I pianeti extrasolari
NB le immagini
riportate dei
pianeti extrasolari
NON sono, salvo
esplicita
indicazione,
immagini «reali»
ma «artwork»
Primo Levi 2013-Roberto Bedogni
INAF Osservatorio Astronomico di Bologna
via Ranzani, 1 40127 - Bologna - Italia
Tel, 051-2095721 Fax, 051-2095700
http://www.bo.astro.it/~bedogni/primolevi
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Oltre il Sistema solare
Luce e distanze
Luce – Astronomia -Informazione
Tutto ciò che osserviamo nel cielo notturno è la
“luce” emessa o riflessa dai corpi celesti
L’astronomia è una disciplina “osservativa” non è,
come la fisica, “sperimentale”
La natura e le proprietà della luce
La luce è radiazione elettromagnetica
Ha una straordinaria caratteristica la sua velocità è costante ed indipendente
dall’osservatore.
Questo vuol dire che un astronomo misura la velocità della luce in 299 792,458 km
al secondo sulla Terra sia che, ipoteticamente, si trovi in un qualsiasi altro punto
nell’universo.
Ma non solo la sua velocità e costante ma è anche la massima raggiungibile per un
qualsiasi fenomeno fisico ed astronomico.
Non esistono corpi la cui velocità superi quella della luce!
Le distanze dei pianeti
l’unità astronomica U.A.
E’ possibile misurare le distanze dei pianeti in base alle leggi
di Keplero ma deve essere nota per altra via almeno la
distanza di un pianeta dal Sole ad es. la distanza Terra-Sole
unità astronomica (U.A.)
distanza media Terra - Sole =149 597 870,691 km
Parsec, anno luce ed unità astronomica
Non è difficile ricavare una semplice relazione tra le principali unità di
distanza astronomiche
1 parsec= 3,2616 a.l.= 206 265 U.A.
1 U.A.= 149 597 870,691 km
1 a.l. ~9461 000 000 000 km ~ 9461 miliardi di km ~ 63 241 U.A.
Le distanze stellari si misurano con la parallasse in frazioni di sec di arco
Ad esempio, il satellite Hipparcos ha misurato la parallasse di Proxima
Centauri , la stella più vicina, pari a
0,77233 secondi di arco (±0,00242")
Quindi la sua distanza è di 1/0,772=1,29 parsec oppure di 4,22 anni
luce (±0,01 a.l).
La distanza delle stelle
Le stelle appaiono proiettate sulla sfera celeste siano esse vicine o lontane.
La misura della distanza delle stelle non dipende dalla loro posizione
apparente sulla sfera celeste
La misura delle distanze delle stelle vicine
la parallasse
Le ellissi parallattiche
La missione Hipparcos
High Precision Parallax Collecting Satellite
Distanze e dimensioni -le stelle entro 12 anni luce
Distanze e dimensioni -le stelle entro 50 anni luce
I dintorni del Sistema solare
I parametri fisici della stella “Sole”
Il Sole nella
riga H α
Distanza (km)
149 597 970 km ±2
Massa (kg)
1,989×1030
Massa
332 830 M
Raggio equatoriale (km)
695 000
Raggio equatoriale
109 R
Periodo di rotazione (giorni)
25-36
Densità media (kg/m3)
1410
Densità media (gr/cm3)
1,410
Velocità di fuga (km/sec)
618
Accelerazione di gravità (m/sec2)
274
Temperatura superficiale (°K)
5780
Luminosità (J/s)
3,86×1026
Magnitudine visuale
-26,8
Magnitudine assoluta bol.
4,74
Età (miliardi di anni)
4,55
Tipo spettrale
G2
T
T
Le stelle-evoluzione
Evoluzione stellare
stelle di sequenza principale simili al Sole
Come è fatto il Sole
Di cosa è fatto il Sole
74% Idrogeno
24% Elio
2% tutto il resto
(“metalli”)
Stelle e pianeti
Esistono sistemi solari esterni al nostro ?
Il nostro Sistema solare esiste!
Fino al 1995 l’esistenza dei pianeti extrasolari era relegata al regno
della fantasia.
Per quali motivi era ed è ragionevole ipotizzare l’esistenza di sistemi
planetari esterni al nostro ?
Due sono le considerazioni che fanno da premessa alla loro ricerca:
•la prima è puramente statistica
con un calcolo un po’ ardito ma tutto sommato non troppo fantastico,
si può giungere alla conclusione che ogni ora nascono circa un
milione di sistemi solari.
•la seconda invece è operativa
è effettivamente possibile osservare dei pianeti extrasolari ?
Stelle e pianeti
Pianeta (dal greco
“vagabondo")
πλανήτης,
Un pianeta è un corpo celeste
che orbita attorno ad una stella
(ma che non produce energia
tramite fusione nucleare,
ovvero non è esso stesso una
stella), la cui massa è
sufficiente a conferirgli una
forma sferoidale e la cui
dominanza gravitazionale gli
permette di mantenere libera la
propria fascia orbitale da altri
corpi di dimensioni comparabili
o superiori. (IAU 2005)
Stella
Una stella è un corpo celeste
che brilla di luce propria. In
astronomia e astrofisica il
termine designa uno sferoide
luminoso di gas caldo,
autogravitante, che genera
energia nel proprio nucleo
attraverso processi di fusione
nucleare
Stelle e Pianeti
Stella- oggetto autogravitante che durante la sua evoluzione
abbia prodotto la sua energia interna tramite reazioni nucleari.
