Un Sistema Solare in miniatura

La stella si chiama KOI 351, è situata a circa 2500 anni luce dalla Terra ed è catalogata così perché individuata dal satellite della NASA Kepler come un oggetto interessante con possibili pianeti che transitano di fronte al suo disco (KOI – Kepler Object of Interest – Oggetto Kepler Interessante). Ed in effetti attorno a questa stella sono stati trovati ben sette pianeti orbitanti. Tre trovati dal team di Kepler, altri quattro da un gruppo di astronomi europei, guidato da Juan Cabrera, astrofisico del DLR institute of Planetary research di Berlino, e del quale fa parte Davide Gandolfi, Research Fellow AstroFit presso l’INAF – Osservatorio Astrofisico di Catania. Una conferma successiva di questa scoperta è arrivata recentemente da un gruppo di ricercatori guidato da Joseph R. Schmitt dell’Università di Yale. I primi tre pianeti scoperti dal team di Kepler nel 2011 hanno periodi orbitali di 60, 211 e 332 giorni, mentre i quattro individuati per la prima volta dal team di cui fa parte Davide Gandolfi hanno periodi orbitali di 7, 9, 92 e 125 giorni. La curiosità di questo sistema non è solo legata al numero di pianeti che transitano di fronte alla stella, che già di per sé è un primato. Ciò che rende il sistema veramente peculiare è dato dalla distanza che separa i pianeti dalla loro stella e non solo: “Il sistema planetario attorno a KOI-351 è un vero detentore di records – dice Davide Gandolfi – è il primo sistema planetario con ben 7 pianeti transitanti ed assomiglia ad un Sistema Solare in miniatura, con i pianeti più piccoli all’interno e quelli gassosi all’esterno. I cinque pianeti interni hanno un raggio compreso tra 1 e 3 raggi terrestri ed orbitano ad un distanza minore di quella che separa Venere dal Sole, mentre i due pianeti più esterni, di tipo Gioviano, orbitano alla stessa distanza che separa Venere e la Terra dal Sole.” “Il sistema è poi gravitazionalmente stabile, anche se i pianeti hanno orbite così vicini le une con le altre ed i periodi orbitali sono in risonanza tra loro. Infine – conclude Davide Gandolfi – questi pianeti sono soggetti ad intense interazioni gravitazionali reciproche: ad esempio, il periodo orbitale del pianeta KOI-351g mostra delle variazioni fino a 26 ore. Questo è un altro record per la scienza planetaria: nessun altro esopianeta scoperto fino ad oggi mostra una variazione del suo periodo orbitale così grande!”.
di Francesco Rea (INAF)

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Così simile al nostro pianeta ma la sua superficie raggiunge i 3000 gradi …

