DATA: Giovedì 16 Gennaio 2014

FONTE: http://www.teramonews.com

AUTORE: Nicola Facciolini

La straordinaria pietra miliare dei primi mille esomondi alieni scoperti è stata appena infranta dagli astronomi dell’Osservatorio Europeo Australe (ESO) che grazie al cacciatore di esomondi alieni, il potente spettrografo Harps accoppiato al telescopio di 3,6 metri di La Silla in Cile, hanno rivelato tre esopianeti in orbita intorno a stelle dell’ammasso Messier 67 distante dalla Terra circa 2500 anni luce. Anche se più di un migliaio di pianeti sono stati scoperti e confermati al di fuori del nostro Sistema Solare solo pochissimi sono stati trovati negli ammassi stellari.

Uno dei nuovi esopianeti è in orbita intorno a un raro astro gemello del Sole, una stella quasi del tutto identica al nostro luminare sotto tutti i punti di vista. Gli esomondi in orbita intorno alle altre stelle sono molto comuni nella nostra Galassia e in tutto il Multiverso. Si stima che nella Via Lattea esistano almeno 40 milioni di pianeti simili alla Terra. Sono stati trovati esopianeti intorno ad astri di una grande varietà di età e composizione chimica, sparsi in tutto il cielo. Finora solo pochissimi esomondi sono stati rivelati negli ammassi stellari che si dividono in due classi principali. Gli ammassi aperti sono gruppi di stelle formate insieme da una sola nube di gas e polvere nel recente passato, frutto dell’esplosione di supernovae. Si trovano soprattutto nei bracci a spirale delle galassie come la nostra Via Lattea. Poi ci sono gli ammassi globulari, collezioni sferiche molto più grandi di astri vecchi che orbitano intorno al centro di una galassia, come la nostra. Nonostante le accurate ricerche finora nessun esopianeta è stato trovato in un ammasso globulare e comunque meno di sei in ammassi aperti. Gli esomondi scoperti negli ultimi due anni sono stati rivelati negli ammassi NGC 6811, Messier 44 e più recentemente uno nell’ammasso delle Iadi, brillante e vicino.

La scoperta dell’Eso è particolarmente strana poiché è noto che la maggior parte delle stelle nasce negli ammassi per poi migrare con i propri sistemi solari. Gli astronomi si sono chiesti se ci fosse qualche diverso meccanismo nella formazione degli esopianeti negli ammassi stellari per spiegare questa scarsità. Anna Brucalassi del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics di Garching in Germania, prima autrice del nuovo lavoro “Three planetary companions around M67 stars”, che verrà pubblicato dalla rivista Astronomy & Astrophysics, osserva che “nell’ammasso stellare Messier 67 le stelle hanno più o meno la stessa età e composizione del Sole: questo lo rende un laboratorio perfetto per studiare quanti pianeti si formano in questo ambiente affollato e se si formano preferenzialmente intorno a stelle più o meno massicce”. L’equipe di lavoro è composta da A. Brucalassi (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germania [MPE]; Sternwarte, Munich, Germania), L. Pasquini (ESO, Garching, Germania), R. Saglia (MPE; Sternwarte), M.T. Ruiz (Universidad de Chile, Santiago, Cile), P. Bonifacio (GEPI, Observatoire de Paris, CNRS, Univ. Paris Diderot, Francia), L.R. Bedin (INAF – Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), K. Biazzo (INAF-Osservatorio Astronomico di Catania, Italia), C. Melo (ESO, Santiago, Cile), C. Lovis (Observatoire de Geneve, Svizzera) e S. Randich (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italia). I risultati sono stati integrati con le osservazioni di altri telescopi in tutto il mondo, in particolare le rilevazioni dello strumento SOPHIE all’Osservatorio dell’Alta-Provenza in Francia, del telescopio svizzero Leonhard Euler da 1,2 m all’Osservatorio Eso di La Silla in Cile e del telescopio Hobby Eberly in Texas (Usa). Sono state seguite 88 stelle accuratamente selezionate in Messier 67 per un periodo di sei anni allo scopo di cercare i caratteristici piccoli moti astrali di avvicinamento ed allontanamento dalla Terra che rivelano la presenza di esopianeti in orbita. La maggior parte degli ammassi aperti si disperde dopo alcune decine di milioni di anni.

