Benvenuto Kepler-452b

Premessa: questa volta scrivo un post in risposta a una specifica richiesta. Qualche giorno fa infatti un mio amico ha letto su Facebook dell'annuncio della Nasa riguardo la scoperta di un pianeta "gemello" della Terra dal nome Kepler-452b a 1400 anni luce di distanza e mi ha chiesto un resoconto.

E' la prima volta che scrivo in questo modo e devo dire che mi fa piacere quindi lancio un appello a tutti quelli che sono in ascolto (anzi, in lettura): se c'è qualcosa in particolare di cui vi piacerebbe leggere su questo blog fatemelo sapere! Se ne sarò in grado vi accontenterò!

Rappresentazione artistica del pianeta Kepler-452b. E' un disegno, non una fotografia! Fonte: Nasa

Per raggiungere fino in fondo il mio scopo dovrò scrivere a proposito di pianeti extrasolari (o esopianeti), di modi in cui si scoprono e di condizioni di abitabilità oltre naturalmente alla sonda Kepler e al pianeta in questione, quindi mettetevi comodi!

Nel post precedente avevo parlato, tra le altre cose, di cos'è un pianeta. Noi possiamo vedere a occhio nudo solo alcuni di quelli che orbitano intorno al nostro Sole e anche con i più potenti telescopi non possiamo superare i confini del nostro sistema solare... Naturalmente vediamo un sacco di stelle, ma di pianeti niente. Questo però non significa che le stelle che osserviamo non possano avere anche loro un sistema di pianeti che gli gira intorno! Anzi, se pensiamo che il modo in cui si è formato il Sole (e con lui il disco planetario) sia una procedura standard, è quasi ovvio che di pianeti in giro per l'universo ce ne siano molti più delle stelle. Certo non tutte le stelle potranno avere pianeti, però tante si. Resta tuttavia il problema di riuscire a scovarli perchè sono troppo piccoli e troppo poco luminosi per osservarli in modo diretto... Basti pensare che nemmeno delle stelle, che sono enormemente più grandi, riusciamo a osservare il raggio: ci appaiono sempre come punti luminosi. In linguaggio tecnico significa che non siamo in grado di risolvere l'oggetto che stiamo guardando.
Ora dovrebbe essere chiaro che tutte le immagini che sono girate in rete in questi giorni, come quella che ho messo all'inizio di questo articolo sono dei disegni artistici e non certo fotografie!

Per le stelle non troppo lontane un modo è quello di osservare i piccoli spostamenti dell'astro e da lì risalire a quanti e quali pianeti le girano intorno. In effetti, anche se tutti sappiamo che sono i pianeti a orbitare intorno alla stella e non viceversa, la realtà è che tutti orbitano intorno al centro di massa del sistema che di solito si trova all'interno dell'astro ma non coincide col suo centro. Questo significa che la stella compirà delle oscillazioni periodiche e se riusciamo a misurarle il gioco è fatto: non avremo visto i suoi pianeti ma sapremo che ci sono e potremo ricavare informazioni interessanti sul loro periodo e sulla loro massa. Peccato però che nella pratica questo sistema sia poco efficiente perchè richiede misurazioni troppo precise...

I metodi migliori sono il metodo delle velocità radiali (concettualmente simile al precedente ma più efficace) e il transito. Quest'ultimo, a cui avevo accennato anche qui, è interessante perchè è proprio il modo con cui è stato scoperto Kepler-452b! Il concetto è semplice, se stiamo osservando una stella e a un certo punto uno dei suoi pianeti le passa davanti lungo la nostra linea di vista ci troviamo in una situazione che in astronomia è denominata transito. Come ho già detto non potremo mai vedere davvero il pianetino però durante il transito possiamo dedurre la sua presenza perchè, seppur di poco, la stella presenterà una diminuzione della luminosità. Da questa riduzione è possibile ricavare il diametro del corpo misterioso ma per stabilire che si tratta di un pianeta servono altre verifiche. Per esempio bisogna aspettare di vederlo ripassare: solo così si può essere sicuri che non si è trattato di qualcosa che ha oscurato casualmente la stella ma che non ha niente a che fare con lei! Questo aspetto fa capire come la ricerca di pianeti extrasolari sia una faccenda piuttosto lunga... Mettiamoci nei panni di un ipotetico alieno che cerchi di capire se intorno al Sole ci siano pianeti: per scoprire Giove, che è il più grande e quindi il più facile da trovare, dovrebbe osservarne il transito e attendere un tempo di quasi 12 anni terrestri prima di vederlo ripassare!
C'è anche un altro aspetto da tenere in considerazione: l'orbita del pianeta deve avere la giusta inclinazione rispetto a noi osservatori. Se osservassimo il Sole da un punto che non sia in linea con il disco planetario non potremmo mai scoprire un bel niente!

