Curiosando tra le super-Terre.

La tabella pone a confronto la Terra, Giove e le principali famiglie di super-Terre scoperte da Kepler.


Dimensioni e temperature di alcuni esopianeti a confronto con i pianeti del sistema solare.


Rappresentazione artistica del transito di Kepler 11 e dei suoi 6 compagni davanti alla propria stella.


Stessa rappresentazione, stavolta, del primo sistema solare con un pianeta in orbita attorno a due stelle.


Nell'immagine della Via Lattea viene rappresentata l'area oggetto di osservazione da parte della sonda Kepler.


Per approfondire.

Il nuovo arrivato: Kepler-22b.

La gran parte dei sistemi solari ha una composizione analoga al nostro, pertanto si pensa che la maggioranza delle super-Terre (pianeti con massa superiore a quella della Terra di due-tre volte) contenga gli stessi elementi chimici del nostro pianeta in proporzioni non dissimili. Dunque è con grande soddisfazione che la comunità scientifica internazionale ha accolto la notizia che Kepler, nel mese di dicembre 2011, ha scoperto una super-Terra con due caratteristiche molto interessanti: una massa di 2,4 volte la Terra (dunque il più piccolo mai trovato) ed un'orbita posta all'interno della zona abitabile (quella in cui è possibile trovare acqua nei tre stati fisici, solida, liquida ed aeriforme). Kepler-22b ha un periodo di rivoluzione di 290 giorni e ruota intorno ad una stella, poco più piccola del Sole, di tipo G5; dovrebbe avere, inoltre, una temperatura superficiale di circa 22 °C.

Come lavora la sonda Kepler.

Lanciato dalla NASA nel 2009, l'osservatorio spaziale Kepler ha permesso, in breve tempo, di individuare un numero senza precedenti di pianeti extrasolari. A dicembre 2011, in poco più di due anni, ha quadruplicato il numero dei possibili candidati a pianeti extrasolari scoprendone oltre 2000. Questi, naturalmente dovranno essere confermati da altri telescopi a Terra. La sua missione prevede l'osservazione continua di oltre 150.000 stelle in  una regione del cielo prossima alla costellazione del Cigno e la misurazione della loro luminosità per identificare transiti planetari.

Possiede una fotocamera con 42 sensori con risoluzione totale di 95 megapixel che possono rilevare variazioni di luminosità dello 0,01 per cento. Per distinguere i segnali dal rumore, Kepler dovrà rilevare più volte ogni possibile transito e  quindi controllare le stesse stelle per anni. Benchè la maggioranza dei pianeti extrasolari scoperti ad oggi sia costituita da corpi giganti simili a Giove, gli astronomi stanno scoprendone alcuni non molto diversi dalla Terra. Purtroppo la grande distanza non consente, nemmeno con gli strumenti più potenti, di osservare i particolari della loro superficie (nuvole, montagne, vulcanismo); le osservazioni consentono di individuare solo indirettamente massa ed ampiezza dell'orbita, diametro e qualche altro dato quale l'atmosfera dei giganti gassosi, ma sempre per analogia con i pianeti gassosi del nostro sistema solare. Proprio questi modelli ci dicono che le super-Terre, cioè pianeti con massa molte volte superiori a quella della Terra, possono avere condizioni geologiche, climatiche, atmosferiche e dell'idrosfera comparabili con quelle del nostro pianeta, se non migliori.

Rispetto alle stelle intorno a cui orbitano, i pianeti sono sorgenti luminose molto deboli. Quindi solo pochissimi pianeti extrasolari, tutti molto grandi e brillanti, sono stati visti direttamente, risolti come minuscoli puntini distinti dalla loro stella. In alcuni casi sono stati individuati i colori del pianeta mescolati allo spettro della sua stella. La maggior parte degli altri è stata scoperta per via indiretta, usando il metodo dell'oscillazione o quello dei transiti.

METODO DELL'OSCILLAZIONE:

nel corso della propria rivoluzione la gravità di un pianeta esercita un'influenza sulla stella. Analizzando lo spettro della radiazione della stella si possono misurare variazioni molto piccole della sua velocità relativa rispetto alla Terra. La periodicità di quelle variazioni rivela la presenza del pianeta.

METODO DEI TRANSITI:

se l'orbita di un pianeta incrocia la linea di vista tra la stella e la Terra, il suo transito affievolisce leggermente la luce che riceviamo dall'astro, come la Luna, in un'eclissesolare parziale indebolisce la luce del Sole. Un pianeta grande come Giove riduce dell'uno per cento circa la radiazione della stella, uno grande quanto la Terra dello 0.01 per cento: tale variazione rientra nella sensibilità del telescopio spaziale Kepler.