Gli ammassi che si formano con un’alta densità di stelle possono gravitazionalmente rimanere insieme più a lungo. Immaginare le luminose “notti” con vista da questi esomondi, è molto più che una mera speculazione fantascientifica. Messier 67 è uno di questi ammassi di più lunga durata, uno dei più anziani e meglio studiati perché relativamente vicino alla Terra. L’ammasso si trova a circa 2500 anni luce nella costellazione del Cancro e contiene circa 500 astri. Molte di queste stelle sono più deboli di quelle che di solito si osservano nelle ricerche di esopianeti e cercare di rivelare un debole segnale dai possibili esomondi ha spinto lo spettrografo Harps davvero al limite. Sono stati così scoperti tre esopianeti, due in orbita ad astri simili al Sole e uno in orbita intorno a una stella gigante rossa più massiccia ed evoluta. I primi due esopianeti hanno circa un terzo della massa di Giove e le loro orbite sono di sette e cinque giorni, rispettivamente. Il terzo pianeta impiega 122 giorni a compiere un giro (anno) intorno alla stella madre ed è più massiccio di Giove, forse con esolune. Bisogna anche considerare che le stime della massa dei pianeti ottenute con il metodo della velocità radiale sono limiti inferiori: se l’orbita del pianeta è molto inclinata, questo potrebbe avere una massa maggiore e creare gli stessi effetti osservati. Il primo di questi esomondi è in orbita intorno a una stella straordinaria, una di quelle più simili al Sole, un gemello solare quasi identico. È il primo gemello solare in un ammasso di cui sia stato scoperto un pianeta alieno. Gemello del Sole, analogo solare e stella di tipo solare sono classi di stelle così definite in base alla loro somiglianza con il nostro luminare. I gemelli solari sono quelli più simili al Sole in quanto a massa, temperatura ed abbondanze chimiche. I gemelli solari sono rari, mentre le altre classi, per cui le somiglianze richieste sono meno strette, sono molto più comuni. È attorno alle stelle gemelle solari che bisogna cercare l’esopianeta perfettamente identico alla nostra amata Terra. E ci siamo quasi. Due dei tre esomondi sono pianeti gioviani caldi, simili a Giove in dimensione ma molto più vicini alla loro stella madre e perciò molto più caldi.

Tutti e tre sono più vicini alla loro stella madre rispetto alla famosa zona abitabile Riccioli d’Oro dove le superfici planetarie rocciose possono ospitare l’acqua allo stato liquido, elemento essenziale per la vita così come la intendiamo. “Questi nuovi risultati mostrano che i pianeti negli ammassi aperti sono comuni quasi come nelle stelle isolate, ma non sono facili da individuare – rivela Luca Pasquini dell’Eso a Garching, coautore del nuovo articolo – i nuovi risultati sono in contrasto con lavori precedenti che non hanno trovato pianeti negli ammassi, ma in accordo con altre osservazioni più recenti. Stiamo continuando a osservare quest’ammasso per scoprire come le stelle con e senza esopianeti differiscano in massa e composizione chimica”. Il tasso di rivelamento di tre pianeti in un campione di 88 stelle in Messier 67 è vicino alla frequenza media degli esomondi effettivamente scoperti intorno a stelle che non appartengono a un ammasso. Le sorprese del nuovo Anno Domini 2014 non finiscono qui. Si trova 500 anni luce dal Sole e probabilmente orbita attorno a una stella molto giovane che a sua volta è distante dal Sole 440 anni luce e che si chiama ROXs 42B. L’oggetto misterioso è stato per ora battezzato ROXs 42Bb. Di lui si conosce tutto, tranne l’identità. Gli astronomi hanno misure dettagliate della temperatura, della gravità e della composizione molecolare, dati che sono stati attentamente registrati negli ultimi 7 anni. “Eppure non riusciamo a determinare se sia un pianeta o una stella mancata, le cosiddette nane brune – osserva Thayne Currie, postdoc al dipartimento di astronomia e astrofisica dell’Università di Toronto e prima firma del report sulla scoperta pubblicato questa settimana da Astrophysical Journal Letters – a seconda di quale misura prendiamo in considerazione, potrebbe essere l’una o l’altra cosa”. L’oggetto è circa 9 volte più massiccio di Giove, sotto il limite usato dagli astronomi per separare i pianeti dalle nane brune che sono più grandi. Il che farebbe optare per la classe dei pianeti giganti. Ma è collocato 30 volte più lontano dalla stella ROXs 42B rispetto a quanto lo sia Giove dal Sole: decisamente troppo per essere un pianeta in piena regola figlio della sua stella madre.

