Pianeti extrasolari alla scoperta di nuovi mondi

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1 Pianeti extrasolari alla scoperta di nuovi mondi Daniele Gasparri Cento, 24/07/2013 Per approfondire consiglio il mio libro Vita nell Universo, eccezione o regola? Mail: info@danielegasparri.com Sito internet:

2 Pianeti di altre stelle: ipotesi filosofiche Pertanto dobbiamo capire che esistono altri mondi in altre parti dell'universo, con tipi differenti di uomini e di animali Lucrezio, De Rerum Natura, 70 A.C. Cotal spacio lo diciamo infinito, perché non è raggione, convenienza, possibilità, senso, o natura che debba finirlo: in esso sono infiniti mondi simili a questo, e non differenti in geno da questo; perché non è raggione né difetto di facultà naturale, dico tanto potenza passiva quanto attiva, per la quale, come in questo spacio circa noi ne sono, medesimamente non ne sieno in tutto l altro spacio, che di natura non è differente e altro da questo. Giordano Bruno, De l'infinito, universo et Mondi, Dialogo Quinto 1584 Tutto parte da una semplice domanda: il nostro è l unico sistema planetario dell Universo?

3 Pianeti di altre stelle: breve cronaca moderna 1713: Newton ipotizza la loro esistenza 1855: Compagno oscuro di 70 Ophiuchi? 1963: Presunto pianeta attorno alla stella di Bardard? 1984: Disco circumstellare attorno a Beta Pictoris 1989: Nana bruna attorno a HD114762? 1992: 3 pianeti attorno ad una pulsar 1995: 51 Pegasi, primo pianeta attorno ad una stella di sequenza principale

4 Pianeti di altre stelle: Luglio 2013? 919 Pianeti confermati 3278 Candidati pianeti da confermare

5 Quanti pianeti? Se alziamo gli occhi al cielo in questo momento, anche se non riusciamo a vedere nulla, in realtà stiamo osservando centinaia di sistemi planetari che orbitano attorno a molte delle stelle visibili.

6 Pianeti ovunque! È possibile che nella Via Lattea ci siano più pianeti che stelle, quindi almeno 100 miliardi di pianeti. Nell Universo vi sono circa 300 miliardi di galassie Nell Universo vi sono almeno pianeti. Se anche solo 1 pianeta su 10 miliardi fosse abitato, vi sarebbero mille miliardi di pianeti abitati nell Universo. Se fossimo soli sarebbe un incredibile spreco di spazio Carl Sagan

7 Come si scoprono i pianeti extrasolari? NO! Giove e il Sole, alla distanza di 10 anni luce, apparirebbero separati della stessa dimensione con cui vedremo una moneta da 2 euro alla distanza di 50 chilometri, con Giove milioni di volte meno luminoso del Sole: nessuno strumento è in grado di poter effettuare (ancora) questo tipo di osservazioni. Come mettere in mostra la loro presenza?...

8 Quasi sempre con metodi Indiretti Si misura l effetto che un pianeta produce (sia pur piccolo) sulla stella attorno alla quale orbita: 5 Metodi principali Metodo delle velocità radiali Metodo astrometrico Metodo dei transiti Timing Microlensing

9 Il metodo dei transiti Un pianeta che passa prospetticamente davanti la propria stella provoca una diminuzione della sua luminosità. Dall analisi del transito si ricavano dati preziosi ed unici: massa esatta, inclinazione orbitale, periodo orbitale esatto, raggio, densità media.

10 Il metodo dei transiti Che mostruosi telescopi servono per scoprire pianeti extrasolari? A volte basta un telescopio da 300 euro! Transito del pianeta extrasolare HD17156b, rivelato, per la prima volta al mondo, da un gruppo di astrofili, con strumentazione amatoriale.

11 Cosa abbiamo trovato? La gran parte dei pianeti scoperti si chiamano Hot Jupiter e nel nostro Sistema Solare neanche esistono. Alcuni pianeti ruotano attorno alla propria stella in poche ore e raggiungono temperature di oltre 2000 C.

12 Pianeti in evaporazione HD209458b Giove caldo, estremamente vicino alla stella madre, è una gigantesca cometa. La sua atmosfera, composta principalmente di idrogeno, sta lentamente evaporando Sono stati misurati imponenti venti compresi tra 5000 e Km/h

13 Pianeti troppo giovani La stella BD ha 17 milioni di anni; come può ospitare un pianeta grande come Giove che secondo i nostri modelli non dovrebbe essersi ancora formato? Come si formano? Come evolvono? Quali proprietà? La scoperta di numerosi pianeti extrasolari ha messo in profonda crisi tutte le teorie di formazione ed evoluzione dei sistemi planetari prima basate solo sul nostro sistema solare

14 Pianeti anche molto preziosi Attorno a una stella nella costellazione del Cancro è stato scoperto un pianeta completamente diverso dalla Terra, fatto per almeno il 30% di diamanti! Se qualcuno vuole andarci ecco l indirizzo: 55 Cancri, a 40 anni luce di distanza! Con l attuale tecnologia ci vorrebbero solo 680 mila anni

15 Pianeti con più soli Là fuori esistono mondi ancora più strabilianti di quanto creato dalla più fervida immaginazione

16 Pianeti con vapore acqueo nelle atmosfere HD189733b Giove caldo, transitante sul disco della propria stella. Nella sua atmosfera è stato trovato vapore acqueo L acqua è una delle molecole più abbondanti dell Universo Esistono pianeti simili alla Terra?

17 Dove sono finite le Terre? Abbiamo trovato pianeti che secondo le nostre teorie non dovevano neanche esistere e non siamo riusciti a trovarne uno simile alla Terra? Perché è così difficile trovare pianeti grandi come la Terra? Non ci sono? Il nostro pianeta è unico nell Universo?

