Astronomia

È possibile dire se un certo pianeta extrasolare produce il proprio campo magnetico?

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So che osservando l'oscurità di una stella è possibile calcolare la distanza di un esopianeta dalla stella e la sua massa di quanto oscilla la stella. Tuttavia, c'è un modo per determinare con precisione se detto pianeta ha un campo magnetico attraverso la sola osservazione diretta?


Ci sono tre approcci con cui le persone hanno cercato questo, e non hanno ancora avuto molto successo:

  • Un pianeta pianeta in transito con un forte dipolo magnetico e/o venti stellari ospiti molto forti potrebbe produrre un segnale visibile anche quando il bow-shock magnetosferico passa davanti alla stella. L'idea è che al bow-shock l'idrogeno in streaming sarebbe riscaldato, ionizzato e avrebbe prodotto un segnale di fotometria ultravioletta rilevabile dopo la ricombinazione a una distanza caratteristica (la distanza di stand-off) dal pianeta.
    HD189733b è stato per un certo periodo il primo pianeta ad aver misurato il suo campo magnetico in questo modo, tuttavia la scoperta è stata ritirata perché le opacità ultraviolette che il gruppo ha usato per determinare la posizione del bow-shock erano sbagliate.
    Si scopre che non c'è alcun segnale dall'urto di prua.

  • La seconda idea è guardare un Giove caldo che ha un'atmosfera in evaporazione. La forma della coda dell'idrogeno ionizzato nella magnetosfera sarà influenzata dalla forza del dipolo planetario. Ma poi, la quantità di idrogeno che si trova all'ombra del pianeta è anche una funzione dell'intensità del campo magnetico.
    L'idrogeno che entra nell'ombra del pianeta si ricombinerà con gli elettroni magnetosferici a causa della mancanza di irradiazione diretta dalla stella e produrrà un segnale nella linea di ricombinazione Lyman-$alpha$.
    Andando oltre, solo le particelle che fluiscono lontano dal pianeta e verso di noi faranno parte di questo processo. Quindi il lato spostato verso il blu della linea Lyman-$alpha$ può informarci sull'intensità del campo magnetico.
    Finora la teoria. La pratica è che il nostro ultimo spettrometro UV rimasto nello spazio che potrebbe eseguire una cosa del genere (montato su Hubble) è anche solo a malapena in grado di osservare questo processo. Ma è stato fatto per il pianeta HD209458b La qualità dei dati è scadente e l'interpretazione che è stata fatta in Kislyakova et al. Il 2015 ha più parametri dei punti dati ed è quindi discutibile.
    Ma se scegli di credere agli autori, allora questo pianeta ha un momento magnetico di $ 0,1 $ Momenti magnetici di Giove.

  • La terza possibilità che potrebbe produrre risultati reali sono le osservazioni radio con l'array LOFAR. LOFAR osserva al limite delle frequenze osservabili dalla Terra (a frequenze molto basse la ionosfera interferisce con le osservazioni radio) alla risoluzione spaziale per il momento più alta raggiungibile. L'idea qui è di cercare analoghi della radiazione decametrica di Giove, che è semplicemente la radiazione di sincrotrone prodotta quando le particelle ionizzate iniziano a ruotare attorno a una linea di campo magnetico.
    Questo è già stato provato a frequenze più alte / diversi osservatori con i pianeti intorno a $epsilon$ Andromedae e $ au$ Bootes, senza alcun risultato.


La ricerca di pianeti extrasolari: un corteggiatore abitabile Ha

Da quando l'umanità ha rivolto per la prima volta gli occhi al cielo notturno e ha guardato con ammirazione l'infinita meraviglia dell'universo, siamo stati affascinati dallo spazio. L'esplorazione e la scoperta fanno parte della nostra natura umana tanto quanto il nostro desiderio di osservare le profondità delle nostre origini e comprendere l'ignoto. La ricerca di esopianeti è uno dei campi più importanti e in crescita nell'esplorazione dello spazio. Gli esopianeti sono pianeti situati in sistemi extrasolari distanti, orbitanti attorno a stelle diverse dal nostro e di dimensioni variabili da più grandi di Giove a più piccole della Terra.¹⁶ Alla luce delle sfide della sovrappopolazione, della stagionalità estrema e del cambiamento climatico, nonché dell'esaurimento delle risorse naturali del mondo, qualcosa deve essere fatto. C'è un nuovo slancio per trovare e potenzialmente colonizzare un pianeta abitabile simile al nostro. Potrebbe non essere possibile oggi, ma teoricamente nel prossimo futuro potrebbe diventare realtà. Il primo passo è guardare e imparare. In questo articolo, esploreremo alcuni dei metodi con cui siamo arrivati ​​a imparare ciò che sappiamo oggi sugli esopianeti. Diversi criteri e condizioni sono necessari per considerare abitabile un pianeta. I pianeti abitabili hanno una gamma molto specifica di condizioni che possono supportare la vita e, durante la ricerca di esopianeti, cerchiamo condizioni simili a quelle che troviamo sulla Terra. L'evoluzione è teoricamente in grado di produrre infinite variazioni della vita, che è un altro aspetto interessante legato allo studio degli esopianeti. Pochissimi pianeti scoperti fino ad oggi hanno le condizioni appropriate per sostenere la vita, come la conosciamo. È necessaria un'ulteriore considerazione sui metodi di scoperta e sulle condizioni delle caratteristiche abitabili che riguardano i pianeti extrasolari. Il nostro obiettivo è esaminare quali esopianeti potrebbero avere il potenziale per supportare e sostenere forme di vita basate sul carbonio simili alla Terra. Dobbiamo essere in grado di rilevare pianeti delle dimensioni della Terra, in orbita attorno al Sole come le stelle, a distanze che sosterrebbero l'acqua liquida. Come troviamo tali pianeti extrasolari, che hanno le condizioni ambientali per supportare la vita?

Metodi per rilevare gli esopianeti

Figura 1: Questa è una cifra che fornisce una breve storia del telescopio spaziale Kepler, nonché la sua funzione. Fonte: http://www.space.com/32850-nasa-kepler-telescope-finds-1284-alien-planets.html

Gli astronomi hanno utilizzato molti metodi diversi per scoprire pianeti oltre il sistema solare. È importante notare che la maggior parte degli esopianeti si trova a una distanza troppo grande per essere visualizzata utilizzando i metodi di imaging tradizionali degli osservatori. Molte delle prime scoperte di esopianeti erano giganti gassosi delle dimensioni di Giove, o più grandi, che orbitavano vicino alle loro stelle madri. Questo perché gli astronomi hanno dovuto fare affidamento sulla tecnica della velocità radiale, che misura quanto la stella oscilla quando un pianeta le orbita intorno. Questi grandi pianeti, essendo relativamente vicini, producono un effetto corrispondentemente significativo sulla loro stella madre, causando un'oscillazione relativamente facile da rilevare. Alcune tecniche di rilevamento hanno recentemente raggiunto il loro limite tecnico, limitando la quantità di dati che possono essere raccolti. Le conoscenze apprese dalle missioni Kepler, combinate con l'applicazione dei telescopi spaziali di prossima generazione, consentiranno studi più dettagliati di altri sistemi solari e dei pianeti in orbita attorno alle loro stelle ospiti. Le missioni future enfatizzeranno questi sforzi per osservare caratteristiche più specifiche all'interno dei singoli sistemi solari, svelando mondi ad anello simili a Saturno, lune planetarie e grandi collezioni di asteroidi. Ciò sarebbe complementare ai modelli preesistenti che sono stati creati sulla base dei dati (curve di fase) di più missioni precedenti. L'osservazione delle stelle e dei loro transiti orbitali per periodi di tempo più lunghi è uno di questi obiettivi attuali nella comunità degli astrofisici. Ciò aiuterà a migliorare i modelli basati sui dati di pianeti e stelle che sono già stati scoperti.¹

Per trovare e osservare questi pianeti, gli scienziati utilizzano vari metodi di osservazione, poiché gli esopianeti sono incredibilmente difficili da vedere direttamente dalla Terra. Osservare direttamente gli esopianeti, specialmente quelli distanti, è estremamente difficile anche con la tecnologia avanzata. È quindi necessario determinarne indirettamente la presenza. Ciò viene eseguito non misurando i pianeti stessi, ma il loro effetto sugli oggetti vicini. Lo sviluppo del rilevamento indiretto degli esopianeti ha notevolmente aumentato le nostre capacità di trovare mondi alieni.¹

L'utilizzo dei dati di più telescopi spaziali fissati su determinati esopianeti potrebbe dirci di più sulle caratteristiche particolari del pianeta, come l'atmosfera, la composizione elementare e la geografia. Mentre i telescopi spaziali osservano stelle e pianeti, trasmettono queste informazioni alla Terra dove i computer eseguono una serie di algoritmi sui dati e gli astronomi possono quindi analizzare i risultati. Il culmine di più metodi indiretti utilizzati, mentre si rilevano e osservano esopianeti di interesse intorno alle stelle, può fornire una visione più ampia di quale potrebbe essere un possibile corteggiatore e potenzialmente abitabile. Una sintesi dei metodi utilizzati dagli astronomi per osservare gli esopianeti e le stelle è necessaria per comprendere come sappiamo e cosa sappiamo di loro oggi.

Quando si tratta di trovare pianeti extrasolari al di fuori del nostro sistema solare, la missione spaziale Kepler della NASA ha trovato più di 1000 esopianeti confermati negli ultimi 5 anni. Una tecnica è chiamata Time Series Transit Photometry, che è più efficace per rilevare grandi pianeti in orbite a distanza ravvicinata rispetto a una stella. Il metodo di transito funziona rilevando un calo di routine della luminosità apparente di una stella causato da un pianeta che passa tra la stella e la Terra. Questi dati vengono raccolti su periodi estesi, raccogliendo informazioni su tutti i pianeti in orbita attorno alla stella. Questi dati vengono esaminati e le gocce con intervalli di routine sono indicative dei pianeti. La lunghezza e l'intensità degli intervalli possono essere utilizzate per determinare molteplici caratteristiche del pianeta, comprese le dimensioni e la distanza dalla stella.¹ Una delle sfide principali con questo metodo è che l'esopianeta e la stella ospite devono allinearsi, in una linea di sequenza visiva quando viene visto dal punto focale della Terra. La maggior parte dei pianeti che orbitano attorno ad altre stelle non passerà davanti alla propria stella in questo modo, e quindi non può essere rilevata usando questo metodo se vista relativamente dalla Terra. Un'altra difficoltà quando si prendono in considerazione i limiti di questo metodo di rilevamento planetario è la luminosità totale della stella. Durante un transito, la "caduta" della luminosità apparente rilevata è inferiore allo 0,01% ed è il risultato del fatto che i pianeti sono più piccoli delle loro stelle ospiti. Considerando queste difficoltà e vincoli tecnici, questo rimane principalmente uno dei migliori metodi per rilevare e studiare ulteriormente gli esopianeti. Questo metodo è persino in grado di rilevare esopianeti che orbitano a una distanza simile alla Terra dalla sua stella, ma è molto difficile rilevare tali pianeti perché questi pianeti devono orbitare in un piano rilevabile che ha una piccola possibilità di verificarsi, in particolare, la possibilità è dello 0,43%.⁴ Questo metodo di rilevamento osservativo può anche essere in grado di osservare strutture ad anello, come quelle intorno a Saturno o alle lune di Giove , misurando e utilizzando una comprensione della meccanica orbitale. Il telescopio spaziale Kepler trova gli esopianeti osservando attentamente la luce stellare mostrata dalla stella ospite del sistema solare. Anche missioni future come TESS e PLATO della NASA utilizzeranno questo metodo.⁴

Figura 2: Questa figura spiega chiaramente come funziona il metodo della velocità radiale. Fornisce anche una rappresentazione visiva di come funziona questo metodo di osservazione. Fonte: http://lcogt.net/spacebook/radial-velocity-method

Un altro metodo principale utilizzato dagli scienziati per rilevare i pianeti extrasolari è il metodo della velocità radiale. Sia il metodo di transito che il metodo della velocità radiale sono i due grandi metodi di imaging indiretto, il che significa che gli scienziati non stanno scattando direttamente foto o immagini di oggetti che orbitano attorno ad altre stelle. Con il metodo della velocità radiale, possiamo vedere che quando un pianeta orbita attorno alla sua stella ospite, inizialmente sembra che ci sia solo un'attrazione gravitazionale esercitata sul pianeta orbitante, mentre la stella rimane stazionaria. Tuttavia, considerando ciò che siamo venuti a conoscenza della fisica newtoniana e della meccanica orbitale, sappiamo che il pianeta produce anche un significativo campo gravitazionale che agisce anche come una forza che attira anche la stella, causando essenzialmente una leggera oscillazione della stella quando il pianeta si completa. un'orbita perché cambia il centro di massa allontanandolo dal centro della stella. Questa piccola ma significativa oscillazione può essere rilevata da telescopi e osservatori sulla Terra mentre lo spettro di colore della stella cambia colore ed è il risultato dell'effetto Doppler. L'effetto Doppler è ciò che provoca l'allungamento e la contrazione delle onde luminose quando la sorgente luminosa si avvicina o si allontana dall'osservatore. Questo cambiamento di lunghezza d'onda fa sì che il colore delle stelle si sposti in rosso quando si allontanano da noi e in blu quando si avvicinano a noi, come mostrato nella figura 2. A causa dell'oscillazione della stella causata dal pianeta orbitante, la stella può essere tirato verso o lontano dalla Terra. Quando la stella oscilla verso la Terra, le onde luminose visibili che emette si accumulano più vicine facendo apparire la luce blu. Man mano che si allontana dalla Terra, le onde luminose si allargano maggiormente, facendo sembrare la luce visibile rossa. Gli astronomi sono in grado di rilevare gli esopianeti con questo metodo misurando le fluttuazioni spettrali delle stelle. Questo metodo è attualmente il migliore per rilevare grandi pianeti che orbitano da vicino alle loro stelle.¹

