Gliese 581g

Gli astronomi dell'Università di California a Santa Cruz e del Carnegie Institution di Washington hanno individuato un pianeta roccioso, situato in un altro sistema solare, che presenterebbe le condizioni minime e indispensabili a ospitare forme di vita extraterrestri: Gliese 581g, questo il nome del corpo celeste, si trova a circa 20 anni luce dal sistema solare e sarebbe il corpo celeste più simile al nostro pianeta mai scoperto finora. La scoperta è stata resa nota sull'Astrophysical Journal.

"E' il primo pianeta in cui troviamo condizioni tali da poter ipotizzare ci possa essere acqua", ha dichiarato Steven Vogt dell'Università di California, che insieme a Paul Bulter della Carnegie Institution ha guidato lo staff di ricercatori che ha effettuato la scoperta con gli strumenti del Keck Observatory nelle Hawaii. Gliese 581g è grande circa 4 volte la Terra e orbita in un periodo di circa 37 giorni attorno a una stella nana rossa situata nella costellazione della Bilancia. La temperatura media di superficie oscilla fra i -31 e i -12 gradi centigradi, un intervallo perfettamente compatibile con la vita. Intorno alla medesima stella ruotano in tutto sei pianeti.
http://www.rainews24.rai.it/it/foto-gallery.php?galleryid=145822

Alaudae riesci sempre a inpressionarmi per la velocità con riesci a trovare le notizie più spettacolari.

complimenti veramente grande investigatore

FALGORN ha scritto: Alaudae riesci sempre a inpressionarmi per la velocità con riesci a trovare le notizie più spettacolari.

complimenti veramente grande investigatore

Comunque come fanno a sapere che il pianeta ha quelle temperature? Mica gli hanno mandato delle sonde. Qualcuno che mi illumini

infatti al momento sono stime dedotte da segnali radar e infrarossi quindi empirici ^_^

FALGORN ha scritto: Alaudae riesci sempre a inpressionarmi per la velocità con riesci a trovare le notizie più spettacolari.

complimenti veramente grande investigatore

non mi fare arrossire...

Come ormai i lettori di questo blog sapranno, le notizie non passano prima di qui, ma quello che sapere è che cerco sempre di darvi qualche approfondimento in più. E' il caso delle ultime notizie da Gliese 581 (che magari avrete letto passando da Amedeo).
La notizia mi giunge via Buzz, quello di Michele Cascarano, che condivide la news uscita su Wired Science. Una breve ricerca ed ecco sia la news sul sito della Nasa (da cui è tratta l'immagine pittorica di accompagnamento), sia il preprint dell'articolo, sottomesso all'Astrophysical Journal.
In cosa consiste la ricerca e la scoperta condotta da Steven Vogt, Paul Butler, Eugenio Rivera (che ha sottomesso il preprint), Nader Haghighipour, Gregory Henry, Michael Williamson? Leggiamo l'abstract.
Il gruppo, composto da ricercatori provenienti da vari istituti astronomici accademici statunitensi, ha esaminato i dati provenienti dal sistema di Gliese 581 degli ultimi 11 anni raccolti dallo spettrometro HIRES. I dati raccolti, riferiti alle velocità radiali dei corpi in rotazione intorno alla stella del sistema, una nana rossa, sono stati combinati con quelli raccolti da HARPS, spettrografo europeo montato sull'osservatorio de La Silla in Cile(1).
Dopo aver riprodotto le scoperte del 2005, 2007 e 2009, i nostri scoprono dati relativi a due nuovi pianeti, Gliese 581f, con una massa di almeno 7 MT, con MT massa della Terra, un'orbita di 0,758 unità astronomiche e un periodo di 433 giorni; Gliese 581g, con una massa di almeno 3,1 MT, un'orbita di 0,146 unità astronomiche e un periodo di 36,6 giorni. Quest'ultimo, come afferma anche Sara Seager a Wired, si trova proprio nella zona abitabile. Ha quindi senso inserire la sua temperatura di equilibrio massima(2) nell'abstract: 228 K che corrispondono a -43°.
A questo punto sarà sorta la curiosità: cosa è questa zona abitabile? E come varia da stella a stella?
Una definizione operativa può essere la seguente:

