Riporto in prima pagina questo articolo di fine 2021 per aggiungere (in apertura) l'identificazione di un sistema stellare (centrato su una nana rossa) contenente almeno 2 pianeti di dimensioni terrestri, siti nella zona abitabile (che nel caso di una nana rossa è ben più vicina al stella di quella del sistema solare. Vedi figura sotto).
In questo biennio la soglia di 5000 pianeti è stata superata (5242) e ho scritto altri articoli sul tema (–> Il pianeta con nuvole di titanio e –> La prima foto di un esopianeta)
*** Aggiornamento 2023 ***
Il sistema TOI-700. Nane rosse e pianeti abitabili
Il consensus odierno è che un pianeta compatibile con la formazione della vita dovrebbe orbitare intorno ad una stella con vita media almeno pari a quella del Sole. Inoltre dovrebbe:
- essere roccioso, con un'atmosfera rarefatta e attività tettonica (necessaria al ricircolo materia) e dotato di magnetosfera;
- avere dimensioni simili alla Terra, ma non molto più grandi (si stima un 25-30% massimo più grandi prima che le dimensioni trattengano una atmosfera troppo spessa per permettere la vita);
- orbitare attorno a una stella con una produzione di energia stabile e continua e ...
- ... ad una distanza favorevole alla presenza di acqua liquida sulla sua superficie;
- avere un'abbondanza di elementi pesanti simile al nostro Sistema Solare;
- essere passato abbastanza tempo dalla sua formazione affinché la vita abbia avuto modo di modificare la biosfera del pianeta (necessario per essere "dedotta" dal nostro punto di osservazione).
Dal nostro punto di vista dovrebbe anche essere abbastanza vicino in modo che la tecnologia del prossimo futuro sia in grado di rilevare la presenza di firme biologiche.
Il nuovo sistema è noto come TOI-700 ed è stato identificato dal telescopio spaziale TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) lanciato nel 2018, nell'ambito della missione omonima.
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| Il sistema stellare con 4 dei suoi pianeti. |
L'interesse della notizia è duplice:
- nana rossa;
- pianeti dimensionalmente e "geograficamente" adeguati.
Nane rosse
Le nane rosse sono le stelle più comuni nell'universo (anche perché tra le più longeve) hanno subito un ottovolante di credibilità come luogo in cui cercare la vita.
All'inizio si pensava fossero la scelta migliore data la lunga vita e sostanziale stabilità ma la successiva scoperta di improvvisi getti di energia (brillamenti) associata alla prossimità della zona abitabile, rese il loro sistema un posto molto meno ospitale sul medio periodo (basta poco per spazzare via la vita – o anche "solo" l'atmosfera planetaria – anche se tali eventi si verificassero "solo" una volta ogni miliardo di anni).
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| Il confronto tra un sistema solare e quello di TRAPPIST-1 (uno dei più diversificati trovati finora, associato ad una nana rossa) con il colore delle orbite ad indicare il "clima adatto". Da notare che il raggio orbitale nel sistema della nana rossa si troverebbe molto all'interno della orbita di Mercurio. (Credit: NASA/JPL-Caltech) |
TOI-700 infatti, pur essendo una stella di classe M (nana rossa), è una delle nane rosse più massicce, poco più del 40% della massa del Sole. Inoltre ruota lentamente (una volta ogni 54 giorni, più lentamente del Sole – 27 giorni) e come tale ha anche una bassa attività.
Coerentemente con i rotatori lenti, non è mai stata vista brillare, ha un'attività trascurabile delle macchie solari ed ha una età stimata superiore a 1,5 miliardi di anni. Inoltre ha un contenuto di elementi pesanti quasi identico al Sole.
Questi i dati principali dei 4 esopianeti identificati (vedi link nella sezione successiva) a cui in futuro potrebbero aggiungersene altri:
- TOI-700b. Periodo orbitale (T) di 10 giorni; dimensione 91,4% della Terra (Mt),
- TOI-700c. T di 16 giorni; dimensioni 2,6 Mt.
