Una rappresentazione artistica di Kepler-78b. Crediti: TNGHarutyuryan.

Kepler-78b è un pianeta al di fuori del nostro Sistema Solare che orbita attorno ad una stella di tipo solare nella Costellazione del Cigno, a circa 400 anni luce di distanza dalla nostra stella. Finora gli astronomi sono stati in grado di caratterizzare più di 1000 esopianeti, ma Kepler-78b è davvero speciale. Secondo lo studio pubblicato su Nature pochi giorni fa, questo oggetto ha una massa e una densità molto simili a quelle della nostra Terra. Gli autori dello studio, un team internazionale di astronomi guidati da Francesco Pepe dell’Università di Ginevra e formato da membri che provengono da vari Istituti di Svizzera, Italia, Regno Unito e Stati Uniti, affermano che Kepler-78b è formato di roccia e ferro, proprio come la nostra Terra. Cosi´, Kepler-78b è ora il più piccolo esopianeta scoperto per cui sono noti sia la massa che il raggio.

Kepler’78b e’ stato individuato dal Telescopio Kepler della NASA. Kepler ha rilevato la piccola variazione di luce della stella ospite causata dal passaggio del pianeta davanti ad esso. Poco dopo la scoperta, il Telescopio Nazionale Galileo (TNG), telescopio italiano che si trova a 2400 metri sul livello del mare a La Palma, Isole Canarie, ha puntato la stella madre del pianeta. In particolare, il team scientifico di HARPS-N ((High Accuracy Radial velocity Planet Searcher in North hemisphere)), uno degli spettrografi più precisi al mondo montato al TNG, ha deciso di concentrare le osservazioni su Kepler-78b. Una campagna osservativa molto intensa durante i mesi primaverili ha dato buoni frutti. Sfruttando le caratteristiche uniche e l’accuratezza di HARPS-N, il team ha misurato la leggera oscillazione della luce stella ospite causata dal pianeta intorno ad essa quando transita di fronte ad essa. Si sono ricavati i valori di massa e di densità che sono simili alla Terra. Un team diverso ha osservato con il telescopio del Keck alle Hawaii. Le misure dei due differenti team concordano fra loro, aumentando così la sicurezza del risultato.

Emilio Molinai, Direttore del TNG e uno degli autori dell’articolo sottolinea l’importanza di usare HARPS-N: “Siamo particolarmente orgogliosi della performance del TNG e di HARPS-N in quanto dimostrano che la scoperta del pianeta gemello della Terra sta diventando sempre più fattibile. Un particolare ringraziamento è doveroso alle persone dello staff che l’ha reso possibile”.

Kepler-78b ha un raggio di soli 1,17 volte quello della Terra, mentre la massa è di solo 1,86 volte quella terrestre. Questi numeri comportano una densità di 5,57 grammi per centimetro cubo e implicano una composizione di roccia e ferro, rendendo Kepler-78b il pianeta extrasolare più simile alla Terra finora conosciuto. Tuttavia, Kepler-78b ha un brevissimo periodo orbitale, di soli 8,5 ore, e quindi orbita ad una distanza ravvicinata alla sua stella ospite. Ciò significa che la temperatura sulla superficie del pianeta dovrebbe aggirarsi intorno ai 3000-5000 gradi, il che esclude ogni possibilità di vita come la immaginiamo sulla Terra.

Kepler-78b è destinato a svanire dato che le forze mareali lo attireranno sempre di più vicino alla sua stella madre. Alla fine si sposterà così vicino che la gravità della stella che lo farà a pezzi. Questo potrebbe accadere entro tre miliardi di anni, secondo le previsioni dei teorici. “E’ interessante notare che il nostro Sistema Solare potrebbe aver avuto un pianeta come Kepler-78b. Se fosse stato così, il pianeta sarebbe stato distrutto precocemente durante l’evoluzione del sistema senza lasciar alcun segno oggi” ha affermato Emilio Molinari.

Anche se non vi è alcuna possibilità di ospitare la vita, la scoperta e la caratterizzazione di Kepler-78b, un pianeta simile alla Terra come dimensioni, massa, densità e composizione è un grande salto in avanti nella ricerca di forme di vita extaterrestre. HARPS-N produrrà risultati sicuramente più sorprendenti, che ci permetteranno di ricavare un quadro sempre più completo della formazione ed evoluzione di pianeti extrasolari e un giorno potremo forse trovare un pianeta abitabile con caratteristiche simili alla Terra.

Fonte TNG – Telescopio Nazioinale Galileo – An Earth-like planet characterized by HARPS-N at the TNG, di Gloria Andreuzzi: http://www.tng.iac.es/news/2013/10/30/exoplanet/

Altre informazioni: ANSA in English - Italians help discover most Earth-like planet - http://www.ansa.it/web/notizie/rubriche/english/2013/10/30/Italians-help-discover-most-Earth-like-planet_9545869.html

Media INAF- Così simile al nostro pianeta - http://www.media.inaf.it/2013/10/30/cosi-simile-al-nostro-pianeta/

Telescopio Nazionale Galileo - http://www.tng.iac.es/

Sabrina

Transito planetario. Crediti NASA/JPL.

Il millesimo pianeta scoperto al di fuori del nostro Sistema Solare è stato raggiunto. Il superamento si è avuto il 22 ottobre scorso dopo una ventina di anni di osservazioni e scoperte. Il superamento è stato registrato dalla nota Extrasolar Planet Encyclopedia, che ora elenca ben 1010 esopianeti confermati. In realtà, si è passati da 999 a 1010 candidati senza un gran rumore sul superamento di questo interessante traguardo.

Non tutti i cataloghi di esopianeti riportano lo stesso numero: tale valore dipende dal criterio con cui vengono conteggiati i pianeti. L’archivio, più recente, della NASA, il NASA Exoplanet Archive ne elenca 919. Tuttavia, oltre 3500 pianeti candidati sono in lista per la loro conferma o meno.