Figura 3: Questa è un'animazione che mostra i primi pianeti extrasolari scoperti utilizzando l'imaging diretto. Possiamo vedere i pianeti extrasolari in orbita attorno al loro sole in questa animazione. Fonte: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=55463078

Con le giuste condizioni, un esopianeta può essere ripreso direttamente intorno alla stella su cui orbita. La luce visibile delle stelle sarà milioni di volte più luminosa dei pianeti che orbitano attorno ad essa, ma guardando la luce infrarossa di un sistema stellare, una stella è solo migliaia di volte più luminosa dei pianeti circostanti. Queste differenze sono maggiori nei sistemi stellari più giovani perché questi sistemi si stanno ancora raffreddando ed emettono più luce infrarossa rispetto a quella dei sistemi stellari più vecchi. Quando si riprende direttamente un pianeta, il pianeta deve trovarsi a una distanza considerevole dalla sua stella madre in modo che possa essere definito nel bagliore della luce dalla sua stella madre.¹

Esistono molti altri metodi per rilevare gli esopianeti, ma sono usati meno frequentemente perché sono molto più difficili da rilevare con gli esopianeti. Tuttavia, esamineremo un paio dei metodi di rilevamento meno comuni. Un modo molto efficace per rilevare gli esopianeti è attraverso il metodo della tempistica. Questo metodo, il più delle volte, richiede che l'esopianeta orbiti attorno a una pulsar per essere rilevato e quindi non può essere usato regolarmente.¹ Una pulsar è una stella che emette un campo altamente magnetico e ha una rotazione assiale che la fa apparire come è pulsante, quindi pulsar. Questi impulsi sono molto regolari e quindi possono essere cronometrati in modo molto preciso. Quando un esopianeta è in orbita attorno a una pulsar, la tempistica di questi impulsi viene alterata perché la gravità dell'esopianeta fa oscillare la pulsar. Anche se questa oscillazione è molto piccola, ha un effetto sui tempi e sugli impulsi emessi dalla pulsar e la presenza di un esopianeta può essere dedotta a causa di questo cambiamento.¹ Questo metodo può essere utilizzato anche con stelle regolari, ma anche molto meno preciso. Con le stelle regolari, la loro luminosità fluttua e anche queste fluttuazioni di luminosità sono prevedibili. Quando il modello di prevedibilità di queste stelle viene alterato, si presume che un esopianeta stia orbitando attorno alla stella.¹

Figura 4: Questa figura mostra come una stella oscilli a causa di un cambiamento nel centro di massa con la presenza di un pianeta in orbita. Questo spostamento fa sì che sia il pianeta che la stella orbitino attorno al centro di massa. Il grande cerchio bianco rappresenta la stella, mentre il piccolo cerchio rappresenta l'esopianeta. Fonte: http://www.skymarvels.com/infopages/exoplanets.htm

Il metodo dell'astrometria prevede l'osservazione dell'oscillazione di una stella causata dalla gravità di un esopianeta in orbita. Ciò comporta il monitoraggio della posizione mutevole di una stella nel tempo e l'imaging diretto della stella, il che è molto più difficile rispetto all'utilizzo dello spostamento Doppler, come spiegato in precedenza nella sezione sulla velocità radiale, effetto del metodo della velocità radiale perché richiede una misurazione molto precisa del oscillazione molto leggera della stella, in contrasto con il metodo della velocità radiale in cui devi solo misurare un cambiamento di colore della stella. Ci sono anche molte difficoltà nell'usare questo metodo con i telescopi terrestri perché i cambiamenti atmosferici possono rendere molto difficile osservare il cambiamento di posizione delle stelle.¹ Nel 2013, l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha lanciato un veicolo spaziale chiamato GAIA che è attualmente alla ricerca di esopianeti utilizzando questo metodo perché evita i disturbi atmosferici che osserveremmo nei telescopi terrestri.¹ GAIA ha iniziato il suo lavoro nel luglio 2014 e da allora ha catalogato la posizione e la luminosità di oltre un miliardo di stelle, il che ci fornisce un'enorme quantità di dati da cercare esopianeti. ¹⁵

Microlenti gravitazionali

Figura 5: Questa figura mostra come la luce viene piegata attorno a una stella lente per produrre l'effetto lente. Fonte: http://www.teara.govt.nz/en/diagram/8008/gravitational-microlensing

La gravità è qualcosa che abbiamo visto influenzare tutto nel nostro universo, inclusa la luce. La maggior parte dei pianeti nella nostra galassia sono troppo piccoli per influenzare in modo significativo la luce, ma le stelle sono molto più massicce e possono avere effetti enormi sulla luce. Lo usiamo per osservare il microlensing gravitazionale. Questo metodo per rilevare gli esopianeti consiste nell'osservare la gravità piegare la luce da dietro un oggetto massiccio, come un'altra stella, e misurare questa luce piegata.¹ Quando Albert Einstein pubblicò la sua teoria della relatività generale, una delle conseguenze di ciò fu la previsione che il percorso della luce potrebbe essere deviato dalla gravità. Ciò significa che la luce che passa attraverso un corpo massiccio, come una stella, può essere piegata. Questo metodo funziona perché questa curvatura della luce è simile a ciò che accade con la luce quando passa attraverso una lente di ingrandimento e gli scienziati possono prevedere, grazie alla teoria di Einstein della relatività generale, come questa luce si piegherà attorno alla stella. Quando c'è un'interruzione nella curva di luce prevista, allora gli scienziati possono dedurre che un esopianeta sta orbitando attorno alla stella, la stella lente perché la gravità di questo pianeta in orbita contribuisce all'effetto lente della stella lente (figura 5). Questo metodo funziona solo quando la stella dell'obiettivo e la stella osservata sono perfettamente allineate e questi casi di microlenti sono relativamente rari e difficili da prevedere, e per questo motivo questo metodo non viene utilizzato tanto quanto altri metodi.¹

Condizioni per sostenere e sostenere la vita (come prescritto dalla Terra)

Si potrebbero vedere le condizioni per sostenere la vita come abbastanza semplici. Avremmo ovviamente bisogno di cercare un pianeta con un'atmosfera adatta simile a quella terrestre e acqua liquida, ma in realtà ci sono numerose altre considerazioni da fare per trovare un pianeta che abbia tutte le condizioni per supportare la vita. Agli astronomi piace riferirsi a queste condizioni ideali come al "principio di Riccioli d'Oro", dopo la classica favola di "Riccioli d'Oro e i tre orsi".La prima cosa che dovremmo cercare quando cerchiamo un esopianeta con le condizioni ideali per la vita, è un pianeta che contenga gli elementi e i composti giusti di cui la vita avrebbe bisogno per sopravvivere. Questi includono acqua, ossigeno, azoto, carbonio e idrogeno solo per citarne alcuni. 5 Questi sono gli ingredienti di cui tutta la vita, come sappiamo, ha bisogno per sopravvivere.

La prossima cosa che cercheremmo è un pianeta con la crosta giusta. La Terra ha una crosta solida e un centro fuso che crea un campo magnetico che la protegge da gran parte delle radiazioni nocive del sole. 5 Ciò significa che non possiamo vivere su un mondo fuso perché la crosta sarebbe troppo calda, né potremmo vivere su un gigante gassoso, come Giove, perché non esiste una crosta stabile su cui vivere.

Un'altra condizione molto importante di cui avremmo bisogno su un pianeta abitabile è la giusta temperatura. Questo perché, come accennato in precedenza, una delle condizioni per la vita è l'acqua liquida e se la temperatura è troppo calda o troppo fredda l'acqua sarà allo stato gassoso o solido. La posizione della Terra rispetto al Sole è fondamentale nel dettare la sua temperatura, così come la presenza di composti atmosferici adeguati, come anidride carbonica, metano e acqua, poiché lavorano insieme per creare un effetto serra che mantiene la temperatura perfetta dove l'acqua liquida può prosperare sulla superficie terrestre. 5 Attualmente, la Terra si trova comodamente nella zona abitabile del Sole e l'atmosfera sta effettivamente intrappolando il calore del Sole, creando una situazione in cui può esistere acqua liquida e, di conseguenza, la vita.

Figura 6: Questa figura spiega l'indice di somiglianza terrestre e fornisce una rappresentazione visiva di come i pianeti del nostro sistema solare si confrontano con la Terra utilizzando questo indice. Fonte: http://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog/methods

Anche la presenza del pianeta più grande del nostro Sistema Solare, il gigante gassoso Giove, gioca un ruolo nel mantenimento dell'abitabilità. A causa delle sue enormi dimensioni e dell'attrazione gravitazionale, ha contribuito a determinare il percorso orbitale della Terra attorno al Sole. 5 Giove funge anche da scudo per la Terra poiché assorbe molti colpi di meteoriti. Tuttavia, l'enorme gravità del pianeta potrebbe alterare i percorsi di altri piccoli oggetti, eventualmente inviandoli verso la Terra. 5 Nel complesso, gli effetti di Giove hanno svolto un ruolo nel posizionamento della Terra nella zona abitabile del nostro Sistema Solare, nonché nella protezione generale della Terra dal bombardamento stellare, contribuendo all'abitabilità e alla longevità della Terra come pianeta.

Come possiamo vedere, ci sono molte condizioni da tenere in considerazione quando si cerca un esopianeta abitabile e potrebbe essere molto raro trovarne uno con tutte le condizioni giuste. Secondo gli standard della Terra, l'abitabilità di un esopianeta dipende generalmente dalla "tettonica delle placche, un campo magnetico globale, un'idrosfera e la distanza della zona abitabile dalla sua stella ospite". 5 Sebbene le condizioni per un pianeta perfettamente simile alla Terra siano piuttosto estese e specifiche, la ricerca di un tale pianeta continua. E nel vasto ambito dell'universo conosciuto, è solo una questione di tempo prima che vengano scoperti altri pianeti simili alla Terra, e forse altri segni di vita.

Esopianeti possibilmente abitabili

Utilizzando la tecnologia e i criteri descritti, sono stati scoperti diversi pianeti che soddisfano i criteri di abitabilità. Il pianeta potenzialmente abitabile più vicino è Proxima Centauri B situato intorno alla stella Proxima Centauri distante 4,2 anni luce. È probabile che il pianeta sia bloccato dalla marea alla stella e più grande della Terra. Anche se questo mette in dubbio la sua abitabilità, è ancora possibile che il pianeta sia abitabile. Dalla sua scoperta nel 2014 utilizzando la navicella spaziale Kepler, Kepler-186f ha detenuto il titolo di più probabile abitabile. La sua orbita lo colloca bene nella sua zona abitabile (a differenza di molti altri pianeti potenzialmente abitabili che sono più vicini al bordo). Ancora più importante è la massa di Kepler-186f. Con un peso entro il 10% della massa terrestre, è l'esopianeta più vicino rispetto alla Terra, escluse le scoperte più recenti (di cui ancora non sappiamo molto). ⁸ Oltre a sapere che il pianeta è roccioso, la composizione chimica di Kepler-186f non è stata ancora determinata e quindi non si sa se il pianeta sia veramente abitabile. C'è stata anche una recente scoperta all'inizio di quest'anno sui pianeti abitabili. In una conferenza stampa il 22 febbraio la NASA ha annunciato la scoperta di un sistema di sette pianeti soprannominato TRAPPIST-1. Il sistema, a soli 40 anni luce di distanza, è stato scoperto dallo Spitzer Space Telescope. È stato determinato che tre dei pianeti delle dimensioni della Terra si trovano all'interno della zona abitabile della loro stella e si ritiene che siano pianeti rocciosi. A causa della recente scoperta non si sa molto altro sui pianeti. ⁹ Ci sono molti altri pianeti extrasolari là fuori che sono stati scoperti che potrebbero essere considerati abitabili, e probabilmente ce ne sono molti altri ancora da scoprire.

Figura 7: Questa figura mostra tutti gli esopianeti scoperti a partire dal 2014. Sono etichettati solo i pianeti che hanno meno di 10 masse terrestri. Le aree ombreggiate in verde sono le potenziali zone abitabili e la dimensione dei cerchi in figura corrisponde al raggio dei pianeti. cioè i cerchi più grandi hanno un raggio più grande. Fonte: http://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog

La scoperta degli esopianeti è significativa attraverso la rivelazione dei dettagli specifici che sono vitali per determinarne l'abitabilità. La natura di questi dettagli, come l'atmosfera, le caratteristiche geografiche del pianeta e la stagionalità, insieme ad altri risultati significativi, potrebbe potenzialmente essere prodotta se si considerassero e implementassero una serie di fattori. Il primo di questi è lo studio e lo sviluppo di nuovi metodi e tecniche di osservazione. Inoltre, il numero di astronomi e scienziati dedicati all'utilizzo di queste tecniche e all'analisi dei dati dello spettro luminoso di questi esopianeti sarebbe di fondamentale importanza. In secondo luogo, considerando la distanza da altri pianeti in altri sistemi solari, dovremmo utilizzare la capacità di più telescopi spaziali e osservatori puntati simultaneamente sui pianeti di interesse. Risorse significative dovrebbero essere stanziate per lo sviluppo di software e hardware che dovremmo utilizzare per elaborare le grandi quantità di dati in arrivo da questi telescopi per periodi di tempo prolungati. Astronomi e scienziati hanno recentemente iniziato ad applicare l'uso dell'intelligenza artificiale per aiutare a elaborare tutti i dati in streaming dai telescopi spaziali. Un altro fattore che aiuterà notevolmente lo studio e il rilevamento di esopianeti è il dispiegamento di ulteriori telescopi e satelliti per lo spazio profondo di nuova generazione. Tutti questi strumenti giocano un ruolo importante in ciò che possiamo trovare. L'esposizione prolungata mediante l'osservazione e gli sforzi cumulativi di rilevamento e tecniche potrebbero potenzialmente rivelare risposte ad alcune delle nostre numerose domande e misteri dell'universo.


