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Gliese 581 colpisce ancora

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l'ipotetico pianeta Gliese 581g

Non è passato un anno da quando parlai di Gliese 581g, il famoso pianeta intorno ad una debole stellina di classe M3V nella Bilancia scoperto dal team di  Steven Vogt e mai confermato, tant’è che è diventata convinzione abbastanza comune che si sia trattato di una cattiva interpretazione dei dati.

Gliese 581d invece fu scoperto da un team di astronomi guidato da Stéphane Udry dell’Osservatorio di Ginevra utilizzando lo spettrografo HARPS montato sul telescopio di 3,6 metri dell’European Southern Observatory di La Silla, Cile, nel 2007. Il metodo è quello che anche altre volte ho descritto, si tratta quello della misurazione della velocità radiale. Un metodo che se da una parte fornisce le prove dell’esistenza di uno – o come in questo caso – di più pianeti, tutto si riduce poi all’interpretazione delle misurazioni fatte per ricavarne il periodo orbitale applicando la Legge di Gravitazione Universale di Newton (quella della famosa Mela).
Questo è tutto quello che ci è dato sapere su Gliese 581d, b, c, a oppure g, ammesso che esista, ed è sufficiente che il calcolo della massa della stella – ricavato dalla sua luminosità bolometrica assoluta e quindi legata alla sua distanza – si dimostri errato per sconvolgere tutte le ipotesi fino ad allora fatte sui pianeti in orbita.

Gliese 581
Costellazione Libra
Ascensione retta (Α) 15 h 19 m 26 s]
Declinazione (Δ) -07 ° 43 ’20 “
magnitudine app. (V m) 10,5
Distanza 20,3 ± 0,3 Anni Luce
(6,2 ± 0,1 pc )
Tipo spettrale M3V
Massa (M) 0,31 Masse solari
Raggio (R) 0,29 Raggi solari
Temperatura (T) 3.480 ± 48 K
Metallicità [Fe/H] -0,33 ± 0,12
Età 7-11 Miliardi di anni
Elementi orbitali Gliese 581d
Epoch JD 2451409.762 
Semiasse maggiore (A) 0,21,847
± 0,00,028  AU
Eccentricità (E) 0
Periodo orbitale (P) 66,87 ± 0,13 giorni
(0,183 anni )
(1600 ore)
Anomalia media (M) 56 ± 27 °
Semi- ampiezza (K) 1,91 ± 0,22 m / s
Caratteristiche fisiche
Massa minima 5,6 ± 0,6  Masse ter.
Data di scoperta 24 aprile 2007
Scopritori Udry et al.
Metodo di rilevazione velocità radiale
Luogo  della scoperta Osservatorio Silla, Cile

Ipotesi

Perché in fondo si tratta di ipotesi stimate sulla base di una curva di luce che ci dà sicuramente il transito rilevato 1 o sulla deviazione delle righe di assorbimento dello spettro per rilevare le oscillazioni della stella rispetto al suo baricentro.

Proviamo comunque ad interpretare questi dati che abbiamo (non riporterò i calcoli per non pesare, ma è così):
Gliese 581d è 5 o 6 (c’è chi dice 7) volte più grande della Terra che orbita a 30-32 milioni di chilometri dalla sua stella, cioè appena 3/4 dell’orbita di Mercurio, quindi molto probabilmente l’azione mareale del suo sole avrà reso il suo periodo di rotazione sincrono con quello della sua rivoluzione, un po’ come la Terra ha fatto con la Luna.
A quella distanza comunque la quantità di energia che esso riceve dalla sua stella è comunque molto basso, circa il 30% di quello che la Terra riceve ogni secondo dal Sole pur essendo 5 volte più lontana. Ma è ovvio, Gliese 581 è una minuscola stellina grande un terzo del Sole che irraggia quasi tutta la sua energia nella parte più bassa dello spettro elettromagnetico visibile e nell’infrarosso.