La scoperta di due pianeti attorno a PSR B1257+12 venne annunciata da Aleksander Wolszczan e Dale Frail nel 1992. È stato confermato nel 2008 che tale pulsar ha, in realtà, tre pianeti con masse pari a 0,02; 4,3 e 3,4 masse terrestri quasi sullo stesso piano orbitale e con periodi di circa 25, 67 e 98 giorni, rispettivamente.

In generale si ritiene che le pulsar si formino dalle esplosioni di supernova di stelle massicce alla fine della loro fase evolutiva. Perciò, è davvero sorprendente che esistano dei pianeti attorno a tali oggetti così estremi. Come descritto da Podsiadlowski in un articolo pubblicato nel 1993, lo scenario del pianeta nel sistema planetario PSR B1257+12 prima dell’esplosione della supernova e quindi prima che si venisse a formare la stella a neutroni, ha incontrato non pochi ostacoli e obbiezioni fra i ricercatori. I pianeti attorno a PSR B1257+12 devono essersi formati o devono essere stati catturati dopo l’esplosione di supernova che ha formato la stella di neutroni nel sistema.

Il 6 ottobre 1995 gli astronomi svizzeri Micheal Mayor e Didier Queloz annunciarono la scoperta di un esopianeta orbitante attorno a 51 Pegasi. Questa scoperta venne compiuta col metodo delle velocità radiali col telescopio dell’Osservatorio di Haute-Provence in Francia e utilizzando lo spettrografo ELODIE. Il 12 ottobre 1995 la conferma arrivò dal Dott. Geoffrey Marcy della San Francisco State University e dal Dott. Paul Butler dell’University of California di Berkeley utilizzando l’Hamilton Spectrograph al Lick Observatory vicino a San Jose, in California.

51 Pegasi b (51 Peg b) è il primo pianeta scoperto attorno a questa stella e attorno ad una stella di tipo solare. Dopo la sua scoperta, molti altri team di ricerca confermarono la sua presenza ricavando delle tabelle delle sue proprietà (disponibili su Exoplanets Data Explorer: http://www.exoplanets.org/table ). Alcune caratteristiche del pianeta le possiamo ricordare: il pianeta mostra un periodo orbitale di 4,23 giorni terrestri, l’eccentricità orbitale è di 0,013; un’orbita estremamente vicina alla sua stella, con una temperatura superficiale di 1200 °C, una massa pari a circa la metà della massa di Giove.

Secondo i dati pubblicati sugli articoli, la distanza così piccola del pianeta non era compatibile con le teorie sulla formazione planetaria e si pensò ad una migrazione planetaria del pianeta fino a raggiungere la sua posizione attuale. Nel 2012 non sono stati trovati altri pianeti ulteriori nel sistema di 51 Pegasi.

Gli esopianeti scoperti sono stati sorprendenti fin dall’inizio. Nessuno si aspettava di trovare dei pianeti intorno a stelle alla fine della loro evoluzione, come PSR B1257+12, o pianeti di dimensioni di Giove attorno alla loro stella a distanze molto piccole dalla loro stella (come 51 Pegasi). Attualmente abbiamo anche la conoscenza di sistemi planetari ricchi di esopianeti (come Kepler 11) attorno a stelle binarie (come Kepler 16) e con molti esopianeti potenzialmente abitabili (come lo è Gliese 667C).

La scoperta di molti pianeti intorno ad altre stelle è un grandissimo traguardo della scienza e della tecnologia. Il lavoro di ricercatori, astronomi, ingegneri provenienti da molti paesi si è reso necessario per raggiungere questo difficile traguardo. Tuttavia, un migliaio di pianeti extrasolari in due decenni è ancora una piccola frazione di quelli attesi dai miliardi di stelle nella nostra Galassia. Il prossimo grande obiettivo sarà quello di comprendere meglio le loro proprietà, le loro caratteristiche, con la scoperta di nuovi.

Fonte PHL Planetary Habitability Laboratory – One Thousand Exoplanets in two Decades – http://phl.upr.edu/press-releases/onethousandexoplanetsintwodecades

Altre informazioni:

Nuovi risultati sul primo esopianeta scoperto attorno alla pulsar PSR B1257+12 - http://tuttidentro.wordpress.com/2013/10/09/nuovi-risultati-sul-primo-esopianeta-scoperto-attorno-alla-pulsar-psr-b125712/

Media INAF – Mille e non più mille – articolo relativo al millesimo pianeta e al III Progress Meeting per GAPS, Global Architecture of Planetary Systems a cui ho partecipato anch’io. Un incontro dove sono stati presentati gli ultimi lavori e ricerche compiute dal team GAPS sulla ricerca degli esopianeti . Articolo disponibile su: http://www.media.inaf.it/2013/10/25/mille-e-non-piu-mille/ è stato scritto dalla collega Caterina Boccato dell’INAF-Osservatorio di Padova.

A 18 anni dalla scoperta del primo esopianeta: 51 Pegasi b - http://tuttidentro.wordpress.com/2013/10/06/a-18-anni-dalla-scoperta-del-primo-esopianeta/

Sabrina

Una rappresentazione artistica di un pianeta extrasolare, in particolare di un pianeta gioviano denominato Hot Jupiter a causa della sua estrema vicinanza alla sua stella che lo rende estremamente caldo. Crediti NASA.

Finora sono stati catalogati oltre 900 pianeti al di fuori del nostro Sistema Solare. Questo è incredibile se si pensa che solo vent’anni fa non si aveva alcuna idea di come potevano essere eventuali sistemi solari.

