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1 Alla ricerca di un altra Terra! pianeti extra-solari ed altro Stefano Covino INAF / Osservatorio Astronomico di Brera

2 Kepler 186f Sono notizie ormai quasi comuni quelle relative alla scoperta di un pianeta simile alla Terra Sebbene siano spesso alquanto romanzate si tratta sempre di scoperte sensazionali. Vediamo di capire a che punto siamo con queste ricerche!

3 La Via Lattea 100 miliardi di stelle interessanti" quanti pianeti?

4 La caccia ai pianeti! Grossomodo si pensa che almeno una stella su due abbia un sistema planetario. E d o g n i s i s t e m a planetario può essere formato da 1-10 pianeti. centinaia di miliardi di pianeti?

5 I pianeti del Sistema Solare Pianeti interni, esterni, gassosi, rocciosi, caldi, freddi

6 Pianeti intorno ad altre stelle Si definisce eso- (o exo-) pianeta qualunque pianeta in orbita attorno ad una stella che non sia il Sole. Il problema ha radici filosofiche antiche, ma tecnicamente ha potuto essere affrontato solo da pochi anni. Michel Mayor La prima comunicazione della scoperta di pianeti extra-solari risale al 1995 da Michel Mayor & Didier Queloz. Un pianeta attorno alla stella 51 Peg. Didier Queloz

7 Ma come si trovano questi pianeti? Ci sono molte tecniche differenti, talvolta complementari: la più semplice (concettualmente), l immagine diretta! da misure astrometriche; da misure di velocità radiali; da transiti; da micro-lenti gravitazionali;

8 Immagine diretta Ottico: stella/pianeta ~ 1 miliardo Infrarosso: stella/pianeta ~ 1 milione La luce del pianeta è dominata da quella della stella!

9 Coronografia stellare Il Sole durante un eclisse Simulazione di osservazione del sistema solare Analogamente a quanto viene fatto per il Sole è necessario bloccare la luce diretta della stella. Le tecniche più promettenti fanno sono basate su interferometria e permettono, in linea di principio, risultati come quelli mostrati in figura.

10 1RSX J K ~ 8 M J 330 U.A. Gemini JHK 15 Set 2008 Siamo ancora lontani dalle prestazioni necessarie ma ci si sta lavorando

11 VLT 21 Nov 2008 Il disco di polveri attorno a β Pic mostra un sistema planetario in formazione.

12 Misure di posizione e velocità Le stelle ed i pianeti orbitano attorno al comune centro di massa. È possibile osservare le oscillazioni del moto, ed anche le variazioni di velocità orbitale.

13 Velocità radiali L a t e c n i c a p i ù a d a t t a d i p e n d e dall inclinazione orbitale. Nel caso in alto la stella si muoverà periodicamente verso di noi a lontano da noi. Tramite misure di velocità radiali per mezzo dell effetto Döppler si può mettere in evidenza il moto orbitale.

14 51 Peg Il primo exo-pianeta identificato con questa tecnica.

15 Transiti planetari Le dimensioni relative dei pianeti del sistema solare Simulazioni di un transito Può accadere che in determinati sistemi il pianeta transiti di fronte alla stella. Questo genera una riduzione, piccola, di luminosità.

16 Grande varietà di curve di luce a seconda delle diverse situazioni.

17 Micro-lenti gravitazionali Come descritto dalla relatività generale anche la luce risente dell attrazione gravitazionale. Può capitare che la massa di una stella e del suo pianeta agiscano da lente per una stella più lontana.

18 Micro-lenti gravitazionali In pratica si osserva l amplificazione della luce della stella e degli eventuali pianeti in orbita.

19 Non è certamente una tecnica agevole Tuttavia, in quei casi in cui è possibile, permettere di ottenere molte informazioni sulla massa del pianeta.

20 A quanto siamo arrivati? Al 19 gennaio 2016 siamo a 5429! 1642 pianeti confermati 3787 pianeti candidati

21 Che pianeti sono? Velocità radiali Astrometria Lenti gravitazionali Immagini dirette La massima sensibilità è per pianeti della massa di Urano o maggiore

22 Che pianeti sono? Velocità radiali Astrometria Lenti gravitazionali Immagini dirette E siamo più sensibili ad orbite non troppo piccole, ad esempio comparabili a quelle di Giove

23 Ma cosa cerchiamo veramente? Avere un idea di come sono i pianeti ed i sistemi planetari di altre stelle è certamente interessante. Quello che però eccita l immaginazione del grande pubblico, ma anche degli scienziati, è la ricerca di pianeti simili alla Terra! Pianeti dove ci possano essere condizioni simili a quelle che sulla Terra hanno portato alla formazione della vita.

24 La Terra è speciale? Sì! Da molti punti di vista lo è. Se ci limitiamo alle condizioni di base per l insorgere della vita come noi la conosciamo alcuni aspetti si possono definire: Non è troppo fredda e neppure troppo calda, ovvero l acqua è allo stato liquido. Orbita intorno ad una stella che è s t a b i l e p e r u n t e m p o sufficientemente lungo da garantire adeguate condizioni per la chimica necessaria alla vita.

25 La zona abitabile La zona abitabile è una fascia intorno ad una stella dove la temperatura è tale da poter avere un pianeta con acqua liquida. Più una stella è massiccia, più la zona lontana dalla stella. Le stelle massicce però hanno vita breve. Mentre quelle deboli sono spesso molto variabili. Al momento ci sono 63 pianeti con orbite entro la zona di abitabilità!

26 Pianeti abitabili? Come abbiamo visto la ricerca è, al momento, oltre le nostre capacità tecnologiche. Tuttavia si stanno facendo passi avanti. Conosciamo ad esempio l atmosfera di un eso-pianeta gigante gassoso: Spettro dell atmosfera di HD189733b

27 Cacciatori di pianeti CoRoT Kepler ? Satelliti dedicati alla ricerca di transiti planetari

28 Un pianeta di dimensioni simili alla Terra CoRoT-7b Diametro meno di due volte la Terra Orbita di 20 ore Temperatura fra ºC Pianeta terrestre ma certamente non abitale

29 Sistema multi-planetario Kepler 11 Masse fra quella della Terra e di Nettuno Densità molto basse Stella nana gialla simile al Sole Anche qui sistemi non abitabili ma grande varietà di ambienti!

30 E finalmente un vero pianeta terrestre! Kepler 186f Appena più grande della Terra. La massa potrebbe essere comparabile (dipende dalla densità). Le caratteristiche sono tutte da studiare, ma certamente è nella fascia di abitabilità!

31 In maggiore dettaglio Il problema dell abitabilità ha molti aspetti da considerare: tipo di stella (spettro, età, composizione chimica ); distanza pianeta-stella; eccentricità dell orbita; massa del pianeta; densità del pianeta (gassoso, roccioso); ecc.

32 L atmosfera Ad esempio, la Terra dovrebbe essere molto più fredda di come è se dipendesse solo dalla distanza dal Sole. Circa -19 ºC invece d e i º C che misuriamo (media). Q u e s t o d i p e n d e dall atmosfera e dall effetto serra che è attivo.

33 Alla ricerca dei biomarcatori Lo studio delle atmosfere degli exo-pianeti è quindi di importanza fondamentale.

34 Per approfondimenti, domande

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