Il pianeta di ghiaccio

Per Udry -lo scopritore – Gliese 581d potrebbe essere un pianeta di ghiaccio – una specie di gigantesco Plutone – la cui orbita, prima più esterna, è decaduta nella posizione attuale.
Se l’ipotesi di Udry fosse vera, abbiamo visto come minime variazioni di insolazione durante il perielio di Plutone inneschino una chimica attiva fatta dal carbonio, metano e azoto, figuriamoci in un pianeta composto prevalentemente da ghiaccio e altri composti volatili come il metano  di quelle dimensioni. I composti volatili come il metano e l’anidride carbonica costituirebbero una spessa coltre atmosferica trattenuta dalla consistente gravità del pianeta, innescando un poderoso effetto serra capace di innalzare la temperatura ben oltre il punto di fusione del ghiaccio.
Questo però porterebbe ad una dissoluzione del pianeta, così come Venere non ha più – o forse non ha mai avuto – acqua liquida sulla sua superficie. Nell’arco di qualche centinaio di milioni di anni la palla ghiaccciata …. evaporerebbe a causa dell’effetto valanga innescato dall’effetto serra quando la velocità cinetica dei gas – soprattutto idrogeno – supera la velocità di fuga lasciando solo il nucleo compatto e denso fatto di roccia.  Quindi la fase oceanica non durerebbe poi molto per Gliese 581d.
A questo punto rimane l’ipotesi più probabile, ovvero che Gliese 581d sia un pianeta roccioso, come Venere e Terra.

Il pianeta roccioso

Modello matematico dell'atmosfera di Gliese 581d. Rosso e blu indicano un clima caldo e superficie fredda, mentre le frecce indicano velocità del vento a 2 km di altezza nell'atmosfera. (Credit: © LMD / CNRS)

Lo studio di Robin Wordsworth, François Forget, Franck Selsis, Ehouarn Millour, Benjamin Charnay, Jean-Baptiste Madeleine, pubblicato inizialmente su Arxiv 2 e poi su Astrophisical Journal Letters 3  si basa appunto su questo assunto: un pianeta roccioso 5-7 volte più masssiccio della Terra e che riceve dalla sua stella il 30-35% della quantità di energia della Terra.
Ora sappiamo che Gliese 581d orbita molto vicino alla sua stella, le forze mareali hanno sincronizzato la durata del giorno con quella dell’anno, 66 giorni più o meno. Dovremmo quindi attenderci una faccia del pianeta arrostita dal sole e una perennemente ghiacciata.
No, perché l’atmosfera del pianeta funge da termoregolatore importante redistribuendo il calore su tutto il pianeta, generando magari dei venti importanti, portando la temperatura media al di sopra del punto di congelamento dell’acqua.
Il team ha fatto le sue previsioni climatiche basandosi su un modello 3D di un’atmosfera simile a quella di Venere o della Terra primitiva, dove la chimica del biossido di carbonio e dell’acqua  erano fondamentali per tenere alta la temperatura del pianeta, al di sopra del punto di congelamento dell’acqua per quanto riguarda il nostro 4 e trasformando Venere in un inferno dantesco con una temperatura al suolo di 480° C, nonostante che il Sole di allora fosse del 20% meno luminoso di oggi.
Essendo Gliese 581 una stella che emette soprattutto nell’infrarosso e che la CO2 assorbe proprio intorno a quelle lunghezze d’onda, il cielo del pianeta dovrebbe essere ammantato proprio da un continuo crepuscolo rosso-bruno perché l’atmosfera è resa opaca a quei colori proprio dal biossido di carbonio.

Oppure Gliese 581d non ha un’atmosfera per colpa dei poderosi venti stellari di quando Gliese 581 era ancora una giovane stella, oppure ha una chimica atmosferica diversa, basata sull’idrogeno e elio, e allora queste sono state solo chiacchiere in libertà.

Oppure no?

Intanto ogni volta che si costruisce un’ipotesi scientifica si fa della scienza, e anche le chiacchiere quindi lo sono. Poi abbiamo iniziato a comprendere che l’evoluzione fisica di un pianeta non è disgiunta dalla sua atmosfera e che la composizione chimica di questa ha una notevole influenza nell’estendere la fascia Goldilocks ben al di là della mera equazione dell’inverso del quadrato della distanza dalla stella. Per finire è sorta la necessità che vengano compiute analisi spettroscopiche delle atmosfere dei pianeti extrasolari che avranno bisogno di nuovi e più sofisticati strumenti di indagine, con importanti ricadute tecnologiche, come sempre accade  in questi casi.