Prima di tali scoperti, infatti, si riteneva che il nostro Sistema Solare fosse il tipico sistema che si potesse trovare nella nostra Galassia: pianeti rocciosi di piccole dimensioni nella parte più interna, giganti gassosi in quella esterna.
Ma non è così.
I sistemi solari scoperti sono stravaganti per forme e dimensioni. O è il nostro Sistema Solare è insolito se confrontato con essi? Dipende da dove consideriamo in fenomeno, ma alla fin fine si viene a dire la stessa cosa.

Risale al 1995 la scoperta del prima pianeta extrasolare ad orbitare attorno ad una stella di tipo solare, 51 Pegasi b. Ma la sorpresa fu che il pianeta era un gigante gassoso molto vicino alla sua stella, tanto che i ricercatori pensarono ad una sorta di “eccezione”.

Ma quando si iniziarono a scoprirne degli altri simili a questo, l’eccezione fu nel nostro modo di pensare gli altri sistemi solari.

Rappresentazione artistica di un esopianeta. Crediti: NASA.

Ben presto ci si rese conto che le scoperte erano soggette ad una sorta di effetto di selezione dovuto al metodo di osservazione, quello dei transiti planetari.

In altre parole si stavano scoprendo pianeti di tipo gioviano con temperature elevatissime, quelli che vengono definiti “Hot Jupiter”. Non si scoprivano pianeti di dimensioni inferiori e più lontani dalla stella perché gli Hot Jupiters erano il tipo di pianeta più facile da osservare: sono oggetti grandi, creando un effetto di eclissi molto più evidente;  orbitano vicino alla loro stella, rendendo “l’anno” più breve. Di conseguenza, le probabilità di rilevamento degli Hot Jupiter sono maggiori.

Tali pianeti sono più facili da rilevare anche col metodo delle velocità radiali. A causa della loro grande massa, gli Hot Jupiter producono delle “variazioni dinamiche” nel moto della loro stella, che è possibile rilevare da Terra. La velocità radiale rappresenta la velocità lungo la linea di vista dell’osservatore. Una stella singola, senza pianeti, non mostrerà alcuna variazione di velocità radiale; una stella accompagnata da un pianeta tradirà la sua presenza attraverso queste variazioni, che saranno periodiche con lo stesso periodo orbitale del pianeta. Questa velocità può essere misurata grazie all’effetto Doppler.

Ma vi è un altro aspetto importante: di Hot Jupiter se ne trovano tanti perché ce ne sono tanti.

Oggi, a vent’anni dalla prima osservazione, si sta iniziando a capire qualcosa su questi interessanti e straordinari sistemi planetari. Si intuisce che tali oggetti massicci e gassosi non sono un’eccezione ma una componente importanti di molti sistemi planetari.
Gli Hot Jupiter sono una classe speciale di esopianeti che sono simili per dimensioni, massa e composizione a Giove, ma si vengono a trovare a posizioni variabili dalla loro stella tra 0,015 e 0,15 UA, dove 1 UA  è la distanza media Terra-Sole, pari a 150 milioni di chilometri. Queste distanze così piccole comportano che il pianeta si venga a trovare molto vicino alla stella madre. Se facciamo un confronto, Mercurio orbita a 0,39 UA. Gli Hot Jupiter sono così vicini alla loro stella da avere orbite circolari.

In termini di origine e posizione la teoria corrente è che questi pianeti si siano formati come regolari nel disco di accrescimento ma poco dopo sono migrati nel sistema solare interno. Questo dev’essere il caso, affermano i ricercatori, in quanto non c’è abbastanza materiale nel sistema solare interno perché si formino giganti gassosi.

Nella fase iniziale gli astronomi ritenevano che gli Hot Jupiter implicassero un sistema solare non abitabile. Ma modelli recenti mostrano che pianeti simili alla Terra si possono formare nella zona di abitabilità della stella dopo che un Hot Jupiter è transitato nella zona di 1 UA e che vi è sufficiente materiale lasciato indietro perché si formi un pianeta di tipo terrestre.

Vi possono essere pianeti con temperature così elevate da uguagliare o superare quelle delle stelle. Dato che tali oggetti orbitano molto vicini alla loro stella e  hanno dimensioni che possono superare di gran lunga quelle di Giove, alcuni pianeti possono avere temperature maggiori di alcuni tipi di stelle.

Una rappresentazione artistica di WASP-33b. Crediti NASA.

WASP-33b ne è un esempio. E sembra perfino ridicolo. Il pianeta orbita attorno alla stella ad una distanza che è solo il 7%  della distanza Mercurio-Sole (pari a 0,027 UA), il che significa che un anno su questo pianeta dura solo 29 ore ma la sua temperatura è terribilmente elevata. La superficie arriva a temperature dell’ordine dei 3200 gradi centigradi, che è più calda della superficie di alcuni tipi di stelle, le nane rosse. Per confronto, il pianeta più caldo nel nostro Sistema Solare è Venere che può arrivare a circa 500 gradi centigradi.

La sua estrema vicinanza alla stella rende WASP-33b incredibilmente caldo. Ma la stella stessa è molto più calda di gran parte delle stelle con una temperatura stimata intorno a 7160 gradi. Il nostro Sole, nella sua regione nucleare arriva intorno ai 10 000 gradi, sulla superficie intorno ai 6000 gradi.  Per questo motivo, WASP-33b, vicinissimo a questa fornace cosmica, non sorprende che sia incredibilmente caldo.

Il sistema stellare offre l’opportunità di studiare gli Hot Jupiter. Le loro proprietà hanno spesso sorpreso i ricercatori: sembra che il loro interno sia a temperature molto più elevate di quelle superficiali. E’ sorprendente che queste stelle con pianeti così vicini stiano scaldando l’atmosfera esterna molto di più di quanto possano fare i processi interni.

Un altro esempio ci viene offerto da WASP-12b.