Come vengono rilevati i pianeti extrasolari

Non nutriamo più alcun dubbio sul fatto che non siamo soli nemmeno nella nostra galassia Via Lattea, tralasciando l'intero universo, che, per inciso, è solo uno degli infiniti universi secondo molti cosmologi. Il numero di pianeti scoperti al di fuori del nostro sistema solare era di circa mille alla fine del 2013. Più di tremilacinquecento erano in attesa di conferma. Eppure questi numeri, impensabili vent'anni fa, sprofondano nell'insignificanza con quanto sentiamo oggi dagli astronomi . Supportati da un torrente di dati forniti da una serie di strumenti sempre più sensibili, stimano il numero di pianeti simili alla Terra nella Via Lattea con orbite all'interno delle "zone abitabili" adatte alla vita, in decine di miliardi, per non parlare dei numerosi "Giove caldi" vengono arrostiti in orbite quasi sfiorando la superficie delle loro stelle, o mondi di ghiaccio che orbitano molto, molto fuori. Gli astronomi fanno queste scoperte entusiasmanti, utilizzando metodi fantasiosi. Diamo un'occhiata ai principali.

Due corpi gravitazionali nello spazio orbitano l'uno attorno all'altro attorno a un comune centro di gravità. Cioè, un pianeta non ruota attorno a una stella, la stella e il suo pianeta ruotano l'uno intorno all'altro. Ma poiché la stella è molto più massiccia del pianeta o dei pianeti che la orbitano, questo centro di gravità comune si trova da qualche parte all'interno del raggio della stella. Ciò significa che anche la stella segue un'orbita, sia essa molto piccola, attorno a quel comune centro di gravità al suo interno. L'effetto tangibile di questo emerge come un periodico &ldquowobble&rdquo nel movimento della stella.

Quindi, se l'oscillazione è nella nostra linea di vista, la stella si avvicina leggermente e si allontana dall'osservatore con intervalli regolari. Questo movimento provoca piccole fluttuazioni nello spettro della luce proveniente dalla stella, a causa di un processo chiamato "spostamento Doppler". Quando la stella viene verso di noi, lo spettro della sua luce si sposta a lunghezze d'onda più corte, verso la luce blu. E mentre si allontana, lo spostamento è verso le lunghezze d'onda rosse più lunghe. Gli astronomi che monitorano il movimento di probabili stelle che ospitano il pianeta con dispositivi estremamente sensibili, confermano la presenza del pianeta in orbita da questi minuscoli spostamenti periodici nello spettro della luce stellare

I più avanzati di questi dispositivi, chiamati "spettrometri", sono abbastanza sensibili da rilevare variazioni di velocità di un metro al secondo. Il metodo, noto anche come "spettrometria Doppler", è uno dei più riusciti nella caccia al pianeta in corso. Prima che il telescopio spaziale Kepler iniziasse a battere record con il "metodo di transito" impiegato, la maggior parte dei pianeti extrasolari furono scoperti con questo metodo.

Ma sebbene il metodo sia indipendente dalla distanza, consente il monitoraggio di stelle con una distanza massima di 160 anni luce dal sole (un anno luce equivale a circa 10 trilioni di chilometri) poiché richiede un segnale molto più forte del rumore di fondo per la necessaria precisione . Questo metodo è particolarmente adatto per il rilevamento di giganti delle dimensioni di Giove in orbite vicine alle loro stelle (i cosiddetti &ldquohot Jupiters&rdquo) ma il rilevamento di pianeti orbitanti a grandi distanze richiede anni di monitoraggio. I pianeti su orbite con angoli più ampi rispetto alla nostra linea di vista producono oscillazioni più piccole e quindi sono più difficili da rilevare.

La massa di una stella può essere dedotta dallo spettro della luce che emette dalla sua superficie. Infatti, il colore della sua luce è una funzione della sua temperatura superficiale (vedi "Come sono classificate le stelle" nella sezione Grandangolo) I modelli teorici per la formazione e l'evoluzione stellare consentono il calcolo della massa, dell'età e della composizione chimica della stella dalla sua temperatura. E una volta nota la massa della stella, l'ampiezza dell'oscillazione consente la determinazione della massa del pianeta. Un problema con questo metodo è che può dare solo una massa minima per il pianeta. La massa reale può essere del 20 percento superiore a tale limite. Se il piano dell'orbita è inclinato ad angolo retto rispetto alla nostra linea di vista, la massa dedotta è più vicina al valore reale. Quando il metodo viene utilizzato insieme al metodo di transito per confermare i rilevamenti, la massa del pianeta confermato può essere calcolata con maggiore precisione.

Sì, ma cosa succede se l'oscillazione della stella non è radiale, ma laterale? Se, in altre parole, il piano dell'orbita del pianeta è perpendicolare alla nostra linea di vista? O, in termini ancora più semplici, se stiamo osservando il piano orbitale del pianeta putativo dall'alto? Ebbene, il moto orbitale circolare o ellittico della stella attorno al comune centro di gravità può dare un indizio sulla presenza o assenza di un pianeta. Ma poiché il raggio orbitale sarà molto piccolo (il centro di gravità è all'interno della stella), sarà difficile da rilevare. In effetti, le scoperte di pianeti effettuate negli anni '50 e '60 con questo metodo sono state successivamente dimostrate false.

Ma il metodo può essere utilizzato in modo diverso. Quello che gli astronomi devono fare è trovare una "stella di riferimento" fissa vicina nella parte posteriore della stella con il pianeta sospetto. È importante che questa stella di riferimento sia relativamente stazionaria, poiché alcune stelle hanno "moti propri" elevati e le loro posizioni nel cielo possono cambiare durante lunghi anni di ricerca dei pianeti.

L'oscillazione che rivela la presenza di una stella può essere rilevata se si vede la stella bersaglio muoversi periodicamente verso e lontano dalla stella fissa. Eppure i cambiamenti nelle posizioni delle stelle monitorate sono così piccoli che non è possibile effettuare misurazioni adeguatamente precise nemmeno con i telescopi più avanzati sulla Terra. Ma nel 2002, gli astronomi che utilizzavano il telescopio spaziale Hubble hanno impiegato il metodo astrometrico per determinare i parametri di un pianeta scoperto in precedenza intorno alla stella Gliese 876.

Nonostante i suoi difetti, il vantaggio del metodo astrometrico è la sua particolare idoneità per il rilevamento di pianeti su orbite lontane. Questa caratteristica lo rende uno strumento complementare ad altri metodi normalmente più sensibili alle orbite più vicine. Il rovescio della medaglia, tuttavia, sono anni o addirittura decenni di monitoraggio necessari per il rilevamento di pianeti su orbite sufficientemente distanti da consentire l'uso di metodi astrometrici, poiché impiegano tempi molto lunghi per completare le loro orbite.

Un pianeta che passa davanti a una stella sotto osservazione provoca un minuscolo calo dell'intensità della sua luce. L'analisi di tali cali periodici, registrati con misurazioni sensibili, può rivelare la presenza di un pianeta o di pianeti che lo orbitano. Il vantaggio di questo metodo rispetto alla velocità radiale e all'astrometria è che rivela la dimensione (raggio) del pianeta. Questo è un parametro chiave, perché se preso insieme alla massa determinata con il metodo della velocità radiale, si può calcolare la densità del pianeta, che a sua volta fornisce informazioni sulla sua costituzione fisica (se è un pianeta roccioso, un gas- gigante o un mondo acquatico con un oceano globale). Il metodo fornisce anche dati sui gas nell'atmosfera del pianeta e sui loro rapporti. Mentre il pianeta attraversa la sua stella, i gas nella sua atmosfera assorbono alcune delle righe spettrali della luce stellare. E le posizioni e gli spessori di queste linee di assorbimento identificano i gas ei loro rapporti nell'atmosfera planetaria. La presenza di un'atmosfera planetaria (e quindi quella del pianeta stesso) può essere desunta dalla polarizzazione misurata della luce stellare che attraversa o viene riflessa dall'atmosfera del pianeta.

Un altro vantaggio fornito dal metodo è la capacità di misurare la radiazione emessa dal pianeta. Se durante l'eclissi secondaria (quando il pianeta si sposta dietro la sua stella), l'intensità fotometrica (luminosità) viene sottratta dal valore per il periodo prima o dopo l'eclissi secondaria, il resto sarà la quota del pianeta sul totale. E una volta conosciuto quel parametro, si possono capire la temperatura superficiale del pianeta e anche i possibili segni di formazione di nubi. In effetti, le temperature superficiali di due pianeti sono state determinate in questo modo da due gruppi separati usando il telescopio spaziale Spitzer nel 2005. È stato scoperto che il pianeta TrES-1 aveva una temperatura superficiale di 790 C, mentre quella di HD 209458b era ancora più rovente 860 C. La navicella spaziale COROT utilizzata dall'Agenzia spaziale francese per effettuare osservazioni sensibili con l'obiettivo di trovare alcuni pianeti di massa terrestre ha scoperto due di questi mondi.

Eppure il re indiscusso del metodo di transito è stato il veicolo spaziale Kepler lanciato dalla NASA nel 2009. Prima che i giroscopi bloccati terminassero la sua missione principale di caccia al pianeta, ha monitorato 150.000 stelle contemporaneamente ogni 30 minuti per quattro anni per segnalare allo stesso modo la Terra rocciosa. I dati esaminati per i primi tre anni hanno prodotto 3538 pianeti candidati, 167 dei quali sono stati confermati. I dati di Keplero hanno mostrato che la maggior parte dei pianeti della Via Lattea erano piccoli pianeti con masse simili a quelle della Terra e, tra questi, il numero di quelli che orbitano attorno alle loro stelle in "zone abitabili" a giuste distanze dove le temperature consentivano l'esistenza di acqua liquida essenziale per la vita come noi lo sappiate, potrebbe arrivare a decine di miliardi.

Il metodo, tuttavia, presenta due gravi inconvenienti: innanzitutto, per la scoperta di un pianeta con questo metodo, il percorso orbitale del pianeta deve essere sullo stesso piano con la linea di vista dell'osservatore. In altre parole, l'osservatore deve vedere il piano orbitale dal bordo in poi, un allineamento con una probabilità estremamente bassa. La probabilità di osservare un pianeta mentre transita la sua stella sul suo piano equatoriale è espressa matematicamente come il rapporto tra il raggio della stella e il raggio dell'orbita del pianeta. Dei pianeti con orbite ravvicinate, solo il 10% viene osservato mentre transita con le loro stelle sui loro piani equatoriali. Questo rapporto scende ulteriormente per i pianeti con orbite lontane. La probabilità che una stella simile al Sole venga osservata mentre transita da un pianeta simile alla Terra alla distanza di un'unità astronomica (AU = distanza Sole-Terra, o 150 milioni di chilometri) è dello 0,47 percento. Tuttavia, il numero di pianeti scoperti nelle indagini di transito che monitorano migliaia o addirittura centinaia di migliaia di stelle contemporaneamente potrebbe superare il numero di quelli insaccati con il metodo della velocità radiale. Ma c'è un altro problema qui: Buradaysa bir başka sorun var: non è possibile identificare la stella ospite del pianeta scoperto. Ancora un altro problema è l'inaffidabilità del metodo, che necessita di analisi successive con il metodo della velocità radiale per la conferma delle scoperte.

METODO CRONOMETRO PULSAR

Pulsar è un tipo speciale di stelle di neutroni. Questi ultimi sono prodotti di supernova che mettono fine in modo spettacolare alla breve vita delle stelle giganti. Quando non è più in grado di generare l'energia per contrastare il peso degli strati esterni, il nucleo della stella massiccia collassa su se stesso e la conseguente onda d'urto lacera la stella e catapulta gli strati esterni nello spazio con un'esplosione visibile da miliardi di anni luce lontano. Il nucleo di circa 1,5 massa solare è schiacciato così stretto che diventa una sfera di 12-20 chilometri di diametro, circa quella di una città di medie dimensioni. Il collasso provoca così tanto la rotazione originale della stella che collassa che la stella di neutroni completa una rivoluzione dell'ordine di millisecondi. La rotazione ha una regolarità superiore a quella dei cronometri più precisi. Un'altra caratteristica delle stelle di neutroni è l'immensa potenza dei loro campi magnetici, che possono essere trilioni, o anche quadrilioni di volte più potenti di quello della Terra. Emettono potenti fasci di onde radio dai loro poli magnetici.

Tali stelle di neutroni che emettono radio sono chiamate pulsar. Il comportamento pulsante è il risultato degli assi magnetici e di rotazione spesso disallineati della stella (proprio come nel caso dei poli geografici e magnetici della Terra). Il disallineamento fa sì che i poli magnetici disegnano cerchi attorno all'asse di rotazione mentre la stella di neutroni ruota.E quando un punto su quel cerchio attraversa la linea di vista di un potente radiotelescopio sulla Terra, gli impulsi radio vengono ricevuti da quel punto a intervalli estremamente regolari (dell'ordine dei secondi per la maggior parte delle pulsar o addirittura dei millesimi di secondo per alcune che sono chiamati pulsar millisecondi). Poiché gli intervalli tra gli impulsi sono estremamente regolari, le anomalie in questi consentono agli osservatori di tracciare i movimenti della pulsar. Se hanno pianeti che li circondano, come nel caso delle stelle normali e dei loro pianeti, anche le pulsar e i loro pianeti orbitano attorno a un centro di gravità comune. E le variazioni dei tempi degli impulsi rivelano la presenza e le masse dei pianeti.

