Metodi di individuazione dei pianeti extrasolari

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Il metodo dei transiti è stato lasciato volutamente per ultimo, poiché merita una trattazione particolare in quanto accessibile anche agli amatori equipaggiati con un telescopio da almeno 15-20 cm e una camera CCD.

Esso permette di caratterizzare il pianeta con un valore esatto della massa, del raggio e quindi della sua densità e struttura interna,nonché di conoscere con precisione la sua orbita.
Un transito di un pianeta extrasolare si verifica quando esso, visto da Terra, attraversa il disco della propria stella, analogamente a quanto succede (raramente) per il transito di Mercurio o Venere. Il passaggio di un corpo oscuro provoca una diminuzione della luce stellare di una quantità proporzionale al rapporto delle superfici in gioco (e quindi ai raggi)
Purtroppo la probabilità che si possa verificare un transito è piuttosto bassa poiché occorre che l’orbita del pianeta sia vista quasi di taglio dalla Terra; in effetti solo il 10% dei pianeti finora scoperti transita.
Anche in questi casi si possono mettere in luce pianeti giganti simili a Giove (le dimensioni precise dipendono anche dal raggio della stella; minore è il raggio stellare, minore sarà il raggio di soglia planetario per la rilevazione del transito).
Il calo di luce, per pianeti grandi come Giove e stelle simili al nostro Sole, è tipicamente di 1-2 centesimi di magnitudine, un valore piccolissimo, analogo a quello che produrrebbe una moneta da 2 euro se posta davanti e a contatto con un lampione dal diametro di 30cm,impossibile da notare ad occhio nudo.
Utilizzando una camera CCD progettata appositamente per leapplicazioni astronomiche, anche di quelle commerciali, è possibile raggiungere precisioni oltre 10 volte superiori, minori di 1 millesimo di magnitudine. La tecnica da seguire è concettualmente semplice ed è la stessa già esposta: si riprende una serie di immagini della stella nel corso della nottata in cui si pensa si verifichi un transito planetario; successivamente si analizza la luminosità stellare in funzione del tempo e si costruisce un grafico, chiamato curva di luce, che riporta la luminosità della stella sull’asse Y e il tempo sull’asse X.
Se non si verifica alcun transito e la stella non è una variabile, la sua luce sarà costante nel tempo; se invece si verifica un transito planetario, allora la curva di luce assumerà la caratteristica forma a trapezio. Un pianeta extrasolare che transita davanti alla propria stella produce un calo di luce dalla forma tipica e
facilmente identificabile. Questa raffigurata è una situazione ideale (ed approssimata), ma le curve reali non si discostano troppo da questo andamento.
La potenza del metodo, oltre a permettere la determinazione di dati sul pianeta che in nessun altro modo si possono ricavare, è che non è sensibile alla distanza: un pianeta transitante a 10 o a 100
anni luce produce la stessa curva di luce.
Con questa tecnica è possibile seguire il transito di pianeti già noti, oppure scoprirne di nuovi e dare un’importante mano alla ricerca scientifica, come nel caso del pianeta extrasolare HD17156b, il primo al mondo il cui transito sia stato osservato per la prima volta da un gruppo di astrofili, tra cui l’autore.
Riuscire a catturare la presenza di pianeti al di fuori del nostro sistema solare è una delle cose più affascinanti in assoluto e ciò è alla portata dell’amatore, purché disponga di una buona tecnica fotometrica.
Credo che questo rappresenti uno dei passi più importanti del secolo per l’astronomia amatoriale, che la avvicina di nuovo, in modo impressionante, all’astronomia fatta dai professionisti.

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Il metodo più recente e più promettente è quello detto del transito. Esso consiste nella rilevazione della diminuzione di luminosità della curva di luce di una stella quando un pianeta transita di fronte alla stella madre. La diminuzione è correlata alla dimensione relativa della stella madre, del pianeta e della sua orbita. Ad esempio nel caso di HD 209458, la diminuzione di luce è dell'ordine dell' 1,7%.
Si tratta di un metodo fotometrico che funziona solo per la piccola percentuale di pianeti la cui orbita è perfettamente allineata col nostro punto di vista, però può essere utilizzato fino a grandi distanze. Il satellite francese COROT (lanciato il 26 dicembre 2006) e il Kepler della NASA (lanciato il 7 marzo 2009) svolgono osservazioni di questo tipo al di fuori dell'atmosfera terrestre, in quanto tutto il rumore fotonico indotto dall'atmosfera è eliminato e si possono ottenere curve di luce con precisione dell'ordine di 1 mmag, sufficiente in linea teorica per osservare pianeti come la Terra.

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