Si fa l’ipotesi che questo pianeta, che si trova a 600 anni luce di distanza dalla Terra, possa avere circa 10 milioni di anni di vita prima di venir completamente “divorato” dalla stella. Il pianeta è così vicino alla sua stella, simile al Sole, da essere soggetto a enormi forze mareali. L’atmosfera è aumentata in modo smisurato quasi tre volte il raggio di Giove e del materiale è fuoriuscito dalla stella. Il pianeta è circa un 40% più grande di Giove.

L’effetto di scambio di materia tra due oggetti stellari è comunemente osservato nei sistemi binari vicini, ma in realtà nel caso di un pianeta e di una stella è un fenomeno estremamente raro.

Questo fenomeno conferma un’ipotesi fatta da Shu-lin Li dell’Università di Pechino sul fatto che la superficie del pianeta possa venir distorta dalla gravità della stella e che le forze marsali gravitazionali rendano l’interno così caldo da far espandere l’atmosfera più esterna del pianeta.

Fonte :
Articolo: A. M. S. Smith et al., Thermal Emission from WASP-33b, the hottest known planet, arXiV: 1101.2432, http://arxiv.org/abs/1101.2432

Science@NASA: The strange attraction of Hot Jupiters: http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2013/17aug_hotjupiters/

New Scientist: Hottest Planet is hotter than some stars: http://www.newscientist.com/article/dn19991-hottest-planet-is-hotter-than-some-stars.html

io9 – Hot Jupiters are the most astounding planets in the galaxy: http://io9.com/hot-jupiters-are-the-most-astounding-planets-in-the-gal-1177931435
Io9: Scorching hot new exoplanet has higher temperature than some stars: http://io9.com/5737486/scorching-hot-new-exoplanet-has-higher-temperature-than-some-stars

Dailymail: Scientists discover the hottest planet in the universe… where the temperature is a scorching 3,200 C: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-1351035/WASP-33b–HD15082-Hottest-planet-scorching-3-200C.html.

Sabrina

Utilizzando il Large Binocular Telescope in Arizona un team di astronomi guidati da Valerio Nascimbeni del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università degli Studi di Padova G. Galilei ha studiato la luce ultravioletta ed infrarossa della stella GJ3470, a 31 parsec di distanza dalla Terra (dove 1 parsec è pari a circa 3,26 anni luce). Dall’osservazione della diminuzione della luce della stella durante il transito planetario del pianeta, gli astronomi hanno potuto analizzare la luce diffusa dall’atmosfera del pianeta.

I dati suggeriscono che il pianeta possieda un cielo blu privo di nuvole, che potrebbe aiutare a rivelare la composizione della sua atmosfera. I dati fotometri sono anche abbastanza precisi da suggerire l’utilizzo dei telescopi terrestri per scoprire pianeti di dimensioni della Terra attorno ad altre stelle, anziché  basarsi solo su osservatori o telescopi spaziali.

Il numero di pianeti extrasolari confermati scoperti finora ha raggiunto un numero che si avvicina oramai al migliaio, 909 pianeti attorno a 701 stelle per la precisione, secondo i dati del NASA Exoplanet Archive (aggiornamento al 3 ottobre 2013 con la conferma di tre nuovi pianeti HATS-2 b, HATS-3 b e GJ2034).

Quasi un terzo di questi pianeti transita di fronte alla loro stella, una circostanza fortunata che permette di determinare il raggio dell’oggetto attraverso delle semplici assunzioni geometriche. Tuttavia, la grande maggioranza di questi pianeti manca di una completa caratterizzazione, che include la conoscenza della loro struttura interna, la composizione dell’atmosfera e la storia evolutiva (Seager & Deming 2010). Questo è ancora più limitante se si tiene conto che la maggior parte parte dei pianeti extrasolari conosciuti finora ha proprietà fisiche che sono completamente differenti da quelle trovate nel nostro Sistema Solare, cioè non è possibile riferirsi a “semplici” analogie coi pianeti a noi conosciuti (Zhou et al. 2012).

La maggior parte delle scoperte degli ultimi anni (1995-2007) è stata in parte influenzata dalle scoperte dei pianeti di tipo “Hot Jupiter”, ossia di pianeti di dimensioni simili a Giove ma estremamente caldi e vicini alla loro stella, molto più di quanto non lo sia Mercurio al nostro Sole. Grazie alle missioni spaziali come CoRoT (Baglin et al. 2006) e Kepler (Borucki et al. 2010) della NASA vi è oggi la possibilità di aumentare i confini della nostra conoscenza e di ricavare i valori dei raggi planetari e delle loro masse anche nel caso di piccoli oggetti, rilevando la presenza di sistemi planetari attorno a stelle dalle caratteristiche più diverse.

Non sorprende il fatto che il panorama osservativo stia diventando sempre più complesso, con nuove, e qualche volta anche inattese, classi di pianeti.

Le Super-Terre (con masse comprese tra 2 e 10 masse solari) e i pianeti “Nettuniani” (con masse tra 15 e 50 masse terrestri) sono dei nuovi pezzi del puzzle di questa complessità planetaria che mostrano una diversità estremamente articolata che non è facilmente spiegabile coi modelli o ipotizzando dei vincoli osservativi (Haghighipour 2011). Le Super-Terre e i pianeti Nettuniani erano stati ipotizzati esistere come una classe separata e ben distinta da pianeti rocciosi e ghiacciati.

Un caso emblematico è dato da Gliese 1214b (GJ1214b, Charbonneau et al. 2009) per il quale, tra gli scenari permessi per questo oggetto, vi è quello di un “mini-Giove” con un piccolo nucleo solido e un grande involucro gassoso di H ed He primordiale; un pianeta simile a Nettuno con un’atmosfera composta da ghiacci sublimati; un “mondo d’acqua” oppure una Super-Terra rocciosa con un’atmosfera degassata (Rogers & Seager 2010). Esempi simili più recenti sono dati da altri pianeti quali HAT-P-26b (Hartman et al. 2011) e GJ3470b (Bonfils et al. 2012).