Il metodo è così sensibile che permette di rilevare pianeti anche con masse pari a un decimo della Terra. Può anche catturare le interazioni gravitazionali all'interno di un sistema planetario. Nel 1992, gli astronomi Aleksandr Wolszczan e Dale Frailbir gezegen sistemi içindeki karşılıklı kütleçekim etkileşmelerini de belireyebiliyor. 1992 yılında Aleksander Wolszczan ve Dale Frail ha utilizzato questo metodo per attirare i pianeti intorno alla pulsar PSR 1257+12.

Tuttavia, poiché le pulsar sono oggetti relativamente rari, è dubbio che con questo metodo sia possibile rilevare un numero elevato di pianeti. Anche supponendo che possano, l'emergere della "vita come la conosciamo" è impossibile a causa delle particelle ad altissima energia e delle radiazioni emesse dalle loro pulsar progenitrici.

Supponiamo di osservare una stella per rilevare un pianeta putativo: anche una delle stelle sullo sfondo della stella bersaglio è nella nostra linea di vista. All'improvviso vediamo la stella sullo sfondo illuminarsi e dopo un po' tornare alla sua precedente luminosità. Ora possiamo iniziare a cercare seriamente il pianeta, perché quello che abbiamo visto è un evento di microlente. Il percorso della luce proveniente dalla stella sullo sfondo è stato deformato dalla gravità della stella nella nostra linea di vista. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, ciò che percepiamo come gravità è in realtà un effetto della curvatura dello spazio-tempo. Qualsiasi oggetto che abbia una massa piega lo spazio-tempo. I fotoni di luce provenienti dalla stella dietro seguono la curvatura di questo spazio deformato e cambiano direzione. Cioè, un numero maggiore di fotoni inizia ad arrivare nella nostra direzione, o, in altre parole, sono focalizzati. Quindi, vediamo un aumento della luminosità della stella dietro.

Ma le cose non sono così semplici. Il microlensing è una variante del fenomeno della lente gravitazionale, che è emerso come risultato di uno dei famosi esperimenti mentali di Einstein ed è stato verificato numerose volte da osservazioni astronomiche. Quando la "lente gravitazionale" in mezzo è massiccia come una galassia o anche un ammasso di galassie, la "sorgente" che non possiamo osservare direttamente poiché è nascosta dietro, è naturalmente una fonte grande quanto un'altra galassia. E poiché la "lente" interposta piega la luce proveniente dalla sorgente, immagini multiple della sorgente sotto forma di segmenti allungati (e schiariti) di un'ansa, differenti secondo piccole imperfezioni nell'allineamento di osservatore, lente e sorgente, appaiono intorno alla lente. Poiché l'allineamento dell'osservatore sulla Terra, la galassia o l'ammasso lente e la galassia sorgente non cambia molto nel corso di migliaia o addirittura milioni di anni, queste immagini multiple della galassia sorgente rimangono al loro posto e analisi dettagliate delle immagini consentono calcoli precisi della distanza, della massa e della forma della galassia retrostante.

Ma sorgono difficoltà quando l'obiettivo è un piccolo oggetto astronomico come una stella o addirittura un pianeta. Per uno, nell'allineamento osservatore-obiettivo-sorgente, la sorgente deve essere dietro e leggermente sopra l'obiettivo. L'effetto lente in un tale allineamento produce solo due immagini della sorgente focalizzate come archi e la distanza tra questi due archi è così piccola che anche i più potenti telescopi sulla terra non riescono a risolverli in forme distinte. Alla fine, due forme separate vengono percepite come un'unica immagine sovrapposta. E il nome &ldquomicrolensing&rdquo deriva dal fatto che la separazione tra i due archi è troppo piccola per essere ripresa.

Un altro problema è la brevità dell'evento di microlente, che dura pochi giorni o settimane perché la Terra e la sorgente e la stella lente sono in movimento l'una rispetto all'altra.

Se anche la stella in primo piano (lente) ha un pianeta, il campo gravitazionale del pianeta contribuisce in modo rilevabile all'effetto lente, rivelando così la sua presenza. Ma poiché la probabilità di un tale allineamento è estremamente bassa, catturare un numero significativo di pianeti usando questo metodo richiede l'osservazione simultanea e continua di un gran numero di stelle lontane. Pertanto, formando collaborazioni tra loro come OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) e PLANET (Probing Lensing Anomalies NETwork), gli astronomi hanno rivolto i loro strumenti di osservazione al denso rigonfiamento centrale della Via Lattea e dei suoi satelliti, le Piccole e Grandi Nubi di Magellano nell'emisfero celeste australe. I sondaggi hanno prodotto almeno due candidati planetari non ancora confermati e due confermati.

Pianeta OGLE-003-BLG-235/MOA scoperto dalla collaborazione OGLE nel 2003 con il metodo del microlensing, e la sua stella che potrebbe essere scoperta due anni dopo.

Un problema evidente del metodo è che, poiché l'allineamento fortuito non può essere ripetuto, il microlensing è un evento una tantum, non lasciando il tempo sufficiente per studi approfonditi. E poiché i pianeti rilevati sono a kiloparsec di distanza, la scoperta non può essere confermata con altri metodi. (Un parsec è un'unità utilizzata per le lunghe distanze in astronomia corrispondente a 3,26 anni luce. Un kiloparsec è 1000 parsec o 3260 anni luce).

Poiché la luce emessa da una stella è migliaia o addirittura milioni di volte più luminosa della luce riflessa da un pianeta, normalmente la luce riflessa dal pianeta non può essere vista. Ma se la luce delle stelle è bloccata da una maschera opaca installata nei telescopi, chiamata coronografo, la debole luce dei pianeti vicini può essere visibile. Soprattutto se il pianeta è grande (il suo raggio deve essere molto più grande di quello di Giove), è lontano dalla sua stella e se è giovane. La giovinezza fa sì che il pianeta sia caldo e irradi fortemente nell'infrarosso.

Una delle scoperte più drammatiche fatte con il metodo della coronografia è stata la rilevazione del pianeta in orbita attorno a Fomalhaut, una delle stelle più luminose dei cieli meridionali, a 25 anni luce di distanza. Nonostante il mascheramento, la luce della stella di classe A, più massiccia e più calda del sole, è vista fuoriuscire dal perimetro del coronografo come raggi.

Un sistema solare triplo pianeta annunciato il 13 novembre 2008, una delle scoperte menzionate nella didascalia è stata rilevata attraverso osservazioni fatte con i telescopi Keck e Gemini, tra i più grandi della Terra. Lo stesso giorno è stata resa pubblica la scoperta di Hubble del pianeta di Fomalhaut con tre masse di Giove. Entrambi i sistemi sono circondati da dischi che ricordano la fascia di Kuiper nel nostro sistema solare. Infine, con il rilevamento del pianeta in orbita attorno a Beta Pictoris, anche questo metodo ha preso il suo posto tra gli strumenti più promettenti per la caccia ai pianeti.

Molte stelle sono circondate da dischi di polvere spaziale. Questi sono anche chiamati dischi di detriti. Ciò che li rende visibili è il loro assorbimento della luce stellare, che poi riemettono nell'infrarosso. Sebbene la massa totale di queste particelle di polvere sia inferiore alla massa della Terra, eclissano le stelle su cui orbitano nelle lunghezze d'onda infrarosse a causa della vastità della loro superficie combinata. Quei dischi, che i telescopi spaziali Hubble e Spitzer possono rilevare, sono stati trovati circa il 15% delle stelle che giacciono relativamente vicino al Sole e hanno masse simili. Si pensa che la polvere in questi dischi sia reliquia di collisioni tra comete e asteroidi. Poiché la pressione di radiazione della stella avrebbe dovuto portare la polvere nello spazio in un tempo relativamente breve, l'esistenza continua di dischi di polvere porta alla conclusione che la polvere viene continuamente ricreata attraverso collisioni e attesta l'esistenza di tali avanzi di formazione stellare che circonda la stella centrale. Ad esempio, il disco di polvere attorno alla stella tau Ceti, è visto come il segno dell'esistenza di una cintura di corpi rocciosi e ghiacciati e comete, che ricorda la fascia di Kuiper al di fuori dell'orbita di Nettuno nel nostro sistema solare, solo dieci volte più spessa.

Sono stati visti segni che indicano la presenza di comete attorno a Beta Pictoris, una giovane stella di 20 milioni di anni al massimo. Si pensa che questi dischi di polvere siano reliquie di collisioni tra avanzi di formazione stellare come asteroidi e comete.

Nel frattempo, alcune caratteristiche osservate nelle strutture dei dischi di polvere, potrebbero significare la presenza di oggetti di dimensioni planetarie. I fori osservati al centro di alcuni dischi, mostrano che i dischi sono circolari. Si pensa che la regione vuota sia stata creata da un pianeta che ha spazzato via la polvere che si trovava tra se stesso e la stella. Alcuni altri dischi mostrano rigonfiamenti che potrebbero essere stati formati dall'attrazione gravitazionale di un pianeta. Entrambe queste caratteristiche sono visibili attorno alla stella epsilon Eridani, indicando che oltre a un pianeta interno scoperto in precedenza con il metodo della velocità radiale, un altro sta orbitando a una distanza di 40 unità astronomiche.

LA STRADA DAVANTI

Le misurazioni effettuate nello spazio forniscono risultati più precisi sia perché si evitano gli effetti distorsivi dell'atmosfera, sia perché l'apparecchiatura di osservazione può utilizzare lunghezze d'onda infrarosse bloccate dall'atmosfera. Oltre al rilevamento di rocce simili alla Terra, gli astronomi mirano a studiare la composizione delle atmosfere di tali mondi e a cercare segni di vita con osservazioni dallo spazio. Il telescopio spaziale Kepler che la NASA ha lanciato nel marzo 2009 ha monitorato simultaneamente 150.000 stelle nella costellazione del Cigno prima di perdere la sua capacità di cacciare il pianeta a causa di giroscopi malfunzionanti. La NASA sta ora cercando modi per assegnare il veicolo spaziale a compiti alternativi che non richiedono un orientamento fisso.

La NASA sta pianificando di lanciare il successore di Kepler, il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) nel 2017.

La nuova navicella spaziale, che sarà posta su un'orbita ellittica attorno alla Terra e alla Luna, rileverà l'intero cielo, a differenza di Kepler che potrebbe tracciare solo un'area delle dimensioni di un quattrocentesimo dello spazio.

Per poterlo fare, TESS non punterà continuamente allo stesso punto, cambierà il suo orientamento ogni mese. I candidati interessanti che troverà saranno ispezionati dalla Terra dai telescopi esistenti e di prossima generazione con giganteschi specchi di raccolta della luce da 20 a 30 metri.

Gli ammassi di satelliti che avrebbero cercato insieme pianeti usando l'interferometria come il Darwin, progettato dall'Agenzia Spaziale Europea (ESA) e dal Terrestrial Planet Finder della NASA, sono stati successivamente accantonati a causa di ostacoli tecnologici e costi proibitivi.

FOTOMETRIA BINARIA AD ECLISSI

Se le stelle di un sistema binario in orbita attorno a un centro di gravità comune sono posizionate in modo da eclissarsi a vicenda nella nostra linea di vista, il sistema viene chiamato "binario a eclisse". Quando la stella con la superficie più luminosa viene eclissata, anche parzialmente, dal disco della compagna, la fase con la luminosità totale più bassa viene chiamata "eclissi primaria". E quando la stella più luminosa maschera una parte della sua compagna mezzo giro orbitale dopo, si osserva un'"eclissi secondaria".

Queste fasi di luminosità minima, si verificano con una regolarità che rivaleggia con la precisione di una pulsar, l'unica differenza sono cali periodici nell'intensità della luce invece di impulsi luminosi luminosi. Nel caso in cui un pianeta orbita attorno al binario, anche le stelle del sistema orbiteranno attorno al centro di gravità comune con il pianeta e ci sarà uno spostamento periodico nei tempi di minore luminosità (il minimo sarà ritardato, sarà puntuale, sarà prima del tempo, e poi sarà di nuovo in ritardo, ecc.) A seguito di questi spostamenti periodici di tempo sono visti come il metodo più affidabile per rilevare i pianeti in orbita attorno a stelle binarie.

Keplero doveva assumersi il compito in questo metodo, ma ora anche questo sarà apparentemente assunto da TESS. Oltre al suo obiettivo principale, i pianeti terrestri, la navicella terrà d'occhio anche la luce che si riflette sui pianeti giganti in orbite molto ravvicinate attorno alle loro stelle. Poiché un tale pianeta avrà fasi che vanno dall'oscurità totale alla riflettività totale proprio come le fasi della Luna. Variazioni periodiche, per quanto minuscole, nella luce riflessa delle stelle annunceranno la presenza di un pianeta. Perché le fasi della luce riflettente saranno indipendenti dall'inclinazione del piano orbitale. Gli astronomi ritengono che il metodo potrebbe fornire informazioni sulla composizione dell'atmosfera del pianeta.

La luce emessa dalla stella non è polarizzata. Cioè, oscilla in direzioni casuali. Ma quando la luce viene riflessa dall'atmosfera di un pianeta, le onde luminose interagiscono con le molecole nell'atmosfera e si polarizzano. Le misurazioni possono essere effettuate con estrema precisione sulla luce emessa insieme dalla stella e dal suo pianeta, la quota di quest'ultimo è una parte su un milione. I dispositivi utilizzati per misurare la polarizzazione, detti polarimetri, hanno la capacità di selezionare la luce polarizzata e respingere la luce non polarizzata (della stella). Sebbene collaborazioni come ZIMPOL/CHEOPS e PLANETPOL stiano cercando esopianeti con polarimetri, finora nessun pianeta è stato rilevato con questo metodo.


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I pianeti scandiscono il ritmo del sole?

L'attività del Sole è determinata dal campo magnetico del Sole. Due effetti combinati sono responsabili di quest'ultimo: l'effetto omega e l'effetto alfa. Al momento non è noto esattamente dove e come abbia origine l'effetto alfa. I ricercatori dell'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) stanno proponendo una nuova teoria per questo sulla rivista Fisica solare. I loro calcoli suggeriscono che le forze di marea provenienti da Venere, dalla Terra e da Giove possono influenzare direttamente l'attività del Sole.