Pianeta -corpo celeste che non sarà mai in grado di innescare le
reazioni nucleari.
Dalle stelle ai pianeti
Stelle
La teoria dell'evoluzione stellare mostra che la massa minima per produrre
l'innesco delle reazioni nucleari dell‘Idrogeno è di circa:
0,08 M~ (Masse Solari) che corrispondono a circa 80 MG (Masse Gioviane)
Nane Brune
Ulteriori studi però hanno ridotto questo valore in quanto si è dimostrato
che un oggetto celeste, con una sufficiente quantità Deuterio, può
innescarne il bruciamento. La massa minima in questo caso si riduce a:
0,01 M~(Masse Solari) che corrispondono a 14-15 MG (Masse Gioviane)
Pianeti Giganti e Pianeti Rocciosi
E’ inoltre possibile avere corpi non stellari con produzione di energia per
contrazione gravitazionale, come ad esempio i pianeti giganti del Sistema
solare, che presentano un eccesso di energia prodotta nel loro interno.
Per i pianeti rocciosi la energia interna (attività geologica) deriva o dal
raffreddamento dopo la formazione (per impatti) oppure dal decadimento
radioattivo (nucleo e mantello)
Limite superiore alla massa di un pianeta
Nane Brune
Le “Nane Brune”
ρc ~10 – 1000 gr /cm3
Tc ≤ 3 · 10 6 K
Pc ~ 10 5 Mbar
Nucleo Nana Bruna
Le "Nane Brune" si formano come le stelle ma non accumulano abbastanza
massa da generare le alte temperature capaci di innescare la fusione nucleare
dell’Idrogeno fino a 0,08 M~ nel loro nucleo ma è permesso il bruciamento del
Deuterio.
Il meccanismo di rilascio dell’energia per masse < 0,012 masse solari è dovuto
lenta contrazione termica NB anche le “Nane Brune” possono orbitare in un
sistema binario.
Il sistema Gliese 229 A e B
Stella centrale
Gliese 229 A
Tipo di stella
Nana Rossa M1V
Distanza della Stella dal Sole
19 anni luce 5,82 pc
Magnitudine apparente Stella
8,14
Raggio Medio
0,6 R
Temperatura superficiale
3720 °K
Luminosità
0,0161 L
Massa
0,31 M
~
~
~
La Nana Bruna Gliese 229 B
Vista del Sistema Gliese
229 A e B ottenute con
il Telescopio Spaziale
HTS
Dati caratteristici della Nana Bruna Gliese 229 B
Massa
40 MG (Massa di Giove)
Raggio
~ 1,68 RG (Diametro di Giove)
Semiasse maggiore
44 U.A. (Unità Astronomiche)
Temperatura
1200-1500 °C (Gradi Celsius)
Luminosità
5,8 ·10–6 L~ (Luminosità Solare)
Lo spettro della Nana Bruna Gliese 229 B
La Nana Bruna Gliese 229 B
Scoperta 1995
Scopritori Tadashi Nakajima et al.
Classificazione Nana Bruna
Classe spettrale T7P
Distanza dal Sole 19 al (6,3 parsec)
Costellazione Lepre
Ascensione retta 06h 10m 35.11s
Declinazione −21° 51′ 17.6″
Lat. galattica -18,4337°
Long. galattica 228,6036°
Semiasse maggiore 40 UA
Periodo orbitale 200 anni
La Nana Bruna Gliese 229 B
Dati fisici
Diametro medio 1,678 RG
Raggio medio 0,12 R~
Massa ~40 MG
0,024 - 0,062 M~
Periodo di rotazione 0,2 giorni (circa 6 ore)
Temperatura 1020 K (media)
superficiale
Dati osservativi
Magnitudine 24,6 (red)
apparente da Terra
Magnitudine ass. 9,33
Parallasse 173,19 ± 1,12 mas
Nane Brune scoperte
Titolo
Nome della Nana Bruna
Tipo
spettrale
Coordinate
RA/Dec
Note
Prima Nana
Bruna scoperta
Gliese 229 B
T6.5
06h10m34.62s 21°51'52.1"
1994
Prima verifica
Teide 1
M8
3h47m18.0s
+24°22'31"
1995
Prima con un
pianeta
2MASSW J1207334-393254
M8
12h07m33.47s 39°32'54.0"
Sistema binario
Epsilon Indi Ba, Bb
T1 + T6
Sistema triplo
DENIS-P J020529.0-115925
A/B/C
L5, L8 and
T0
Tardo tipo
spettrale
ULAS J0034-00
T9
2007
Con emissione X
Cha Halpha 1
M8
1998
Con brillamenti
X
LP 944-20
M9V
Distanza: 3,626 pc
02h05m29.40s 11°59'29.7"
03h39m35.22s 35°25'44.1"
1999
