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pianeti extrasolari e la vita nell'universo

5. Lo studio degli effetti fotometrici

Il metodo dei transiti


8 Giugno 2004, transito di Venere sul disco solare osservato a Catania

Il transito di un pianeta extrasolare non può essere osservato direttamente, ma provoca una seppur piccola diminuzione della luminosità totale della stella. La variazione di luminosità (Dm) è tanto maggiore quanto più grandi sono le dimensioni del pianeta. Questo metodo permette di ricavare il raggio del pianeta: Dm = (RPianeta/RStella)2; poiché RTerra = 0.01 RSole e RGiove = 0.1 RSole, osservando il transito sul Sole si avrebbe per la Terra la variazione di luminosità Dm=10-4 e per Giove si avrebbe Dm=10-2.

Per il pianeta HD 209458b, scoperto con il metodo dei transiti si ha Dm=1.7·10-2; unendo le misure di velocità radiale con la fotometria del transito, si è trovato che il pianeta ha massa = 0.69 MGiove, Raggio = 1.40 RGiove, s = 0.31 g/cm3 , a = 0.048 U.A. e periodo = 3.5246 giorni.

Con le osservazioni da Terra il metodo dei transiti consente di rivelare solo pianeti giganti, le osservazioni dallo spazio permetteranno di rivelare anche pianeti di tipo terrestre. I vantaggi del metodo dei transiti sono la determinazione del raggio del pianeta, la rivelazione di pianeti “terrestri” (a basso costo) e lo studio dell’atmosfera del pianeta. Ma la probabilità di osservare un transito è bassa, sono favoriti i periodi orbitali brevi ed il metodo è efficace solo per studi su grandi campioni di stelle.

Il futuro sono il satellite COROT del CNES/ESA (lancio a dicembre 2006) che osserverà circa 60.000 stelle, e KEPLER della NASA (lancio previsto a giugno 2008), che osserverà circa 100.000 stelle. Questi satelliti potranno scoprire oltre 1000 pianeti medio-giganti e almeno 12 ”Terre” nella “zona abitabile”.

Il metodo delle lenti gravitazionali

La forza di gravità è in grado di deflettere la luce: la luce proveniente da una sorgente lontana può essere deflessa e focalizzata se una grande massa viene a trovarsi tra la sorgente e l’osservatore. Il risultato è un’amplificazione del segnale della sorgente simile a quella causata da una lente o una deformazione dell’immagine originale fino alla formazione di immagini multiple.


Se la lente gravitazionale è una stella (microlente) si osserverà un aumento temporaneo della luce della stella lontana con un caratteristico picco. Se la lente gravitazionale è una stella con un pianeta, è possibile osservare un picco secondario nella curva di luce. La durata dell’intensificazione luminosa è di alcune settimane per la stella; alcuni giorni per pianeti giganti; alcune ore per pianeti terrestri. 

Sono almeno 4 i pianeti identificati fino ad oggi con il metodo delle microlenti, come OGLE-05-390L (distanza di circa 6.600 pc, Mstella = 0.22 MSole , MPianeta = ~ 5 MTerra , a ~ 2.6 UA, P ~ 3800 g = 10,4 anni) e OGLE235-MOA53 (distanza di circa 5.200 pc, Mstella = 0.36 MSole , MPianeta = 2 MGiove , a > 2.9 UA). Sono già stati osservati circa 50 eventi “microlente”, e ci si aspetta di rilevare un pianeta con dimensioni simili alla Terra entro cinque anni.

I vantaggi del metodo delle microlenti sono la possibilità di scoprire pianeti di tipo terrestre (tecnologie già disponibili) e di trovare pianeti anche a grandi distanze. Ma gli eventi sono rari, il metodo è efficace solo per studi su grandi campioni di stelle, le possibili scoperte sono casuali e sporadiche, l'osservazione non può essere ripetuta e c'è difficoltà di osservazione con altri metodi.

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