Per tutti i metodi che ho indicato i pianeti più facili da individuare sono quelli giganti (come Giove o più) ma con orbite strette (come Mercurio o Venere) cioè in condizioni davvero strane rispetto a quelle a cui siamo abituati! 

Posto che scoprire un esopianeta è interessante a prescindere, scoprirne uno che potrebbe ospitare la vita lo è ancora di più! Ma come stabilire se un'oggetto che nemmeno si vede è abitabile? E' uno dei campi di indagine dell'Astrobiologia e tra le prime cose a cui si da attenzione c'è la possibile presenza di acqua liquida: in effetti tutti i tipi di vita che conosciamo non possono farne a meno. Sappiamo che di molecole di acqua in giro per l'universo ce n'è un sacco e che quindi ogni pianeta ne conterrà sicuramente una quantità più o meno abbondante, ma affinchè questa sia liquida devono verificarsi alcune condizioni fondamentali come avevo spiegato anche qui. Gli astrobiologi hanno allora definito una zona di abitabilità cioè lo spazio tra la distanza minima e la distanza massima dalla stella in cui la temperatura del pianeta è compatibile con la presenza di acqua liquida. Per il nostro Sole la zona di abitabilità contiene ovviamente la Terra e ha come estremi le orbite di Marte e di Venere. Naturalmente questa non è una condizione sufficiente, anche la densità dell'atmosfera e la sua composizione sono importanti ma il trovarsi dentro questa zona permette almeno di sperare.

Al top dell'interesse c'è poi un pianeta che non solo possa ospitare la vita, ma che possa ospitare vita evoluta o addirittura una civiltà intelligente! Qui però la questione è ancora più complicata: oltre alla presenza di acqua bisogna assicurarsi che le giuste condizioni si siano mantenute per un tempo sufficientemente lungo. Questo esclude ad esempio tutte le stelle giovani ma anche tutte le stelle troppo massive perchè hanno una vita più breve prima di diventare instabili. Non dimentichiamo però che se anche la stella fosse perfetta e la distanza quella giusta, la vita sarebbe solo più probabile e non certa...

Ok, dopo questa lunga introduzione, veniamo al protagonista di oggi! Nel 2009 la Nasa ha lanciato la sonda Kepler, un telescopio orbitante progettato per cercare pianeti extrasolari con il metodo del transito. A quanto pare la missione funziona perchè ad oggi ha già scoperto 1030 pianeti confermati!

Uno degli ultimi è proprio Kepler-452b (qui l'articolo su arXiv). Il nome è come sempre una sigla e indica il gruppo di oggetti (quelli osservati dal telescopio Kepler), la stella madre (la numero 452 studiata dal telescopio) e il corpo osservato in ordine cronologico (b significa che è il primo corpo osservato intorno a quella stella, per un motivo che ignoro non si parte con la a...). La scoperta è stata confermata dopo 4 anni di osservazioni e raccolta di dati.

