Archivio mensile:novembre 2013

La caratterizzazione delle Terre lontane

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Transito di un pianeta davanti alla sua stella. Crediti ESO.

Dal momento della scoperta del primo pianeta extrasolare in orbita attorno ad una stella di sequenza principale nel 1995 da parte di Mayor e Queloz oltre 1000 pianeti sono stati scoperti e confermati secondo il The Extrasolar Planets Encyclopaedia http://exoplanet.eu/ ed oltre 2000 sono candidati potenziali secondo la missione Kepler della NASA e che verranno confermati nei prossimi mesi.

Nel corso degli ultimi quattro anni è stato possibile scoprire parecchi pianeti nell’intervallo di massa tra 2 e 10 masse terrestri, quelle che vengono definite le Super-Terre; alcuni di questi pianeti si vengono a trovare dentro oppure si trovano vicini alla zona di abitabilità della loro stella ospite. Recentemente sono stati annunciati nuovi pianeti delle dimensioni della nostra Terra e della nostra Luna, e questo numero sicuramente aumenterà in futuro.

Le prime statistiche hanno messo in evidenza che circa il 62% delle stelle della nostra Galassia potrebbero ospitare un pianeta delle dimensioni della nostra Terra mentre studi compiuti dalla missione Kepler della NASA indicano che circa il 16,5% delle stelle hanno almeno un pianeta delle dimensioni del nostro con periodi orbitali fino a 85 giorni. Per essere preparati e pronti alla caratterizzazione delle future esoterre scoperte dobbiamo prima di tutto dare uno sguardo al nostro Sistema Solare e ai suoi pianeti.

Senza dubbio la possibilità di trovare vita al di fuori del nostro pianeta guiderà la caratterizzazione dei pianeti rocciosi nel corso dei prossimi decenni. La Terra è l’unico pianeta dove la vita si sa esistere; di conseguenza le osservazioni del nostro pianeta saranno una chiave fondamentale per la caratterizzazione e la ricerca della vita altrove. Tuttavia, anche se scoprissimo una seconda Terra, è altamente improbabile che presenterebbe uno stadio di evoluzione simile al nostro. La Terra è ben lontana dall’essere in uno stato statico dal momento della sua formazione avvenuta circa 4,6 miliardi di anni fa. Al contrario, durante questo intervallo di tempo, si sono registrati numerosi cambiamenti nella composizione atmosferica, nella temperatura, nella distribuzione dei continenti e anche dei cambiamenti nelle forme della vita che l’abitano. Tutti questi cambiamenti hanno influenzato le proprietà globali della Terra se viste da distanze astronomiche. Per questo, è interessante non solo caratterizzare le osservabili della Terra come appaiono oggi, ma anche a differenti epoche.

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Una rappresentazione artistica di un pianeta osservato da Kepler. Crediti NASA.

Con lo scopo di determinare il modo in cui la Terra apparirebbe ad un osservatore ipoteticamente lontano, parecchi studi sono stati portati avanti nel corso degli ultimi anni. Le osservazioni di corpi delle dimensioni della nostra Terra sono stati uno degli approcci ossservativi utilizzati per questo scopo, fornendo uno strumento fondamentale per lo studio dello spettro della Terra nel visibile e anche nel vicino infrarosso, e nel vicino ultravioletto.

Un altro possibile approccio consiste nell’ottenere informazioni sulle caratteristiche superficiali quali oceani e continenti dai dati di EPOXI. E’ stato possibile ricostruire una mappa della superficie terrestre.

Le stelle target della missione EPOXI sono state tutte stelle con pianeti noti, in modo da poter essere certi che almeno un pianeta di ogni stella avrebbe prodotto dei transiti planetari. I sistemi con transiti planetari noti avevano tutti un solo pianeta conosciuto almeno all’inizio della missione. La missione EPOXI ha cercato dei piccoli dettagli nella variazione di luminoisità durante l’oscuramento della stella da parte del pianeta, che ha permesso di studiare la presenza di anelli e di eventuali satelliti in orbita attorno al pianeta. EPOXi ha, inoltre, rintracciato e studiato piccole variazione del periodo orbitale dei pianeti conosciuti che permettono di indicare l’influenza gravitazionale di altri pianeti in orbita attorno alla stessa stella. Infine, EPOXI ha cercato anche in modo diretto ulteriori transiti di pianeti più piccoli, troppo piccoli per essere osservati attraverso l’atmosfera terrestre.
La sonda aveva un potere risolutivo tale da poter osservare transiti planetari di oggetti con dimensioni pari a metà di quelle terrestri.