Il numero di pianeti trovati da Kepler supera i 2000: il 10% ha dimensioni terrestri, il 30% appartiene alle super-Terre, il 50% ha le dimensioni di Nettuno, l'8% di Giove, il resto è più grande di quest'ultimo. Gliese 876 d orbita intorno alla nana rossa Gliese 876, a 15 anni luce dalla Terra, nella costellazione dell'Acquario. Al momento della sua scoperta nel 2005 era il pianeta extrasolare con la massa più piccola conosciuta e con una temperatura superficiale stimata tra i 150 ed i 400°C e massa 7,5 volte circa quella della Terra; è stata la prima super-Terra individuata con il metodo dell'oscillazione.

CoRoT-7 b, a  489 anni luce, è stato scoperto il 3 febbraio 2009 grazie alle periodiche deboli eclissi della stella madre al passaggio del pianeta. Ha raggio 1,58 volte quello della Terra, natura probabilmente rocciosa, densità e massa compresa tra 4,8 a 8,5 volte quella terrestre. La temperatura varia dai 2.000°C sul lato del pianeta esposto al sole ai -200°C sul lato opposto. Il periodo di rivoluzione è di sole 20,4 ore; è la prima super-Terra individuata con il metodo dei transiti. Orbita così vicino alla propria stella  che la sua superficie illuminata deve essere perennemente allo stato fuso. (I pianeti in orbita stretta entrano in risonanza mareale  sincrona con la propria stella e le mostrano sempre lo stesso emisfero, come la Luna con la Terra.)

 

Aggiornamento a Settembre 2013:

Il numero dei pianeti è, al momento, più che raddoppiato anche se quelli simili alla Terra (almeno per la possibilità di vita) sono relativamente pochi, non più di sedici. Quello che si è riuscito a fare (D. Deming e D. Charbonneau), invece, è piuttosto interessante. Esaminando le eclissi secondarie (quelle durante le quali il pianeta scompare dietro la propria stella, naturalmente se la sua orbita è di taglio rispetto alla nostra posizione) si è osservata la radiazione infrarossa riflessa dallo stesso verso la Terra semplicemente sottraendo alla radiazione totale Stella+pianeta quella della stella quando il pianeta non è visibile. E' stato così possibile ottenere informazioni sulla composizione chimica dell'atmosfera del pianeta. Esiste un'altra tecnica che consiste nell'osservare la luce dell'astro principale quando, durante il transito del pianeta davanti alla stella, essa passa attraverso l'atmosfera di quest'ultimo, la quale assorbe le radiazioni luminose corrispondenti a determinate molecole o atomi. L'esperienza è stata realizzata nel 2001 per il pianeta HD 209458b con l'Hubble Space Telescope da David Charbonneau del MIT, alla Harvard University, con il segnale del Sodio.

Terra e super-Terre.




1) Pianeta Terra.
2) GJ1214b, super-Terra, 2009, 6,5 masse terrestri, 2,7 raggi terrestri.
3) CoRoT-7b, super-Terra di tipo terrestre, 2009, 4,8 masse terrestri, 1,7 raggi terrestri, PERIODO ORBITALE: 20 ore,
4) Kepler 7b, gigante gassoso, 2009; 0,43 masse gioviane, 1,48 raggi gioviani. PERIODO ORBITALE: 4,9 giorni. CARATTERISTICHE: è il pianeta meno denso finora scoperto: potrebbe avere un piccolo nucleo.
5) HD149026b, gigante gassoso, 2005, 0,36 masse gioviane; 0,65 raggi gioviani, PERIODO ORBITALE: 69 ore, CARATTERISTICHE: è il gigante gassoso più denso che si conosca: orbita così vicino alla propria stella che la sua temperatura superficiale potrebbe essere superiore a 2300 kelvin.
6) Osiride (HD209458b), TIPO: gigante gassoso, 1999, 0,69 masse gioviane; 1,32 raggi gioviani, PERIODO ORBITALE: 3,5 giorni, CARATTERISTICHE: rivela la presenza di Ossigeno e Carbonio nell'atmosfera. Presente, forse, vapore acqueo.
7) Fomalhaut b, TIPO: gigante gassoso, 2008; 0.5-3 masse gioviane. RAGGIO: 1 raggio gioviano? PERIODO ORBITALE: 872 anni.

Da Le scienze, ott. 2010.