E questo farebbe pensare a nana bruna. Un bel grattacapo. Non è il primo né l’ultimo nella storia dell’Astronomia esoplanetaria nata nel 1992 del secolo scorso. Giusto pochi mesi fa sono stati scoperti altri due corpi celesti ardui da catalogare, in bilico tra pianeti solitari giganti e nane brune di massa molto ridotta. Nel loro caso, lo status borderline (non molti dissimile da quello psicotico di certi politicanti!) dipende esclusivamente dalla massa: troppo grandi per essere esomondi alieni, troppo piccoli per essere stelle. L’amletico dilemma di ROXs 42Bb potrebbe essere ancora più difficile da sciogliere ovvero potrebbe semplicemente mettere in discussione le attuali categorie tassonomiche, diventando così la prima nana bruna grande come un pianeta! Nel frattempo è diventato pienamente operativo lo strumento installato al telescopio Gemini South in Cile, capace di produrre immagini dirette di esopianeti di grande taglia. Le sue prime dettagliatissime riprese di Beta Pictoris b e del disco di polveri attorno alla giovane stella, presentate al 223esimo Meeting dell’American Astronomical Society, sono stupefacenti. Ci sono voluti quasi dieci anni per progettarlo, costruirlo e testarlo. Il Gemini Planet Imager promette di sfornare le prime immagini dirette di sistemi planetari dopo l’Hubble Space Telescope. A Washington D.C., la capitale degli Stati Uniti d’America, dell’Astronomia mondiale e della liberalizzazione dell’impresa spaziale privata, nei giorni scorsi si è discusso di molto, anche del futuro dell’Umanità. Servirebbero tomi solo per la sintesi. Qui ci limitiamo ad osservare che, grande come una piccola utilitaria, il GPI analizza la luce raccolta dallo specchio principale di 8 metri di diametro del telescopio Gemini South che si trova sulle montagne cilene, migliorando la qualità delle osservazioni con un sistema di ottica adattiva progettato ad hoc.

Rispetto agli analoghi dispositivi per la riduzione degli effetti negativi sulle immagini dovuti alla turbolenza atmosferica terrestre, quello del GPI è composto da un piccolo specchio deformabile di appena 2 centimetri quadrati sul cui retro sono presenti 4096 attuatori che ne modellano la forma. E questo per compensare le distorsioni sull’immagine prodotte sulla luce degli oggetti celesti nell’attraversamento degli strati più bassi dell’atmosfera. Lo specchio non è fatto di vetro ma da una banda deformabile di silicio, la cui forma viene modellata fino a mille volte al secondo con una precisione migliore di un nanometro, ossia di un miliardesimo di metro. Un’innovazione tecnologica che sinceramente desideriamo vedere e toccare sui dispositivi della Apple Inc: basta con i vetri in frantumi! Anche grazie a queste caratteristiche uniche, con il GPI gli astronomi sono in grado di produrre immagini dirette di pianeti extrasolari fino a 10 milioni di volte meno luminosi delle stelle attorno a cui orbitano. Come Beta Pictoris b, il pianeta che è stato ripreso nel Novembre 2013 durante le osservazioni di prima luce del Gemini Planet Imager che è anche riuscito a produrre il primo spettro di questo corpo celeste alieno, analizzandone l’atmosfera. Una seconda ripresa è stata invece effettuata sul sistema della stella HR4796A, evidenziando anche grazie alla modalità di osservazione in luce polarizzata i dettagli del disco di gas e polveri che lo circonda. “Le prestazioni richieste a questo strumento sono davvero estreme – rivela Lisa Poyneer, ingegnere del Lawrence Livermore National Laboratory negli Usa, istituto di ricerca d’eccellenza che ha guidato la costruzione del GPI – come naturale conseguenza, il suo sistema di ottica adattiva presenta numerose nuove tecnologie pensate specificamente per gli studi sugli esopianeti. Dopo anni di sviluppo e collaudi, è davvero gratificante constatare che il dispositivo funzioni così bene e ci restituisca immagini così notevoli”. GPI si aggiunge alla strumentazione più avanzata di cui dispongono oggi gli astronomi del mondo, completando e non soppiantando gli altri già in funzione, sia dallo spazio (Telescopio Kepler redivivo!) sia da Terra (gli spettrometri di precisione HARPS-South e HARPS-North, quest’ultimo installato al Telescopio Nazionale Galilei sulle isole Canarie).