Secondo questo gruppo di ricercatori, guidati da Sanromà dell’Istituto Astrofisica de Canarias (IAC), per trovare la vita su pianeti extrasolari è  importante guardare al colore della loro atmosfera, in particolare al viola. I primi organismi che abitarono sul nostro pianeta circa tre miliardi di anni fa erano di colore viola, batteri che ora potrebbero trovarsi anche su pianeti extrasolari e venir di conseguenza identificati o riconosciuti proprio in base al colore dell’atmosfera planetaria.

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Una rappresentazione artistica di un pianeta extrasolare di colore viola che indica la presenza di batteri. Crediti NASA.

Inoltre, questi batteri devono essere vissuti a lungo prima della comparsa della vita intelligente come la intendiamo noi oggi e probabilmente sopravviveranno a lungo anche dopo la sua scomparsa.
Per andare alla ricerca di questa “firma” di batteri su altri pianeti, è stato riprodotto una sorta di modello della Terra com’era circa tre miliardi di anni fa, al fine di capire di capire se i microbi tendono a formarsi sulla terraferma oppure lungo le coste che sono ricche di elementi nutritivi. Questi microbi producono un segno visibile della loro presenza grazie alla luce totale riflessa dal pianeeta. Se questi microbi si trovassero negli oceani e vivessero lì, il colore sarebbe più difficile da osservare.

Dato che l’imaging diretto è estremamente difficile nel caso degli esopianeti, e quindi è estremamente difficile separare la stella dal pianeta e prendere un’immagine “diretta”, tutte le informazioni del pianeta sono concentrate in un unico puntino di luce, quello che ci arriva a terra. Di conseguenza, studiare la Terra è un metodo estremamente importante per capire il tipo di informazioni che ci si può aspettare da un pianeta analogo alla Terra.

Articoli:
E. Sanromà, E. Pallè, M. N. Parenteau, N. Y. Kiang, A. M. Guti´errez-Navarro, R. Lòpez e P. Montanes-Rodrıguez, “Characterizing the purple Earth: Modelling the globally-integrated spectral variability of the Archean Earth”, Instituto de Astrof´ısica de Canarias (IAC), La Laguna, Spagna, http://arxiv.org/pdf/1311.1145v1.pdf

Istituto de Astrofisica de Canarias (IAC) - http://www.iac.es/?lang=en

Sabrina

Cometa ISON: forse una parte della cometa si e’ salvata

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Immagine di uno sbuffo di luce nella parte superiore del disco solare (nascosto). Potrebbe trattarsi di quello che rimane della Cometa ISON. Crediti ESA/NASA/SOHO.

La Cometa ISON non sembra completamente vaporizzata durante il suo massimo avvicinamento al Sole: ce lo dicono alcune foto di SOHO della NASA. La Cometa ISON sembra sia riuscita ad emergere dietro la nostra stella con la luminosita’ prevista.

In realta’ si ha ancora un cauto ottimismo perche’quello che si osserva e’ una macchia un po’ confusa, che dovrebbe essere il nucleo e la coda della cometa pensati completamente distrutti. I ricercatori astronomi del Sungrazing Comets Project che hanno seguito la cometa per un anno ammettono di essere sorpresi e (anche) felici, ma rimangono cauti su quello che potrebbe succedere nelle prossime ore e nei prossimi giorni, dato che il frammento di ISON potrebbe continuare a brillare ma anche spegnersi.

La cometa nel momento in cui e’ scomparsa dietro il Sole ha lasciato la comunita’ scientifica e gli appassionati col fiato sospeso, ma questo era previsto e nel momento in cui si era pensato alla fine della cometa, eccola che ricompare da dietro al Sole.