Gliese 581g: non dire gatto se non l’hai nel sacco

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Due corpi con una grande differenza di massa – una stella e un pianeta – orbitano intorno a un comune centro di massa, o ‘baricentro’ (definito in questa animazione dalla croce rossa).Gli astronomi posso rilevare lo spostamento Doppler della luce stellare che si muove avanti e indietro, ma ulteriori pianeti orbitanti creano un segnale estremamente complicato. Più grande è il rapporto tra massa della stella e quella del pianeta e più il baricentro gravitazionale è vicino al centro della stella e più piccole sono le oscillazioni, per questo è più facile scoprire grandi pianeti intorno a stelle di piccola massa. 
Image Credit: Zhatt

L’altro giorno tutti i media internazionali si sono affrettati a dare risalto alla notizia della scoperta di Gliese 581g,  un pianeta scoperto dal team di Steven Vogt attorno a una oscura nana rossa distante una ventina di anni luce dalla Terra. La cosa che suscitava enorme interesse e clamore mondiale è che questo pianeta sembrava possedere tutte le caratteristiche per  essere potenzialmente ospite di forme di vita aliena, siano essa omini verdi o cianobatteri: abbastanza vicino alla stella da poter ricevere la giusta quantità di energia per possedere l’acqua liquida, una massa non troppo piccola per possedere un’atmosfera, né troppo grande da essere un pianeta gioviano.. Ne ho parlato anch’io in questo articolo, mettendo in risalto però che queste erano tutte speculazioni basate esclusivamente sui parametri orbitali calcolati sulla base delle misurazioni della velocità radiale della stella Gliese 581.

Ma al simposio IAU 276 tenutosi a Torino la scorsa settimana, sono stati sollevati seri dubbi sull’esistenza di questo pianeta.

Per scoprire il pianeta, la squadra Lick-Carnegie ha usato 122 misurazioni della velocità radiale di Gliese 581 dallo strumento HIRES sul telescopio Keck I presso il WM Keck Observatory alle Hawaii. Hanno anche utilizzato 119 misurazioni dello strumento HARPS riprese dal telescopio a La Silla dell’European Southern Observatory in Cile.  Le misurazioni HIRES sono state prese nel corso di un periodo di 11 anni, mentre le misurazioni HARPS coprono in lasso di tempo di oltre 4 anni.
Francesco Pepe, un astronomo che lavora su dati HARPS presso l’Osservatorio di Ginevra, ha detto durante la conferenza che la sua squadra non ha potuto confermare l’esistenza di Gliese 581g e neppure quella del pianeta “f”.
Il team di Ginevra, guidato da Michel Mayor, nel 2009 annunciò la scoperta del pianeta “e” del sistema solare Gliese 581. Con circa 1,9 masse terrestri, questo pianeta “e” è il pianeta extrasolare di massa più piccola finora trovato, e ha un periodo orbitale di 3,15 giorni intorno alla stella.
“Da quando Mayor annunciò la scoperta nel 2009, abbiamo raccolto circa altri 60 osservazioni con lo strumento HARPS per un totale di 180 punti di dati che coprono 6,5 anni di osservazioni”, ha detto Pepe “Da questi dati, è facile recuperare i quattro pianeti finora conosciuti: b, c, d, e.”
Tuttavia, ha detto di non vedere alcuna prova dell’esistenza del quinto pianeta del sistema, “g”, come annunciato da Vogt e il suo team.
“La ragione di questo è che, nonostante l’estrema accuratezza dello strumento e molti i punti dati, l’ampiezza del segnale di questo quinto pianeta potenziale è molto basso e vicino alla soglia del rumore”, ha detto Pepe.

