Tesina di Scienze Della Terra PIANETI EXTRASOLARI

1. Tesina di Scienze Della Terra PIANETI EXTRASOLARI Alunna: Giulia Orlandini IV AL

2. INTRODUZIONE

3. DEFINIZIONE DI PIANETA La nuova definizione di pianeta del Sistema solare riconosce 8 pianeti Mercurio, Venere, la Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno ed introduce la nuova categoria dei pianeti nani per classificare oggetti come Plutone Storicamente, il concetto di pianeta è mutato con il progredire delle conoscenze scientifiche. Nell'antichità venivano considerati "pianeti" tutti gli astri che si spostavano nel cielo notturno rispetto allo sfondo delle stelle fisse, ovvero la Lunam il Sole, Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno, escluse le comete che venivano considerate fenomeni atmosferici.Con l'introduzione del modello eliocentrico la Terra fu classificata tra i pianeti, mentre il Sole e la Luna ne furono chiaramente distinti

4. Un pianeta, si dice extrasolare (o exopianeta, o esopianeta) quando è un pianeta che non appartiene al sistema solare, ovvero è un pianeta orbitante attorno a una stella diversa dal Sole.

5. Oggi è ormai del tutto accettata l’ipotesi sull’esistenza di altri sistemi solari oltre al nostro. la maggior parte dei pianeti individuati sono giganti gassosi come Giove e, solo in misura minore, pianeti rocciosi. I pianeti che sono stati scoperti hanno masse molto maggiori a quella di Giove tanto che questa scoperta ha scoraggiato molte persone sulla possibilità di trovare la vita su altri pianeti e di entrate in contatto con altre forme di vita. Pianeta Giove Massa: 1,8986 × 1027 kg Gli esopianeti conosciuti appartengono a sistemi planetari che orbitano attorno a una stella. Esistono, tuttavia, numerose osservazioni non confermate di oggetti di massa planetaria non legati a vincoli gravitazionali con alcuna stella (cosiddetti pianeti interstellari ): tali corpi celesti non sono definibili come "pianeti" secondo l'attuale definizione dell’ Unione Astronomica Internazionale

6. La scoperta della maggior parte degli esopianeti è resa possibile da metodi di osservazione indiretta piuttosto che da osservazioni al telescopio.I metodi di individuazione di pianeti extrasolari sono diversi e si sono evoluti nel corso degli anni, permettendo oggi di scoprire nuovi pianeti. Le metodologie si possono dividere in due classi principali: RILEVAMENTO DIRETTO (es. telescopio) Nella classe del rilevamento diretto si includono tutte le tecniche che permettono di osservare direttamente al telescopio questi pianeti. RILEVAMENTO INDIRETTO (es. effetto Doppler)

7. COMEVENGONO INDIVIDUATI I PIANETI EXTRA SOLARI?

8. Metodi di individuazione I pianeti, in confronto alle stelle, emettono molta meno luce nel cosmo. Per questo motivo, l'individuazione diretta di pianeti extrasolari risulta estremamente difficile: in condizioni normali di visibilità, i pianeti hanno solitamente una luminosità pari a meno di un milione di volte quella di una stella. In aggiunta a questa intrinseca difficoltà di rilevazione, la maggiore luminosità delle stelle, attorno alle quali orbitano i pianeti, causa un bagliore che tende a coprire la luce debolmente riflessa dai corpi celesti del rispettivo sistema. Per tali ragioni, i telescopi attuali possono fornire solo informazioni indirette sui parametri fisici e orbitali degli esopianeti e la loro presenza può essere rilevata solo in circostanze straordinarie utilizzando tecniche di indagine indirette.

9. Sono stati determinati sei metodi di osservazione indiretta dei pianeti extrasolari: • Astrometria: Misurazione precisa della posizione di una stella nel cielo, e il suo cambiamento nell'arco del tempo. • Velocità radiali: Le variazioni nella velocità con cui la stella si avvicina o si allontana dalla Terra — questa velocità è definita appunto come velocità radiale della stella rispetto alla Terra — possono far dedurre la presenza di un pianeta, a causa di sbilanciamenti della linea spettrale della stella, in accordo con l'effetto Doppler. Si possono determinare la massa e il peso di un pianeta extrasolare. • Variazioni degli intervalli di emissioni di una Pulsar:Pulsar (è il residuo piccolo e ultradenso di una stella che è esplosa in una supernova), si sfruttando le onde radio

10. Metodo del transito: Con questo metodo si possono determinare le dimensioni del pianeta extrasolare. • Microlente gravitazionale: L'effetto della lente gravitazionale avviene quando i campi gravitazionali di due corpi celesti cooperano per focalizzare la luce di una stella lontana. Se il primo corpo celeste è un pianeta, possiede un campo gravitazionale tale da contribuire in modo importante all'effetto della microlente gravitazionale. • Dischi circumstellari e protoplanetari: Analizzando attentamente le nubi di polveri che circondano le stelle, è possibile individuare elementi che suggeriscono la presenza di pianeti