L’Agenzia Spaziale Europea (ESA) che era stata tra le prime organizzazioni a dichiarare la cometa ISON definitivamente “morta” ha rivalutato la situazione. Una piccola parte del nucleo potrebbe essere ancora intatto, affermano alcuni ricercatori dell’ESA. Quanto del nucleo di 2 chilometri sia sopravvissuto al momento non si puo’ saperlo. Passando a soli 1200 chilometri dalla superficie (fotosfera) del Sole ISON sarebbe fortemente perturbata. I ghiacci sarebbero completamente vaporizzati a temperature oltre i 2000 gradi centigradi. E l’immensa gravita’ della stella avrebbe agito sulla cometa in modo estremamente violento.

Karl battams ha affermato che ” Vorremmo che la gente ci potesse dare un paio di giorni, almeno per guardare altri immagini che ci arriveranno dalla sonda spaziale SOHO e che ci permetteranno di valutare la luminosita’ dell’oggetto che osserviamo ora, oltre che a fare una stima su come cambiera’ la sua luminosita’. Questo forse ci permettera’ di avere un’idea della composizione dell’oggetto e di quello che potrebbe fare nei prossimi giorni e settimane”.

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Rosetta mentre sgancia la sonda Philae sulla superficie della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Crediti ESA/Missione Rosetta.

Sicuramente le comete continueranno a far parlare di se’. Nei prossimi undici mesi la cometa Siding Spring passera’ vicino a Marte ad una distanza di poco piu’ di 100 000 chilometri. E a novembre 2014 la misisone Rosetta dell’ESA tentera’ (e speriamo con grande successo) di posare una sonda sul nucleo della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.

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Philae dell’Agenzia Spaziale Europea, la piccola sonda che si posera’ sul nucleo della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Crediti ESA/Missione Rosetta.

Fonte BBC News - Hope still for ‘dead’ Comet Ison.

Sabrina

Un calendario… stellare

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Una mela al giorno toglie il medico di torno, recita l’antico adagio. E chissà quali analoghi effetti benefici potrebbe vantare, aggiungiamo noi, il rimirare una immagine astronomica nuova ogni giorno? Per chi ci segue il sito di Astronomy Picture of the Day non dovrebbe essere nuovo, perché ci siamo spesso ispirati ad “APOD” (brevemente, da Astronomy Picture of the Day) per diversi articoli. 

Non ne abbiamo mai percorso la storia, nemmeno sommariamente, e con questo piccolo pezzo cerchiamo di porre un primo rimedio. Intanto, l’idea è didatticamente molto centrata, a mio avviso. Su APOD è l’immagine a farla da padrona. Spesso è la sua innegabile bellezza che poi spinge chi ha caricato la pagina, a leggere  - purtroppo per noi, soltanto in inglese – le righe a corredo dell’immagine stessa (redatta da un astronomo professionista), dove viene brevemente ed efficacemente fornita una spiegazione che aiuta anche il profano a mettere nel contesto quello che sta osservando. Sovente le immagini sono assai significative dal punto di vista scientifico, essendo estratte da ricerche particolarmente importanti, o da avvenimenti astronomici che stanno accadendo proprio nel periodo della pubblicazione… Altre volte sono “soltanto” immagini di suggestiva bellezza  (sempre però con un chiaro significato astronomico).

Il sito di APOD è attivo dal 16 giugno del 1995, con una immagine generata al computer di come potrebbe essere la Terra se venisse portata alla densità di una stella di neutroni. Interessante notare come le immagini dei primi tempi fossero… molto piccole, rispetto a quelle di adesso! Probabilmente perché nel 1995 ci voleva mediamente molto più tempo di oggi, per caricare sul proprio computer una immagine relativamente grande, via Internet. Leggo sull’articolo in wikipedia che il primo giorno APOD ricevette la bellezza di quattordici visite, mentre in tempi recenti sembra passarsela un po’ meglio, visto che nel 2012 ha ricevuto più di un miliardo di contatti…