Il team di astronomi ha osservato il transito completo di GJ3470b grazie alla Large Binocular Telescope Camera del Large Binocular Telescope (LBT, Monte Graham in Arizona) nella notte tra il 16 e il 17 febbraio 2013. I dati suggeriscono dei modelli di atmosfera priva di nubi e di nebbia, fortemente dominati dall’idrogeno e dall’elio. Questa è anche la composizione atmosferica più probabile per GJ 3470b in base alle teorie degli interni planetari.

Allo stesso tempo, l’accuratezza senza precedenti delle misure dimostra che la rilevazione fotometrica di pianeti di tipo terrestre attorno a stelle nane di tipo M (quindi più fredde del Sole) è possibile con l’uso di telescopi terrestri.

Riferimenti nel post:

Baglin, A., Auvergne, M., Barge, P., et al. 2006, in ESA Special Publication, Vol. 1306, ESA Special Publication, ed. M. Fridlund, A. Baglin, J. Lochard, & L. Conroy, 33

Borucki, W. J., Koch, D., Basri, G., et al. 2010, Science, 327, 977

Charbonneau, D., Berta, Z. K., Irwin, J., et al. 2009, Nature, 462, 891

Haghighipour, N. 2011, Contemporary Physics, 52, 403

Rogers, L. A. & Seager, S. 2010, ApJ, 716, 1208

Seager, S. & Deming, D. 2010, ARA&A, 48, 631

Zhou, J.-L., Xie, J.-W., Liu, H.-G., Zhang, H., & Sun, Y.-S. 2012, Research in Astronomy and Astrophysics, 12, 1081

………….

Articolo:

Astronomy & Astrophysics: V. Nascimbeni, G. Piotto, I. Pagano, G. Scandariato, E. Sani, M. Fumana, The Blue Sky of GJ3470b: the Atmosphere of a Low-mass planet unveiled by ground-based photometry, A&A, settembre 2013, www.aanda.org/index.php?option=com_article&access=doi&doi=10.1051/0004-6361/201321971 - il formato pdf è disponibile su: http://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa21971-13.pdf

Nature: Fine weather on far-off planet:  http://www.nature.com/nature/journal/v502/n7469/full/502009a.html

EXO-IT – Exoplanets in Italy : http://www.oact.inaf.it/exoit/EXO-IT/Home.html

Per essere sempre aggiornati sulle nuove pubblicazioni sugli esopianeti (sito per professionisti): ExoPlanet News – An Electronic Newsletter: http://exoplanet.open.ac.uk/

Sabrina

La galleria web che la sonda MESSENGER sta pazientemente creando con il suo lavoro in orbita intorno al pianeta più vicino al Sole, è arrivata da pochi giorni ad un traguardo significativo: sono mille le immagini disponibili sul sito!

Per l’occasione, l’immmagine numero rilasciata con il numero mille… non è una vera e propria fotografia del pianeta, ma è realizzata come collage di immagini rilasciate in precedenza, in maniera da indicare suggestivamente la simbolica cifra raggiunta.

Tutto il lavoro di MESSENGER in una sola immagine… o quasi!
(Crediti: NASA/JPL)

La scelta del collage appare più che opportuna: il team ritiene – a buon diritto, secondo noi –  che nessuna fotografia vera e propria possa l’enorme ricchezza dei dati scientifici resi disponibili attraverso le immagini di Mercurio fornite dalla sonda MESSENGER.

Le immagini riversate quotidianamente sul web, fino dall’inizio della missione, sono state un modo efficace per tenere informato il grande pubblico dei progressi e dei risultati della missione, praticamente in tempo reale. Una cosa che fino a pochi anni fa esulava anche dai pensieri degli scienziati più… fantascientifici!

In pratica, il team ha inviato sul web una nuova immagine di Mercurio ogni singolo giorno lavorativo, un impegno che a nostro avviso la dice lunga sulla considerazione con la quale enti come la NASA riguardano l’aspetto più specificamente divulgativo del loro compito istituzionale.

E’ veramente una epoca nuova per l’esplorazione del cosmo, un’epoca in cui non è infrequente che risultati ed immagini di primo livello siano portati in tempi brevissimi su Internet a disposizione virtualmente di ogni persona curiosa e desiderosa di sapere.

Va detto ormai non ci si limita nemmeno più ad una fruizione “passiva” del lavoro fatto da altri; progetti come Zooniverse hanno ormai infranto la classica barriera tra scienziati e appassionati, rendendo disponibile potenzialmente ad ognuno l’attività esaltante di ‘fare scienza’. In un certo senso, ritornando alla condizione che è stata propria dell’uomo per secoli e secoli, prima che la specializzazione del sapere e l’accumulo delle conoscenze venisse a creare delle spiacevoli (ma inevitabili) separazioni tra ‘esperti’ e ‘non esperti’.

Ai tempi più remoti, la scienza era appannaggio di tutti, la vera scienza. Bastava essere curiosi, come Pitagora, come Aristotele, come Galileo. O come tanti, spesso senza una specifica preparazione, ma con tanta voglia di capire come funziona il mondo.

Chissà, forse un pochino ci stiamo tornando, a questa condizione?

Elaborazione da una Press Release di MESSENGER

Questa ve la voglio far vedere assolutamente, perché a parte le considerazioni astronomiche che possiamo fare, è prima di tutto una immagine di grande fascino. E il territorio tra scienza e bellezza è proprio quello che vogliamo esplorare in questo sito, con sempre maggiore concentrazione. Insomma, guardate l’immagine qui sotto (apparsa su APOD pochi giorni fa). Come spesso accade per le foto dallo spazio, potrebbe benissimo essere un quadro! Cosa rappresenta quello che vediamo? Val la pena di saperlo, perché se lo capiamo… potrebbe soltanto piacerci di più, come ci dice il grande Feyman.

