5° CORSO DI ASTRONOMIA
Evoluzione dell’Universo e Pianeti Extrasolari
13 febbraio 2016
spiegazioni di Giuseppe Conzo
Parrocchia SS. Filippo e Giacomo
Oratorio Salvo D’Acquisto
SOMMARIO
Parte Prima
La Teoria del Big Bang;
La Legge di Hubble: Il Redshift;
Radiazione cosmica di fondo;
Modelli di Universo;
Parte Seconda
Definizione di pianeta;
Pianeti extrasolari;
Studio dei pianeti extrasolari;
Curiosità.
LA TEORIA DEL BIG BANG
Big Bang è il termine
oggi utilizzato per
rappresentare
l’evoluzione e
l’espansione
dell’Universo
conosciuto.
La parola «Big Bang» letteralmente in italiano significa
«Grande scoppio».
La teoria del Big Bang è basata su un modello
cosmologico che rappresenta l’espansione
dell’Universo dall’inizio fino ai giorni nostri.
LA TEORIA DEL BIG BANG
Se secondo la
teoria di Hubble è
noto che le
galassie e gli
ammassi di
galassie si stanno
allontanando tra
loro, allora è vero
che se andassimo
a ritroso nel tempo,
potremmo arrivare
alle origini.
LA TEORIA DEL BIG BANG
Se andiamo a
ritroso nel
tempo, si
arriva ad un
punto in cui
temperatura e
densità
tendono
all’infinito e il
volume tende
a zero…
LA TEORIA DEL BIG BANG
La singolarità è
un punto dello
spazio-tempo
in cui la gravità
tende a infinito.
LA TEORIA DEL BIG BANG: Lo spazio-tempo
Lo spazio-tempo può
essere riassunto
come
rappresentazione in
4 dimensioni della
realtà.
LA TEORIA DEL BIG BANG: Lo spazio-tempo
Per comprendere il
concetto di spaziotempo, immaginiamo
il nostro Universo
come un «lenzuolo»
su cui poggiano tutti i
corpi compresi i
pianeti…in
movimento…!
11 febbraio 2016: SPECIALE ONDE GRAVITAZIONALI
LA TEORIA DEL BIG BANG
La singolarità
quindi è la
condizione per cui il
tessuto spaziotempo tende
all’infinito verso un
punto molto lontano
LA LEGGE DI HUBBLE: IL REDSHIFT
Il Redshift è una
dimostrazione della
legge di Hubble e in
italiano significa
«spostamento verso
il rosso».
Tale fenomeno in
fisica è dovuto
dallo spostamento di sorgenti luminose rispetto al punto
di osservazione.
LA LEGGE DI HUBBLE: IL REDSHIFT
Spostamento verso il
rosso o il blu sta a
significare che la
luce emessa da un
oggetto in
movimento può
assumere colorazioni
rosse o blu nello
spettro della luce visibile.
Il segnale luminoso a seconda dello spostamento
assume frequenze diverse…
LA LEGGE DI HUBBLE: IL REDSHIFT
Gli studi di Hubble si basano sulla
spettroscopia che consente nello spettro del
visibile di stabilire la distanza e il movimento di
corpi lontani milioni di anni luce da noi!
LA LEGGE DI HUBBLE: IL REDSHIFT
Qui sono rappresentati due spettri: lo spettro del Sole
(in basso) e lo spettro di una galassia (in alto).
Lo spostamento riguarda le linee nere che sono le
linee dello spettro che ci consentono di stabilire se un
corpo si allontana o si avvicina da noi
LA LEGGE DI HUBBLE: IL REDSHIFT
Le linee nere relative allo spettro della galassia sono
spostate rispetto alle linee nere dello spettro del Sole
e lo spostamento verso il rosso si riferisce proprio al
colore verso cui queste linee tendono a spostarsi!
RADIAZIONE COSMICA DI FONDO
Subito dopo il Big Bang,
l’Universo ha cominciato ad
espandersi.
L’espansione continua del
Cosmo lo ha portato al
raffreddamento e tale
raffreddamento non ha
consentito più la creazione e la distruzione dei fotoni
provenienti dall’esplosione iniziale.
RADIAZIONE COSMICA DI FONDO
L’impedimento della
generazione di nuovi atomi
permette ai fotoni di vagare
nello spazio e di essere
continuamente riflessi nel
tessuto spazio-tempo.
Questo fenomeno è noto
come SCATTERING THOMSON
RADIAZIONE COSMICA DI FONDO
Lo SCATTERING
THOMSON genera un’eco
che si propaga nell’Universo
in continua evoluzione.
RADIAZIONE COSMICA DI FONDO
RADIAZIONE COSMICA DI FONDO
MODELLI DI UNIVERSO
Sulla forma
dell’Universo si
potrebbe discuterne
per migliaia di anni
senza arrivare ad
una definizione
precisa e accettata
dall’intera comunità
scientifica.
A tal proposito
esistono ipotesi dette
di «geometria
locale».
MODELLI DI UNIVERSO
Si parte dalla
geometria locale per
poi andare a
estendere le ipotesi
sulla geometria
globale dell’intero
Universo.
Quindi per geometria
locale si intende la
forma dell’Universo
osservabile da Terra.