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E’ la galassia peculiare Arp 273 a far bella mostra di sé in copertina del calendario 2014 di APOD… !
Crediti: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STSci/AURA)

APOD ci ha già fatto un bellissimo regalo di Natale, con il calendario 2014 preparato in PDF pronto per essere scaricato e stampato. Basta scaricare il file di preview per rendersi conto della cura  con cui è stato preparato (non stampatelo, vi avvisa scherzosamente  il sito, ma preferite i files a dettaglio maggiore: Please do not print it. It will look bad and baby kittens and puppies will cry if you print this one). Tra l’altro il PDF presenta ogni giorno un link diretto alla pagina APOD dove l’immagine è stata presentata (peccato non si possa cliccare col dito sul calendario stampato… forse in anni futuri, magari).

Un’altra cosa interessante che mi pare sia stata introdotta da poco, è il Generatore Casuale APOD. Cliccatelo, vi porta ogni volta su una immagine diversa. C’è il pericolo di iniziare a gironzolare per l’universo…e non stancarsi fino a che fuori appaiono le stelle… o anche oltre… :)

La magia di 3C273… e lo stupore di una bimba

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L’immagine presa da Hubble, attraverso la sua “gloriosa” Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) – uno strumento al quale dobbiamo una non piccola fetta della conoscenza attuale dello spazio attorno a noi . è probabilmente la migliore che abbiamo. Si parla dell’antico e assai brillante quasar 3C273, che si trova in una galassia ellittica gigante nella costellazione della Vergine. E’ così lontano che la sua luce ha impiegato la bellezza di 2,5 miliardi  di anni per arrivare fino a noi. Malgrado la distanza possa apparire enorme, bisogna considerare che è comunque uno dei quasar più prossimi a noi. E’ anche il primo quasar ad essere stato identificato, poiché fu scoperto addirittura agli inizi degli anni ’60, dal celebre astronomo Allan Sandage (fu lui a pubblicare una prima stima della costante di Hubble, alla fine degli anni ’50).

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Il quasar 3C273 (familiarmente… Treccì!)
Crediti: ESA/Hubble & NASA

Come molti sapranno, il termine quasar  sta per “quasi stellar radio source” (sorgente radio quasi stellare), e sono così chiamati perché in effetti sembrano quasi delle normali stelle, in cielo. Niente di più sbagliato, invece: i quasar sono i centri di galassie distanti e attive, e sono alimentati da un enorme disco di particelle che circonda un buco nero di grande massa.

I quasar sono capaci di emettere centinaia o anche migliaia di volte la luce di una intera galassia, il che li rende senza dubbio tra gli oggetti più luminosi dell’intero universo. Tra tutti questi brillantissimi oggetti, 3C273 è senz’altro il più luminoso nel cielo. Se lo potessimo posizionare a 30 anni luce da noi – circa  sette volte la distanza tra la Terra e Proxima Centauri, la stella a noi più vicina dopo il Sole, – apparirebbe  luminoso addirittura come il Sole (che è appena a pochi minuti luce da noi!).

3C273 è senz’altro un oggetto celeste capace di suscitare curiosità e stupore, se pensiamo alle sue caratteristiche (qui la Press Release originale). Anche da qui è partita l’idea di scriverci un piccolo racconto, chiamato La bambina e il quasar.  Il racconto, una volta postato su Internet, ha avuto il privilegio di essere ripreso su Scientificando, il blog di Annarita Ruberto. Annarita è insegnante di matematica presso una scuola secondaria di primo grado a Solarolo (in provincia di Ravenna), e ha rilevato nel racconto una valenza educativa tale da spingerla a proporlo ai suoi alunni (cosa di cui le sarò sempre grato).