Cos'ha di tanto interessante questo nuovo arrivato? Come scrivevo prima la maggior parte dei pianeti scoperti è molto grande e probabilmente gassoso, questo invece è abbastanza piccolo visto che il raggio è solo 1,6 volte quello terrestre e i dati in possesso fanno pensare che si tratti di un pianeta roccioso. Inoltre si trova nella zona abitabile e questo è davvero eccezionale perchè tra i 1030 pianeti scoperti solo una dozzina hanno queste caratteristiche! Ma c'è un altro aspetto che rende Kepler-452b unico: la sua stella è di classe G2, la stessa del nostro Sole! Sembra quindi che abbiamo finalmente trovato un cugino della nostra Terra.

Rappresentazione dei pianeti piccoli e all'interno della zona abitabile scoperti da Kepler raggruppati per tipo di stella madre. Fonte: Nasa

Tuttavia c'è un però, anzi più di uno... Cominciamo con la distanza: Kepler-452b si trova a circa 1400 anni luce da noi. In campo astronomico non è poi molto ma in termini pratici e umani è una distanza infinita... La luce, cioè la cose più veloce che esista, ci metterebbe 1400 anni a raggiungerlo mentre con le odierne tecnologie una sonda impiegherebbe quasi 24000000 anni (24. Milioni. Di anni) per arrivarci... 

Nell'annuncio della Nasa e in alcuni commenti che ho letto si poneva poi l'accento sul fatto che su quel pianeta ci potrebbe essere vita. Certo, come ho spiegato le condizioni che rendono la vita più probabile che altrove ci sarebbero ma sono tutte da confermare! Prima di tutto bisogna accertare che sia davvero roccioso come sembra, poi bisogna misurarne la massa, appurare che abbia un'atmosfera, capire di cosa è composta e se davvero c'e dell'acqua! 

Tra l'altro, facciamo finta che su Kepler-452b ci sia una civiltà più o meno ai nostri livelli e che questi kepleriani abbiano da poco scoperto la Terra: se volessero mandarci un messaggio radio questo arriverebbe tra 1400 anni e la nostra risposta li raggiungerebbe solo 2800 anni dopo l'invio! Un po' come in quella puntata di Futurama in cui gli abitanti di Omicron-Persei-8, un pianeta a 1000 anni luce dalla Terra attaccavano i terrestri per poter vedere la fine di una serie tv trasmessa appunto 1000 anni prima!

Per ora insomma la notizia è senza dubbio interessante ma è presto per arrivare a certe conclusioni... Restiamo in attesa di nuovi dettagli.
Nel frattempo però il web ha già dato il benvenuto al nuovo esopianeta e l'ha fatto nei modi più diversi, compreso il marketing pubblicitario. In questa, come in altre occasioni, la Ceres è stata imbattibile.

Fonte: Ceres Official (Twitter)

Finalmente Plutone!

Con il mio consueto ritardo, eccomi a parlare di un evento eccezionale! Pochi giorni fa infatti, una sonda della NASA (La New Horizons) ha raggiunto Plutone per la prima volta nella storia permettendoci di vedere il pianeta nano ad alta definizione!

Non so se la notizia abbia avuto il giusto risalto nei tg (ultimamente a casa mia in orario di telegiornale domina Rai yoyo...) ma so che su Facebook e simili un po' di tam-tam c'è stato.

Mettendomi nei panni dell'utente medio di social network la prima cosa che ho pensato è stata:

"ma come? Ho sentito che gli astronomi studiano stelle lontane, galassie ancora più lontane e hanno pure scoperto pianeti al di fuori del sistema solare, possibile che ancora non si avessero fotografie decenti di Plutone?!?" 

In effetti è proprio così e a mio parere l'importanza di traguardi come questo sta anche nel fatto che permettono a chiunque di rendersi conto di quanto sia complicato esplorare l'universo in cui viviamo, anche quando ci si limita al sistema solare. Accorgersi dell'esistenza di un pianeta, determinarne l'orbita e calcolarne la massa è una cosa, ottenerne un'immagine ad alta risoluzione è un'altra...

In questo caso la difficoltà è dovuta al fatto che Plutone è piuttosto piccolo e decisamente lontano dal Sole e per dare un'idea di questo ecco qui un confronto tra una foto inviata dalla New Horizons e una delle migliori foto di Plutone in nostro possesso scattata dall' Hubble Space Telescope.