Il sole osservato in banda ultravioletta, rivela una serie impressionante di peculiarità e di caratteristiche insospettate… (Crediti: NASA/SDO & the AIA, EVE, and HMI teams; Digital Composition: Peter L. Dove)

Notate intanto il pallino nero in alto un po’ a sinistra? E’ un pianeta. Per la precisione stiamo osservando una eclisse di Sole. Stavolta però non è la nostra luna a passare davanti al nostro astro, come ci potremmo aspettare, ma il pianeta Venere. Dunque potremmo chiamarla una “eclisse di  Venere”, con un intorno illuminato particolarmente ampio (in pratica, la parte del Sole veramente occultata da Venere è minima, come vedete). E’ quella avvenuta l’anno scorso, ed è un evento piuttosto raro. Didatti, le occasioni che abbiamo di vedere Venere “occultare” il nostro Sole appaiono veramente minime: considerato il moto del pianeta rispetto al nostro astro, la prossima occasione si avrà nientemeno che nel 2117, data nella quale è improbabile che molti di noi (ehm…) avranno occasione di vederla…

Su questo siamo d’accordo, abbiamo capito. Ma… e il Sole? Come mai appare in queste peculiare combinazione di forme e colori? Insomma, è davvero il nostro Sole, quello a cui siamo abituati? La risposta è affermativa: sì è il nostro Sole. Ma come ogni cosa dipende un po’ dal modo in cui la si guarda, così anche il Sole presenta particolari diversi a seconda di quale banda di lunghezze d’onda venga usata per investigarlo. Qui in particolare stiamo usando una composizione di colori derivata da tre diverse bande ultraviolette, rilevate dalla sonda Solar Dynamic Observatory. Decisamente un Sole più complesso e variegato rispetto a come siamo abituati a pensarlo… Dunque ogni cosa, ogni persona, non è come ci appare, ha sempre qualcosa che ci sfugge, che viene fuori soltanto se si guarda in un certo modo… Che dire, il Sole non fa eccezione!

Una rappresentazione artistica di un esopianeta. Crediti: Missione CoRoT; CoRoT Science Team.

Sembra una specie di ironia cosmica, ma i pianeti orbitanti attorno a stelle più fredde hanno più probabilità a rimanere privi di ghiaccio rispetto ai pianeti attorno a stelle più calde. Questo è dovuto all’interazione tra la luce della stella e il ghiaccio e la neve sulla superficie planetaria.

Le stelle emettono differenti tipi di luce  (quella che va sotto il nome di radiazione elettromagnetica). Le stelle più calde emettono radiazioni energetiche nel visibile e nell’ultravioletto, mentre le stelle più fredde emettono luce nell’infrarosso e nel vicino infrarosso, con un’energia molto inferiore.

Sembra logico che il calore dei pianeti rocciosi di tipo terrestre venga a dipendere dalla quantità di luce che essi ricevono dalla loro stella, se rimangono costanti tutte le altre caratteristiche. Ma una nuova ricerca di un modello climatico portata avanti da Aomawa Shields, studente di dottorato presso di Dipartimento dell’University of Washington, ha dato una svolta sorprendente alla storia. Pianeti che orbitano attorno a stelle fredde al momento possono essere molto più caldi e meno ghiacciati delle loro controparti che orbitano attorno a stelle molto più calde, anche se ricevono la stessa quantità di luce.

Questo perchè il ghiaccio assorbe gran parte delle lunghezze d’onda più lunghe, ossia la luce del vicino infrarosso prevalentemente emessa da queste stelle più fredde. Questo è in contrasto con quanto si sperimenta sulla Terra, dove il ghiaccio e la neve riflettono fortemente la luce visibile emessa dal nostro Sole.

Intorno a stelle più fredde (le stelle di tipo M-nano), più luce il ghiaccio assorbe, più il pianeta diventa caldo. I gas serra atmosferici del pianeta inoltre assorbono questa luce del vicino infrarosso, aggravando l’effetto di riscaldamento.

I ricercatori hanno scoperto che i pianeti che orbitano attorno a stelle più fredde, con la stessa quantità di luce ricevuta dalla loro stella dei pianeti che orbitano attorno a stelle più calde, hanno di conseguenza meno probabilità di sperimentare i cosiddetti “snowball states” o “stati di palle di neve”, stati che portano al congelamento dei pianeta dai poli fino all’equatore.

Tuttavia, intorno a stelle più calde come le stelle di tipo F-nano, la luce visibile e ultravioletta della stella viene riflessa dal ghiaccio planetario e dalla neve in un processo chiamato ice-albedo feedback, o feedback ghiaccio-albedo.  Questo significa che più il ghiaccio riflette la luce, più il pianeta diventa freddo.

Questo feedback può essere così efficace nel raffreddamento che i pianeti di tipo terrestre intorno a stelle più calde appaiono essere più suscettibili di altri pianeti nell’entrare negli stati di palla di neve (“snowball states”). Questo non è necessariamente un male nel corso del tempo, dato che si ritiene che anche la Terra stessa abbia sperimentato diversi stati di palla di neve (“snowball states”) nel corso della sua storia, nei 4,6 miliardi di anni dalla sua formazione.

Shields e gli altri autori della ricerca hanno trovato che l’interazione tra la luce della stella con il ghiaccio superficiale di un pianeta è meno pronunciato in prossimità del bordo esterno della zona abitabile, dove si prevede che l’anidride carbonica si formi man mano che le temperature diminuiscono. La zona di abitabilità è quella regione di spazio attorno ad una stella che permette all’acqua di rimanere in uno stato liquido sulla superficie planetaria, dando così una possibilità alla vita di formarsi.

Rappresentazione artistica di un exoplanet, un pianeta al di fuori del nostro Sistema Solare. Crediti: NASA.