Il fatto è che non si abitua mai. Non riesce ad abituarsi; segno che probabilmente ancora non è diventata grande. I grandi, da come la vede lei, sono quelli che si sono abituati. Più o meno sono abituati a tutto, non solo alle partenze. I grandi, per Anita, sono quelli che non reagiscono quasi mai con preoccupazione o con agitazione scomposta. Loro sanno sempre cosa fare (o fanno sempre finta di saperlo, difficile insomma coglierli in castagna). Al massimo, ecco, puoi trovarli un po’ irritati, o magari scontrosi. Alle brutte, ammettono che sono arrabbiati con qualcuno. Che qualcuno li ha trattati male, che qualcuno non è stato alle regole. Ecco il punto: si comportano in maniera proprio diversa. Comunque inutile girarci intorno. Il fatto è questo, parecchio evidente…

Se avete voglia potete andare a leggere il racconto (si scarica anche in PDF), che ha anche una bellissima illustrazione ad opera di Ilaria Zof, o anche soltanto a vedere, in coda al post di Annarita, i commenti pervenuti, molti dei quali ad opera degli stessi bimbi stessi che hanno letto il racconto (davvero tenerissimi).

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E’ certamente confortante vedere che la stupore e l’entusiasmo per l’astronomia non è affatto prerogativa degli studiosi, anzi raggiunge e contagia anche le persone più giovani. Educare allo stupore è forse una delle cose più belle, e lasciatemelo dire, sono davvero contento di essere stato immeritato latore di tale compito così delicato ma esaltante, almeno in questa occasione…

Ripensando un mondo alieno…

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A circa quaranta anni luce dalla Terra, esiste un mondo roccioso chiamato “55 Cancri e” che gira assai… pericolosamente vicino alla sua stella madre. Il pianeta completa infatti un’orbita in appena 18 ore, e risulta ben ventisei volte più vicino alla sua stella di quanto sia vicino Mercurio al Sole. Se ci trovassimo noi in una simile situazione, il terreno sotto i nostri piedi avrebbe la “piacevole” temperatura di circa 1760 gradi…!

Fino a pochi mesi fa gli scienziati ritenevano che – viste le condizioni – 55 Cancri e fosse niente altro che una landa desolata, costituita solo di roccia bollente e secca. Insomma, poco attraente anche solo come meta di una gita “fuori porta”…

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Una immagine artistica di 55 Cancri e con la sua stella madre (Crediti: U. Texas, NSF, NASA)

Come in diverse occasioni (scientifiche e non), c’è stata però l’occasione di ripensarci. Il motivo è fornita dai dati provenienti dal telescopio spaziale Spitzer, che suggeriscono come 55 Cancri e potrebbe essere meno asciutto di come immaginato un tempo. In particolare, Spitzer è riuscito nell’intendo di misurare la variazione di luminosità – straordinariamente minima – della luce proveniente dalla stella madre quando il pianeta si trova sulla linea di vista. Come abbiamo visto, 55 Cancri compie un transito ogni poche ore, dunque questo regala diverse occasioni ai ricercatori per metter insieme i dati di cui hanno bisogno per ottenere una stima della grandezza, del volume e della densità del pianeta.

Ebbene, secondo le  stime, 55 Cancri e possiede una massa quasi otto volte quella della Terra, e ha un raggio quasi doppio. Queste proprietà lo pongono a pieno diritto nella categoria degli esopianeti noti come  “super-Terre”, delle quali al presente se ne conoscono qualche dozzina. Tra questi, sono ben pochi a passare davanti alla loro stella (dal nostro punto di osservazione), fatto per il quale 55 Cancri e è comunque uno dei meglio conosciuti.

La cosa forse più interessante è che le informazioni acquisite (concernenti la quantità di luce infrarossa proveniente dal pianeta) sono inoltre compatibili con una teoria (a dire il vero già esistente), che vede 55 Cancri e come un vero e proprio “mondo acquatico”: un nucleo roccioso circondato da strati di acqua in uno stato “supercritico”, dove convive nella forma di liquido e di gas, circondato da uno ulteriore strato di vapore.

Insomma, un’altra evidenza del fatto che i pianeti extrasolari sono capaci di riservarci molte sorprese. Complice l’avanzamento tecnologico, nei prossimi anni avremo certamente modo di stupirci diverse volte. E potremmo finalmente arrivare a capire se la nostra Terra è davvero un ambiente peculiare, e in quale grado. In ogni caso, sarà interessante stare con gli occhi aperti…

NASA Press Release