18 Dove sono le Terre? La Terra è un pianeta come tanti, fatto di materia straordinariamente comune, che orbita attorno a una stella normalissima. Il problema è tecnologico. Un pianeta come la Terra fa muovere la stella con una velocità di 10 cm/s La caduta di luce di un eventuale transito è quella che produce un moscerino che si posa su un lampione stradale Per osservarlo direttamente attorno a stelle vicine servono telescopi 10 volte più grandi degli attuali

19 Una sfida tecnologia: cercare la Terra Quali pianeti cerchiamo? Pianeti rocciosi, massa non superiore alle 10 volte quella terrestre Stelle stabili e con una lunga vita Sistemi non multipli, meglio nella periferia della Galassia

20 Cercare la Terra? Dove la cerchiamo la Terra? Nella fascia di abitabilità: la zona orbitale attorno a cui un pianeta potrebbe ospitare acqua liquida in superficie

21 Tutto qui? Un pianeta della giusta grandezza, alla giusta distanza, non garantisce la presenza di vita evoluta, ma l esistenza almeno di forme primitive. Se la Terra esiste e c è la vita, allora significa che pianeti con condizioni simili la potrebbero ospitare altrettanto facilmente. La vita ha una gran voglia di prosperare e se ne ha anche la minima possibilità, lo farà!

22 Tanta bella teoria. ma a che punto siamo? COROT-7b, 1,7 volte più grande (in diametro) della Terra, 440 anni luce dalla Terra, densità simile alla Terra pianeta roccioso, ma molto caldo HD156668b 4 volte la massa della Terra, Keck telescope, velocità radiali (super Earths), molto vicino alla stella Fuoco, ma possiamo fare di meglio

23 Ci avviciniamo Gliese 370 b, 35 anni luce Temperatura media stimata: 25 C ma forse un po troppo grande

24 Un altra Terra? Gliese 581g è nel mezzo della zona abitabile, poco più grande della Terra. Temperatura stimata superiore allo zero. Abbiamo la pistola fumante? Troppo bello per essere vero: il pianeta non è stato confermato da altri studi. Probabilmente non esiste!

25 Il cacciatore di pianeti Kepler Molte cose sono cambiate quando nel 2009 un satellite della NASA chiamato Kepler, ha potuto dare la caccia ai pianeti dallo spazio, senza il disturbo della nostra atmosfera In un area di cielo grande 10 X10 nella costellazione del Cigno, ha osservato 140 mila stelle e trovato oltre 3000 pianeti, tra cui qualche corpo celeste molto simile alla Terra

26 Un altra Terra? Kepler-22 b si trova esattamente alla stessa distanza della Terra dalla sua stella e potrebbe quindi sperimentare temperature miti attorno a C. Probabilmente, però, è troppo grande e potrebbe essere fatto completamente d acqua liquida

27 I nostri (quasi) gemelli Kepler-62 ospita ben due pianeti simili alla Terra. Kepler-62e è il corpo celeste più simile al nostro pianeta. Qualche astronomo ha detto che se su Kepler-62e non ci fossero forme di vita, sarebbe una sorpresa.

28 I pianeti potenzialmente abitabili Finora sono stati trovati 12 Pianeti simili alla Terra, molti dei quali ben più ospitali di Marte.

29 Terre ovunque Quasi il 50% delle stelle rosse, le più abbondanti dell Universo, possiede un pianeta simile alla Terra. Ci dovrebbe essere di media un nostro pianeta gemello ogni 6,4 anni luce di distanza (la Via Lattea ha un diametro di 100 mila anni luce La probabilità di trovare un pianeta del tutto simile alla Terra entro 10 anni luce di distanza è del 94%, quasi una certezza! Nella Via Lattea potrebbero esserci miliardi di pianeti simili al nostro

30 E la vita? Chi ci dice che su un pianeta simile alla Terra possa esserci davvero vita? E che tipo di vita cerchiamo? Come possiamo pensare di trovarla a decine di anni luce di distanza? Tutto decisamente poco probabile! La vita, inoltre, non è sinonimo di civiltà avanzate

31 La ricerca della vita Dobbiamo essere più creativi I processi biologici lasciano una traccia evidente nello spettro del pianeta: Presenza di vapore acqueo Presenza di ossigeno: prova inconfondibile della presenza di vita più complessa e vegetale. Presenza di metano: prova della presenza di vita batterica.

32 Le impronte della vita sono nello spettro

33 Che fare poi? Potremo cercare di ascoltare eventuali messaggi radio, ma questo implica l esistenza di forme di vita evolute che in questo momento siano a un livello tecnologico simile al nostro. Se la nostra storia non rappresenta un eccezione, la vita intelligente capace di comunicare rappresenta un momento brevissimo della storia del pianeta. Una volta trovato un pianeta con forme di vita, la probabilità di trovare civiltà intelligenti in grado di comunicare è pari a circa una su 50 milioni!

34 Che fare poi? Sarà possibile esplorare questi pianeti? Quasi impossibile riuscire a raggiungere questi remoti mondi: troppo lontani. Difficile comunicare: per parlare con un pianeta a 10 anni luce bisogna aspettare 20 anni prima di sentire un eventuale risposta. Se finora nessuno ci ha contattato, un motivo forse c è e forse l Universo, nella sua saggezza, sapeva come sarebbe andata a finire in caso contrario.

35 A un passo dalla storia Con la prossima generazione di telescopi e spettrografi saremo in grado di osservare pianeti simili alla Terra Per approfondire consiglio il mio libro Vita nell Universo, eccezione o regola? Siamo a un punto di svolta nella conoscenza dell Universo e nella ricerca di una risposta all eterna domanda: Siamo soli nell Universo?