A sinistra una delle migliori immagini ottenute con l'Hubble Space Telescope, a destra una foto della New Horizons il 14 Luglio 2015, più o meno al massimo avvicinamento a Plutone. Fonte: Earthsky.org

Direi che la differenza è notevole!

Oltre a questo è interessante anche il fatto che Plutone ha una storia astronomica molto particolare, almeno per noi terrestri. Prima di raccontare allora in cosa consiste la missione New Horizons vale forse la pena di dire due parole sul piccolo Plutone.

Cos'è Plutone?

Chi ha fatto le elementari prima del 2006 ha probabilmente studiato che i pianeti del sistema solare sono 9: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno e Plutone. Il termine pianeta viene dal greco e significa vagabondo: gli astronomi antichi infatti distinguevano le stelle dai pianeti proprio perchè le prime erano fisse mentre gli altri si muovevano continuamente lungo la volta celeste. Plutone (scoperto solo nel 1930 ma di cui era stata prevista l'esistenza) era ovviamente il più lontano dalla nostra stella e presentava alcune stranezze. Per prima cosa era il pianeta più piccolo e fin qui niente di strano se non fosse che da Giove in poi i pianeti sono tutti giganti gassosi: che ci faceva li questo nanerottolo roccioso? Inoltre il piano della sua orbita era più inclinato rispetto a quelle dei suoi fratelli maggiori. 

Sto usando dei verbi al passato non perchè ora le caratteristiche di Plutone siano cambiate ma perchè ora (più precisamente dall'agosto del 2006) Plutone non è più considerato un pianeta!

Il declassamento è avvenuto perchè col progredire degli strumenti di osservazione si sono scoperti diversi nuovi corpi celesti in orbita intorno al Sole dei quali si ignorava l'esistenza come ad esempio Cerere, Eris, ecc... Questi nuovi arrivati si trovano nella zona tra Marte e Giove (la prima fascia degli asteroidi) oppure oltre l'orbita di Nettuno, proprio come Plutone (la fascia di Kuiper) e dopo la loro scoperta è iniziato il dibattito sul come chiamarli: sono nuovi pianeti o semplicemente asteroidi? Viste le somiglianze con il 9° pianeta gli scenari possibili erano due: o includerli tutti tra i pianeti costringendo così i poveri alunni delle elementari a imparare a memoria non più solo 9 nomi, oppure lasciarli tra gli asteroidi buttando però nel mucchio anche il povero Plutone... Si tratta di corpi abbastanza grandi da avere forma sferica quindi il termine asteroide è un po' riduttivo ma d'altro canto è difficile immaginare di aggiornare in continuazione il numero dei pianeti del nostro sistema...

Come spesso accade, si è trovata una via di mezzo e l' Unione Astronomica Internazionale ha coniato una nuova definizione per questi oggetti.

Dal 2006 si chiama pianeta un corpo che ha le seguenti caratteristiche:

1. deve orbitare intorno al Sole
2. deve avere una massa sufficiente a far si che in fase di formazione abbia raggiunto la forma quasi sferica
3. deve aver ripulito la propria orbita da corpi di massa inferiore.

La grande novità sta proprio nel terzo punto. Il primo infatti esclude tutti i corpi che sono satelliti di altri oggetti, come la nostra Luna o i satelliti di Giove, indipendentemente dalla massa. Il secondo fa in modo che solo i corpi di una certa dimensione vengano presi in considerazione, escludendo quindi tutti gli asteroidi e le comete. Se non vi è chiaro perchè la forma sferica è associata a una grande massa ditemelo che ve lo spiego (nei commenti o in un altro post).

Fin qui Plutone è a posto ma col terzo punto iniziano i problemi. Più o meno alla stessa distanza dal Sole infatti si sono osservati altri corpi indipendenti di dimensioni paragonabili o inferiori e questo non accade per nessuno degli altri pianeti. Giove ad esempio ha vicino a sè tantissimi corpi oltre ai suoi satelliti ma tutti questi sono soggetti alla sua gravità: da quelle parti è lui che comanda e si merita il titolo di pianeta. Plutone invece ha tanti vicini che non rispondono a lui e questo significa che non sta dominando la sua orbita. Inoltre si è osservato che il suo moto è in parte controllato dalla massa di Nettuno...

