Il jazz e l’atmosfera degli esopianeti

L’atmosfera di un pianeta è la chiave per renderlo abitabile, perciò dovremo studiarle bene per scoprire se i pianeti che scopriamo sono abitabili. Gli esopianeti sono troppo lontani per mandarci delle sonde, come facciamo con Marte o le lune di Giove, ma comunque gli scienziati possono studiarle da qua, guardando a come bloccano la luce.

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Cos’è un pianeta abitabile

Giusto pochi giorni fa, la NASA ha annunciato la scoperta di ben sette pianeti rocciosi di dimensioni simili a quelle della Terra in orbita attorno alla piccola stella TRAPPIST1, tre dei quali sembrano essere nella “zona abitabile”. Insomma, abbiamo trovato la casa degli alieni?

 

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Una stella come le altre?

Pensateci: l’idea che il Sole sia essenzialmente la stessa cosa di una stella qualunque non ha nessun senso. Voglio dire, basta guardarli: non potrebbero essere più diversi!

Seriamente. Vi sembrano la stessa cosa? credit: CC-BY-ND Jessie Hodge via flickr

Seriamente. Vi sembrano la stessa cosa del Sole? credit: CC-BY-ND Jessie Hodge via flickr

Come cavolo abbiamo fatto a convincerci di una cosa così stravagante?

Beh, è stato un lungo viaggio, partito da una serie di supposizioni più o meno strampalate di “scienziati” dell’antichità. Qualcuno ci ha pure relativamente azzeccato, ma altri parlavano di pietre incendiate appiccicate in cielo.

Il primo passo davvero scientifico l’abbiamo fatto nel 1838, imparando quanto incredibilmente lontane siano le stelle. Quell’anno, l’astronomo (tra le varie occupazioni) tedesco Friedrich Bessel fu il primo a misurare la distanza di una stella, ora nota come 61 Cygni. Il risultato? Era migliaia di volte più lontane del Sole. Centinaia di migliaia di volte.

Se sono così lontane, si pensò, potrebbero essere anche altrettanto grandi, se non di più ( spoiler: alcune sono molto più grandi). Ok, ma sono la stessa cosa?

Pochi anni dopo abbiamo imparato a leggere la composizione chimica di una stella dalla sua luce. Gli elementi al suo interno, infatti, assorbono la luce in modi caratteristici. Guardando la luce attraverso un prisma, vediamo le sottili strisce scure che si lasciano dietro, da cui possiamo ricostruire di cos’è fatta la stella.

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La luce solare, scomposta nei suoi colori, con le bande nere (o “linee di Fraunhofer”) causate dagli elementi al suo interno. Via wikimedia.

Il prossimo passo fu capire come calcolare la temperatura di una stella dal colore della sua luce (più esattamente, dalle lunghezze d’onda). Tutto ciò che ha una temperatura—cioè tutto—riluce in un modo particolare a seconda di quanto è caldo. Serve la meccanica quantistica per capire come e perché, ma funziona: lo usiamo per i termometri a infrarossi.

Alla fine il Sole si è rivelato essere suppergiù nella media sia per temperatura che per dimensione e composizione. Comunque, rimaneva una stella speciale: era l’unica ad avere pianeti. Anche questo è cambiato. C’è voluto un po’, ma ora troviamo esopianeti (pianeti che orbitano altre stelle) a migliaia.

Il Sole è una semplice stella, quindi. Abbiamo ragionato sull’universo l’abbiamo guardato, e con così poco abbiamo capito questa cosa così violentemente controintuitiva. Non conosciamo nessuna stella che ospiti qualcosa con abilità del genere. E questo credo sia piuttosto speciale.

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Foto copertina: CC0 Mayur Gala, via unsplash.com

Per saperne di più
  • Bessel è stato il primo a misurare la distanza da una stella per un motivo: era davvero difficile. Su wikipedia trovate una spiegazione del metodo ingegnoso che ha usato.
  • La meccanica quantistica non spiega proprio come il bagliore delle cose: in realtà è nata cercando di risolvere quel problema. Questo video di PhysicsGirl spiega come

E se il Nobel non lo vincessero le onde gravitazionali?

