Scarica PDF - Astronomia Palidoro
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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
