La scienza alla base della convalida dei 1.284 pianeti trovati da Keplero

Nel maggio 2016, il team scientifico di Kepler ha annunciato la verifica della scoperta di 1.284 esopianeti, il suo più grande bottino in un singolo studio!

La verifica della scoperta di un esopianeta è la conferma che il segnale di transito rilevato nelle osservazioni di Kepler è davvero la vera firma del pianeta.

Lo strumento Kepler rileva gli esopianeti scansionando continuamente più di 150.000 stelle per rilevare quando una stella viene offuscata da un pianeta che le passa davanti. Questo evento è chiamato transito planetario e si ripeterà ciclicamente ogni volta che il pianeta passa davanti alla stella. Ad oggi, il telescopio spaziale Kepler ha rilevato più di 5.000 transiti potenzialmente causati da un esopianeta. Lo straordinario entusiasmo che questo annuncio ha suscitato, tra noi astronomi, non è proprio quello che abbiamo Può Scopri i pianeti ma da dove vengono contesti La statistica che siamo convinto per trovarli! E non solo ne hai trovati alcuni, ma ne hai trovati 1.284 nuovi! Di questo campione, circa 200 pianeti hanno raggi molto simili alla Terra, indicando che potrebbero avere una composizione rocciosa. Infinito, e questo rende difficile ripristinare la Vie – la tomba dell’iREx – uno di questi pianeti si trova nella zona abitabile, la zona in cui tutta l’acqua può retrouver tanto liquido sulla sua superficie pianeta.

La convalida indica che la probabilità che un transito osservato da Kepler sia un pianeta extrasolare è del 99% E il Che questo transito non sia dovuto ad un altro fenomeno astrofisico o influenza effettiva durante l’acquisizione dei dati. La falsa verifica astrofisica più comune deriva dalla presenza di stelle binarie (doppie) legate gravitazionalmente.

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Ci sono alcune differenze da notare tra le stelle binarie ad eclisse e i pianeti che transitano davanti alla loro stella, tra cui la profondità della perdita di luminosità del transito, la forma dei transiti, gli eventi secondari e i fotocentroidi!

La profondità della perdita di luminosità del transito – o, per estensione, la profondità del transito – è proporzionale al raggio dell’oggetto (pianeta o altro) che passa davanti alla stella ospite. Le dimensioni dei pianeti variano da leggermente più piccole di Mercurio a moderatamente più grandi di Giove a seconda della massa, della composizione e della temperatura dei pianeti. Le stelle più piccole hanno dimensioni simili a Giove, mentre le stelle come il Sole sono 10 volte più grandi. Pertanto, la profondità di transito osservata, insieme alla conoscenza delle proprietà fisiche della stella ospite, è un buon indicatore del fatto che il transito sia causato da un pianeta o da un’altra stella.

Una complicazione sorge quando la luce di diverse stelle e pianeti si mescola! Keplero determina la luminosità della stella utilizzando rivelatori CCD, che sono simili a quelli che si trovano nelle fotocamere digitali. Un rilevatore CCD è costituito da un gruppo di pixel che determinano la risoluzione dell’immagine, insieme all’ottica del telescopio. Pertanto, se entrambe le stelle vengono riprese allo stesso pixel, la luce delle due stelle si mescola. Se una stella ha una compagna in transito, la profondità del transito osservato sarà bassa rispetto alla stella, inducendo un “falso positivo”, cioè la presenza “falsa” di un esopianeta piuttosto che di un sistema binario stellare.

La forma della curva di luce che passa è anche un’indicazione della dimensione del corpo celeste che passa accanto alla stella osservata. Quindi la forma della curva di luce per un corpo celeste di piccole dimensioni rispetto alla sua stella ospite avrà una forma a “U” mentre per un oggetto di dimensioni equivalenti alla sua stella ospite sarà piuttosto una forma a “V”. Quindi la forma del transito può aiutare gli astronomi a distinguere chiaramente tra esopianeti ed eclissi binarie di stelle.

Esempio di una curva di luce: la luminosità di una stella (luminosità) in funzione del tempo (time) dove possiamo vedere la forma di una croce a “U” (shape state) o a “V”. (credito: NASA)

I rivelatori CCD e l’ottica della fotocamera di Kepler sono progettati in modo tale che la luce proveniente da una stella (un punto sorgente nel cielo) si diffonda su diversi pixel. Questa diffusione consente di utilizzare il metodo bitmap che consente di determinare se più stelle sono presenti in un unico punto sorgente e quale delle due stelle ha una compagna stellare di passaggio! Immagina di essere davanti a un’auto con i fari che sparano verso di te. Se uno dei due fari è oscurato o spento, si noterà un eccesso di luce che si sposta verso il lato più luminoso del faro. Lo stesso principio si applica agli esopianeti in transito: se la quantità di luce sul rivelatore CCD si sposta quando si verifica un transito, allora è presente una seconda sorgente di luce (un’altra stella).

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Combinando tutti questi metodi, è quindi possibile stimare la possibilità che il transito sia stato effettivamente dovuto a un esopianeta. Applicando questa analisi al campione di dati di Keplero, è sorta una semplice domanda: quanti dei 5.000 candidati pianeti che Keplero ha già osservato transitano? La risposta è stata concisa, con più di 2.000 conferme già in atto, 1.284 pianeti in più di quanto gli astronomi siano mai stati in grado di convalidare. Un numero già enorme ma che aumenterà solo con il telescopio TESS, il futuro sostituto di Kepler.

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