11. Numero di scoperte di pianeti extrasolari per anno I colori indicano il metodo di individuazione:

12. Gli esopianeti conosciuti appartengono a sistemi planetari che orbitano attorno a una stella. Esistono, tuttavia, numerose osservazioni non confermate di oggetti di massa planetaria non legati a vincoli gravitazionali con alcuna stella (cosiddetti pianeti interstellari): tali corpi celesti non sono definibili come "pianeti" secondo l'attuale definizione dell'Unione Astronomica Internazionale Unsistema planetarioconsiste in diversi oggetti di natura non stellare, ovvero pianeti, satelliti, asteroidi etc.., in orbita attorno ad una stella. Unpianeta interstellareè un corpo celeste avente una massa equivalente a quella di un pianeta, ma non legato gravitazionalmente a nessuna stella: questi corpi celesti si muovono dunque nello spazio interstellare come oggetti indipendenti da qualsiasi sistema planetario

13. SISTEMA SOLARE

14. ALCUNE SCOPERTE DI PIANETI EXTRASOLARI..

15. SCOPERTE DEI PIANETI EXTRASOLARI L'interesse scientifico sugli esopianeti è cresciuto sempre più a partire dal 1995, anno della conferma di una delle prime scoperte (51 Pegasi b). Inizialmente l'individuazione è proseguita lentamente ma, con l'affinamento dei metodi di osservazione, sono stati scoperti più di 20 pianeti extrasolari all'anno. 51 Pegasi b visto con il programma Celestia

16. 51 Pegasi b 51 Pegasi b (51 Peg b) è un pianeta extrasolare ed è stato il primo ad essere scoperto attorno a una stella simile al nostro Sole La scoperta del pianeta fu annunciata il 6 ottobre del 1995 da Michel Mayor e DidierQueloz sulla un rivista, di nome Nature. La scoperta, avvenuta in Francia, è grazie al metodo della velocità radiale, il metodo con il quale sono stati scoperti la gran parte dei pianeti extrasolari attualmente noti. Il pianeta orbita intorno alla propria stella in circa 4 giorni terrestri, è molto più vicino al proprio sole di Mercurio, ha una temperatura di 815 gradi Celsius, una velocità orbitale di 136 km/s, la sua massa è circa la metà di quella di Giove, cioè è pari a circa 140 volte la massa della Terraa. All'inizio si pensava che fosse un pianeta roccioso, ma oggi si ritiene che sia un gigante gassoso. la b sta a indicare che è il primo pianeta noto della sua stella. Altri eventuali pianeti verrebbero designati con le lettere c, d e così via. 51 Peg b è stato soprannominato Bellerofonte dal nome dell'eroe greco che domò il cavallo alato Pegaso, la costellazione in cui si trova.

17. La vita su altri pianeti La possibilità di presenza di sistemi planetari attorno a stelle simili al Sole è valutata in modo molto diverso: molti astronomi ritengono che questa sia la norma, mentre altri stimano che solo il 10% delle stelle di tipo solare posseggano un sistema planetario. Spesso la ricerca di esopianeti coincide con la ricerca di mondi in grado di ospitare una forma di vita extraterrestre. A oggi, Kepler-22b, ruotante attorno ad una nana gialla, distante approssimativamente 600 anni luce dal Sistema Solare, sembra essere il miglior esempio di esopianeta di tipo terrestre (classificato tra le Super Terre) orbitante nella zona abitabile del proprio sistema. IL PIANETA EXTRASOLARE PIU’ SIMILE ALLA TERRA

18. Kepler-22 b Kepler-22b orbita attorno a Kepler-22, una nana gialla lievemente più piccola del Sole distante circa 610 anni luce dal sistema solare, situata nella costellazione del Cigno. La scoperta del pianeta è stata annunciata il 5 d dicembre 2011,[ anche se le prime osservazioni de del pianeta risalgono al terzo giorno di lavoro del t telescopio Kepler, nella metà del 2009; il terzo a transito del pianeta sulla superficie della stella è s stato osservato nel tardo 2010. Dati aggiuntivi sul pianeta sono stati ottenuti tramite il telescopio spaziale Spitzer e varie osservazioni da terra. l telescopio Kepler ha permesso di misurare il raggio del pianeta, pari a circa 2,4 volte il raggio terrestre. Il pianeta ha un periodo di rivoluzione di circa 290 giorni terrestri, mentre la sua orbita presenta un semiasse maggiore di 0,89 unità astronomiche (UA). Altri parametri, quali massa, densità e composizione chimica, sono ancora sconosciuti