Molte domande riguardanti il ​​campo magnetico del Sole sono ancora senza risposta. "Come con la Terra, abbiamo a che fare con una dinamo. Attraverso l'autoeccitazione, un campo magnetico viene creato praticamente dal nulla, per cui il complesso movimento del plasma conduttivo funge da fonte di energia", afferma il fisico Dr. Frank Stefani di HZDR. La cosiddetta dinamo alfa-omega del Sole è soggetta a un ciclo regolare. Circa ogni undici anni la polarità del campo magnetico del Sole viene invertita, con un picco di attività solare con la stessa frequenza. Questo si manifesta in un aumento delle macchie solari, macchie scure sulla superficie del Sole che provengono da campi magnetici fortemente concentrati.

"È interessante notare che, ogni 11,07 anni, il Sole e i pianeti Venere, Terra e Giove sono allineati. Ci siamo chiesti: è una coincidenza che il ciclo solare corrisponda al ciclo della congiunzione o dell'opposizione dei tre pianeti?" riflette Stefani. Sebbene questa domanda non sia affatto nuova, fino ad ora gli scienziati non sono stati in grado di identificare un meccanismo fisico plausibile per come i debolissimi effetti di marea di Venere, Terra e Giove potrebbero influenzare la dinamo del Sole.

Rafforzamento attraverso la risonanza

"Se dai a un'oscillazione solo piccole spinte, con il tempo oscillerà più in alto", come spiega Frank Stefani il principio della risonanza. Lui e il suo team hanno scoperto in calcoli recenti che l'effetto alfa è soggetto a oscillazioni in determinate condizioni. "L'impulso per questa oscillazione alfa non richiede quasi energia. Le maree planetarie potrebbero fungere da battistrada sufficienti per questo." La cosiddetta instabilità di Tayler gioca un ruolo cruciale per la risonanza della dinamo solare. Sorge sempre quando una corrente abbastanza forte scorre attraverso un liquido conduttivo o un plasma. Al di sopra di una certa intensità, l'interazione della corrente con il proprio campo magnetico genera un flusso, nel caso del Sole colossale, turbolento.

È generalmente inteso che la dinamo solare si basa sull'interazione di due meccanismi di induzione. In gran parte indiscusso è l'effetto omega, che ha origine nel tachocline. Questo è il nome di una stretta fascia tra la zona radiativa interna del Sole e le zone esterne in cui avviene la convezione, dove il calore viene trasportato mediante il movimento del plasma caldo. Nella tachocline convergono varie aree a rotazione differenziata. Questa rotazione differenziale genera il cosiddetto campo magnetico toroidale sotto forma di due "cinture vitali" situate a nord ea sud dell'equatore solare.

Una nuova ricetta per la Dinamo solare

C'è una significativa mancanza di chiarezza riguardo alla posizione e alla causa dell'effetto alfa, che utilizza il campo toroidale per creare un campo poloidale, quest'ultimo che corre lungo le linee di longitudine del Sole. Secondo una teoria prevalente, il luogo di origine dell'effetto alfa è vicino alle macchie solari, sulla superficie del Sole. I ricercatori di Dresda hanno scelto un approccio alternativo che collega l'effetto alfa alla destrezza o alla mancina dell'instabilità di Tayler.A sua volta, l'instabilità di Tayler deriva da campi toroidali fortemente sviluppati nel tachocline. "In questo modo possiamo essenzialmente localizzare anche l'effetto alfa nel tachocline", afferma Frank Stefani.

Ora gli scienziati dell'HZDR hanno scoperto la prima prova dell'instabilità di Tayler che oscilla anche avanti e indietro tra destrimani e mancini. La particolarità di questo è che l'inversione avviene praticamente senza alcun cambiamento nell'energia del flusso. Ciò significa che forze molto piccole sono sufficienti per avviare un'oscillazione nell'effetto alfa. "I nostri calcoli mostrano che le forze di marea planetarie agiscono qui come minuscoli battistrada esterni. L'oscillazione dell'effetto alfa, che viene attivato circa ogni undici anni, potrebbe causare l'inversione di polarità del campo magnetico solare e, in definitiva, dettare il 22 ciclo della dinamo solare", secondo Stefani.

Gli scienziati che circondano Frank Stefani hanno fatto ricerche sui campi magnetici nel cosmo e sulla Terra per molti anni. Sono stati anche il primo gruppo al mondo a dimostrare con successo sia l'instabilità di Tayler che l'instabilità magnetorotazionale in esperimenti di laboratorio. Nel 1999, gli specialisti in magnetoidrodinamica furono coinvolti anche nella prima dimostrazione dell'effetto dinamo omogeneo a Riga.

L'instabilità di Tayler limita le nuove batterie a metallo liquido

"È interessante notare che ci siamo imbattuti nell'instabilità di Tayler nel contesto della nostra ricerca su nuove batterie a metallo liquido, che sono attualmente allo studio come possibili contenitori di stoccaggio economici per l'energia solare fortemente fluttuante", spiega Frank Stefani. Il principio fondamentale delle batterie a metallo liquido è estremamente semplice. Consiste di due metalli liquidi di diversa densità - gli elettrodi - che sono separati solo da un sottile strato di sale. I vantaggi sono un tempo di ricarica estremamente rapido, un numero (almeno teoricamente) infinito di cicli di ricarica e costi contenuti, se si riesce a produrre con successo una batteria delle dimensioni di un metro quadrato. "Per queste batterie, l'instabilità Tayler rappresenta un serio pericolo perché nasce inevitabilmente quando le celle diventano sempre più grandi. Senza alcuni accorgimenti tecnologici, che abbiamo già brevettato, l'instabilità Tayler distruggerebbe la stratificazione della batteria", aggiunge Stefani.


La turbolenza nel nucleo fuso aiuta ad amplificare il campo magnetico terrestre

I ricercatori dell'Institut des Sciences de la Terre (CNRS/Université Joseph Fourier Grenoble 1/IRD/Université de Savoie/IFSTTAR) hanno dimostrato che la turbolenza, il movimento casuale che si verifica nel metallo fuso nel nucleo terrestre, contribuisce alla crescita del nostro pianeta campo magnetico. Per ottenere questo risultato, hanno modellato il nucleo esterno della Terra usando sodio liquido racchiuso tra due sfere metalliche concentriche rotanti, un set-up che hanno soprannominato l'esperimento Derviche Tourneur Sodium (DTS). 1

I loro risultati sono stati appena pubblicati sulla rivista Lettere di revisione fisica.

Come molti pianeti e la maggior parte delle stelle, la Terra produce il proprio campo magnetico mediante l'azione di una dinamo, cioè a causa del movimento di un fluido elettricamente conduttore, in questo caso, una miscela di ferro fuso e nichel. Questo oceano di metallo liquido, il nucleo esterno, circonda il nucleo interno, che è fatto di metallo solido. È messo in moto dalla convezione provocata dal raffreddamento del nocciolo. Il flusso risultante è particolarmente complesso: oltre al movimento del fluido su lunghe distanze, che è ben noto e genera un campo magnetico, ci sono anche fluttuazioni turbolente, che comportano movimenti irregolari e casuali su brevi distanze. Sebbene la turbolenza esista anche nell'atmosfera e negli oceani, la turbolenza nel nucleo terrestre è diversa, poiché è sotto l'influenza combinata della rotazione terrestre e di un forte campo magnetico. Al momento non è possibile riprodurre questa turbolenza distintiva né con esperimenti di laboratorio né con simulazioni al computer . 2 Finora era quindi impossibile per i geofisici determinarne il ruolo rispetto al campo magnetico.

Per comprendere meglio le interazioni tra turbolenza e campo magnetico, i ricercatori dell'Institut des Sciences de la Terre, a Grenoble, hanno utilizzato l'esperimento Derviche Tourneur Sodium, iniziato nel 2005. In questo modello in miniatura del nucleo terrestre, 40 litri di liquido il sodio (un fluido elettricamente conduttore) è racchiuso nello spazio tra due sfere concentriche. Ciò che rende unico questo modello è che un magnete al centro della sfera interna fornisce un forte campo magnetico, mentre la rotazione di questo nucleo guida il flusso del liquido conduttore in modo molto efficace. In queste condizioni, il sodio liquido è soggetto a un forte campo magnetico ea una rotazione veloce, come ci si aspetterebbe nel nucleo terrestre, e subisce sia movimenti su larga scala che fluttuazioni casuali.

Sensori posti intorno alla sfera esterna e all'interno del sodio sono stati utilizzati per mappare il campo magnetico, mentre i fasci di ultrasuoni hanno misurato la velocità di flusso del fluido utilizzando l'effetto Doppler. I dati hanno permesso ai ricercatori di dimostrare che il movimento turbolento aumenta la capacità del fluido di condurre elettricità e quindi amplifica il campo magnetico, piuttosto che ridurlo come sembravano dimostrare esperimenti precedenti. Questo fenomeno, osservato per la prima volta in laboratorio, è stato confermato da simulazioni numeriche.

I risultati si applicano anche ai pianeti con un campo magnetico e alle stelle. La scoperta di questo nuovo componente del campo magnetico potrebbe spiegare perché nel caso di Venere, il pianeta 'gemello' della Terra, il nucleo di metallo liquido non produce un campo magnetico. Più vicino a casa, una migliore comprensione di queste fluttuazioni turbolente potrebbe aiutarci a comprendere le inversioni del campo magnetico.

(1) Si riferisce ai membri dell'ordine Sufi, i dervisci rotanti ('derviches tourneurs' in francese), che eseguono una danza vorticosa.

(2) Una simulazione numerica completa dei moti che avvengono nel nucleo esterno renderebbe necessario coprire un'ampia gamma di scale con un passo temporale molto piccolo, che è fuori portata con le capacità attuali.


Il primo campo magnetico della Terra era debole

Il campo magnetico protettivo che avvolgeva la Terra primordiale era probabilmente solo la metà di quello attuale, suggerisce un nuovo studio.

La ricerca ha anche scoperto che il campo magnetico terrestre è 200 milioni di anni più vecchio di quanto si pensasse in precedenza, il che ha implicazioni per la quantità di acqua originariamente presente sulla Terra primordiale e forse anche sullo sviluppo della vita. Un campo così debole nei primi giorni della Terra potrebbe aver creato anche alcune spettacolari aurore, o aurore boreali, a latitudini basse come quella che oggi è New York City, hanno detto i ricercatori.

Il campo magnetico terrestre è generato dai moti turbolenti e convettivi del nucleo fuso del pianeta. Il campo si estende intorno alla Terra per una certa distanza nello spazio fino a quando non incontra il vento solare in arrivo dal sole (il flusso di particelle solari cariche che fluisce costantemente lontano dal sole). Il confine in cui i due si incontrano è chiamato magnetopausa.

È il campo magnetico che protegge la superficie terrestre, e tutti i suoi abitanti, da questa radiazione energetica solare, che danneggerebbe gli organismi viventi e strapperebbe gran parte dell'atmosfera terrestre (Marte non ha un campo magnetico significativo, che si pensa sia il motivo per cui ha tale una minuscola atmosfera).

Ma si sa poco del campo magnetico così com'è esistito subito dopo la formazione della Terra, circa 4,5 miliardi di anni fa. Per saperne di più su questo primo campo magnetico, John Tarduno dell'Università di Rochester e i suoi colleghi dell'Università di KwaZulu-Natal in Sud Africa, si sono rivolti ai cristalli di antiche rocce che conservano le firme magnetiche.

Alcune rocce ignee chiamate dacite contengono piccoli cristalli di quarzo di dimensioni millimetriche, che a loro volta hanno minuscole inclusioni magnetiche di dimensioni nanometriche che fungono da mini bussole, bloccando una registrazione del campo magnetico terrestre nel momento in cui le dacite si sono raffreddate dal magma fuso alla roccia dura.

Per cercare registrazioni preservate del primo campo magnetico, Tarduno e i suoi colleghi hanno utilizzato i grani meglio conservati di affioramenti di dacite di 3,5 miliardi di anni in Sud Africa, alcune delle rocce più antiche conosciute ancora esistenti sulla superficie terrestre.

Utilizzando un rilevatore magnetico specializzato, il team ha scoperto che i cristalli di 3,5 miliardi di anni nelle rocce hanno registrato un campo che è circa dal 30 al 50 percento più debole rispetto al campo che esiste oggi. La scoperta è dettagliata nel numero del 5 marzo della rivista Science.

Alcuni scienziati hanno suggerito che non c'era un campo magnetico sulla Terra primitiva, quindi questo risultato "dimostra che c'era un campo magnetico in quel momento", ha detto Tarduno.

Questo campo magnetico più debole ha anche implicazioni per le condizioni sulla Terra primordiale.

Poiché "il campo magnetico si distingue dal vento solare", afferma Tarduno, impedisce alle particelle solari di divorare le molecole nell'atmosfera terrestre.

Ma in passato, non solo questo campo era più debole, il sole probabilmente ruotava più rapidamente e quindi ruotava fuori da un vento solare più forte e da una magnetopausa che era probabilmente molto più vicina alla Terra? oggi è a una distanza di circa 10,7 raggi terrestri, ma allora sarebbe stato probabilmente di circa 5 raggi terrestri (il raggio medio della Terra è di circa 4.960 miglia, o 6.370 km).

La situazione del vento solare sulla Terra in quel momento potrebbe essere stata qualcosa come la tempesta solare di Halloween del 2003, che ha colpito i satelliti, le comunicazioni, il traffico aereo e i sistemi di generazione di energia.