Per zona abitabile si intende quella zona intorno a una stella in cui esistono le condizioni di avere acqua liquida sulla superficie di un pianeta e quindi una vita di tipo terrestre.
A una definizione di questo genere si sono, ad esempio, attenuti James Kasting, Daniel Withmire, Ray Reynolds in Habitable zones around main sequence stars(3). Il modello per il calcolo/predizione della zona abitabile di ogni possibile tipologia di stella osservata fino a quel tempo (articolo datato 1992) è un semplice modello climatico monodimensionale (nel senso che le equazioni utilizzate sono modellizzate in uno spazio a una dimensione: basta leggere l'articolo) dove a partire da considerazioni varie sui gas si propongono equazioni termodinamiche da cui andare a determinare la grandezza e l'evoluzione della zona abitabile. Infatti la zona abitabile varia, e non potrebbe essere diversamente visto che la stessa stella varia nel tempo.

Ho estratto l'immagine dall'articolo di Kasting et al., colorando le zone abitabili corrispondenti al nostro sole (giallo) e a una stella di massa circa la metà (azzurro), che è la zona dove dobbiamo guardare per avere un'idea della zona abitabile di Gliese 581, che ha una massa di circa 0,31 masse solari. Il grafico (a) prende in considerazione l'esistenza nel sistema di stelle fredde, (b) no.
Come potete vedere: la zona abitabile di una stella della classe di Gliese 581 è più vicina alla stella rispetto a quella della nostra stella; non ci sono grandi variazioni nella zona abitabile sia nel tempo, sia considerando la presenza o meno di una stella fredda; Gliese 581g cade nella zona abitabile delle stelle di questa classe.
Questa è solo l'ultima delle osservazioni fatte intorno alla nana rossa, lontana da noi 20 anni luce: la prima osservazione è del 2005 con Bionfis et al. su The HARPS search for southern extra-solar planets con 581b; quindi nel 2007 con Udry et al. su The HARPS search for southern extra-solar planets con 581c e 581d; poi nel 2009 con Mayor et al. su The HARPS search for southern extra-solar planets con 581e; e infine le osservazioni i cui risultati sono stati divulgati giusto il 29 settembre.
Nel loro lavoro, il gruppo descrive tutte le analisi statistiche e leggendo un po' qua un po' là si scoprono alcuni fatti interessanti: innanzitutto che, senza l'utilizzo combinato dei dati dei due spettrometri, alcune informazioni su Gliese 581g sarebbero state incerte (ad esempio la durata del suo periodo di rotazione intorno a Gliese 581). Una volta, però, identificato il pianeta e il suo periodo di rotazione, i ricercatori affermano

Se confermato, il candidato pianeta con un periodo di 37 giorni offre un solido caso per un pianeta potenzialmente abitabile in questo sistema molto vicino.

Come potete leggere, dunque, 581g è comunque ritenuto, almeno a livello di articolo, un candidato al ruolo di pianeta. Le sue caratteristiche, però, vengono comunque valutate: si va da una massa tra 3,1 e 4,3 MT, a un raggio tra 1,3 e 1,5 RT nel caso di pianeta roccioso, o a un raggio tra 1,7 e 2 RT nel caso di pianeta ghiacciato. Questi intervalli portano a una stima dell'accelerazione di gravità che varia tra 1,1 e 1,7 g.
La valutazione dell'abitabilità del pianeta è, comunque, la parte più delicata e segue i criteri proposti da Selsis et al. in Habitable planets around the star Gliese 581?. Se per quel che riguarda la distanza dalla stella non ci sono problemi, come potete vedere nell'immagine qui sotto, dove ho evidenziato i limiti per una stella di mezza massa solare in rosso (corrispondente alla zona gialla nella prima figura) e i limiti per Gliese 581 in azzurro (oserei aggiungere, anzi, che anche con questi criteri aggiornati 581g rientrerebbe nella zona abitabile anche per una stella corrispondente alla zona rossa).