Ruota intorno a Kepler-78, ha una massa come la Terra ed è roccioso come il nostro pianeta. È il pianeta extra sistema solare sin qui trovato con dimensioni e densità più simili a quelle del nostro pianeta, la Terra, che ha le condizioni fondamentali perché ci sia vita. Lo ha trovato HARPS-N il cacciatore di pianeti installato al Telescopio Nazionale Galileo, alle Canarie, gemello del cacciatore HARPS all’osservatorio dell’ESO di La Silla in Cile, ma con la stessa vista sulla costellazione del Cigno che era propria del satellite Kepler della NASA. E infatti il pianeta del sistema di Kepler-78 è uno dei tanti candidati individuati dal satellite americani prima che il malfunzionamento dei suoi giroscopi lo mettessero fuori uso. L’oggetto che ruota intorno a Kepler-78 è un pianeta di taglia terrestre ma la sua orbita è strettissima: un periodo di rivoluzione della durata di sole 8.5 ore e distante un centesimo di Unità Astronomica (poco più di un milione di chilometri) dalla sua stella che, sebbene circa il 70% di massa del nostro Sole, a quella distanza rende la superficie decisamente rovente. Solo con la precisione di Harps-N si possono determinare i parametri così dettagliatamente, anche se nello stesso numero della rivista Nature appare un articolo con lo stesso pianeta misurato dal telescopio Keck, con il cui gruppo di ricerca guidato da Francesco Pepe dell’Osservatorio di Ginevra e padre dello spettrometro Harps-N, si è confrontato e sincronizzato per la pubblicazione. “È un risultato straordinario – dice Giovanni Bignami presidente dell’Istituto Nazionale di Astrofisica a cui fa capo il TNG – mai si era arrivati così vicini ad individuare un pianeta di massa e densità simili a quelli della Terra. Una dimostrazione di come la caccia agli esopianeti si stia affinando e di quanto sia stata corretta la scelta di installare lo spettrometro Harps al Telescopio Nazionale Galileo, mettendolo nelle condizioni di guardare lo stesso emisfero del satellite Kepler, usando sinergicamente due tecniche per rilevare pianeti extra solari”. “Le mie vive congratulazioni a tutta la squadra INAF coinvolta e in particolare a Giusi Micela, direttore dell’Osservatorio Astronomico di Palermo, che ha fortemente voluto questo strumento”, conclude il presidente dell’INAF. Per Francesco Pepe “HARPS – N fornirà ulteriori sorprendenti risultati e, forse, troveremo un pianeta extrasolare abitabile con caratteristiche simili alla Terra. Il futuro sta nella combinazione di tutte le tecniche e le strumentazioni per ottenere un quadro globale di come gli esopianeti sono fatti, di come si formano e si evolvono”. HARPS usa la tecnica delle perturbazioni gravitazionali che un pianeta provoca alla sua stella madre, mentre Kepler quella delle piccole diminuzioni di luminosità prodotte dal passaggio di un pianeta davanti al suo sole. “Non è la prima volta che vi sono pubblicazioni con i dati Harps-N – aggiunge Emilio Molinari direttore del TNG – È già successo con il gruppo italiano GAPS recentemente riunito all’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo e che ha festeggiato quota mille dei pianeti extrasolare. Ma la caccia agli exoplanets è un gioco di pazienza”. (vedi media inaf). HARPS- N, (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher, spettrografo di precisione progettato per identificare e caratterizzare pianeti extrasolari simili per massa e struttura alla Terra e per studi di astrosismologia) contrariamente al suo omologo dell’ESO, “guarda” l’emisfero nord del cielo. Lo strumento è il gemello di quello già installato e operativo al telescopio da 3,6 metri dell’ESO a La Silla, sulle Ande cilene. Ma, essendo collocato a nord dell’equatore, ha condizioni osservative migliori per la zona di cielo occupata dalla costellazione del Cigno e della Lira. Una caratteristica di primaria importanza, visto che Kepler ha indicato centinaia di possibili candidati, scovati proprio in una regione all’interno della costellazione del Cigno. Per avere la conferma che questi “allarmi” siano realmente prodotti da pianeti, c’è bisogno di lunghe e ripetute osservazioni con misure di alta precisione realizzate da telescopi sulla Terra. Questo per riuscire a registrare le piccolissime perturbazioni nel moto delle stelle dovute agli effetti gravitazionali prodotti da corpi celesti – in questo caso pianeti – in orbita intorno ad esse. Il progetto HARPS-N è coordinato da un consorzio internazionale guidato dall’Osservatorio dell’Università di Ginevra, a cui partecipa l’Istituto Nazionale di Astrofisica, lo Harvard Smithsonian Astrophysical Observatory, lo Harvard College Observatory e lo Harvard University Origins of Life Initiative negli Stati Uniti, e le università di St. Andrews e Edinburgh e la Queen’s University di Belfast nel Regno Unito.
di Francesco Rea (INAF)

Eclissi di Sole il 3 novembre

In attesa di un’altra eclissi parziale decisamente più maestosa, nel 2015, accontentiamoci di osservare (o semplicemente di sapere che si verificherà) un’eclissi Totale-Anulare di Sole che interesserà praticamente tutta l’Africa, a parte la zona di Città del Capo: come sappiamo, tutte le eclissi sono fenomeni che si possono osservare sulla terra solamente all’interno di una zona ben determinata e calcolabile con larghissimo anticipo. Per ogni eclissi perciò ci sarà una fascia della Terra particolarmente fortunata, altre zone potranno godere di maggiore o minore copertura del Sole da parte della Luna, mentre in un’altra fascia ci saranno le zone più sfortunate.  In questo caso la nostra penisola sarà praticamente tagliata in due da quella odiata linea rossa che indica il limite settentrionale di visibilità dell’eclissi. La Sardegna, tutta la Sicilia e gran parte dell’Italia Meridionale potrà godere di questo raro evento, superando a stento una percentuale di oscuramento pari al 10%: la zona più fortunata sarà la più meridionale dell’Italia, per intenderci l’Isola di Lampedusa, con un grado di oscuramento pari a 10% alle 13:20.