Gliese 581g (come me lo immagino)

I pianeti del sistema Gliese 581 sono stati tutti scoperti spettroscopicamente utilizzando le misurazioni della velocità radiale della stella nella sua orbita attorno al comune centro di massa. Misurando il movimento della stella nel cielo, gli astronomi possono ottenere molte informazioni sugli eventuali pianeti orbitanti. I sistemi planetari multipli creano un segnale complicato, e gli astronomi devono studiare le linee spettrali della stella per capire che cosa rappresenti un pianeta, e ciò che è solo rumore, ossia le fluttuazioni nella  luce della stella che non sono causate da un pianeta orbitante. Per fare questo, gli astronomi hanno sviluppato diversi algoritmi per ridurre il rumore, ma questo crea comunque un livello di incertezza nel rilevare pianeti extrasolari.

Il team di Ginevra ha inserito i dati HARPS di Gliese 581 nei suoi modelli informatici per verificare la scoperta , ma questa non è arrivata.
“Le simulazioni sui dati reali hanno dimostrato che la probabilità che un tale segnale sia appena sopra alla soglia di rumore non è trascurabile, dell’ordine di diverse percentuali”, ha detto Pepe.  “In queste condizioni non possiamo confermare la presenza del pianeta, ha annunciato Gliese 581g.”
Pepe ha osservato che, mentre lui non ha parlato durante la riunione IAU di Gliese 581f, l’altro potenziale pianeta scoperto nel sistema annunciato dal team di Lick-Carnegie, i dati HARPS mettono anche quello in discussione.
“Non abbiamo ancora fatto un’analisi dettagliata, ma a prima vista nessun segnale statisticamente significativo [per il pianeta f] sta emergendo dal nostro insieme di dati”, ha detto.
Gliese 581 è già uno dei sistemi solari più intriganti finora conosciuti, con quattro pianeti in orbita intorno alla stella confermati. L’aggiunta del pianeta “g” potenzialmente abitabile renderebbe il sistema al primo posto nella ricerca di vita aliena, ma ancora tanto lavoro deve essere fatto per confermare o confutare l’esistenza del pianeta.

Steven Vogt da parte sua difende il lavoro del suo team, ribattendo che le riprove dei ricercatori dell’ESO ancora non sono state pubblicate per poterle commentare.

Io ci voglio credere, probabilmente gli algoritmi di Vogt sono migliori e gli permettono di discernere il segnale radiale di Gliese 581g dove quelli dell’ESO  vedono solo rumore, certo che un po’ più tempo per raccogliere altri dati non avrebbe fatto male.

Fonte: http://www.astrobio.net/exclusive/3647/doubt-cast-on-existence-of-habitable-alien-world

Gliese 581g e il principio deduttivo

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Gliese 581g (come me lo immagino)

Non avevo ancora posato la penna dopo aver parlato della Legge di Moore dei pianeti (così era stato ribattezzato lo studio statistico sulla scoperta di un pianeta abitabile entro il 2011) e della regione Riccioli d’oro (in inglese Goldilocks zone) [1], che il team di astronomi guidato da Steven Vogt annunciava al mondo di aver scoperto un pianeta all’interno della fascia Riccioli d’oro della stella Gliese 581 usando lo spettrometro HIRES all’osservatorio Keck (Hawaii).

Stella
 Gliese 581
Costellazione Bilancia
Ascenzione retta
 ( α ) 15 h 19 m 26 s
Declinazione
 ( δ ) −07° 43′ 20″
Magnitudine apparente
 ( m V ) 10.55
Distanza 20.3 ± 0.3 anni luce
(6.2 ± 0.1 parsec )
tipo spettrale M3V
Massa ( M) 0.31 masse solari
Raggio (R) 0.29 raggio solare
Temperatura ( T ) 3480 ± 48 Kelvin
Metallicità [Fe/H] -0.33 ± 0.12
Età 7 -11 miliardi di anni