Anche la massa del pianeta rientra nell'intervallo di pianeta abitabile, che va da 0,5 a 10 MT. Nella stima della temperatura di equilibrio, comunque, i ricercatori avvisano che la stima fatta è piuttosto semplice e non tiene conto della composizione effettiva dell'atmosfera del pianeta, che potrebbe rendere la temperatura anche più alta di quella prevista. Le stime calcolate vanno da 209 K (-64°C) al 228 K ricordato all'inizio: per confronto, la Terra ha invece una temperatura di equilibrio di 255 K, che grazie all'effetto dell'atmosfera aumenta, sulla superficie, a 288 K (15°C circa).
Per quel che riguarda le stime della temperatura superficiale si prende il sistema Terra per confronto, quindi le temperature fornite vengono prodotte supponendo che l'atmosfera di 581g sia identica o quasi a quella della Terra. I criteri per la stima sono due: il primo proporzionale

che porta a un intervallo che va da 236 a 258 K (circa tra -37°C a -15°C circa); il secondo è un semplice criterio sommativo: si aggiunge alle stime della temperatura di equilibrio la stessa differenza, 33 K, presente tra quella di equilibrio e superficiale terrestri, ottenendo come intervallo 242 - 261 K (tra -31°C e -12 *C). Riguardo l'atmosfera, poi, considerando la maggiore gravità, molto probabilmente sarà più densa e forse anche più massiccia rispetto alla nostra atmosfera. Non dimentichiamo, comunque, che queste valutazioni hanno una ipotesi di fondo che potrebbe rivelarsi errata: si suppone che l'atmosfera del nuovo esopianeta sia di tipo terrestre.
Infine la rotazione del pianeta intorno al proprio asse è tale per cui una sua faccia è costantemente esposta ai raggi luminosi, mentre l'altra è perennemente al buio. Questo, comunque, non inficia l'esistenza di una atmosfera che consenta lo sviluppo della vita, come hanno mostrato Joshi, Haberle e Reynolds in Simulations of the Atmospheres of Synchronously Rotating Terrestrial Planets Orbiting M Dwarfs: Conditions for Atmospheric Collapse and the Implications for Habitability (versione scaricabile da cui dare un'occhiata alle mappe dell'atmosfera), dove per verificare la bontà della simulazione, è stata provata per riprodurre Titano (o almeno così mi sembra di aver capito): è questo lavoro che rende i ricercatori fiduciosi e non un dato reale, vi ricordo.



Nell'immagine qui sopra, infine, vedete un confronto tra il nostro sistema solare e quello di Gliese 581: le linee tratteggiate colorate di blu, verde e rosso sono rispettivamente Terra, Venere e Mercurio. Dei cinque anelli più interni, il più esterno è invece 581d, del quale viene ricalcolata la massa, che passa a un intervallo che va da 5,6 a 8,4 MT, con una massima temperatura di equilibrio di 203 K (circa -70°). Quest'ultimo è anche il protagonista di un preprint uscito lo stesso giorno di quello del gruppo di Vogt: The extrasolar planet GL 581 d: A potentially habitable planet? di Philip von Paris et al.