I pianeti che si trovano al di fuori del bordo di questa zona di abitabilità avrebbero probabilmente una spessa atmosfera di anidride carbonica o di altri gas serra, che verrebbero a bloccare l’assorbimento di radiazioni sulla superficie provocando al pianeta una perdita di qualsiasi elemento vantaggioso prodotto dal riscaldamento dovuto al ghiaccio.

I risultati dei ricercatori sono riportati in un articolo pubblicato nel numero di agosto dalla rivista Astrobiology, e pubblicato online prima della stampa il 15 luglio 2013.

Shields ha affermato che gli astronomi a caccia di vita su altri pianeti privilegeranno i pianeti meno vulnerabili allo stato di palla di neve (“snowball state”), cioè pianeti che orbitanti attorno a stelle più calde. Ma questo non significa che verranno ad escludere i pianeti più freddi.

“L’ultimo episodio di palla di neve (“snowball episode”) sulla Terra è collegato all’esplosione della vita pluricellulare sul nostro pianeta” ha affermato Shields. “Se qualcuno avesse osservato la nostra Terra all’epoca, non avrebbe mai pensato che ci fosse vita, ma certamente ce n’era”.

“Perciò, sebbene abbiamo cercato pianeti che non fossero in stati di palla di neve (“snowball states”), non dovremmo ora cancellare del tutto i pianeti che sono coperti di ghiaccio, o che stanno per essere completamente ricoperti di ghiaccio. Ci potrebbe essere della vita, anche se può essere molto più difficile da riconoscere”.

Gli altri autori della ricerca sono Victoria Meadows, professore associato di astronomia; Cecilia Bitz, professore associato di scienze atmosferiche, Tyler Robinson, astronomy research associate; Raymond T. Pierrehumbert dell’University of Chicago e Manoj Joshi dell’University of East Anglia.

Fonte:
University of Washington: A warmer planetary haven around cool stars, as ice warms rather than cools
e
NASA Astrobiology: Life in the Universe Ice and Extrasolar Planet Climate .

Articolo:
Aomawa L. Shields, Victoria S. Meadows, Cecilia M. Bitz, Raymond T. Pierrehumbert, Manoj M. Joshi, and Tyler D. Robinson. The Effect of Host Star Spectral Energy Distribution and Ice-Albedo Feedback on the Climate of Extrasolar Planets, Astrobiology. August 2013, 13(8): 715-739. doi:10.1089/ast.2012.0961.
Disponibile su: http://online.liebertpub.com/doi/full/10.1089/ast.2012.0961 .

Sabrina

E’ sempre in “beta”. Come ogni servizio web 2.0 che si rispetti, d’altra parte! Così potremmo definire la superficie di Io, il celebre satellite di Giove. Del resto, basta guardare la sua superficie: questo satellite gioviano ha il record singolare di essere il corpo del sistema solare più attivo dal punto di vista vulcanico.

La bizzarra superficie di Io, luna di Giove. Crediti: Galileo Project, JPL, NASA

Quello che risulta dalla superficie è proprio l’impressione di un corpo in perenne (ri)costruzione, ad opera degli onnipresenti flussi di lava. Veramente singolare! Guardate anche la definizione spettacolare dell’immagine: è stata generata usando dati del 1996 della sonda Galileo della NASA, ed è centrata sulla superficie del satellite che “guarda” lontano dal pianeta gigante. E’ stata un po’ “migliorata” per far notare anche piccoli particolari, perfino di pochi chilometri. Rimarchevole l’assenza di crateri da impatto: questo ci fa pensare che l’intera superficie sia continuamente coperta da nuovi depositi, molto più rapidamente anche della formazione di nuovi crateri.

Qual è l’energia alla base di tutta questa esuberanza di Io? I dati suggeriscono che Giove potrebbe essere implicato, così come le altre lune. In particolare, le forti interazioni gravitazionali potrebbero ben essere alla base della fervente attività vulcanica.

Dunque, lavori (sempre) in corso su Io…

Sorgente originale: APOD del 4 agosto

Il percorso del Rover Curiosity su Marte. Credti: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona.

Questa immagine dà un’indicazione del percorso compiuto dal rover marziano Curiosity della NASA dopo un anno dal suo spettacolare atterraggio il 6 agosto 2012 intorno alle sette del mattino.

Sono state riportate tutte le giornate di attività, dal giorno 0 del landing, presso il Bradbury Landing indicato con una linea tratteggiata bianca, fino ad arrivare al 351 giorno marizano (o sol) dopo un percorso di 1686 metri. La zona  qui mappata si trova all’interno del Cratere Gale e a nord della montagna che è stata denominata Monte Sharp, nel centro del cratere.

Un’immagine del Cratere Gale dove Curiosity è atterrato. Crediti NASA-JPL-Caltech.

Il cratere Gale è di 154 chilometri di diametro e ha una montagna stratificata che si innalza di circa 5 chilometri al di sopra del fondo del cratere. La destinazione scientifica principale del rover Curiosity ora sarà il corso inferiore del Monte Sharp.

L’immagine di base è stata ottenuta dall’High Resolution Imaging Science Experiment Camera (HiRISE) a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter della NASA.

Il cratere Gale. Fonte ESA, scaricabile su: http://www.esa.int/images/658682main_pia15686_full.jpg Crediti: NASA/JPL-Caltech/ESA/DLR/FU Berlin/MSSS. Cliccare sull’immagine per ingrandire i dettagli.

La stratificazione del Monte Sharp suggerisce che la montagna non sia altro che un residuo che si è formato dopo una lunga serie di depositi, risultati di un impatto massiccio che ha prodotto il cratere Gale, oltre tre miliardi di anni fa. Gli strati sono come un libro di storia in tanti capitoli successivi e testimonianza delle condizioni ambientali del momento in cui ogni strato si è venuto a formare.