Stelle nel cielo di novembre

La notte si allunga, il Sole anticipa sempre più il suo tramonto, e questo ci regala qualche ora in più di osservazione della volta stellata. È così che allo spengersi delle ultime luci del crepuscolo avremo ancora l’opportunità di ammirare brevemente, sull’orizzonte occidentale, alcuni degli astri caratteristici del cielo estivo come il Triangolo Estivo (descritto ampiamente nelle rubriche dei mesi precedenti). Lungo la fascia zodiacale nelle prime ore della sera possiamo riconoscere il Capricorno e l’Acquario, deboli costellazioni prive di stelle particolarmente brillanti. Proseguendo verso Sud, troviamo i Pesci e la minuscola costellazione dell’Ariete. Chi osserva da luoghi con l’orizzonte meridionale privo di ostacoli – in pianura o sul mare – può cimentarsi nel riconoscimento delle costellazioni che si estendono al di sotto dell’eclittica: la Balena e più a Ovest, sotto l’Acquario, il Pesce Australe, dove si può facilmente riconoscere una stella brillante, Fomalhaut. Verso Est vedremo sorgere le costellazioni zodiacali che domineranno il cielo nell’imminente inverno: vedremo così prima il Toro e successivamente i Gemelli. In tarda serata nel cielo orientale si inizieranno a vedere altre costellazioni, prossime protagoniste dei cieli invernali: il Cancro, a sinistra dei Gemelli, e nella seconda parte della notte, il Leone. Inconfondibili, a Sud-Est nelle prime ore della notte, le costellazioni di Orione e del Cane Maggiore, con la luminosissima Sirio. Sopra i Gemelli e il Toro è facilmente identificabile un’altra costellazione che vedremo ben alta in cielo per i prossimi mesi: si tratta dell’Auriga, dalla caratteristica forma a pentagono, in cui uno dei vertici è rappresentato da una delle stelle più luminose della volta celeste, Capella. In prossimità dello zenit, sulla nostra verticale, godono ancora di visibilità ottimale lecostellazioni già descritte nel “cielo di ottobre”: il grande quadrilatero di Pegaso, seguito, verso Nord Est, da Andromeda e da Perseo e, più vicine al Polo Nord Celeste, la “W” di Cassiopea e il meno appariscente Cefeo. Proseguiamo il tour e soffermiamoci sulla piccola costellazione del Triangolo, tra Andromeda e l’Ariete: in essa si trova la galassia a spirale M33, ben nota a tutti gli astrofili: è la terza componente per importanza del “gruppo locale”, la concentrazione di galassie di cui fanno parte la nostra Via Lattea e la notissimagalassia di Andromeda. A Settentrione troviamo come sempre l’Orsa Maggiore e l’Orsa Minore, con la stella polare immobile ad indicarci il Nord (come trovare la polare?) tra le due Orse possiamo riconoscere il Dragone.
Tratto da Il cielo nel mese di novembre 2013 di Stefano Simoni (Astronomia.com)

Dai diamanti non nasce niente

Per fare un pianeta abitabile, in qualche modo simile alla Terra, occorre una lunga lista di ingredienti e adeguate modalità di miscelazione. Innanzitutto deve essere sufficientemente compatto e risiedere nei quartieri temperati del suo sistema stellare, la cosiddetta fascia abitabile, in modo da potere ospitare acqua allo stato liquido sulla sua superficie.
La composizione delle rocce dal cui amalgama prende origine il pianeta non deve, però, essere troppo ricca in carbonio, pena il rinsecchimento dell’impasto.
Questa, in sintesi, la conclusione a cui è arrivato un gruppo di ricerca internazionale, guidato da Torrence Johnson delJet Propulsion Laboratory della NASA, che ha sviluppato un modello teorico per l’evoluzione planetaria basato sul rapporto carbonio-ossigeno riscontrabile nel Sole.
Come le altre stelle, anche la nostra ha ereditato un insieme di elementi chimici dal Big Bang e dalle precedenti generazioni di stelle, una zuppa composta principalmente d’idrogeno ed elio e poi di altri ingredienti come azoto, silicio, carbonio e ossigeno, in diverse proporzioni.
Il Sole è una stella relativamente povera in carbonio e, di conseguenza, la Terra è costituita principalmente da rocce silicatiche. D’altra parte, è prevedibile che attorno a stelle ricche in carbonio si trovino pianeti abbondanti di tale elemento nelle sue varie forme, compreso il diamante.
Il modello sviluppato da Johnson e colleghi permette di calcolare con precisione quanta acqua sia rimasta intrappolata in forma di ghiaccio ai primordi della storia del sistema solare, miliardi di anni fa, prima che si cominciasse a formare la Terra. Ghiaccio che successivamente avrebbe alimentato le riserve d’acqua della Terra mediante l’impatto di comete ed asteroidi, sebbene questa teoria sia ancora in discussione.
Quando i ricercatori hanno applicato il modello alle stelle ricche in carbonio, l’acqua è semplicemente scomparsa nei loro calcoli. «I mattoni fondamentali alla base dei nostri oceani sono gli asteroidi e le comete ghiacciate,» ha spiegato Johnson. «Seguendo le loro tracce, troviamo che i pianeti attorno a stelle ricche in carbonio divengono aridi.»
Il motivo dell’inaridimento è presto detto: il carbonio in eccesso nei sistemi stellari in evoluzione s’impossessa dell’ossigeno disponibile per formare monossido di carbonio, inibendo quindi la formazione d’acqua.
«E’ ironico che il carbonio, l’elemento chimico principale della vita, diventando troppo abbondante si porti via l’ossigeno che potrebbe diventare acqua, il solvente essenziale per la vita così come la conosciamo,» ha aggiunto Jonathan Lunine della Cornell University e collaboratore della ricerca.
I risultati di questa ricerca aiuteranno a selezionare gli esopianeti in fascia abitabile che presentino maggiore probabilità di trovarvi tracce di vita. «Non tutti i pianeti rocciosi si sono formati nella stessa maniera,» conclude Lunine. «I cosiddetti pianeti di diamante delle dimensioni della Terra, ammesso che esistano, ci apparirebbero totalmente alieni: mondi senza oceani e privi di vita.»
di Stefano Parisini (INAF)

