A CACCIA DI
NUOVI MONDI ABITATI
Mauro DOLCI
Istituto Nazionale di Astrofisica
Società Astronomica Italiana
Bovalino (RC)
Mercoledì 27 luglio 2011
…sì che io ho dechiarato infiniti mondi
particulari simili a questo della terra, la
quale intendo un astro, simile alla quale è la
luna, altri pianeti et altre stelle, le qual sono
infinite; et che tutti questi corpi sono mondi
et senza numero, li quali constituiscono poi
la università infinita in uno spatio infinito;
et questo se chiama universo infinito, nel
qual sono mondi innumerabili
processo a Giordano Bruno, 1592
Jules Verne (1828- 1905)
Herbert George Wells (1866 - 1946)
La Guerra dei Mondi
30 Ottobre 1938, Welles interpreta
alla radio CBS un brano da “La
Guerra dei Mondi”.
È il panico negli USA!
Orson Welles (1915 - 1985)
Fascia
principale
Pianeti interni
Fascia di
Kuiper
Pianeti esterni
Marte
Venere
Mercurio
Giove
Saturno
Urano
Terra
Nettuno
Plutone
Pianeti interni e pianeti esterni
Composizione
Nickel
Ferro
Idrogeno
Silicati
Elio
Carbonio
Idrogeno
Acqua
Ossigeno
Carbonio
...
Azoto
...
La formazione del Sistema Solare
5 e più miliardi di anni fa...
...pianeti interni ed esterni...
Elementi leggeri
PIANETI
(idrogeno,ESTERNI
elio)
Elementi pesanti
PIANETI
INTERNI
(nickel, ferro)
La “normalità” dei sistemi stellari
1) dischi protoplanetari
La “normalità” dei sistemi stellari
2) stelle doppie e multiple
Mizar e Alcor: un sistema doppio ? No, multiplo
La “normalità” dei sistemi stellari
2) stelle doppie e multiple
Epsilon Lyrae: un sistema doppio-doppio
Giove: la “stella mancata”
Le temperature sulle superfici dei pianeti e
Mercurio -150
Venere
+450 °C
la fascia di abitabilità
-110 °C
Giove
-160 °C
Saturno
+ 480 °C
Terra
+ 15 °C
Marte
-50 +10 °C
< -200 °C
Urano
< -200 °C
Nettuno
La stella “Sole”
Raggio:
1.392.000 Km
Massa:
1,98911030 Kg
Temperatura
superficiale:
5777 °K
Temperatura
al centro:
13,5 milioni di °C
Età:
5 miliardi di anni
Colore:
giallo
VIOLETTO
BLU
VERDE
GIALLO
ROSSO
raggi UV
Prima del
VIOLETTO..?
raggi X
raggi infrarossi
Oltre il
ROSSO…?
onde radio
Tipi di stelle:
1) il colore (temperatura)
O
B
A
F
G
K
30000
10000
7500
6000
5000
3500
60000 °C
30000 °C
10000 °C
7500 °C
6000 °C
5000 °C
Oh, Be A Fine Girl Kiss Me !
M
< 3500 °C
Tipi di stelle:
2) la luminosità (raggio)
giganti
subgiganti
subnane
supergiganti
nane
Flusso di potenza (W m-2)
Conseguenze sulla fascia di abitabilità
40000 °C
20000 °C
6000 °C
3000 °C
Lunghezza d’onda (Angstrom)
UV
Vis
IR
Conseguenze sulla fascia di abitabilità
1) Stelle troppo calde generano una quantità eccessiva di radiazioni
ionizzanti e quindi proibitive per lo sviluppo della vita
2) Stelle troppo fredde non sono in grado di produrre sugli eventuali
pianeti temperature adatte allo sviluppo della vita
3) Stelle “spettralmente adatte” ma troppo piccole (poco luminose) non
sono ugualmente in grado di produrre temperature adatte
4) Stelle “spettralmente adatte” ma troppo grandi (troppo luminose)
scaldano troppo e spostano la fascia di abitabilità a regioni in cui non
esistono pianeti “adatti” allo sviluppo della vita (ad es. rocciosi e non
gassosi)
...praticamente le stelle di tipo solare e poche altre
sembrano adatte ad ospitare sistemi planetari abitabili !
Zona di abitabilità galattica
Condizioni pre-biotiche nel Sistema Solare
(oltre la Terra)… ?
Condizioni pre-biotiche nel Sistema Solare
(oltre la Terra)… ?
La chimica della vita
C carbonio
H idrogeno
N azoto
O ossigeno
P fosforo
S zolfo
La base è l’ACQUA. Unica ?
Il Sistema Terra-Luna: un caso «speciale» ?
L’equazione di Drake sui pianeti abitati da civiltà intelligenti
N = Ns fp ne fl fi fc fL
ESEMPIO
Ns = numero di stelle nella Via Lattea
100 miliardi
fp = frazione di stelle con pianeti
0,5
ne = numero di pianeti, per sistema, in grado di ospitare la vita
1
fl = frazione di pianeti ne che ha effettivamente sviluppato la vita
0,5
fi = frazione di pianeti fl su cui si sono evoluti esseri intelligenti
0,2
fc = frazione di esseri intelligenti in grado di comunicare
0,2
fL = frazione di vita del pianeta durante la quale esiste una civiltà
evoluta
1 milionesimo
(10.000 anni)
Paradosso di Fermi
N = 1000
N = Ns fp ne fl fi fc fL
Il cammino verso la scoperta
dei pianeti extrasolari
1984
Scoperta di un disco di materia intorno alla stella Pictoris
1989
Scoperta una “nana bruna” di 10 masse gioviane intorno alla
stella HD114762: ma non è propriamente un pianeta...