Per quei corpi che non soddisfano il terzo punto è stato allora coniato il termine pianeta nano.

Da allora diciamo che il sistema solare è composto dal Sole, da 8 pianeti, 5 pianeti nani e migliaia di altri piccoli corpi tra asteroidi e comete.

La zona oltre l'orbita di Nettuno è interessante perchè data la distanza è in parte ancora inesplorata. Da quando sono inziate le missioni spaziali tuttavia qualche tentativo di osservazione ravvicinata è stato fatto. Sicuramente sono famose le missioni Voyager e Pioneer lanciate negli anni '70 che per prime hanno raggiunto il sistema solare esterno e proseguono tuttora il loro viaggio verso lo spazio interstellare portando un messaggio a chiunque le troverà.

New Horizons

La sonda New Horizons è stata lanciata nove anni fa e come le sue antenate Voyager e Pioneer è nata con l'obiettivo di studiare il sistema solare esterno e di superarne i confini. Una delle grandi novità di questa missione è proprio che a differenza delle altre è riuscita a passare vicino a Plutone (il termine tecnico è fly-by) e a mandarci foto spettacolari oltre a numerosi altri dati. Già dalle prime immagini sono iniziate le analisi per scoprire com'è fatto il pianeta nano e ci sono gia alcune sorprese tutte da capire, come ad esempio la scarsità di crateri che invece ci si aspettava abbondanti. Prima di Plutone New Horizons era passata vicino a Giove per farsi accelerare dalla sua gravità (la cosiddetta fionda gravitazionale) e già che c'era ha fatto osservazioni interessanti sia sul pianeta che sui suoi satelliti. Dopo questo passaggio è entrata in ibernazione per svegliarsi solo vicino all'obiettivo principale: Plutone!

Ora veniamo alle sempre interessanti curiosità!

Innanzitutto all'interno di New Horizons non ci sono messaggi per ipotetiche civiltà extraterrestri (a differenza di Voyager e Pioneer) tuttavia sono contentuti alcuni oggetti simbolici e in particolare alcune ceneri di Clyde Tombaugh, l'astronomo che nel 1930 ha scoperto Plutone, come a dire "il primo che lo ha osservato è anche il primo a passargli accanto".

Dopo l'entusiasmo delle prime immagini hanno cominciato a circolare in rete dei fotomontaggi ironici che riporto qui sotto: visto che Plutone mostra una grande chiazza chiara vagamente a forma di cuore c'è chi ha realizzato un'ipotetica cartolina dal pianeta nano oppure chi ha riconosciuto nella chiazza il muso dell'omonimo cane della Disney (Plutone in inglese si chiama proprio Pluto!). Infine c'è stato anche chi ha photoshoppato Plutone con l'immagine della Morte Nera scrivendo "in realtà non è un pianeta, ecco cosa la Nasa vuole tenervi nascosto"!

Tutte geniali!

Soddisfazioni

Oggi mi concedo un post un po' autocelebrativo... Prometto che poi mi metterò nuovamente a cercare qualcosa di scientificamente interessante da raccontarvi (e visto che tra qualche giorno la sonda New Horizon raggiungerà finalmente Plutone la ricerca potrebbe essere non troppo lunga :-) )

Vi ricordate il Carnevale delle Fisica? Ne avevo parlato qualche tempo fa.

Da quando l'ho scoperto, a febbraio, ho sempre cercato ogni mese di partecipare con un mio articolo e ci sono riuscito! Non so di preciso quanti siate a leggere queste pagine ma vi sarete accorti che non  riesco a pubblicare nuovi articoli con grande frequenza... A spanne direi che scrivo circa due post al mese ma nonostante siano pochi, tutte le ultime 5 edizioni del Carnevale della Fisica mi hanno visto tra i partecipanti.