(1) La combinazione dei dati è risultata necessaria, visto che HIRES non è più operativo dal 2006. Quindi, visto che HIRES era aperto dal 1997, senza HARPS sono si sarebbero collezionati dati per un totale di 11 anni.
(2) Per temperatura di equilibrio si definisce quella temperatura alla quale la quantità di energia ricevuta dalla propria stella è uguale a quella emessa dal pianeta. In questa definizione non vengono, però, considerati gli effetti dell'atmosfera, che rendono la temperatura superficiale di un pianeta superiore a quella di equilibrio.
(3) Cercando una definizione di zona abitabile accettabile e generalizzabile, sono incappato nella definizione proposta sulla The Internet Encyclopedia of Science, che consigliava, come articolo da consultare, Habitable zones about main sequence stars di Michael Hart, non disponibile per la consultazione gratuita. Ho quindi optato per l'articolo di Kastings et al., che è quanto di meglio sono riuscito a trovare sull'argomento.
http://sciencebackstage.blogosfere.it/2010/10/pianeti-extrasolari-gliese-581g.html

INDIVIDUATO IL PIANETA GLIESE 581G: SI TROVA A 20 ANNI LUCE DA NOI
Nello spazio c'è un'altra Terra
Potrebbe ospitare forme di vita: c'è acqua e atmosfera e la temperatura varia tra i -12° e i -31°

MILANO – Su Gliese 581g c’è l’acqua liquida, grazie a una distanza dalla stella madre che regala al pianeta la giusta energia, e c’è l’atmosfera, grazie a una sufficiente forza di gravità del pianeta per trattenerla. A questo punto non ci sarebbe da stupirsi se Gliese 581g ospitasse qualche forma di vita, pur trattandosi probabilmente di una vita molto differente da quella che possiamo ipotizzare: la presenza di acqua e di atmosfera sono infatti considerati i due fattori più importanti, anche se non unici, per l’abitabilità.

SEGNI PARTICOLARI - Scoperto da un team di astronomi dell’Università di California a Santa Cruz e del Carnegie Institution di Washington in seguito a undici anni di osservazioni e rilevamenti al Keck Observatory (alle Hawaii), il pianeta Gliese, al di fuori del sistema solare, ha una particolarità: mostra sempre la stessa faccia alla sua stella, in modo tale che una parte è sempre calda e illuminata e l’altra è sempre buia e fredda. La linea che separa le due metà si chiama terminatore e in corrispondenza di questa linea la temperatura è tra i -12 e i -31°C.

PRIMO PIANTA ABITABILE – La scoperta, pubblicata sul Astrophysical Journal, ha fatto scalpore perché si tratta del pianeta più simile alla Terra mai individuato intorno a un’altra stella, tanto da essere celebrato come il primo luogo al di fuori del sistema solare che potrebbe per primo ospitare la vita. Goldilocks zone: così viene chiamata la famiglia planetaria a cui appartiene Gliese 581g, insieme ad altri cinque parenti-pianeti, tra i quali quattro già noti agli astronomi e il quinto scoperto insieme a Gliese.


CARATTERISTICHE – Dista da noi circa 20 anni luce, ovvero un’enormità, ma in termini astronomici è relativamente vicino. La sua massa è all’incirca da 3,1 e 4,3 quella della Terra e il suo raggio è stimato essere tra 1,2 e 1,4 volte il raggio terrestre. E’ roccioso e il suo periodo orbitale è pari a meno di 37 giorni. Il fatto che si tratti del primo pianeta a essere considerato abitabile non significa assolutamente che sia l’unico: i pianeti cosiddetti Earth-like (simili alla Terra) sono molto ricercati dagli astronomi e il fatto che siano riusciti a individuarne uno in relativamente poco tempo fa supporre che il numero di sistemi con pianeti potenzialmente abitabili si aggiri intorno al 10-20 per cento. Secondo Paul Butler, astronomo del Carnegie Institution di Washington e cacciatore di pianeti «L’abilità umana di scoprire mondi potenzialmente abitabili è limitata unicamente dal tempo dedicato all’uso del telescopio. Gliese 581 – continua Butler - ha le misure e la distanza giusta dalla stella madre per essere abitabile e ha tutte le carte in regola per guidare la rivoluzione dei pianeti extra-solari».

Emanuela Di Pasqua
30 settembre 2010
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http://www.corriere.it/scienze_e_tecnologie/10_settembre_30/pianeta-terra_f1154c4e-cc74-11df-b9cd-00144f02aabe.shtml