- TOI-700e. T di 28 giorni; 95% Mt.
- TOI-700d. T 37 giorni; 105% Mt; nella zona abitabile.
È importante sottolineare che, oltre alla zona abitabile propriamente detta, c'è anche la zona abitabile estesa (o ottimistica), dove con opportune condizioni atmosferiche/tettoniche potrebbero ancora esistere sul pianeta zone con acqua liquida superficiale (ad esempio Venere e Marte avrebbero potuto essere buoni per la vita se avessero aveva un'atmosfera migliore o massa era maggiore e nucleo ancora attivo, rispettivamente).
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| Le due "zone abitabili" in rapporto al tipo di stella |
Dall'analisi del sistema TOI-700 si nota che i due pianeti interni, TOI-700b e TOI-700c, sono troppo caldi per essere biologicamente idonei interessanti per qualsiasi tipo di attività biologica, con in più il dubbio circa la reale "rocciosità" di TOI-700c.
TOI-700e e TOI-700d, sono invece quasi certamente rocciosi, con il pianeta più interno che si trova nella zona abitabile estesa e il pianeta più esterno situato nella zona abitabile standard. Molto probabilmente sono però in orbita sincrona con la stella (tidal locking) cioè la stessa situazione della Luna con la Terra a cui mostra sempre la stessa faccia.
La natura massiva delle nane rosse rende la zona abitabile prossimale all'orbita in cui si raggiunge il tidal lock.
Questo risulterebbe in un pianeta con una faccia sempre illuminata, una faccia nella notte perenne ed un "anello" crepuscolo/alba che sarebbe la zona ideale per ospitare la vita ... purché la stella non produca brillamenti. La parte illuminata non sarebbe "cotta " dalla stella visto che queste emettono meno energia (pochissimo UV e maggior parte infrarossi).
Quindi pur ipotizzato che i pianeti siano tidally locked, ci sono scenari che renderebbero questi pianeti "abitabili". Se l'atmosfera fosse ricca di CO2, il pianeta sarebbe uniformemente caldo, con venti che percorrono tutto il pianeta guidati dalle variazioni di temperatura e pressione e una zona "sicura" in quella del crepuscolo. Se però vi fossero anche vasti oceani, la abitabilità riguarderebbe zone molto più vaste, come una Terra primordiale.
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| Il pianeta TOI-700d con le opportune caratteristiche atmosferiche potrebbe essere idoneo alla vita nella zona del crepuscolo anche senza la presenza di mega oceani. Maggiori dettagli sul sito NASA |
Il prossimo futuro, con la rilevazione dei dati atmosferici ci potrà dire di più su quale sia lo scenario corretto.
*** Dicembre 2021 ***
L'aggiunta di 300 pianeti in un colpo solo fa raggiungere (quasi) quota 5000
Chiudiamo l'anno con il (quasi) raggiungimento dei 5 mila esopianeti confermati.
Se al 18 novembre, il numero di esopianeti confermati si assestava a 4575, ecco arrivare i dati del telescopio spaziale Kepler che ne aggiunge 366 in un colpo solo, contribuendo così al salto fino agli attuali 4884.
Nota. Il numero si riferisce ai pianeti extra sistema solare confermati. Il numero di candidati è due volte tanto, il tutto distribuito su poco più di 3600 sistemi stellari.
Il nuovo traguardo oltre al mero valore simbolico rappresenta anche l'ultimo contributo del telescopio spaziale Kepler, prima dell'esaurimento del carburante e alla "ibernazione" avvenuta nel 2018.
Il "pacchetto" di pianeti è anche il risultato di un nuovo algoritmo, creato alla UCLA, applicato all'identificazione dei periodici cali luminosità stellare che indicano la presenza di un pianeta in orbita (metodo dei transiti. Vedi la ➡️ postilla metodologica per una descrizione sommaria dei metodi oggi in uso).