Pochi giorni fa è arrivata la gradita sorpresa! Nell'edizione del 30 maggio (la numero 52) il mio pezzo si è piazzato al primo posto a pari merito con quello scritto da Alessandro Mattedi del gruppo Italia unita per la Scienza!

Ecco l'annuncio dato su Twitter! 

Il premio consisteva in un dvd sulle Frecce Tricolori che guarderò molto volentieri!

Questa edizione è stata un po' insolita in quanto a causa di problemi organizzativi la giuria era ridotta (solo 3) e il responso è arrivato un po' più tardi del previsto. In ogni caso sono davvero contento e onorato per i voti che ho ricevuto: sapere che qualcuno con più esperienza di me ha trovato degno di nota il mio lavoro è una bella soddisfazione!

Grazie allora a tutti quelli che passando di qui apprezzano ciò che scrivo e ... avanti così!

All'improvviso... la maturità!

Da quando ho iniziato a insegnare, otto anni fa, ho quasi sempre fatto parte di una commissione per gli esami di stato. Con quasi intendo che per un anno in effetti non è stato così: era il 2009 ed ero assente giustificato perchè in viaggio di nozze!

Per il resto, sono stato 5 volte commissario interno e una volta, l'anno scorso, commissario esterno. È un'esperienza che faccio sempre volentieri, nonostante il caldo che si patisce nelle scuole in questo periodo.

Anche quest'anno, visto che non sarei rientrato tra i membri interni mi sono messo a disposizione come esterno ma non avendo ricevuto chiamate ero convinto che questa sarebbe stata la mia prima estate normale senza la maturità.

Ma si sa, gli eventi improbabili capitano quando uno meno se lo aspetta e infatti qualche giorno fa squilla il telefono e compare il numero dell'USP (ufficio scolastico provinciale) di Monza:

Pronto, parlo con il prof. Virzi? Sarebbe disponibile per sostuire un commissario di matematica dal 2 al 4 luglio?

Nonstante la sorpresa c'e da dire che non è un evento poi così strano: è possibile che capiti un imprevisto per cui un docente debba assentarsi a esami iniziati e il fatto che di scuole ce ne sono tante aumenta la probabilità. Quando questo succede ovviamente bisogna trovare un sostituto che continui il lavoro iniziato altrimenti gli esami non possono andare avanti. Di solito capita nei primissimi giorni (durante l'insediamento) o durante la prima o la seconda prova scritta; piu si va avanti più ovviamente è improbabile. Dover partecipare agli esami quanto basta per interrogare qualche alunno e chiudere con la ceralacca il pacco con tutti i documenti (per chi non lo sapesse, si fa ancora così...) non capita spesso.

Fatto sta che 12 poveri candidati di un liceo scientifico monzese si sono visti cambiare da un giorno all'altro il prof di matematica che avrebbe dovuto interrogarli all'orale! Immagino la loro reazione ma spero che ormai si siano tranquillizzati (anche perchè domani sarà già tutto finito)!

Forse sapete già che ogni tanto durante gli esami si avverano quei siparietti che sembrerebbero barzellette inventate se non si avesse la certezza che sono accaduti davvero. Risposte assurde o comportamenti strani (sia di studenti che di professori...). Quest'anno in soli tre giorni sarà difficile assistere a qualcosa del genere ma intanto vi saluto con due episodi successi l'anno scorso, entrambi durante l'interrogazine di storia:

1. Dopo la prima guerra mondiale l'italia non è riuscita a ottenere alcuni territori (ad esempio l'Istria e la Corsica) che venivano indicati come "terre irredente". Lo studente che sosteneva l'orale le ha chiamate invece "terre irrisorie"!!

2. Un'altro candidato stava parlando anche lui della fine della prima guerra mondiale. La prof gli chiede cosa viene realizzato lungo il confine francese dopo la guerra. Si tratta di una serie di fortificazioni difensive. Si chiama linea Maginot ma lo studente non se lo ricorda. La prof gli dice "prova a ricordare, linea M......." E lui: "ah si, linea METROPOLITANA"!!