I pianeti scoperti in realtà sono due, portando il totale dei pianeti del sistema stellare Gliese 581 a ben sei pianeti di cui quattro già noti. Uno ha una massa sette volte quella terrestre con un periodo di 433 giorni è il più esterno, con un’orbita il cui semiasse maggiore è di 0,758 unità astronomiche (113 milioni di chilometri dalla stella) chiamato per definizione Gliese 581f, e l’altro, quello che più ha destato scalpore, è stato chiamato Gliese 581g.
Gliese 581g invece ha un’orbita molto più vicina al suo sole, solo 0,146 unità astronomiche (21 -22 milioni di chilometri), che però per Gliese 581 rappresentano più o meno la zona Riccioli d’oro.
Infatti la stella è molto più piccola del nostro Sole e molto più debole: è una nana rossa la cui luminosità nello spettro visibile rappresenta appena lo 0,2% di quella del Sole. Ma Gliese 581 irradia principalmente nel vicino infrarosso, con il picco emissione alla lunghezza d’onda di circa 830 nanometri, per cui applicando le dovute correzioni bolometriche, si scopre che la stella emette l’1,3% del Sole. Per questo infatti la zona Riccioli d’oro è così vicina alla stella – e rende Gliese 581g un posto molto buio per noi terrestri.
Gliese 581g ha un periodo orbitale di 36,6 giorni [2], percorrendo la sua orbita a circa 43 km/sec. Questo comporta che quasi sicuramente (anche se su questo non v’è certezza, ndr) la sua rotazione (il suo giorno) sia sincrono con la sua orbita, avendo così un emisfero perennemente rivolto alla stella e l’altro perennemente al buio. Se così fosse, la sua eventuale atmosfera potrebbe dare origine a violente tempeste lungo il terminatore del pianeta, ma anche qui siamo sul campo di mere speculazioni scientifiche.
Sì, perché a parte l’orbita e la massa (con un certo grado di incertezza) del pianeta e della sua composizione, atmosfera, periodo di rotazione, non sappiamo assolutamente niente.
Si suppone che Gliese 581g abbia una massa che parte da 3,1 a 4,3 volte quella della Terra e un raggio che va da 1,3 a 1,5 volte la Terra, se fosse un pianeta prevalentemente roccioso, 1,7-2,0 volte la Terra, se fosse prevalentemente composto da acqua ghiacciata; ossia abbiamo un grado di incertezza che porta a stimare il raggio del pianeta da 1,3 a 2,0 volte quello della Terra.
Questo porta a ritenere che la gravità superficiale del pianeta oscilli tra 1,1 e 1,7 volte della Terra, in grado perciò di trattenere un’atmosfera, magari più densa di quella terrestre.
Ma queste, ripeto, sono solo ipotesi, ricavate unicamente dai parametri orbitali, quindi supporre che abbia una atmosfera, ospiti o possa mai ospitare forme di vita aliena, semplicemente ancora non lo sappiamo, forse lo scopriremo con la prossima generazione di telescopi o forse no.
Finché non avremo la possibilità di osservarne lo spettro direttamente e magari fotografarlo sarà difficile dare una risposta: comunque io me lo immagino come nel disegno, molto scuro, un bel marrone scuro, perché se davvero ospitasse la Vita, questa avrebbe la necessità di catturare tutta l’energia emessa dalla sua fredda stella.

 

Crediti: The Lick-Carnegie Exoplanet Survey: A 3.1 M_Earth Planet in the Habitable Zone of the Nearby M3V Star Gliese 581
di Steven S. Vogt, R. Paul Butler, Eugenio J. Rivera, Nader Haghighipour, Gregory W. Henry, Michael H. Williamson
fonte: http://arxiv.org/abs/1009.5733


[1] A quando il Primo Contatto?

[2] così io ad esempio avrei circa 438 anni gliesani

Hello… Gliese 581

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Credit: National Science Foundation / Deretsky Zina

Mentre mi documento e studio i dati sulla scoperta di Gliese 581f e Gliese 581g (il PDF in inglese lo trovate a questo indirizzo) per ricavarne qualcosa di più sostanzioso di un copia&incolla qualsiasi vi lascio con questa piccola chicca, non è un granché,ma lo sapevate che…
Nell’ottobre 2008 dei membri del social network Bebo inviarono una trasmissione radio ad alta potenza in direzione di Gliese 581 c (uno dei  sei pianeti di Gliese 581), usando il radiotelescopio RT-70 dell’Agenzia spaziale Ucraina. Questo messaggio raggiungerà Gliese 581 nel 2029 Per sapere una risposta dovremo aspettare fino al 2049.