25.6.15

GJ 436b : UN PIANETA CON LA CODA

Osservare il cielo in differenti 'luci', ovvero utilizzando differenti bande dello spettro elettromagnetico, ci permette di vedere ciò che i nostri occhi non sono in grado di mostrarci. Infatti l'occhio umano percepisce solo una piccolissima parte dello spettro elettromagnetico, la luce visibile, tralasciando oltre il 90% delle rimanenti frequenze che spaziano dai raggi gamma alle onde radio. In astronomia, per colmare questa limitazione biologica, sono stati costruiti appositi telescopi che indagano l'universo in quelle particolari frequenze ( radiotelescopi, telescopi ultravioletti ed infrarossi, telescopi gamma e microonde).
Applicando questo principio nella ricerca di pianeti extrasolari si possono osservare proprietà particolari di questi mondi che il semplice transito di fronte alla stella o l'interferenza gravitazionale non mostrerebbero. Una di queste proprietà è la caratterizzazione delle atmosfere planetarie: struttura, emissioni e temperatura.
Rivolgendo l'attenzione di Hubble sulla stella GJ 436, una nana rossa distante 33,5 anni luce da noi, è stata evidenziata una discrepanza tra l'osservazione nel visibile e quella nell'ultravioletto.
Si conosceva già la presenza in questo sistema di un pianeta di taglia nettuniana, denominato GJ 436b, su cui era stata osservata addirittura la presenza di nuvole composte in massima parte da elio. La recente osservazione multibanda ha però aggiunto un nuovo tassello al puzzle: il pianeta si sta comportando come una cometa.
Ciò significa che la sua spessa atmosfera sta evaporando, in questo caso al ritmo di 1000 tonnellate al secondo, lasciando dietro di se un'immensa scia di idrogeno lunga 50 volte il diametro della stella.... proprio come fa una cometa in prossimità del sole.
Il pianeta, estremamente vicino alla sua stella tanto da completare il suo anno in 2 giorni terrestri e mezzo, satura la sua orbita con questa coda di atomi di idrogeno che viene rinforzata ad ogni passaggio.

Parliamo di dimensioni. Durante il suo transito di fronte alla stella il pianeta occulta lo 0,69% della luce stellare, ma la sua scia oltre il 56%!
Soffermiamoci un attimo ora sul tasso di evaporazione dell'atmosfera di questo pianeta: 1000 tonnellate al secondo. Ragionando da terrestri è un numero enorme, ma qui parliamo di un pianeta con una massa paragonabile a quella di Nettuno ( 17 volte la massa della Terra). A questo ritmo il pianeta impiegherebbe 1 miliardo di anni per dimagrire solo dello 0,1%!  Inoltre si crede che il pianeta evaporasse molto di più in passato, quando la sua stella non era ancora una nana rossa, e da allora abbia perso fino al 10% della sua atmosfera ( l'età stimata del pianeta è di almeno 6 miliardi di anni).
Si ipotizza quindi che nel passato di sistemi analoghi tale ritmo di evaporazione fosse più elevato, liberando questi pianeti dalla loro spessa atmosfera e spiegando quindi la presenza di numerosi pianeti rocciosi. E' possibile che una vicenda simile sia accaduta anche alla neonata Terra: la sua densa atmosfera primordiale di idrogeno ed elio sarebbe evaporata analogamente a GJ 436b nell'arco di 100-500 milioni di anni a causa del vento e della radiazione solare.

In conclusione, il team autore della scoperta fa sapere che la tecnica di osservazione nell'ultravioletto utilizzata in questo studio potrebbe essere efficace anche nel rilevare oceani in evaporazione su pianeti rocciosi e miti di tipo terrestre. Le molecole d'acqua evaporate da un oceano potrebbero risalire gli strati atmosferici ed essere spezzate dalla radiazione stellare incidente sul pianeta in ossigeno ed idrogeno; quest'ultimo si disperderebbe come una scia alle spalle del pianeta potendo essere quindi rilevato.