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| Dall'analisi cumulativa dei dati si può inferire massa e orbita del pianeta candidato Image credit:gfycat |
Del resto lo scrutare porzioni dello spazio registrando la luminosità stellare per lunghi periodi è stato proprio il compito di questo telescopio spaziale nella sua missione durata quasi un decennio.
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| Lo spicchio di cielo su cui era puntato il telescopio Kepler (credit: space.com) |
Facile a dirsi ma nei fatti si tratta di un lavoro spesso tedioso quello degli astronomi che devono avvalersi che programmi creati ad hoc per ripulire l'immensa mole dei dati dal "rumore di fondo" e da alterazioni della luce dovute a molteplici cause terze. Un concetto riassunto bene in una recente intervista ad un astronomo che racconta come la quasi totalità del loro tempo oggi sia dedicata alla scrittura di programmi per computer per automatizzare l'analisi dei dati, limitando la "visione" (diretta o indiretta) del cielo ai loro tempi morti.
È stato così che dopo avere creato il nuovo software e averlo "nutrito" con tutti i 500 terabyte di dati (pari a circa 800 milioni di immagini) prodotti nell'arco della seconda parte della missione di Kepler, si sono trovati 381 esopianeti già noti e 366 nuovi candidati. Alcuni di questi curiosi, come il sistema contenente due giganti gassosi delle dimensioni di Saturno che orbitano insolitamente vicini tra loro e alla loro stella.
Il team della UCLA non era l'unico a lavorare sui dati di Kepler. Un altro importante contributo è venuto dalla Universities Space Research Association (USRA) che ha aggiunto 301 esopianeti all'elenco di quelli confermati. In questo caso il sistema di analisi è basato su Deep Learning su una architettura di reti neurali profonde chiamata ExoMiner, fatta girare sul supercomputer Pleiades della NASA. La sua potenza è tale da permettere in automatico di distinguere un vero candidato da un falso positivo, con una affidabilità superiore sia ai sistemi esistenti che all'analisi manuale degli esperti umani.
ExoMiner è stato utilizzato per analizzare i dati presenti nell'archivio di Kepler riferito agli esopianeti già identificati ma in attesa di conferma.
Nessuno dei nuovi esopianeti ha dimensioni terrestri o si trova nella cosiddetta zona abitabile dell'orbita. Nondimeno i dati sono importanti per ampliare le statistiche dei sistemi planetari nella Via Lattea (vi rimando al precedente articolo per la notizia sul primo pianeta extragalattico identificato).
I nuovi algoritmi potranno ora essere utilizzati sui dati ottenuti da missioni in corso come quella di TESS.
Il seguente grafico della NASA, nella versione editata da Xxxx riassume la tipologia dei pianeti finora scoperti, in base anche alla strumentazione usata (pre e post Kepler)
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| QUI il grafico aggiornato al 2022 (Credit: NASA / Ethan Siegel) |
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| (Credit: NASA via Ethan Siegel) |
Fonti
- Scaling K2. IV. A Uniform Planet Sample for Campaigns 1–8 and 10–18
Jon K. Zink et al 2021 AJ 162 259
- A Highly Accurate and Explainable Deep Learning Classifier that Validates 301 New Exoplanets
H. Valizadegan et al, arXiv (2021)
- New Deep Learning Method Adds 301 Planets to Kepler's Total Count
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Suggerimenti
Consiglio la consultazione del sito Aladin Lite. Si tratta di uno dei migliori strumenti disponibili online per guardare lo spazio attraverso gli "occhi" di molti telescopi ottenendo informazioni sulle molteplici galassie e sulla loro evoluzione
Il nome non c'entra nulla con il sistema ExoMiner discusso sopra (è un gioco), ma visto che siamo ancora in periodo vacanziero vi suggerisco di dare uno sguardo alla app omonima sul playstore
Risale ad un articolo di qualche anno fa apparso su questo blog ma può ancora fornire suggerimenti utili: lista siti e tool dedicati all'astronomia.
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