Coelum Astronomia 200 - 2016 - Page 78

I Transiti Planetari e i Pianeti Extrasolari

di Paolo Molaro - Osservatorio Astronomico INAF di Trieste

Con il passare del tempo, l’importanza dei transiti planetari si è trasformata e adattata alle nuove esigenze d’indagine e tale studio risulta ancora di grande interesse e di fondamentale importanza nella ricerca e nell’analisi dei sistemi e dei pianeti extrasolari.

Innanzitutto è il modo più efficace per trovarli: sia da Terra sia dallo spazio, il metodo dei transiti consente di individuare, in modo indiretto, la presenza di pianeti extrasolari.

Anche il satellite della NASA Kepler, lanciato nel 2009, osservando il piccolo calo di luminosità delle stelle dovuto al passaggio di un pianeta, ne ha individuati quasi 5000 di cui quelli confermati sono più di mille. Facendo le dovute correzioni, la statistica ci dice che almeno una stella su tre è circondata da pianeti. Si può dire quindi che nella nostra galassia potrebbero esserci miliardi di pianeti! Un numero davvero importante!

Il secondo aspetto interessante in un transito è che la luce della stella passa attraverso l’atmosfera del pianeta in transito, la quale lascia la propria “impronta”. Grazie alla spettroscopia è possibile analizzare questa “firma” e rivelare informazioni importanti sulla composizione chimica e sulle sostanze presenti nell’atmosfera del pianeta osservato. Essendo queste variazioni infinitesime saranno necessari i grandi telescopi della prossima generazione con diametro di 30-40 m in fase di costruzione per poter compiere indagini in modo proficuo a tal riguardo.

Altra informazione che si può ottenere durante un transito è quella legata all’effetto Rossiter-McLaughlin, un fenomeno spettroscopico che si osserva quando un pianeta extrasolare transita di fronte alla sua stella. A causa della rotazione della stella, un quadrante della fotosfera sembrerà spostarsi in direzione dell'osservatore (osservabile tramite un blue-shift, ossia uno spostamento dello spettro della luce proveniente dalla stella verso il blu), mentre il quadrante opposto sembrerà allontanarsi (testimoniato invece da un red-shift, ossia uno spostamento verso il rosso). Il passaggio del pianeta extrasolare produce a sua volta una distorsione temporanea dei profili delle righe spettrali dovuta proprio all’occultamento della luce stellare: via via che il pianeta transita di fronte alla stella infatti, esso blocca prima la luce spostata verso il blu e successivamente quella spostata verso il rosso (o viceversa, a seconda della direzione della sua orbita) dando quindi l'impressione che la velocità radiale apparente della stella, benché costante, subisca una variazione. L’immagine qui sotto riproduce la situazione descritta (l’ipotetico osservatore è posto in basso).

Tutto ciò consente di ricavare importanti informazioni sulle proprietà orbitali dell’oggetto transitante, ossia se il pianeta si muove nella stessa direzione della rotazione della stella e se la sua orbita è complanare o inclinata.

Nei casi in cui un transito può essere osservato contemporaneamente con la tecnica fotometrica e con quella spettroscopica si ricava la massima informazione possibile. Si potrà conoscere sia il volume sia la massa del pianeta e quindi la sua densità, il che ci permette di sapere se abbiamo a che fare con un pianeta solido o gassoso e anche se eventualmente contiene acqua o altri elementi chimici. Per questa ragione, per riuscire ad ottenere informazioni complete per il maggior numero di pianeti, verrà lanciato nel 2017 il satellite ESA CHEOPS che avrà la missione di osservare ulteriormente quei sistemi dotati di pianeti extrasolari di cui si conosce già la massa, misurandone con accuratezza le dimensioni con il fine di ricavare la densità ed altre proprietà.

La conoscenza di tali effetti e fenomeni risulta quindi di grande valore nello studio dei pianeti extrasolari poiché consente di determinare proprietà e caratteristiche fisiche e chimiche di quei mondi così lontani da non consentirci un’osservazione diretta. I transiti planetari osservabili da Terra che coinvolgono i pianeti del nostro Sistema Solare costituiscono quindi un’occasione unica per verificare le teorie formulate con l’impareggiabile vantaggio di poterle verificare anche tramite vie alternative, fornite dalle osservazioni dirette, tramite i telescopi a Terra e le sonde automatiche per l’esplorazione del Sistema Solare.

Una rappresentazione artistica di un pianeta extrasolare.

Crediti: NASA

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