18.6.15

MISURATA LA MASSA DI UN ESOPIANETA GRANDE COME MARTE

L'esopianeta Kepler-138b rimarrà nella storia in quanto è il primo esopianeta più piccolo della Terra di cui è stata misurata la massa.
Fino a pochi anni fa misurare la massa di tali pianeti era semplicemente fantascienza, mentre oggi si conoscono le masse di molti (anche se pochi rispetto al totale) pianeti extrasolari e diversi metodi per raggiungere questo risultato.
Generalmente, per calcolare la massa di un esopianeta si misurano i minuscoli spostamenti subiti dalla stella a causa della presenza del pianeta che le orbita attorno: questo metodo funziona bene per i pianeti giganti che hanno una certa influenza gravitazionale sulla loro stella. Ma per i pianeti di taglia terrestre o per quelli ancora più piccoli? Tale spostamento risulta davvero difficile da misurare dalla Terra in quanto estremamente ridotto.
Ma gli astronomi hanno elaborato nuovi ed ingegnosi metodi per giungere al medesimo risultato.

Quello che ha portato a questa importante scoperta sfrutta la presenza di altri pianeti all'interno dello stesso sistema planetario ed il metodo del transito.
Il sistema in orbita attorno a Kepler-138 si trova a 200 anni luce di distanza in direzione della costellazione della Lira; la stella possiede una massa pari al 40% di quella del Sole e una temperatura superficiale di circa 3800°C.
Kepler-138b è il più interno dei pianeti del sistema; gli altri due, Kepler-138c e Kepler-138d sono di taglia terrestre anche se dai dati della loro densità si evince che il primo è roccioso come la Terra ed il secondo è meno denso.
Tutti e tre i pianeti orbitano troppo vicini alla stella per ospitare la vita come la conosciamo noi.
Ma vediamo come si è giunti alla scoperta.
Sono stati osservati con estrema precisione i transiti di tutti e tre i pianeti noti del sistema di fronte alla loro stella Kepler-138. Durante il transito (ed in generale durante l'intera orbita) ogni pianeta accelera e decelera sotto l'effetto della presenza degli altri pianeti nel sistema e questa situazione provoca piccolissimi anticipi o ritardi nei transiti successivi. Da queste minuscole discrepanze misurabili in decine di minuti ( tecnicamente: TTV, Transit Timing Variations ) è stato possibile calcolare la massa dei pianeti.
Inoltre, dalla quantità di luce stellare schermata dal pianeta durante il transito, Kepler è in grado di determinare le dimensioni del pianeta.
Avendo la massa (0,066 masse terrestri) e la dimensione del pianeta (0,522 raggi terrestri), attraverso un semplice calcolo si giunge alla densità: circa 2,6 grammi per centimetro cubo.
La densità di un pianeta ci dice moltissimo sulla sua struttura e sulla sua composizione: Kepler-138b pare sia costituito principalmente da roccia come la Terra e Marte.
Per dimensioni e densità Kepler-138b ha molto in comune con il nostro Marte; ma le somiglianze finiscono qui in quanto l'esopianeta orbita vicinissimo alla sua stella ed il suo anno dura appena 10 giorni terrestri!




16.6.15

GJ1214 : ECLISSI DI MACCHIA STELLARE

Utilizzando uno degli strumenti più avanzati oggi a disposizione dei cacciatori di pianeti extrasolari, il Large Binocular Telescope, è stato possibile compiere un'osservazione senza precedenti: rilevare il transito di un pianeta extrasolare su una macchia stellare.
Come abbiamo detto più volte in questo blog, gli strumenti attualmente disponibili si collocano al limite per ciò che concerne la possibilità di osservare dettagli superficiali o atmosferici degli esopianeti. In rarissimi casi è stato possibile fare qualcosa di simile osservando alcuni esopianeti in differenti lunghezze d'onda e mettendo insieme i dati raccolti in modelli verosimili.
Infatti, eccezioni a parte, possiamo affermare che per ora di un pianeta extrasolare possiamo osservare la luce emessa o riflessa e conseguentemente l'immenso carico di informazioni che questa porta con sè.
Il pianeta in questione e la stella attorno a cui orbita sono già noti da tempo alla comunità astronomica e sono stati oggetto di numerosi studi approfonditi.