19. La zona abitabile del sistema di Kepler-22 a confronto con la medesima regione del sistema solare interno.

20. E’ STATO SCOPERTO UN PIANETA EXTRASOLARE CON LA PRESENZA DI ACQUA ALLO STATO LIQUIDO: Gliese 581g

21. Potrebbe ospitare la vita… Si chiama Gliese 581g, dista da noi 20 anni luce. La scoperta, pubblicata sulla rivista Astrophysical Journal, si deve a un gruppo di ricerca coordinato da università della California a Santa Cruz e Carnegie Institution di Washington. Si tratta, sottolineano gli autori del primo "forte caso" di un pianeta potenzialmente abitabile che vuol dire in grado di sostenere la vita, anche se diversa da quella che noi conosciamo. L'abitabilità dipende da molti fattori, spiegano gli esperti, ma l'acqua allo stato liquido e la presenza di un'atmosfera sono fra i più importanti. Scoperto grazie al KeckObservatory nelle Hawaii Gliese 581g orbita a una distanza dalla sua stella madre dove riceve la giusta energia per sostenere eventuale acqua allo stato liquido. Inoltre la sua forza di gravità, simile a quella terrestre, rende possibile anche la presenza di un'atmosfera.

22. Gliese 581g fa parte di una famiglia planetaria di sei pianeti (quattro dei quali già noti e il quinto scoperto in contemporanea a quello descritto sull'Astrophysical Journal) che orbitano intorno a una stella molto simile al Sole, la nana rossa Gliese 581 situata nella Via Lattea, nella costellazione della Libra. Ma il più interessante è Gliese 581g che con una massa compresa fra 3,1 e 4,3 masse della Terra e un raggio stimato fra 1,2 e 1,5 raggi terrestri è probabilmente roccioso e molto simile al nostro pianeta. Questo nuovo mondo extrasolare ha un'orbita circolare di 36,6 giorni e le sue temperature medie di superficie sono comprese fra -31 gradi e -12 gradi. Dal momento che il pianeta rivolge sempre la stessa faccia alla sua stella, un lato è perennemente illuminato e più caldo, l'altro sempre buio e più freddo. 01 ottobre 2010

23. Gliese 581g con la sua stella

24. I SISTEMI PLANETARI

25. SISTEMA PLANETARIO SIMILE AL NOSTRO SISTEMA SOLARE Il satellite Kepler della Nasa ha scoperto una stella con sei pianeti che le girano attorno. Quindi possiamo dire che è quasi uguale al nostro sistema solare che di pianeti ne ha otto. Il nuovo astro è stato chiamato “Kepler-11”, è all’interno della nostra Galassia, al di sotto del braccio più esterno Perseus. I primi cinque pianeti viaggiano molto vicino alla stella-madre in una formazione compatta tanto da compiere un intero giro intorno ad essa in un tempo che varia da 10 a 47 giorni. Il sesto, invece, si trova su un’orbita molto diversa, più allungata proiettandosi molto più lontano. I cinque pianeti sono tra i più piccoli finora rilevati con dimensioni analoghe alla Terra e la valutazione delle loro masse porta a concludere che siano avvolti da uno strato di gas leggeri, quindi una sorta di atmosfera. Dunque il risultato è un importante passo avanti verso la scoperta di mondi simili al nostro globo azzurro come sembrano essere quelli di Kepler-11.

26. Finora sono stati individuati 258 sistemi planetari attorno a stelle analoghe al Sole, ma la maggior parte è costituita da uno o due pianeti. Qualcuno di tre, uno di quattro e solo uno di cinque attorno alla stella 55 rho-Cancri A. Complessivamente, finora i pianeti extrasolari sono 519 e alcuni di questi sono rocciosi come la Terra. Ma ci sono altre centinaia di pianeti già avvistati che attendono conferma. La prova che qualcuno ospiti la vita non è stata tuttavia ancora raccolta. Per l’80% si tratta di pianeti giganti e gassosi come il nostro Giove. Il lavoro da compiere è ancora arduo. Tanto per cominciare i pianeti extrasolari sono stati scoperti finora soprattutto misurando l’attenuazione della luce quando transitano davanti alla stella o perché inducono variazioni di comportamento sulla stella stessa. Il telescopio spaziale Hubble ne ha fotografato uno, ma è un debolissimo puntino di luce che non aiuta molto gli astronomi.

27. Nuovi pianeti extrasolari sono stati avvistati dal satellite CoRot. Le dimensioni sono varie, si va da quello più grosso (CoRoT-15b), le cui dimensioni sono raddoppiate rispetto a quelle di Giove, al più piccolo che per massa e dimensioni è il 70% di Saturno.  Nuovi mondi, che rendono sempre più viva la curiosità di scienziati e astronomi. La nuova collezione di pianeti comprende i seguenti: CoRoT-10B, CoRoT-11b, CoRoT-12B, CoRoT-13b-14b e Corot. Essi sono stati classificati come “pianeti gioviani caldi”.  “Con l'aggiunta di questo nuovo lotto, il numero di pianeti extrasolari scoperti da CoRoT è salito a 15", ha spiegato MagaliDeleuil dal Laboratoire d'Astrophysique di Marsiglia, in Francia. "La dimensione crescente del censimento, che comprende oggetti con caratteristiche molto diverse, è di vitale importanza per una migliore comprensione dei sistemi planetari diversi dal nostro". 