Le previsioni per il premio Nobel per la fisica puntano ad una delle più grandi notizie dell’anno: le onde gravitazionali. Mi sbilancerò, ma io non sono convinto che abbiano ragione.

Non fraintendetemi: anche io sono un fan sfegatato di LIGO e del loro lavoro (magari si capiva da quanto spesso ne ho parlato). La scoperta delle onde gravitazionali è stata pazzesca, ma lo era anche quella del bosone di Higgs. LIGO è un’incredibile impresa di ingegneria e scienza, ma lo è anche LHC. Ci aspettavamo di trovare le onde gravitazionali quanto, se non più, del bosone. Eppure, il premio per la scoperta andò a Higgs e Englert, autori della teoria, non agli esperimenti del CERN che l’avevano trovato. Nel caso delle onde gravitazionali, il premio dovrebbe quindi andare ad Einstein, che non può riceverlo perché… beh… è morto.

Resto convinto che LIGO vincerà prima o poi: hanno aperto una nuova finestra sull’universo. Appena vedremo qualcosa di nuovo attraverso quella finestra, credo, il loro lavoro salterà in cima alla lista. Solo, non ancora.

Ma chi altri può vincere quindi, se non loro? Thomson Reuters ha un efficace sistema di previsioni basato su quanto vengono citati articoli recenti (trovate l’infografica qui, e vedete che han già cannato quello per la medicina). A parte il team di LIGO, suggeriscono Marvin L. Cohen, che ha studiato i semiconduttori, e Celso Grebogi, Edward Ott e James A. Yorke, che si sono occupati di Teoria del Caos. Se vincono, andremo nei dettagli delle loro scoperte nel post di venerdy.

Personalmente, come avevo detto a inizio anno, punto agli esopianeti.Comunque, sono tutte speculazioni. Dopotutto, chi vince il Nobel fa scienza, chi prova a fare queste previsioni no.

 

Immagine di copertina: CC0 nvodicka, via pixabay.com

Due cose su Proxima b

Chi l’ha detto che ad agosto non succede niente? Mentre noi eravamo in pausa, l’Osservatorio Europeo Australe (ESO) ha annunciato la scoperta di un nuovo pianeta mooolto interessante.

Si chiama Proxima b e prende il nome da Proxima Centauri, la stella intorno a cui orbita. Come suggerisce sottilmente il nome, Proxima Centauri è nella costellazione del Centauro e non è molto lontana da noi. Anzi, è in assoluto la stella più vicina al Sistema Solare*.

Se vi siete persi la notizia, ESO ha messo assieme questo bel video con tutte le notizie principali.

 

Ci sono un paio di cose che ho trovato molto interessanti ma un pochino trascurate nella discussione in giro: la tecnica superfichissima con cui hanno trovato Proxima b, e una riflessione sulla sua abilità perché, come al solito, andiamoci piano con gli alieni.

Come l’hanno trovato

La maggior parte delle scoperte di esopianeti viene dal telescopio spaziale Kepler, che misura quanto brillanti sono le stelle che osserva. Quando un pianeta passa tra la sua stella e noi, blocca un pochino della luce (una specie di mini-eclissi). Kepler riesce a percepire queste microscopiche variazioni di luminosità e così trova i pianeti. Tuttavia, come hanno spiegato quelli dell’ESO in un AMA su Reddit, il metodo Kepler non avrebbe funzionato in questo caso, perché Proxima b passa troppo di rado davanti alla sua stella.

Gli scienziati si son fatti furbi e hanno sfruttato l’effetto doppler.