1991
Scoperti due pianeti di massa terrestre intorno alla pulsar PSR 1257+12
1992
Ipotizzato un pianeta di 2 masse gioviane per spiegare le oscillazioni
osservate nella stella Cephei
1995
Individuato con certezza il primo pianeta “classico” intorno alla stella 51
Pegasi. Ha una massa paragonabile a quella di Giove.
Luglio
2011
Accertati oltre 550 pianeti intorno a stelle diverse dal Sole. Oltre 1500
ulteriori candidati (KEPLER) in attesa di conferma
Kepler
CoRoT
La stragrande maggioranza dei pianeti finora scoperti
si trova entro 100 anni-luce dal Sole
SOLE
ALFA-CEN
4,3 a.-l.
SIRIO
8,6 a.-l.
70 anni-luce
Sistemi planetari veri e propri
Upsilon Andromedae
Nome
Ups And b
Ups And c
Ups And d
55 Cancri
Nome
55 Cnc b
55 Cnc c
55 Cnc d
55 Cnc e
(distanza 44 anni-luce)
T (giorni)
4.617
241.5
1284
d (UA)
0.059
0.829
2.53
(distanza 44 anni-luce)
T (giorni)
14.67
43.93
4517.4
2.81
3 pianeti
d (UA)
0.115
0.24
5.257
0.038
4 pianeti
GLIESE 581 – Un caso davvero interessante
Gliese 581
(distanza 20 anni-luce)
Nome
Gliese 581 e
Gliese 581 b
Gliese 581 c
Gliese 581 g
Gliese 581 d
Gliese 581 f
T (giorni)
3.15
5.4
13
36.6
66.8
433
d (UA)
0.03
0.04
0.07
0.14
0.21
0.74
6 pianeti ?
Note
(massa terrestre)
(roccioso ?)
(terrestre abitabile ?)
(abitabile ?)
Mondi lontanissimi...
Mondi lontanissimi...
Come si scoprono i pianeti intorno ad altre stelle ?
STELLA
Baricentro
del sistema
Il moto del Sole intorno al
baricentro, causato da Giove,
ha una velocità di 12 m/sec
pianeta
L’ Effetto Doppler
Ben noto in acustica, consiste nella variazione della frequenza di
un’onda a causa del moto della sorgente rispetto all’osservatore.
Sorgente FERMA
L’ Effetto Doppler
Ben noto in acustica, consiste nella variazione della frequenza di
un’onda a causa del moto della sorgente rispetto all’osservatore.
Sorgente IN MOTO
Il metodo dei transiti
Si va ad osservare e misurare la diminuzione temporanea di luminosità della
stella dovuta al passaggio di un pianeta dinanzi ad essa.
STELLA
pianeta
Il metodo dei transiti
L’esempio più famoso è il pianeta
HD205498b, il primo scoperto
con questo metodo.
È anche il primo del quale si sia
analizzata l’atmosfera, scoprendo
presenza di Sodio.
Attualmente si pensa che questo
pianeta, gassoso e molto vicino
alla stella madre, stia lentamente
“evaporando”.
Il metodo dei transiti
Il problema è la bassa probabilità di osservare un tale evento, poiché
l’orbita del pianeta deve essere ben allineata con l’asse stellaosservatore.
L’osservazione diretta
È il metodo più difficile, ma anche quello più sicuro. Con i grandi telescopi
della prossima generazione dovrebbe divenire fattibile.
La possibile scoperta di civiltà extraterrestri.
Quale impatto culturale ?
Le distanze astronomiche
(150 Km/h)
2560 ore > 3 mesi
(1000 Km/h)
384 ore = 16 giorni
Le distanze astronomiche
Terra – Sole = 150 milioni di Km = 1 Unità Astronomica (UA)
> 114 anni
> 17 anni
Terra – Giove = 5,2-1 UA = 4,2 UA = 630 milioni di Km
480 anni
71 anni
Terra – Alfa Centauri 265000 UA 40.000 miliardi di Km
.... !!!
... !!!
Uno spazio tremendamente vuoto !
Se il Sole fosse grande come una moneta da 2 Euro...
25,75 mm
... la Terra si troverebbe a più di 2,5 metri ...
...Plutone a più di 100 metri ...
...e Alfa Centauri a più di 600 Km di distanza !!!
Lontano nello spazio = indietro nel tempo
Alfa-Centauri, 1° Gennaio 2002
Pianeta Terra, 19 Aprile 2006
Supernova SN2002bo
nella galassia NGC3190 a 65 milioni di anni-luce da noi
Carl Sagan (1934 - 1996)
Frank Drake (1930)
SETI
Le grandi distanze e il problema della comunicazione.
M13
Le grandi distanze e il problema della comunicazione.
inizio
fine
Civiltà 1
t
PIANETA 1
d
Civiltà 2
PIANETA 2
t = d / c
t
… ma questa è
un’altra storia…
Grazie !