Il fantasmino più freddo dell’Universo

Detiene da tempo il record come posto più freddo dell’Universo: la nebulosa Boomerang è una specie di frigorifero cosmico, dove il gas in rapida espansione ha raggiunto l’abissale temperatura di 1 grado Kelvin(meno 272 gradi sotto lo zero Celsius), persino più fredda dell’algido bagliore residuo del Big Bang, il fondo cosmico in microonde a 2,8 gradi Kelvin.
La nebulosa Boomerang deve il nome alla forma lobata e leggermente asimmetrica desunta dalle prime osservazioni effettuate con telescopi terrestri. Successive immagini del 2003 ottenute dal telescopio spaziale Hubble hanno poi svelato i dettagli di una delicata struttura a clessidra, che ricorda anche le sgargianti ali di una farfalla in ulteriori osservazioni del 2005.
Ora, grazie al radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) dell’Eso in Cile, un gruppo di astronomi ha ottenuto una nuova visione di questo affascinante oggetto cosmico, svelandone la suavera forma.
Una forma che nelle lunghezze d’onda a cui è sensibile ALMA appare quasi come un misterioso “fantasmino”, un’inconsistente presenza che invece dà molta solidità alla comprensione della sua fredda natura.
«Quella che sembrava una forma a doppio lobo – o a boomerang appunto – vista da Terra con telescopi ottici, è in realtà una struttura molto più ampia che si sta rapidamente espandendo nello spazio» sintetizza Raghvendra Sahai, ricercatore del Jet Propulsion Laboratory della NASA e primo autore dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal.
La nebulosa Boomerang, localizzata a circa 5.000 anni luce di distanza nella costellazione del Centauro, è un esemplare relativamente giovane di nebulosa planetaria. Contrariamente a quanto suggerisce il nome, le nebulose planetarie rappresentano la fase finale di vita per le stelle di dimensioni simili al nostro Sole, quando si spogliano progressivamente dei loro strati di gas più esterni. Ciò che rimane al centro sono stelle nane bianche che emettono un’intensa radiazione ultravioletta. Sotto questa pioggia di radiazioni, il gas diventa luminescente in una gamma sfavillante di colori .
Questa nebulosa in particolare è ancora nello stadio cosiddetto pre-planetario, una fase in cui la stella centrale non è ancora diventata abbastanza calda da poter emettere sufficiente radiazione ultravioletta e produrre il caratteristico bagliore. In questa fase, la nebulosa può essere osservata attraverso la riflessione della luce stellare su grani di polvere circostanti.
La forma a clessidra osservata da Hubble – in questa come in altre nebulose planetarie – è il risultato di flussi di plasma ad alta velocità emessi dalla stella centrale, getti che scavano dei buchi nella circostante nuvola di gas, precedentemente espulsa dalla stella quando si trovava nella fase di gigante rossa.
Tuttavia, altre osservazioni effettuate nelle lunghezze d’onda millimetriche non hanno confermato che la nebulosa Boomerang possieda davvero un “vitino da vespa”, ma hanno rivelato piuttosto una “pancia” sferoidale e piuttosto uniforme.
La risoluzione senza precedenti del radiotelescopio ALMA ha permesso di ricomporre questa discrepanza. Osservando la distribuzione delle molecole di monossido di carbonio – che risplende appunto nelle lunghezze d’onda attorno al millimetro – gli astronomi sono stati in grado di rilevare la struttura a doppio lobo vista da Hubble, ma solamente nelle regioni centrali della nebulosa. Più esternamente, è stata invece osservata un’estesa nube di gas di forma approssimativamente tondeggiante.
Il gruppo di ricerca ha anche scoperto una densa striscia di grani di polvere, grandi pochi millimetri, che avvolge la stella e che fornisce una spiegazione alla sua forma a clessidra osservabile in luce visibile. I granelli di polvere hanno creato una maschera che nasconde una porzione della stella centrale, facendo in modo che la sua luce filtri nella nebulosa solamente in porzioni ristrette e opposte.
«Tutto questo è importante per capire come le stelle muoiano e divengano nebulose planetarie» commenta Sahai. «Utilizzando ALMA, siamo stati in grado, letteralmente e figurativamente, di gettare nuova luce sugli spasmi finali di una stella simile al nostro Sole.»
La nuova ricerca indica anche che le propaggini esterne della nebulosa stanno cominciando a riscaldarsi, benché siano ancora più fredde del fondo cosmico in microonde. Questo riscaldamento, secondo i ricercatori, può essere dovuto all’effetto fotoelettrico, un fenomeno fisico per cui un materiale solido emette elettroni quando colpito da fotoni di sufficiente energia.
di Stefano Parisini (INAF)