28. Analizziamo alcuni pianeti: CoRoT-8B. La sua struttura interna dovrebbe essere simile a quella del ghiaccio, o anche di pianeti giganti come Urano e Nettuno. È il secondo più piccolo esopianeta scoperto dal team di CoRoT fino ad ora.  CoRoT-10B. per esempio, ha un orbita allungata particolarmente eccentrica che si traduce in variazioni estreme nella sua temperatura di superficie nel corso del suo anno. L'esopianeta tiene molto vicino alla sua stella, e la variazione sostanziale nei risultati orbitale distanza in un aumento di dieci volte l'esposizione del nostro pianeta di radiazione stellare.   CoRoT-11b. Ha una rotazione attorno al proprio asse molto veloce, che dura meno di due giorni. A confronto, il nostro Sole ha un periodo di rotazione di circa 26 giorni. La stella madre, in rapida rotazione, lo contraddistingue dagli altri.   CoRoT-12b, 13b e 14. Sono tutti vicini all'orbita della loro stella, ma ognuno mostra proprietà differenti. CoRoT-13b è più piccolo di Giove e due volte più denso, suggerendo la presenza al suo interno di un massiccio nucleo roccioso. CoRoT-14B ha dimensioni simili a Giove, ma, sorprendentemente, la sua massa è superiore di 7,5 volte, e la sua densità ben 6 volte maggiore.  

29. LA RISPOSTA DELL’EUROPA ALLE SCOPERTE AMERICANE

30. L’Europa e i pianeti extrasolari La missione PLATO è una delle tre selezionate dall’ente spaziale europeo (ESA) per lo studio di fattibilità nell’ambito di un programma chiamato “ESA Cosmic Vision” 2015-2025. Lo scopo principale della missione è lo studio di sistemi planetari extrasolari tramite identificazione ed analisi dei “transiti” (il passaggio del pianeta davanti alla sua stella). PLATO (PLanetaryTransits and Oscillationsofstars) è arrivata quasi all’esame finale. A metà dell’anno prossimo (giugno 2011) ci sarà infatti la scelta di due missioni da finanziare, in una rosa di tre, tra le quali c’è appunto anche PLATO. Il suo obiettivo è la completa caratterizzazione dei pianeti e delle loro stelle ospiti. Questo implica l’analisi sismica delle stelle attorno alle quali orbitano i pianeti. Tramite PLATO si confida di poter ottenere stime precise di età, massa e raggi delle stelle, che sono parametri importantissimi per ricavare le stesse quantità, questa volta per i pianeti.

31. Una delle idee portanti del progetto è che tutti i sistemi planetari che PLATO scoprirà potranno essere successivamente osservati da Terra e dalla spazio, con altri strumenti (ecco perché PLATO è stato pensato per rilevare solo le stelle più luminose, ma in un amplissimo arco di cielo). Questo, allo scopo di completare la caratterizzazione dei parametri delle orbite, e definire le proprietà fisico-chimiche dei pianeti e delle loro atmosfere. PLATO è ideato per cercare pianeti attorno a stelle brillanti. In particolare l’attenzione del progetto è verso pianeti simili alla Terra, ovvero piccoli pianeti in orbite con durata paragonabile ad un anno attorno a stelle di tipo solare. Tra i requisiti scientifici primari sono stati individuati  cinque “campioni” di stelle (al momento i cataloghi sono in corso di definizione), per un totale di più di 250.000 oggetti stellari. Il monitoraggio fotometrico è abbastanza lungo (si pensa superiore ai tre anni). Come già accennato, il campo di vista è molto ampio… anzi davvero enorme: superiore ai mille gradi quadrati (per un veloce confronto, si pensi solo che CoRoT copre appena quattro gradi quadrati, e Keplero arriva a circa cento). La copertura di cielo di PLATO è stimata attorno al 42%, davvero un punto di forza per la missione.

32. FINE

33. FINE della LEZIONE Su I Pianeti Extrasolari Grazie per l’attenzione!!! E ricordatevi…… … Considerate la vostra semenza fatti non foste a viver come bruti ma per seguir virtute e canoscenza… DANTE ALIGHIERI La Divina Commedia, INFERNO, cantoXXVI, 118-120 Giulia Orlandini Classe 4°A LiceoIISS “Mattei” – Rosignano S. (LI)