La stella è una nana rossa piuttosto irrequieta con un raggio pari a 1/5 di quello solare ed una massa pari ad 1/6, la cui temperatura superficiale si aggira attorno ai 3000 K (la metà di quella del Sole). Il sistema si trova a 42 anni luce in direzione della costellazione dell'Ofiuco.
Il pianeta, scoperto nel 2009 e noto come GJ1214J, è catalogato come superterra e durante la sua fase di transito sul disco della stella ha eclissato una grossa macchia stellare permettendo agli astronomi di raccogliere dati preziosissimi sfruttando questo inedito evento.
Tale occultazione ha permesso di calcolare con grande precisione la temperatura della macchia stellare e le dimensioni del pianeta utilizzando i dati raccolti in osservazioni condotte su due lunghezze d'onda differenti.
La prova della correttezza delle osservazioni non si è fatta attendere in quanto già insita nella struttura stessa del telescopio utilizzato per compiere lo studio.
Le osservazioni sono state condotte contemporaneamente da rilevatori posti nel fuoco dei due grandi specchi del Large Binocular Telescope e l'esito ottenuto è stato immediatamente confrontato ed è risultato essere il medesimo.
Il pianeta possiede un raggio pari a 2,7 volte quello terrestre ed è avvolto da uno spesso strato di nubi posto ad alta quota. La sua massa, pari a 6,5 volte quella terrestre, ha acceso l'interesse degli astronomi. GJ1214b appartiene ad una classe di pianeti che non ha eguali nel nostro sistema e quindi di estremo interesse: si tratta di pianeti terrestri giganti (dunque rocciosi) oppure di pianeti nettuniani in miniatura con una spessa e densa atmosfera estesa di idrogeno ed elio? Comprendere la natura di questo pianeta potrebbe far luce sulla struttura di questa semisconosciuta classe di mondi alieni.

La temperatura della macchia è stata stimata (grazie alla fotometria multicolore, che confronta i dati raccolti nel blu e nel rosso) essere 110 K più fredda della fotosfera stellare ed il suo studio ha permesso per la prima volta il calcolo del periodo di rotazione della stella: 80 giorni terrestri.




12.6.15

SCOPRIRE ESOPIANETI A 15 ANNI? SI PUO'!

Tom Wagg, uno studente quindicenne che stava svolgendo un tirocinio presso la Keele University, ha scoperto un pianeta extrasolare che sta orbitando attorno ad una stella distante ben 1000 anni luce in direzione della costellazione dell'Idra.
Il ragazzo stava analizzando i dati raccolti da WASP ( Wide Angle Search for Planets ), un sistema automatizzato che monitora milioni di stelle alla ricerca di cali di luminosità periodici che possano far pensare ad una presenza planetaria.


WASP è molto efficiente ed utilizzando il metodo del transito ha scoperto ben 142 mondi alieni nell'arco di pochi anni.
Tom ha riconosciuto uno di questi cali di luminosità periodici osservando la curva di luce di una stella indagata da WASP. 
Dopo due anni di studi per confermare l'autenticità della scoperta e la caratterizzazione del pianeta, Tom può finalmente affermare di aver scoperto un esopianeta.... e forse si tratta attualmente del più giovane scopritore!
Oggi ha 17 anni e sta terminando gli studi primari. Vuole fare fisica all'università e sicuramente continuerà a cercare pianeti extrasolari.
Intanto il pianeta è stato catalogato come WASP-142b e, con la sua elevata massa ed un anno che dura solo 2 giorni terrestri, rientra a pieno titolo nella categoria degli Hot Jupiters .