terra?
Non ci sono? Il nostro pianeta è
unico nell’Universo?
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Dove sono le Terre?
La Terra è un pianeta come tanti,
fatto di materia straordinariamente
comune, che orbita attorno a una
stella normalissima.
Il problema è tecnologico.
Un pianeta come la Terra fa muovere
la stella con una velocità di 10 cm/s
La caduta di luce di un eventuale
transito è quella che produce un
moscerino che si posa su un lampione
stradale
Per osservarlo direttamente attorno a
stelle vicine servono telescopi 10 volte
più grandi degli attuali
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Una sfida tecnologia: cercare la Terra
Quali pianeti cerchiamo?
• Pianeti rocciosi, massa non superiore alle 10 volte quella terrestre
• Stelle stabili e con una lunga vita
• Sistemi non multipli, meglio nella periferia della Galassia
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Cercare la Terra?
Dove la cerchiamo la Terra?
Nella fascia di abitabilità: la zona orbitale attorno a cui un pianeta
potrebbe ospitare acqua liquida in superficie
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Tutto qui?
Un pianeta della giusta grandezza,
alla giusta distanza, non garantisce la
presenza di vita evoluta, ma
l’esistenza almeno di forme primitive.
Se la Terra esiste e c’è la vita, allora
significa che pianeti con condizioni
simili la potrebbero ospitare
altrettanto facilmente.
La vita ha una gran voglia di
prosperare e se ne ha anche la
minima possibilità, lo farà!
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Tanta bella teoria…. ma a che punto siamo?
COROT-7b , 1,7 volte più grande
(in diametro) della Terra, 440 anni
luce dalla Terra, densità simile
alla Terra  pianeta roccioso, ma
molto caldo
HD156668b 4 volte la massa
della Terra, Keck telescope,
velocità radiali (super Earths),
molto vicino alla stella
Fuoco, ma possiamo fare di meglio
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Ci avviciniamo…
Gliese 370 b, 35 anni luce
Temperatura media stimata:
25°C ma forse un po’ troppo
grande
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Un’altra Terra?
Gliese 581g è nel mezzo
della zona abitabile, poco
più grande della Terra.
Temperatura stimata
superiore allo zero.
Abbiamo la pistola fumante?
Troppo bello per essere vero: il pianeta non è stato confermato da altri studi.
Probabilmente non esiste!
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Il cacciatore di pianeti Kepler
Molte cose sono cambiate quando nel 2009 un satellite della NASA chiamato
Kepler, ha potuto dare la caccia ai pianeti dallo spazio, senza il disturbo della nostra
atmosfera
In un’area di cielo grande
10°X10° nella costellazione
del Cigno, ha osservato 140
mila stelle e trovato oltre 3000
pianeti, tra cui qualche corpo
celeste molto simile alla Terra
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Un’altra Terra?
Kepler-22 b si trova esattamente alla
stessa distanza della Terra dalla sua
stella e potrebbe quindi sperimentare
temperature miti attorno a 20-25°C.
Probabilmente, però, è troppo
grande e potrebbe essere fatto
completamente d’acqua liquida
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I nostri (quasi) gemelli
Kepler-62 ospita ben due
pianeti simili alla Terra.
Kepler-62e è il corpo celeste più
simile al nostro pianeta.
Qualche astronomo ha detto
che se su Kepler-62e non ci
fossero forme di vita, sarebbe
una sorpresa.
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I pianeti potenzialmente abitabili
Finora sono stati trovati 12 Pianeti simili alla Terra, molti dei quali ben più ospitali di
Marte.
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Terre ovunque
Quasi il 50% delle stelle rosse, le più abbondanti dell’Universo, possiede un pianeta
simile alla Terra.
Ci dovrebbe essere di media un nostro pianeta gemello ogni 6,4 anni luce di distanza
(la Via Lattea ha un diametro di 100 mila anni luce
La probabilità di trovare un pianeta del tutto simile alla Terra entro 10 anni luce di
distanza è del 94%, quasi una certezza!
Nella Via Lattea potrebbero esserci miliardi di pianeti simili al nostro
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E la vita?
Chi ci dice che su un pianeta simile alla Terra possa esserci davvero vita? E
che tipo di vita cerchiamo?
Come possiamo pensare di trovarla a decine di anni luce di distanza?
Tutto decisamente poco probabile!
La vita, inoltre, non è sinonimo di civiltà avanzate
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La ricerca della vita
Dobbiamo essere più creativi
I processi biologici lasciano una
traccia evidente nello spettro del
pianeta:
• Presenza di vapore acqueo
• Presenza di ossigeno: prova
inconfondibile della presenza di
vita più complessa e vegetale.
• Presenza di metano: prova
della presenza di vita batterica.
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Le impronte della vita sono nello spettro
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Che fare poi?
Potremo cercare di ascoltare
eventuali messaggi radio, ma questo
implica l’esistenza di forme di vita
evolute che in questo momento siano
a un livello tecnologico simile al
nostro.
Se la nostra storia non rappresenta
un’eccezione, la vita intelligente
capace di comunicare rappresenta
un momento brevissimo della storia
del pianeta.
Una volta trovato un pianeta con
forme di vita, la probabilità di trovare
civiltà intelligenti in grado di
comunicare è pari a circa una su 50
milioni!
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Che fare poi?
Sarà possibile esplorare questi
pianeti?
Quasi impossibile riuscire a
raggiungere questi remoti mondi:
troppo lontani.
Difficile comunicare: per parlare
con un pianeta a 10 anni luce
bisogna aspettare 20 anni prima di
sentire un’eventuale risposta.
Se finora nessuno ci ha contattato,
un motivo forse c’è e forse
l’Universo, nella sua saggezza,
sapeva come sarebbe andata a
finire in caso contrario.
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A un passo dalla storia
Con la prossima generazione di telescopi e spettrografi saremo in grado di osservare
pianeti simili alla Terra
Per approfondire consiglio il mio libro
“Vita nell’Universo, eccezione o regola?”
Siamo a un punto di svolta nella conoscenza dell’Universo e nella ricerca di
una risposta all’eterna domanda: Siamo soli nell’Universo?