Un esempio classico (che dimostra anche Sheldon) è il rumore di un’auto che ci passa davanti. Mentre si avvicina, il suono diventa più alto, poi si abbassa sempre più quando si allontana. La luce fa la stessa cosa. Se una stella si muove verso di noi, la sua luce ci arriverà un po’ più blu, viceversa, se si allontana vedremo una luce più rossa.

Qui arriva la parte geniale: se un pianeta è in orbita attorno ad una stella, la tira un po’ con la sua gravità, perciò la stella finisce per seguire il pianeta, muovendosi in un piccolo cerchio. In pratica, ondeggia.

Gli scienziati hanno cercato segni di questo ondeggiamento nel colore della luce da Proxima Centauri… et voilà! Hanno trovato che la stella si avvicina e allontana un pochino da noi regolarmente, più o meno a passo d’uomo (5 km/h).

Una volta sicuri che l’attività della stella non c’entrasse con i cambiamenti della luce, hanno capito di aver trovato un pianeta.

Ma non solo: dal tempo che ci mette Proxima Centauri a completare un giro e dalla velocità a cui ondeggia, hanno potuto calcolare quanto ci mette il pianeta a completare un’orbita (quanto dura un “anno” su Proxima b), quanto lontano sta dalla stella e (più o meno) quant’è la sua massa.

La posizione non è tutto

Dai calcoli risulta che Proxima b stia su un’orbita piuttosto stretta: il pianeta sta a soli 7 milioni di km dalla sua stella. Sembra molto, ma in realtà ”èESO, Un confronto tra l’orbita di Mercurio attorno al Sole con l’orbita di Proxima b intorno a Proxima Centauri, all’interno della sua zona abitabile. Credit: M.Kornmesser/G.Coleman/ESO[/caption]

Quindi c’è vita su Proxima b? Mmmm... presto per dirlo.

Essere nella zona abitabile è necessario per avere acqua sulla superficie, ma non basta, molto dipende dall’atmosfera del pianeta. Venere e Marte, ad esempio, sono entrambi nella zona abitabile del Sole. Venere ha un’atmosfera densissima, così la sua superficie assomiglia molto alla nostra idea di inferno, con tanto di laghi di metallo fuso. L’atmosfera marziana, invece, è così diradata che l’unica forma di acqua liquida che ha è quel fango tossico scoperto l’anno scorso. A parte quello, è un deserto gelido.

In più, Proxima b sembra avere un lato di perenne giorno e uno di perenne notte. Se non dovesse avere la giusta circolazione di aria, uno dei due probabilmente sarebbe bollente e l’altro gelido: non proprio le migliori condizioni per l’acqua.

A dirla tutta, pure se ci fosse acqua, la vita potrebbe avere grossi problemi. Proxima Centauri, infatti, ha una fastidiosa abitudine ai brillamenti—improvvise eruzioni di intensissimo calore e radiazione. Pianeti che, come la Terra, hanno un campo magnetico sono protetti a meno di eventi catastrofici. Se Proxima b non avesse nessun campo magnetico, i suoi omini verdi verrebbero rapidamente ridotti in cenere. Radioattiva.

Purtroppo non abbiamo modo di mandare sonde per capirci qualcosa in più: Proxima Centauri sarà pure la stella più vicina a noi, ma anche la più veloce delle nostre sonde ci metterebbe decine di migliaia d’anni ad arrivare. Se dovesse davvero partire il Progetto Startshot, però, quella sarebbe la sua prima destinazione.

Per saperne di più
  • L’articolo (come sempre denso di informazioni) di Emanuele Menietti sul Post.
  • Due riepiloghi dei fatti in inglese: uno breve (del sottoscritto) e uno lungo (del grande Phil Plait).
  • Tutto quello che avete voluto sapere su Proxima b ma non avete mai osato chiedere: il sito di Pale Red Dot, il team ESO autore della scoperta.

 

Foto di copertina: M. Kornmesser/ESO
*Correzione del 9/9: il post indicava erroneamente Proxima Centauri come la stella più vicina alla Terra. Ovviamente il Sole è più vicino. 