"Ciò significa che le particelle che fuoriescono dal sole avevano molte più probabilità di raggiungere la Terra", ha detto Tarduno. L'implicazione di quella situazione è che "è molto probabile che il vento solare stesse rimuovendo molecole volatili, come l'idrogeno, dall'atmosfera a un ritmo molto maggiore di quello che stiamo perdendo oggi", ha detto. E la perdita di idrogeno implica anche la perdita di acqua.

A sua volta, se molta acqua è stata rimossa all'inizio della storia della Terra, per ottenere la quantità di acqua che abbiamo ora, il pianeta deve aver iniziato "con un inventario di acqua abbastanza robusto", ha detto Tarduno a SPACE.com.

Sia l'acqua che un campo magnetico protettivo sono essenziali per lo sviluppo della vita come la conosciamo, quindi la scoperta ha anche implicazioni per capire come è nata la vita sul nostro pianeta, così come la vita potenziale al di là del nostro sistema solare.

Tarduno e lo studio del suo team "suggeriscono che il campo magnetico può precedere l'instaurazione della vita" sulla Terra, ha scritto Moira Jardine, un'astronoma dell'Università di St. Andrews in Scozia che non era coinvolta nello studio, in un saggio che accompagna il nuovo studio su Science.

Lo sviluppo di campi magnetici attorno ad altri pianeti al di fuori del sistema solare e il modo in cui custodiscono qualsiasi potenziale vita è anche qualcosa da considerare quando si cercano pianeti intorno a giovani stelle, che sembrano avere venti solari più forti e tempeste solari più frequenti rispetto al sole, ha scritto Jardine.

Significa anche che per evolvere un pianeta extrasolare che sia simile alla Terra, "dobbiamo iniziare con un inventario di acqua abbastanza sano", ha detto Tarduno.

Il debole campo magnetico sulla Terra primordiale potrebbe anche aver portato a cose molto più spettacolari, forse estendendosi su un'area tre volte più grande di quelle attuali e estendendosi a latitudini più basse, forse fino alla posizione attuale di New York City. Le aurore sono gli spettacoli di luce generati quando le particelle solari vengono incanalate lungo gli assi polari del campo magnetico e interagiscono con gli atomi nell'atmosfera terrestre, eccitandoli e facendoli emettere fotoni di luce.


In che modo le stelle di neutroni sono magnetiche?

Se le cariche rotanti e in movimento creano campi magnetici, perché una cosa neutra gigante ne ha uno?

“Lasciando che gli ioni positivi passino attraverso un campo elettrico e dando loro così una certa velocità, è possibile distinguerli dagli atomi neutri e stazionari”. -Johannes Stark

Un po' di fisica fa molto, e questo è particolarmente vero in astrofisica, dove la più piccola delle forze e il più piccolo degli effetti diventano le uniche cose che contano. È, ovviamente, a causa delle estreme concentrazioni e quantità di materiale con cui abbiamo a che fare! Prendi qualcosa di innocuo come il nostro piccolo, insignificante pianeta.

Il fatto che abbiamo un nucleo fuso, rotante e mutevole con una dinamo magnetica attiva al suo interno fa molto di più che far puntare gli aghi della bussola verso il polo. Il campo magnetico generato al centro della Terra si estende bene nello spazio, proteggendoci dai pericoli cosmici e allontanando da noi le particelle cariche in rapido movimento.

Il Sole entra in azione in misura ancora maggiore, il suo campo magnetico è enorme e il plasma spesso traccia il percorso di quelle linee di campo. Spesso possiamo vedere il plasma caldo e ionizzato del Sole estendersi verso l'alto e verso l'esterno molte volte il diametro della Terra, persino (a volte) formando un anello completo e "piombando" come una cascata di fuoco.

Non è così difficile immaginare perché il Sole o la Terra facciano questo. Pensa ai seguenti fatti:

  • Questi oggetti sono costituiti da atomi, che a loro volta sono costituiti da nuclei atomici con carica positiva ed elettroni con carica negativa.
  • C'è un gradiente gravitazionale e un gradiente di temperatura, il che significa che oggetti di diverse dimensioni, masse e sezioni trasversali saranno influenzati in modo diverso.
  • Se questi fenomeni possono produrre anche una piccola separazione di carica, poiché il Sole e la Terra ruotano, queste cariche che si muovono in modo diverso genereranno campi magnetici.

Ma che dire delle stelle di neutroni? Invece di essere fatti di nuclei atomici ed elettroni, non sono fatti di... beh, neutroni?

Sai, quelle cose neutre - che si trovano nei nuclei atomici - che non sono cariche?

Quindi, come potrebbero creare un campo magnetico, che a loro volta sono generati dal movimento di cariche elettriche?

Questa non sarebbe una domanda così interessante se non avessimo fatto osservazioni come questa.

Questi sono raggi X emessi dalla Nebulosa del Granchio, osservati con il telescopio a raggi X Chandra della NASA. Sappiamo che al suo interno c'è una stella di neutroni pulsante e che questi raggi X vengono emessi come risultato di un'intensa sorgente magnetica situata in posizione centrale che colpisce il plasma ionizzato che la circonda.

È più che solo nei raggi X, tieni presente che Hubble vede questi effetti anche nella luce visibile!

E per quanto riguarda la scala, la Nebulosa del Granchio, creata in un'esplosione di supernova del 1054, ha un diametro di circa 3 anni luce a questo punto, quasi un millennio dopo la sua nascita. Ma quello che potrebbe sorprenderti è il tremendo dimensione di questa caratteristica magnetica è più di un anno luce di dimensioni da solo!

La chiave è che una stella di neutroni non è solo una semplice palla di neutroni, è in realtà stratificata. Man mano che avanziamo dall'esterno verso l'interno, troviamo strati di:

  • elettroni, seguito da
  • i nuclei degli atomi (come il ferro), seguiti da
  • uno strato in cui i nuclei sono stratificati (come le impurità) all'interno di un oceano di neutroni, seguiti da
  • una zona di transizione al nucleo,
  • dove il nucleo è un superfluido di neutroni (una fase liquida con attrito assolutamente zero) insieme a impurità di particelle cariche di varie masse al suo interno.

Non è affatto come avere un'unica entità neutrale! E non dimenticare che i neutroni stessi non sono particelle fondamentali, neutre, sono essi stessi costituiti da particelle cariche che hanno cariche e masse diverse l'una dall'altra!

I neutroni stessi hanno momenti magnetici intrinseci (poiché sono costituiti da questi quark carichi) e le energie incredibilmente elevate all'interno della stella di neutroni non solo possono creare coppie particella/antiparticella, ma possono creare esotico anche le particelle. Le particelle cariche che esistono all'interno della stella di neutroni sono altamente conduttivo, inoltre ci sono ancora gradienti gravitazionali, di densità, di temperatura e di conduttività all'interno della stella di neutroni.

E a circa 10 km di raggio - con tutto il momento angolare di una tipica stella simile al Sole - queste cose ruotano a velocità comprese tra il 10 e il 70% della velocità della luce!

In breve, questa è una ricetta per un campo magnetico dell'ordine di 100 milioni di Tesla, o circa un trilione di volte quello che troviamo sulla superficie terrestre.

Non c'è da stupirsi che sia esattamente quello che vediamo! Anche senza essere assolutamente certi di ciò che sta accadendo nel nucleo più interno di una stella di neutroni - se abbiamo quark ad alta energia, muoni e taus, o qualsiasi altro tipo di particelle raramente presenti in natura - la fisica conservativa e convenzionale in questi ambienti estremi rende un campo magnetico ultra-forte quasi inevitabile.

Ed è così che una stella di neutroni genera un campo magnetico super forte!

Ora il grande Il prossimo la domanda è: possiamo avere un campo magnetico super forte proveniente da? l'interno di un buco nero? (Noi vedere campi magnetici del buco nero, ma sono generati all'interno dell'orizzonte degli eventi o all'esterno, come nel disco di accrescimento?) E se provengono dall'interno, qual è la fisica dietro questo? Fino a quando non conosciamo la risposta, la domanda ci fornisce spunti di riflessione più che sufficienti per saziare anche l'appetito più affamato!


Perché gli alieni dovrebbero preoccuparsi anche della Terra?

Come astrobiologo trascorro molto del mio tempo lavorando in laboratorio con campioni provenienti da alcuni dei luoghi più estremi della Terra, studiando come la vita potrebbe sopravvivere su altri mondi del nostro sistema solare e quali segni della loro esistenza potremmo rilevare. Se c'è biologia oltre la Terra, la stragrande maggioranza della vita nella Galassia sarà costituita da forme di vita unicellulari resistenti ai microbi che tollerano una gamma di condizioni molto più ampia di quella degli organismi più complessi. Ad essere onesti, il mio punto di vista è piuttosto pessimista. Non fraintendetemi: se la Terra ricevesse un tweet alieno domani, o qualche altro messaggio di testo inviatoci via radio o impulso laser, allora sarei assolutamente elettrizzato. Finora, però, non abbiamo visto prove convincenti di altre civiltà tra le stelle nei nostri cieli.

Ma diciamo, solo per amor di discussione, che ci sono una o più civiltà aliene nella Via Lattea. Conosciamo tutti le rappresentazioni più oscure di Hollywood di ciò che gli alieni potrebbero fare quando vengono sulla Terra: fare lo zapping alla Casa Bianca, raccogliere l'umanità per il cibo come una mandria di bestiame o prosciugare i nostri oceani. Questi scenari fanno grandi film, ma non resistono davvero a un esame razionale. Quindi facciamo un esperimento mentale su quali ragioni potrebbero avere gli alieni per visitare la Terra, non perché ritengo che dobbiamo preparare le nostre difese o organizzare una festa di benvenuto, ma perché penso che considerare queste possibilità sia un ottimo modo per esplorare molti dei i temi centrali della scienza dell'astrobiologia.

alieni venire per Terra per inslave umanità o fo allevamento partner

Le razze aliene che si schiavizzano a vicenda è un tropo comune di molti universi di fantascienza.Mentre la schiavitù dei nemici sconfitti o di altre popolazioni vulnerabili è stata purtroppo una caratteristica comune della nostra storia sulla Terra, è difficile capire perché una specie con la capacità di viaggiare tra le stelle, e quindi avendo già dimostrato la padronanza di un livello molto avanzato di macchinari e di smistamento delle risorse energetiche, avrebbe avuto bisogno di schiavi. Costruire robot, o altre forme di automazione o meccanizzazione, sarebbe una soluzione molto più efficace per il lavoro: le persone sono deboli in confronto, più difficili da riparare e hanno bisogno di essere nutrite.

Allo stesso modo, l'idea di una specie aliena che ha bisogno di esseri umani per riprodursi non regge davvero al controllo. L'atto della riproduzione sessuale, a livello genetico, comporta la combinazione del DNA di due individui. Quindi, al livello più fondamentale, affinché una razza aliena sia compatibile con noi, avrebbe bisogno non solo di usare lo stesso polimero, l'acido desossiribonucleico, come molecola di riserva per le loro informazioni genetiche, ma anche di usare le stesse quattro "lettere" per il loro alfabeto genetico (e non per altre basi puriniche e pirimidiniche che esistono in chimica), e lo stesso sistema di codifica per tradurre quelle sequenze di lettere genetiche in proteine, e la stessa struttura organizzativa dei filamenti di DNA in cromosomi, e così via. Ci sono molte ricerche in corso sulla possibilità che la vita extraterrestre utilizzi il DNA o su quali alternative molecolari potrebbero esserci, ma è un enorme sforzo aspettarsi che la vita aliena sia così simile alla genetica umana. Gli esseri umani non possono nemmeno incrociarsi con i nostri parenti evolutivi più stretti sulla Terra, gli scimpanzé (in effetti, questa è la base della definizione per specie diverse, due organismi che non sono in grado di riprodurre prole fertile), e quindi è estremamente improbabile che un una forma di vita aliena proveniente da un lignaggio evolutivo completamente diverso sarebbe compatibile.

Gli alieni vengono sulla Terra per raccoglierci per il cibo

Se gli alieni non si preoccupassero di schiavizzare o allevare con noi, potrebbero semplicemente venire sulla Terra per un pasto drive-by? La domanda se una biochimica aliena sarebbe in grado di digerirci come cibo si riduce in realtà ad alcune caratteristiche fondamentali delle molecole della vita. Le nostre cellule sono costituite da varie molecole organiche: proteine ​​(polimeri di amminoacidi), acidi nucleici DNA e RNA (polimeri di basi e zuccheri), e membrane di fosfolipidi. E così per creare più cellule per la riproduzione, la crescita e la riparazione dei nostri corpi abbiamo bisogno di una fonte di questi semplici elementi costitutivi. Mangiamo altri animali o piante e il nostro sistema digestivo li scompone nei loro componenti aminoacidi, zuccheri e acidi grassi, che poi usiamo come mattoni per noi stessi. Quindi, per ricavare qualsiasi nutrimento utile dal mangiare un umano, un mostro alieno dovrebbe essere basato su una biochimica molto simile, e quindi avere gli enzimi necessari per elaborare le molecole di cui siamo fatti.

Un'intera varietà di amminoacidi, zuccheri e molecole di grasso si trovano effettivamente in alcuni meteoriti, essendo stati prodotti dall'astrochimica nello spazio esterno, e quindi forse la vita extraterrestre sarebbe basata sugli stessi mattoni di base come noi. Ma c'è un'altra sottigliezza molto interessante qui. Molecole organiche semplici come amminoacidi e zuccheri possono esistere in due forme diverse, immagini speculari l'una dell'altra (allo stesso modo le tue due mani hanno forme simili ma non possono essere posizionate esattamente una sopra l'altra). Queste due versioni sono conosciute come enantiomeri e si scopre che tutta la vita sulla Terra usa solo amminoacidi levogiri e zuccheri destrorsi, mentre la chimica non vivente produce anche miscele di entrambi i tipi.