Se Kepler è progettato per dare il meglio di sé nella caccia a pianeti di piccola taglia vicini alle stelle madri di età avanzata ma lontanissimi nello spaziotempo, il Gemini Planet Imager è capace di riprendere pianeti di recente formazione e di taglia gioviana con orbite ben più estese e vicine. “GPI rappresenta un passo fondamentale nella strada che porta alla comprensione di come si formano ed evolvono i sistemi planetary – osserva Dmitry Savransky, postdoc al LLNL ed ora alla Cornell University – le missioni di survey ad ampio campo hanno mostrato la grande abbondanza e varietà di pianeti che popolano la nostra Galassia. GPI ci permetterà di studiarne una frazione di essi, ma con un eccezionale livello di dettaglio”. Osservare direttamente le lontane atmosfere esoplanetarie, studiandone l’esatta composizione chimica, è fondamentale per capire se la vita esiste anche lassù o laggiù. Può essere di aiuto lo studio del pianeta Venere. A prima vista questo “splendido” mondo infuocato, il secondo in ordine di distanza dal Sole, così simile anche per massa alla Terra del passato e del futuro, appare come una sfocata sfera bianca senza troppi tratti distintivi, avvolta in un cremoso e pressoché uniforme manto di spesse nuvole acide che si fa leggermente più chiaro ai poli. Solo grazie a dettagliate osservazioni radar e infrarosse gli astronomi hanno imparato con gli anni a conoscere meglio Venere (l’assurda moda burocratica della Nasa e dell’Esa di inviare decine sonde automatiche su Marte, un pianeta morto, è ormai al collasso dopo i risultati 2004-2014 di Spirit e Opportunity!) scoprendo così come la sua superficie e la sua atmosfera siano tutt’altro che monotone. Grazie a Dio, l’Agenzia Spaziale Europea ha aggiunto un nuovo importante tassello nella comprensione delle dinamiche atmosferiche di Venere: uno studio delle onde gravitazionali presenti nella sua atmosfera ha rivelato quattro tipi diversi di onde atmosferiche: lunghe, medie, brevi e irregolari causate probabilmente dalla presenza sulla superficie del pianeta, a decine di chilometri distanza dalle nubi, di montagne e rilievi. Gli strumenti dell’orbiter Venus Express tra i quali il PFS e VIRTIS realizzati dall’INAF-IAPS di Roma, hanno studiato le nubi di alto livello di cui Venere è ricoperto, riuscendo a rilevare nel dettaglio le caratteristiche individuali di ognuna, difficili da analizzare su larga scala, scoprendo così un gran numero di treni d’onda che, nelle immagini diffuse dall’ESA, sembrano imitare le onde mare. La nuova ricerca mostra come le onde si trovino principalmente alle alte latitudini settentrionali del pianeta Venere, in particolare sopra Ishtar Terra, un altopiano di notevoli dimensioni che ospita i rilievi più alti del pianeta. Dove sono sbarcati soltanto i Russi nel secolo scorso.

L’analisi scientifica dei dati è stata pubblicata sulla rivista Icarus in uno studio di cui la prima autrice è l’italiana Arianna Piccialli. A dispetto della sua apparenza, Venere è un pianeta infernale piuttosto turbolento. Sulla sua superficie le temperature toccano i 450 gradi Celsius. Non vengono mitigate dai venti che a quell’altezza soffiano lenti attorno ai 3 chilometri orari. Salendo di una sessantina di chilometri, arrivando agli strati più alti delle nubi, la situazione è completamente ribaltata. Qui si toccano i meno 70 gradi Celsius di temperatura e i venti raggiungono i 400 chilometri orari. Un pianeta degno di una civiltà aliena umanoide costretta a vivere in cielo, magari su città sospese nel vuoto e gravitazionalmente assistite, simili alla celebre Stratos della serie classica di Star Trek. Sono state le due sonde spaziali sovietiche Vega1 e Vega2 a rivelare per prime, quasi trent’anni fa, l’esistenza di onde atmosferiche in corrispondenza delle cime di Venere. Oggi gli strumenti a bordo di Venus Express hanno permesso di studiare con nuovo e maggiore dettaglio queste formazioni nuvolose. È stata confermata la presenza di queste onde in corrispondenza della alture del pianeta. Uno dei meccanismi più plausibili per la loro creazione sembra proprio quello che viene innescato dallo spostamento di un flusso orizzontale di aria nel sorpassare un ostacolo. “Crediamo che queste onde siano almeno in parte legate al flusso atmosferico su Ishtar Terra, una regione montuosa che comprende le montagne più alte di Venere – rivela Silvia Tellmann, coautrice dello studio – non siamo ancora in grado di comprendere pienamente come tali ostacoli topografici possano farsi sentire fino ai livelli più alti dell’atmosfera, ma sembra probabile che questo sia uno dei processi chiave per la generazione di onde gravitazionali alle alte latitudini settentrionali di Venere. Le onde potrebbero formarsi quando un flusso d’aria stabile incontra le montagne”. Le sorprese sono tante. “L’influenza della topografia sulla circolazione atmosferica di Venere è stata prevista da molti modelli teorici – spiega Håkan Svedhem, Project Scientist dell’Esa per Venus Express – ma mai osservata in questo dettaglio. La comprensione dei meccanismi di influenza della superficie del pianeta sui processi atmosferici è fondamentale per riuscire a spiegare la rapida circolazione degli strati più alti delle nubi di Venere”. Utili per capire anche quelle per davvero aliene.

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