Gli alieni sono più probabili di quello che pensavamo

La Terra è l’unico posto che siamo sicuri abbia ospitato vita intelligente. L’unico in tutto l’universo in cui sia mai successo. Siamo sicuri che sia davvero l’unico? Frank Drake provò a rispondere negli anni 60 con una semplice equazione: un’pprossimazione molto… approssimativa ma mostrava che, molto proabilmente, non siamo soli.

Secondo Adam Frank dell’Università di Rochester (USA): “La questione è sempre stata afflitta dalle grandi incertezze nell’equazione di Drake: quante stelle abbiano pianeti abitabili, quanto spesso la vita si evolva in esseri intelligenti, e quanto a lungo durino queste civiltà.” In uno studio pubblicato su Astrobiology, Frank e il suo collega Woodruff Sullivan hanno dimostrato che alcune di queste incertezze si possono raffinare, altre addirittura aggirare.

I termini dell’Equazione di Drake nella forma originale e come vengono raggruppati nello studio di Frank e Sullivan (cliccando si ingrandisce). Credit: University of Rochester

Grazie al telescopio Kepler, ad esempio, sappiamo quante le stelle abbiano pianeti abitabili, ma ancora non sappiamo quanto a lungo sopravvivano ipotetiche civiltà aliene. Frank e Sullivan hanno aggirato il problema chiedendosi “quanto dovrebbe essere improbabile lo sviluppo di civiltà avanzate perché l’umanità sia davvero l’unica ad essere mai emersa?”

Secondo i loro calcoli, perché l’umanità sia unica nella storia serve che la probabilità di evolvere una civiltà sia meno di uno su 10mila miliardi di miliardi. In pratica è centomila volte più difficile essere soli che fare 6 al Superenalotto. Due volte di fila. C’è anche un comodo calcolatore per sapere quanto probabile è essere soli in una fetta di universo.

“Per la prima volta abbiamo una risposta empirica, ed è sbalorditivo quanto sia probabile che non siamo l’unica civiltà ad essersi sviluppata”, dice Frank.

Non sapendo quanto a lungo siano vissute altre civiltà, però, non sappiamo se sono ancora lì, e anche se lo fossero, potremmo essere troppo lontani per essere contattati.

 

Foto copertina: CC0 augustfinster, via pixabay.com

8 grandi notizie del 2015

Cosa è successo nel fantastico mondo di amorefisico nel 2015? Dai confini del Sistema Solare alle profondità subatomiche, ecco le mie 8 notizie preferite di quest’anno (più una), in un post più lungo del solito. Ma in vacanza abbiamo un po’ più di tempo.

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Che aria tira fuori dal Sistema Solare?

Il venti possono rendere abitabili pianeti altrimenti ostili. Dopo molti studi teorici, ora abbiamo la prima vera mappa dell’atmosfera di un pianeta fuori dal sistema solare. Su cui c’è vento. Molto.

HD189733b è poco più grande di Giove, molto caldo, e in circa due giorni orbita intorno alla sua stella.

“La stella è più luminosa al centro che ai bordi”, spiega Tom Louden, astronomo dell’Università di Warwick. “Perciò quando il pianeta le passa davanti, cambia la quantità di luce bloccata da parti diverse dell’atmosfera”.

Come il rumore di un’auto che passa, anche la luce filtrata da HD189733b cambia a seconda che l’aria si stia avvicinando o allontanando da noi. I ricercatori hanno sfruttato questo effetto per mappare i venti, trovando raffiche a oltre 2km al secondo.

Sebbene HD189733b non sia abitabile, spiega un altro autore della ricerca, il metodo si può applicare ad altri pianeti e “permetterà di immaginare il clima su pianeti simili alla Terra”.

Foto: Weather Vane One, CC-BY-SA Ketzirah Lesser & Art Drauglis, via Flickr. Some rights reserved.