Quindi, se troviamo tracce di amminoacidi su Marte, un ottimo modo per dire se queste molecole organiche sono le reliquie dell'antica vita marziana o sono solo il prodotto dell'astrochimica sarebbe quello di verificare se sono per lo più mancini o destrimani. forme, o solo una miscela uniforme. La scoperta più entusiasmante sarebbe quella di rilevare tracce di antichi batteri su Marte e scoprire che impiegano le forme opposte di molecole organiche a noi: amminoacidi levogiri o zuccheri levogiri, perché allora sapremmo per certo che questa vita era decisamente extraterrestre e non semplicemente contaminazione dalla Terra. Quindi ecco un pensiero affascinante: gli invasori alieni potrebbero essere basati esattamente sulle stesse molecole organiche (aminoacidi, zuccheri, ecc.), ma non otterrebbero comunque alcun nutrimento mangiandoci poiché le origini della vita sul loro stesso pianeta si sono stabilite su gli enantiomeri opposti. Saremmo immagini speculari l'uno dell'altro, a livello molecolare.

Gli alieni vengono sulla Terra per prosciugare i nostri oceani

Se i predoni alieni avessero bisogno di una biochimica essenzialmente identica per disturbarci a selezionarci per il cibo, forse vengono sulla Terra per raccogliere qualche altra sostanza vitale. Tutta la vita sulla Terra è a base d'acqua L'H2O è sorprendentemente versatile come solvente e partecipa alla biochimica e quindi sembra probabile che anche la vita extraterrestre si basi su questo composto. Forse, quindi, gli alieni potrebbero essere attratti dalla Terra per i nostri oceani, mari, fiumi e laghi meravigliosamente umidi, per assorbire il nostro ciclo idrologico.

Il problema con questa supposizione è che ci sono un sacco di fonti d'acqua molto migliori nello spazio. In effetti, pensiamo che quando la Terra si è formata per la prima volta dal disco vorticoso di gas e polvere attorno al proto-Sole era in realtà un pianeta piuttosto secco, l'acqua per riempire i nostri oceani è stata consegnata in seguito da una raffica di comete e asteroidi dal più freddo, regioni esterne del sistema solare. In effetti, Europa, una delle lune in orbita attorno a Giove, contiene più acqua liquida nell'oceano globale sotto la sua superficie ghiacciata rispetto all'intero pianeta: Europa, e non la Terra, è il mondo acquatico del nostro sistema solare. Quindi, se fossi un alieno in viaggio tra i sistemi stellari che ha bisogno di un drink, avresti accesso a una quantità molto maggiore di acqua nelle lune ghiacciate e nell'alone cometario del sistema solare esterno. Troverai anche molto più pratico operare nello spazio profondo, piuttosto che cercare di risucchiare gli oceani contro l'attrazione gravitazionale del pianeta Terra.

Gli alieni vengono sulla Terra per qualche altra materia prima

Se non l'acqua, allora forse c'è qualche altra risorsa naturale che gli alieni potrebbero invadere la Terra per sfruttare. Forse intendono spazzare via le nostre città e iniziare a estrarre minerali dalla crosta del pianeta per estrarre metalli e costruire navi spaziali più vaste. Ma in effetti, poiché la Terra si è formata da uno stato fuso con il ferro che affonda fino al nucleo, la crosta del nostro pianeta è in realtà piuttosto impoverita di metalli utili come ferro, nichel, platino, tungsteno e oro. E come con l'acqua, è difficile capire perché gli alieni si preoccupino di estrarre materiale contro la gravità della Terra quando gli asteroidi sono composti dalla stessa materia rocciosa di base. In effetti, si ritiene che alcuni asteroidi siano essenzialmente puri grumi di metallo: una volta erano i nuclei di protopianeti che furono nuovamente frantumati dalle colossali collisioni all'inizio della storia del sistema solare. Diverse aziende stanno già proponendo di avviare operazioni di estrazione di asteroidi per sfruttare queste risorse estremamente preziose.

Forse, però, potrebbe esserci una ragione per cui i nostri ipotetici alieni sarebbero venuti a scavare la Terra. Mentre è vero che gli asteroidi e la Terra, e altri pianeti terrestri, sono costituiti essenzialmente dallo stesso materiale roccioso, la Terra non è semplicemente un grumo inerte, è un luogo molto attivo e dinamico. In particolare, la sottile crosta terrestre è fratturata in frammenti separati che scivolano continuamente sopra il caldo mantello appiccicoso, sfregandosi l'uno accanto all'altro, scricchiolando frontalmente, subducendo uno sotto l'altro o separandosi per creare una crosta fresca. Questo è il processo di agitazione della tettonica a zolle.

Finora, gli astronomi hanno già trovato oltre quattromilacinquemila pianeti extrasolari, mondi in orbita attorno ad altre stelle, e l'aspettativa ora è che ci siano miliardi di pianeti rocciosi nella nostra Galassia. Ma ecco un pensiero in prima linea nell'attuale scienza planetaria e astrobiologia. Forse i pianeti terrestri sono comuni, ma i pianeti terrestri con piatto tettonica sono rari. Si ritiene che la tettonica a zolle sia vitale per mantenere stabile il clima della Terra per miliardi di anni per consentire l'evoluzione di una vita complessa come la nostra, e agisce anche per concentrare alcuni metalli in minerali ricchi. Sembra probabile che solo una piccola parte dei pianeti terrestri sia soggetta a tettonica a placche (né Marte né Venere lo fanno). Quindi forse una civiltà aliena sarebbe venuta sulla Terra per la nostra eccezionale tettonica a zolle e per la concentrazione di particolari metalli, e il fatto che la stessa tettonica avesse anche permesso lo sviluppo di una ricca biosfera sarebbe solo un inconveniente.

Gli alieni vengono sulla Terra in cerca di una nuova casa

C'è una notevole quantità di immobili rocciosi nella galassia in cui gli alieni possono considerare di trasferirsi a casa, ma un pianeta terrestre potrebbe aver bisogno di offrire più di una semplice zona abitabile per essere in grado di supportare una vita complessa. Le comunità di cellule microbiche resistenti che prosperano grazie all'energia inorganica nelle profondità del sottosuolo potrebbero essere in grado di sopravvivere praticamente ovunque, ma la vita complessa richiede condizioni ambientali molto più ristrette sulla superficie. Si ritiene che varie caratteristiche della Terra al di là dei nostri oceani caldi siano cruciali per mantenere un ambiente superficiale stabile per periodi di tempo geologico. Questi includono la tettonica a zolle che agisce per regolare il clima, una grande luna che impedisce all'asse di rotazione del pianeta di oscillare troppo e un campo magnetico globale per deviare il vento solare e impedire che l'atmosfera venga spazzata via nello spazio. Per questi motivi, forse i pianeti come la Terra sono una rarità, e quindi presentano obiettivi particolarmente desiderabili per la colonizzazione aliena.

Ma mentre è vero che tali mondi potrebbero essere necessari per far evolvere la vita complessa in primo luogo, una volta che una specie intelligente diventa tecnologicamente abbastanza avanzata da viaggiare tra le stelle è anche probabile che sia in grado di gestire artificialmente l'ambiente di un pianeta. Ad esempio, molte persone stanno già iniziando a parlare seriamente di progetti di "megaingegneria" o "geoingegneria" per evitare i peggiori effetti del riscaldamento globale sulla Terra, e finora abbiamo capito, almeno a grandi linee, quanto ulteriormente in futuro potremmo “terraformare” Marte per creare un ambiente abitabile in cui gli esseri umani possano vivere sulla superficie senza bisogno di tute spaziali. In effetti, il fatto stesso che la Terra brulica già di vita propria (la maggior parte dei quali sono microbi tenaci che influenzano la chimica dell'atmosfera e degli oceani) potrebbe essere un ostacolo per una specie aliena, con la sua bizzarra biochimica, che cerca da qualche parte colonizzare. Potrebbe essere più facile trovare un mondo terrestre che non ha già sviluppato una vita propria e installare la propria biosfera su un pianeta vuoto.

Gli alieni vengono sulla Terra per i terrestri

A mio avviso, quindi, l'enorme quantità di tempo ed energia che potrebbero essere necessarie per viaggiare tra le stelle in una galassia, e il fatto che le materie prime possano essere cercate altrove in modo più pratico, escluderebbero semplicemente che gli alieni vengano sulla Terra prendere qualcosa che abbiamo. Penso che possiamo stare tranquilli che anche se le specie aliene intelligenti esistono nella nostra galassia, non stanno per apparire nei nostri cieli con una flotta di invasione per soggiogare l'umanità e iniziare a spogliare il nostro mondo. Forse la cosa che può attirare solo extraterrestri sulla Terra siamo noi. Sospetto che se gli alieni venissero sulla Terra, sarebbe come ricercatori: biologi, antropologi, linguisti, desiderosi di comprendere il funzionamento peculiare della vita sulla Terra, incontrare l'umanità e conoscere la nostra arte, musica, cultura, lingue, filosofie e religioni.

Se gli alieni vengono a farci visita, c'è un ultimo modo in cui i film probabilmente hanno sbagliato tutto. Le leggi della fisica (almeno per come le intendiamo attualmente, dopotutto, in 100 anni potremmo aver capito come costruire un pratico motore di curvatura o allungare wormhole stabili attraverso il tessuto dello spazio-tempo) limitano fortemente il movimento attraverso i vasti abissi tra le stelle. Per rendere il tempo di viaggio da un sistema stellare all'altro inferiore a decine di millenni, devi accelerare la tua astronave a una buona frazione della velocità della luce. Maggiore è la massa di cui hai bisogno per accelerare, maggiore è l'energia richiesta, quindi vuoi davvero mantenere le tue astronavi il più piccole e leggere possibile.

Le forme di vita intelligenti come gli umani sono intrinsecamente cose ingombranti, in particolare quando si desidera inviare una squadra di esse insieme a tutti i macchinari di supporto vitale e ai sistemi di rigenerazione per mantenerle in vita nello spazio. Ma si presenta un'alternativa molto più plausibile. Forse non è realistico aspettarsi che ET attraversi tutto il disagio e il fastidio di viaggiare di persona attraverso gli oceani dello spazio interstellare verso mondi remoti, ma invece viaggi per procura. Attraversare la galassia non racchiudendo organismi biologici umidi e vulnerabili entro complessa tecnologia di supporto vitale, ma unS la tecnologia indurita e durevole stessa. Con una comprensione più completa di come funziona il cervello umano - lo schema elettrico neuronale e altre interazioni che danno origine all'intelligenza e alla coscienza - è logico che non solo potremmo simularlo perfettamente all'interno dell'hardware per costruire un'intelligenza artificiale (intelligenza artificiale), ma anche potenzialmente caricare la coscienza di una persona vivente in un computer.

Contenuti all'interno di una capsula di elettronica miniaturizzata e sistemi per l'autoriparazione, non solo saresti essenzialmente immortale, ma anche incredibilmente compatto e leggero e molto più adatto per i viaggi interstellari. In questo senso, forse la maggior parte della vita nella galassia non è a base di carbonio (organica), ma a base di silicio. Non intendo questo nel senso di mostri silicoidi immaginati che vivono all'interno di vulcani in Tlui File X o Star Trek, ma come l'hardware che supporta programmi per computer senzienti complessi. La vita al silicio sarebbe di seconda generazione, esistente solo perché progettata e creata da una specie organica precursore, che a sua volta si è evoluta naturalmente su un mondo abitabile.

Per questi motivi, mi colpisce che se c'è vita aliena intelligente là fuori nella nostra galassia, quasi certamente non ci farebbero visita di persona in enormi astronavi madre delle dimensioni di una città, ma inviando i loro robot senzienti come emissari. Ma come fanno a sapere che siamo qui in primo luogo? L'umanità ha diffuso (o trasmesso deliberatamente) onde radio nello spazio per circa un secolo,

Quindi una civiltà aliena che esegue un programma SETI con radiotelescopi sensibili potrebbe rilevarci. Ma questa bolla radio che annuncia la nostra emergenza tecnologica, centrata sulla Terra e che si espande nello spazio alla velocità della luce, ha un diametro di soli 200 anni luce circa. Questa è una minuscola regione di spazio nell'intera galassia, un disco di 100.000 anni luce di diametro, e quindi anche se la galassia contiene altre forme di vita intelligenti, probabilmente sarebbero ancora ignari della nostra recente apparizione. Ma sebbene l'umanità sia stata civilizzata solo per un secolo, la Terra stessa è stata vistosamente viva per molte centinaia di milioni di anni, e questo si collega a uno degli argomenti più scottanti dell'astrobiologia attuale. La vita sulla Terra, e in particolare la vita fotosintetica come le piante e i cianobatteri che crescono assorbendo l'energia della luce solare e scindendo l'acqua, ha rilasciato ossigeno come gas di scarico a una velocità così elevata da essersi accumulato nell'atmosfera, prima pochi punti percentuali, e oggi costituiscono un quinto dell'aria terrestre. L'ossigeno è un gas molto reattivo e l'unico motivo per cui è stato in grado di accumularsi nell'atmosfera è che viene costantemente reintegrato dagli organismi viventi. In effetti, si ritiene che la presenza di ossigeno nell'atmosfera sia così insolita per la geochimica di un pianeta che gli astrobiologi la considerano una biofirma della vita (in particolare se sono presenti sia ossigeno che un gas ridotto come il metano).

Attualmente siamo sul punto di costruire telescopi spaziali che utilizzano la spettroscopia per leggere la composizione delle atmosfere degli esopianeti terrestri, e quindi sondare il cielo notturno alla ricerca di segni di vita. E siamo solo relativamente nuovi arrivati ​​sulla scena galattica. Non c'è niente di speciale in questo preciso momento della storia galattica, e la vita su un altro pianeta potrebbe aver evoluto l'intelligenza milioni di anni fa e utilizzare i propri telescopi per cercare i pianeti che mostrano il segno rivelatore di un'atmosfera ricca di ossigeno. Ma a quanto pare, per quanto possiamo dire, il fatto che la Terra sia ovviamente biologia sportiva non ha spinto nessuno a salutare.