MODELLI DI UNIVERSO
Ci sono 3 scenari:
• Curvatura nulla:
L’Universo ha una
curvatura nulla, cioè
è piatto;
• Curvatura positiva:
L’universo ha una
curvatura di tipo
sferico;
• Curvatura negativa:
L’Universo ha una
forma iperbolica.
MODELLI DI UNIVERSO
Dalla geometria
locale appena
definita è necessario
estendere le sue
proprietà alla
«geometria globale»
MODELLI DI UNIVERSO
Così anche nella
geometria globale ci sono
3 scenari:
• Curvatura nulla:
L’Universo ha una
scala di osservabilità
arbitraria;
• Curvatura positiva: E’
l’ipotesi migliore in cui
l’osservabilità è
garantita in tutto
l’Universo;
• Curvatura negativa:
L’Universo non può
essere definito
geometricamente!
MODELLI DI UNIVERSO
MODELLI DI UNIVERSO
Considerando la ormai nota legge di Hubble
sull’espansione dell’Universo si può considerare lo stesso
come un ambiente finito, dal momento che congeliamo
un istante di tempo ben preciso…
Se l’Universo si espande, qualunque sia la sua forma,
esso tende ad essere infinito pur essendo finito…!
MODELLI DI UNIVERSO
DEFINIZIONE DI PIANETA
Corpo celeste che orbita attorno a una stella e
non è in grado di produrre energia tramite fusione
nucleare, la cui massa è sufficientemente grande
da conferirgli forma sferoidale e la cui fascia
orbitale è priva di eventuali corpi di dimensioni
confrontabili o superiori.
DEFINIZIONE DI PIANETA
L’Unione Astronomica Internazionale (IAU) nel 2006
definisce il concetto di pianeta.
Un pianeta per essere tale deve soddisfare 3 requisiti:
• Orbitare intorno ad una stella;
• Massa sufficiente a soddisfare l’equilibrio idrostatico
(sfera);
• Nelle sue vicinanze non devono esserci corpi che
arrivino alle dimensioni del pianeta stesso (fatta
eccezione per i satelliti).
PIANETI EXTRASOLARI
Un pianeta extrasolare è per
definizione anch’esso un
pianeta come abbiamo visto,
ma è caratterizzato dal fatto
che esso orbita attorno ad una
stella che non è il nostro Sole,
per cui prende il nome di
«pianeta extrasolare».
PIANETI EXTRASOLARI
Ad oggi si conoscono ben
2000 pianeti extrasolari
distribuiti in 1300 sistemi
planetari diversi.
Gli approcci per la rivelazione
di pianeti extrasolari sono
molti e diversi tra loro che
negli anni si sono affinati.
PIANETI EXTRASOLARI: Metodi di individuazione
I metodi di rivelazione dei
pianeti extrasolari si
suddividono in due tipi:
• Metodo diretto:
Osservazione diretta con
telescopi elettronici e di
alta precisione;
• Metodo indiretto:
Rivelazione del pianeta in
maniera indiretta per effetto
di fenomeni non osservati
direttamente al telescopio.
PIANETI EXTRASOLARI: Velocità Radiali
Il metodo delle velocità radiali è basato principalmente sulla
spettroscopia.
Si studia lo spettro di una stella e si valutano le variazioni dello
stesso rispetto ai campioni spettrali noti…!
PIANETI EXTRASOLARI: Transito
Il metodo dei transiti è un metodo che negli ultimi anni sta
diventando di grande interesse e di facile applicazione per gli
astronomi e gli astrofili.
Questo metodo consiste nel rilevare la variazione di luminosità
della stella con misure dirette sul campo mediante telescopi
elettronici e camere digitali.
PIANETI EXTRASOLARI: Transito
STUDIO DEI PIANETI EXTRASOLARI
Uno degli studi più noti sui
pianeti extrasolari è quello
di Kepler-452b.
E’ un pianeta che dista
1.400 a.l. da noi che si
trova nella costellazione
del Cigno ed è uno dei
pianeti extrasolari più
simili alla Terra fino ad
oggi conosciuti.
STUDIO DEI PIANETI EXTRASOLARI
Altro studio interessante è
la rivelazione del pianeta
WASP-18 b che è un
pianeta extrasolare detto
di tipologia Giove.
Si trova nella
costellazione della Fenice
e dista circa 325 a.l. da
noi.
STUDIO DEI PIANETI EXTRASOLARI
Altro pianeta interessante è HD28185b ed è un pianeta gassoso come
Giove di grosse dimensioni.
Questo pianeta si trova
ad una distanza tale dalla
sua stella da trovarsi
nella cosiddetta zona
abitabile.
La zona abitabile è
la posizione del pianeta
rispetto alla sua stella,
tale che su di esso
possa mantenersi acqua
allo stato liquido.
STUDIO DEI PIANETI EXTRASOLARI
STUDIO DEI PIANETI EXTRASOLARI
La missione Kepler è un
progetto della NASA ancora
in corso creato per studiare
una regione in particolare
della nostra galassia e
scovare dozzine e dozzine
di pianeti extrasolari
lanciata nel 2009.
CURIOSITA’
Progetto realizzato
all’Osservatorio
Astronomico di
Capodimonte a Napoli per
lo studio dei pianeti
extrasolari con il «metodo
dei transiti»
CURIOSITA’
FINE
5° Corso di Astronomia – 13 febbraio 2016