Echi di guerra dal buco nero centrale

Zitto e quieto. Così ci viene sempre presentato Sagittarius A* (dove l’asterisco sta per “stella”), il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia. Un gigante placido che non ha più in serbo alcuna sorpresa, almeno non nell’immediato, se non qualche sporadico spuntino. In passato, però, anche Sgr A* dev’essere stato un soggetto parecchio inquieto. Di alcuni episodi, come l’esplosione risalente a due milioni d’anni fa, ancora portiamo i segni. Ma non c’è bisogno di risalire così indietro nel tempo: il telescopio spaziale Chandra della NASA ha appena registrato l’eco di ben due boati luminosi non più vecchi di qualche secolo.
Lo studio, condotto da un team guidato da Maïca Clavel dell’APC (Astro Particule et Cosmologie) di Parigi e pubblicato questo ottobre su Astronomy and Astrophysics, è il primo nel quale le firme di due esplosioni (outburst) distinte siano presenti all’interno d’uno stesso insieme di dati. Ed è anche la prima volta in cui s’osservano contemporaneamente emissioni in banda X sia in aumento che in diminuzione relativamente a una stessa struttura.
Questo perché ciò che Chandra ha visto provenire dai dintorni di Sgr A* non è un segnale diretto, bensì la sua eco. L’eco d’emissioni luminose (flares) originate da almeno due episodi distinti di caduta di materia nelle spire del buco nero. Quale materia non è dato saperlo: si pensa possa essere stato il gas strappato a una stella, o magari un pianeta, o ancora i residui d’una collisione fra due stelle. I ricercatori hanno pure preso in considerazione la possibilità che il colpevole sia una magnetar scoperta di recente nei pressi di Sgr A*, ma in tal caso si sarebbe dovuto trattare di un’esplosione assai più potente di quella più intensa mai registrata proveniente da questa classe d’oggetti.
Se in questo doppio cold case rimangono ancora incertezze sull’identità delle “vittime”, il processo grazie al quale i fatti sono venuti alla luce – l’eco luminosa registrata da Chandra – è invece piuttosto chiaro: si chiama fluorescenza, ed è dovuto, in questo caso specifico, agli atomi di ferro presenti nelle nubi di gas che circondano Sgr A*. Il bombardamento di raggi X degli outburst strappa da questi atomi alcuni elettroni dalle orbite interne, quelle più vicine al nucleo, lasciando così dei buchi. Buchi che vengono immediatamente riempiti dagli elettroni più esterni, i quali serrando i ranghi emettono a loro volta fotoni X.
L’effetto complessivo è grosso modo quello d’un segnale che rimbalza contro una parete, proprio come un’eco. E, come un’eco, è molto più debole – almeno un milione di volte, stimano gli astronomi – rispetto al segnale originale: quello che avrebbero osservato i nostri antenati di qualche secolo addietro se avessero avuto a disposizione un telescopio come Chandra.
di Marco Malaspina (INAF)

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