Questa è un'osservazione molto curiosa, e secondo me potrebbe dipendere da due possibilità ugualmente intriganti. Il fatto che l'atmosfera ricca di ossigeno della Terra non abbia apparentemente attirato l'attenzione di nessuno potrebbe semplicemente essere dovuto al fatto che la vita è così rara che non c'è una sola altra civiltà nella galassia con noi a cui attirare la loro attenzione. O forse i pianeti con un'atmosfera ricca di ossigeno sono così incredibilmente comuni che la Terra non spicca tra le masse. Nella prima possibilità siamo esseri intelligenti solitari e solitari nella galassia, nella seconda, la vita è assolutamente diffusa nel cosmo. Entrambi, per me, sono realizzazioni ugualmente profonde. E l'aspetto più eccitante è che durante la tua e la mia vita avremo lanciato i nostri telescopi spaziali per la lettura dell'atmosfera e la scienza dell'astrobiologia sarà stata in grado di dire quale ha ragione.


È possibile dire se un certo pianeta extrasolare produce un proprio campo magnetico? - Astronomia

Informazioni su questo test di esempio:

I test di esempio hanno lo scopo di familiarizzare con i tipi di domande che porrò, insieme al modo in cui le porrò. Sebbene alcune domande sul test effettivo possano essere simili, non saranno identiche. Naturalmente, se hai ancora problemi, passa dal mio ufficio e esamineremo le domande che ti creano problemi.

Ogni domanda vale 4 punti (25 domande = 100 punti)

Scegli il migliore risposta a ciascuna domanda e segna quella risposta sul foglio delle risposte.

1) Di A, B e C sotto, quale NON è un'affermazione vera sulle comete? (Se A, B e C sono tutti veri, allora D è la risposta.)

A) Le comete orbitano sempre intorno al sole nella stessa direzione in cui orbitano i pianeti.

B) La coda di una cometa punta sempre lontano dal sole.

C) Le leggi di Keplero descrivono le orbite delle comete.

D) Tutto quanto sopra è vero.

2) Il fatto che le lune di Urano si trovino nel piano equatoriale del pianeta è un'indicazione che

A) si sono formati dopo che il pianeta è stato inclinato.

B) vengono catturati gli asteroidi.

C) sono stati inclinati nello stesso momento in cui il pianeta è stato inclinato.

D) sono trattenuti da un forte campo magnetico.

3) Gli anelli di Giove furono scoperti per la prima volta

A) da un veicolo spaziale di passaggio (Voyager).

B) dal nostro intrepido eroe, Spaceman Spiff (da Calvin and Hobbs).

C) per osservazione telescopica diretta (sono stati visti con un telescopio) di Galileo.

D) per osservazione dalla Terra di un'occultazione stellare.

4) Gli astronomi dell'Allegheny Observatory (Università di Pittsburgh) hanno dimostrato che gli anelli di Saturno non erano solidi nel 1885 circa. Furono presi gli spettri dei bordi interni ed esterni degli anelli. Questi spettri hanno mostrato, mediante l'analisi del redshift e del blueshift,

A) che i bordi interni degli anelli orbitano più velocemente dei bordi esterni.

B) che i bordi esterni degli anelli orbitano più velocemente dei bordi interni.

C) che i bordi esterni e i bordi interni orbitano a velocità coerenti con gli anelli essendo solidi, ma che i bordi erano fatti di materiali completamente diversi.

5) Perché gli anelli di quei pianeti che hanno anelli come Saturno non si condensano per formare una o due grandi lune?

A) Il materiale negli anelli si trova all'interno del limite di Roche, e quindi è impedito di esistere come un grande corpo dalle forze gravitazionali.

B) Il materiale sta orbitando troppo velocemente per condensarsi in uno o due grandi corpi.

C) Non c'è abbastanza materiale negli anelli per formare un corpo grande.

6) Quale delle seguenti affermazioni su Giove e Saturno è falso?

A) Entrambi hanno uno o più anelli.

B) Sono entrambi giganti gassosi.

C) Giove era conosciuto nell'antichità, ma Saturno non è stato scoperto fino alla fine del XIX secolo.

D) Entrambi hanno "anni" più lunghi di quello di Marte.

7) La superficie ghiacciata di Europa è in gran parte priva di crateri rispetto a molte altre lune. Questo fatto probabilmente indica cosa?

A) La gravità di Europa è considerevolmente più debole di quella delle altre lune galileiane.

B) Una forte corrente elettrica tra Europa e Giove.

C) Europa che ha una fonte interna di calore.

D) Non è noto un meccanismo per spiegare la mancanza di crateri su Europa.

8) Quale dei seguenti è stato il primo pianeta predetto esistere prima che fosse scoperto, sulla base delle perturbazioni dell'orbita di un altro pianeta?

A) Il pianeta orbitante 51 Pegasi

9) Gli sciami meteorici periodici (quelli che si ripetono ogni anno) come gli sciami meteorici delle Leonidi o dei Draconidi sono il risultato di

A) la Terra che ogni anno passa attraverso la fascia di Kuiper.

B) piccoli asteroidi che hanno i loro percorsi orbitali normali alterati dalla gravità di Giove nello stesso punto ogni anno.

C) frammenti di materiale che colpiscono la Terra mentre attraversa il percorso orbitale di una cometa periodica.

D) detriti che sono stati espulsi nello spazio interstellare da una stella esplosa milioni di anni fa in qualsiasi costellazione da cui prendono il nome le piogge.

10) Mercurio e Titano sono di dimensioni simili, ma Mercurio non ha atmosfera e Titano ha un'atmosfera sostanziale. Perché Titano è in grado di contenere un'atmosfera più consistente di Mercurio?

A) Perché Titano ha una gravità molto più alta di Mercurio.

B) Perché Titano è più lontano dal sole di Mercurio, e quindi riceve molta meno energia dal sole. Ciò si traduce in una velocità inferiore per le molecole nell'atmosfera di Titano rispetto a Mercurio, quindi più atmosfera può stare con Titano.

C) Perché l'atmosfera di Titano è composta da gas semiliquidi molto densi e viscosi che in realtà si attaccano a Titano, un po' come la melassa, dove l'antica atmosfera di Mercurio era solo gas leggeri che fuggivano rapidamente.

D) Perché Titano orbita attorno a un pianeta così grande (Saturno), e quindi la gravità del pianeta rende più facile per Titano mantenere un'atmosfera, ma Mercurio è un pianeta a sé stante.

11) La nostra ricerca di pianeti intorno ad altre stelle (pianeti extrasolari) ha finora prodotto pianeti relativamente grandi, simili a Giove, che orbitano per lo più abbastanza vicini alle loro stelle. Questo significa che i pianeti più piccoli e delle dimensioni della Terra sono rari?

R) No, anche se non siamo stati in grado di vedere effettivamente questi pianeti più piccoli, abbiamo visto le loro ombre passare attraverso il disco del loro "sole", quindi sappiamo che sono là fuori, in attesa di essere scoperti.

B) No, i metodi che usiamo per cercare i pianeti extrasolari hanno maggiori probabilità di rilevare grandi pianeti che orbitano vicino alla loro stella, quindi non sorprende che questo sia ciò che abbiamo trovato.

C) Sì, se ci fossero pianeti delle dimensioni della Terra in orbita attorno a queste stelle, saremmo facilmente in grado di rilevarli.

D) Sì, siamo stati in grado di rilevare tracce di elementi nelle atmosfere dei grandi pianeti extrasolari che indicano che questi grandi pianeti hanno assorbito i pianeti più piccoli. Siamo solo fortunati che una cosa simile non sia successa qui.

12) La "Grande Macchia Rossa" su Giove è simile ad altre macchie su molti dei pianeti gioviani. Queste macchie possono essere in parte spiegate dalla forza di Coriolis. Applicando il principio della forza di Coriolis, ci aspetteremmo che come oggetto nell'atmosfera

A) si allontana dall'equatore, sia a nord che a sud, che sembrerebbe muoversi più velocemente del terreno sottostante.

B) si muove verso l'equatore, da nord o da sud, che sembrerebbe muoversi più velocemente del terreno sottostante.

C) si allontana dall'equatore, andando a nord, che sembrerebbe muoversi più velocemente del terreno sottostante, e andando a sud, sembrerebbe muoversi più lentamente del terreno sottostante.

D) si allontana dall'equatore, andando a nord, che sembrerebbe muoversi più lentamente del terreno sottostante, e andando a sud, sembrerebbe muoversi più velocemente del terreno sottostante.

13) Consideriamo un oggetto nello spazio che colpisce l'atmosfera terrestre e continua a colpire la superficie. Quali nomi diamo all'oggetto in ciascuna delle sue fasi, in ordine (nello spazio, nell'atmosfera, al suolo)?

A) asteroide nello spazio meteora nell'atmosfera meteoroide a terra

B) meteoroide nello spazio meteorite nell'atmosfera meteora al suolo

C) meteora nello spazio meteoroide nell'atmosfera meteora a terra

D) meteoroide nello spazio meteora nell'atmosfera meteorite a terra

14) Quale dei pianeti gioviani ha rotazione retrograda?

15) Non ci sono asteroidi nei punti L1, L2 e L3 di Giove, anche se gli asteroidi troiani orbitano nei punti L4 e L5. Perchè è questo?

A) Molto probabilmente nessun asteroide ha mai vagato nei punti L1, L2 e L3, perché se qualcuno lo facesse, rimarrebbe "bloccato" in orbita lì.

B) I punti L1, L2 e L3 sono instabili. Tutti gli asteroidi che si trovavano una volta al loro interno sarebbero andati alla deriva in un breve periodo di tempo a causa delle perturbazioni di altri corpi.

C) I punti L1, L2 e L3 rientrano nel limite di Roche di Giove, L4 e L5 no.

D) I punti L1, L2 e L3 sono tutti contenuti nell'anello di Giove.

16) Le lacune di Kirkwood nella cintura degli asteroidi

A) sono a distanze orbitali casuali e la loro causa non è ben compresa.

B) sono causati dalla gravitazione di Giove, e tutti a risonanze intere con l'orbita di Giove (come 1:2, 1:3 2:3, 3:5 e così via)

C) sono il risultato di collisioni tra asteroidi, che sono più probabili in certe orbite, e che spazzano via certe lacune nella fascia degli asteroidi.

D) sono il risultato di comete che passano attraverso la cintura di asteroidi.

17) Il volume di Giove è circa 1400 volte quello della Terra, tuttavia determiniamo che la massa di Giove è solo circa 318 volte la massa della Terra. Cosa ci dice questo su Giove?

A) Giove è fatto di materiali meno densi di quelli che compongono la Terra.

B) Abbiamo calcolato male il volume o la massa di Giove.

C) Giove è molto probabilmente costituito da materiali come la Terra, poiché ci aspetteremmo che la massa aumenti più lentamente del volume per qualsiasi materiale.

D) Giove è fatto di materiali più densi di quelli che compongono la Terra.

18) Un metodo che usiamo per datare la superficie delle lune galileiane è:

A) datazione radioattiva di campioni delle superfici.

B) conteggio del numero di crateri per chilometro quadrato combinato con una stima della velocità degli impatti sulle superfici.

C) confrontando la distanza alla quale le lune orbitano attorno a Giove e usando le leggi di Keplero.

19) L'elemento più comune nel sistema solare è:

20) Troviamo che le lune più piccole dei pianeti gioviani tendono ad avere forme irregolari, non sferiche, mentre le lune più grandi sono sferiche. C'è una ragione per cui potremmo aspettarci che questo sia vero?

R) No, non c'è motivo particolare per aspettarsi che i piccoli corpi abbiano una forma irregolare.

B) Sì, ci aspetteremmo che abbiano una forma irregolare a causa della loro estrema distanza dal sole.

C) Sì, ci aspetteremmo che abbiano una forma irregolare perché sono troppo piccoli perché la loro stessa gravità li "sfoghi" in sfere.

D) Sì, ci aspetteremmo che siano irregolari a causa dei maggiori effetti di marea dei grandi pianeti gioviani sulle lune più piccole.

21) Lo strato del sole che produce la maggior parte della luce visibile è:

22) Il sole trae la sua energia principale da

A) la fissione dell'elio in idrogeno.

B) la fusione dell'uranio in plutonio.

C) la fusione dell'idrogeno in elio.

23) Il campo magnetico del sole inverte la polarità in maniera abbastanza regolare. Qual è il tempo medio tra le inversioni dei poli magnetici? (Spostamento da N-S a S-N)

24) Il periodo medio della cometa di Halley è di circa 76 anni, il che la rende una cometa di breve periodo. Le comete di breve periodo provengono principalmente da quale regione del sistema solare?

25) Possiamo misurare con precisione le posizioni delle stelle con possibili sistemi planetari nel tempo per cercare sistemi planetari extrasolari perché:

A) I grandi pianeti faranno oscillare leggermente la stella.

B) Le stelle con pianeti rimangono esattamente nella stessa posizione dell'orbita dei pianeti, a causa della leggera trazione costante in direzioni diverse causata dalla gravità dei pianeti

C) Nessuna delle precedenti. Misurare le posizioni delle stelle non può darci informazioni sul fatto che abbiano dei pianeti.



Commenti:

  1. Wryhta

    Mi è piaciuto molto, non me lo aspettavo nemmeno.

  2. Matias

    mi piace

  3. Kiktilar

    Sono d'accordo, informazioni molto utili

  4. Nien

    Accetto volentieri. A mio parere, è una domanda interessante, prenderò parte alla discussione. Lo so, che insieme possiamo arrivare a una risposta giusta.

  5. Clarke

    Domanda molto curiosa

  6. Majar

    la magnifica idea ed è tempestiva



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