Durante il suo primo anno di attività, Curiosity ha trasmesso più di 190 Gigabits di dati, fatto più di 71000 immagini, sparato oltre 75000 raggi laser per studiare la composizione delle rocce e del terreno e forato in due le rocce per un’analisi del campione.  E dopo 351 giorni, Curiosity ha superato i suoi 1600 metri (circa un miglio) di viaggio sul suolo marziano.

Monte Sharp si trova a circa otto chilometri di distanza, in linea d’aria da Curiosity.  Ci sono state differenti opzioni sul percorso pianificato di Curiosity” ha affermato Jim Erickson, Project Manager di Curiosity presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California.
Quanto durerà il viaggio verso il Monte Sharp? Probabilmente circa un anno, ha affermato Erickson. “Abbiamo messo un nuovo software, chiamato Autonav, ossia navigazione autonoma (autonomous navigation) sul veicolo nel marzo 2013. Questo aumenterà la sua abilità a correre”. Ma tutto dipenderà dal tipo di terreno, anche se finora non vi sono stati problemi.

Per le immagini: PhotoJournal del Jet Propulsion Laboratory della NASA- PIA16064: Martian Treasure Map – http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA16064 e
PIA16058: Curiosity Cradled by Gale Crater – http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA16058

Sabrina

A sinistra, una mappa della superficie di Marte mostra dei depositi sedimentari in forma di canali interpretati come un antico delta di un fiume in Aeolis Dorsa. A destra, un moderno delta sulla superficie terrestre. Cliccare sull’immagine per ingrandire. Crediti: DiBiase et al./Journal of Geophysical Research/2013 and USGS/NASA Landsat.

Alcuni ricercatori hanno individuato ulteriori evidenze di un enorme oceano su Marte che copriva la maggior parte della superficie del pianeta miliardi di anni fa.

Gli ultimi indizi sono stati trovati in alcune foto dal potente Mars Reconnaissance Orbiter della NASA che orbita intorno al pianeta. Le immagini mostrano quello che sembra essere un antico delta di un fiume che si riversava in un vasto oceano marziano che copriva, molto tempo fa, circa un terzo dell’intera superficie del pianeta rosso. Questo è quanto emerge ora da uno studio di alcuni ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena, California.

“Gli scienziati da tempo hanno ipotizzato che le pianure settentrionali di Marte siano i fondali di un oceano oramai secco ma nessuno finora aveva ancora trovato le prove fumanti” ha affermato il secondo autore dello studio, Mike Lamb, Assistant Professor di Geologia presso il Caltech. La nuova ricerca non fornisce la prova a lungo cercata, hanno sottolineato i ricercatori, ma ne rafforza ulteriormente l’ipotesi.

Il team ha studiato le immagini ad alta risoluzione di una zona di pianure settentrionali che sono state scattate dalla fotocamera HiRISE a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter della NASA che può distinguere caratteristiche più piccole di 25 centimetri sulla superficie del pianeta rosso.

In particolare, i ricercatori hanno esaminato una zona di cento chilometri quadrati che è parte di una regione più grande chiamata Aeolis Dorsa, che si trova a circa mille chilometri dal Cratere Gale, dove il rover Curiosity della NASA è atterrato nell’agosto dell’anno scorso per una missione della durata di due anni con lo scopo di valutare la possibilità di forme di vita nell’epoca presente e in quella passata di Marte.

La piccola sezione di Aeolis Dorsa presenta molte creste chiamate “canali invertiti” che si formano nel fondo dei fiumi col passare del tempo quando il materiale grossolano, come la ghiaia, viene a depositarsi per il continuo scorrere dell’acqua. I canali invertiti possono permanere a lungo dopo che i fiumi che li hanno creati sono evaporati, aiutando i ricercatori a risalire all’attività passata dell’acqua liquida su Marte.

Il Monte Olympus, il più gigantesco monte del nostro Sistema Solare. Crediti: Kees Veenenbos The Netherlands.

Le immagini di HiRISE hanno permesso ad un gruppo di ricercatori di fare proprio questo nella sezione di Aeolis Dorsa esaminata con grande dettaglio. In particolare, gli studiosi hanno trovato che i canali invertiti si sono sparpagliati in modo evidente e presentavano pendenze piuttosto ripide verso il basso, vicino allo foce, proprio come qui sulla Terra quando si avvicinano e si riversano  nel mare.

Il delta dell’antico fiume marziano è stato scoperto molto prima di questa scoperta, ma la maggior parte dei delta sono stati avvistati all’interno di crateri o in altre regioni delimitate geologicamente, fornendo evidenza di laghi, ma non di veri e propri oceani.

Il delta che è stato trovato è piuttosto diverso da quelli scoperti in precedenza. “Questo è probabilmente una delle prove più convincenti dell’esistenza di un delta in una regione sconfinata; il delta sottolinea l’esistenza di un grande corpo d’acqua nell’emisfero settentrionale di Marte” ha affermato l’autore capo Roman DiBiase, Post PhD al Caltech.

Quanto sia stato grande questo specchio d’acqua rimane ancora una questione aperta. Si suppone che la sua estensione potesse coprire tutta Aeolis Dorsa, che si estende oggi per circa centomila chilometri quadrati. E potrebbe pure essere l’oceano a lungo ipotizzato, quello che alcuni scienziati hanno sospettato copriva un terzo della superficie di Marte.

E’ possibile che il delta Aeolis Dorsa fosse un tempo confinato da un cratere o da un’altra caratteristica che da allora si è completamente erosa. Tuttavia questa interpretazione comporta che la superficie di Marte sia più attiva geologicamente di quello che i ricercatori pensano.

I ricercatori hanno in programma di continuare la ricerca di segni di un potenziale oceano lungo le sue coste, nel tentativo di far luce sul più caldo e umido passato del Pianeta Rosso.

Lo studio è stato pubblicato online sul numero del 12 luglio sul Journal of Geophysical Research.

Fonte Space.com: Ancient Mars River May Have Flowed Into Huge Ocean .

Sabrina