Informazioni su questo esperimento
La maggior parte delle migliaia di esopianeti conosciuti non è mai stata osservata direttamente. Gli astronomi li hanno scoperti osservando le stelle con grande attenzione e notando che la loro luce si attenuava di pochissimo, più e più volte, quando un pianeta passava davanti a loro. Il passaggio della Terra davanti al Sole ne riduce la luminosità di meno di una parte su diecimila. Scegli una stella e un pianeta, aggiungi un rumore di misurazione realistico, sovrapponi diversi transiti e scopri quali pianeti può rilevare un telescopio e cosa rivela sul pianeta il calo di luminosità.
Obiettivi di apprendimento
- Spiega come un pianeta in transito provochi una diminuzione periodica della luminosità della sua stella
- Usa la profondità del transito per stimare il raggio del pianeta
- Collega il tempo tra i transiti al periodo orbitale e, tramite la terza legge di Keplero, alle dimensioni dell’orbita
- Spiega perché solo una piccola percentuale dei sistemi planetari è allineata in modo da mostrare transiti
- Spiega come il rumore limiti il rilevamento e perché è utile sovrapporre molti transiti
Come si usa
- 1Inizia con la Terra e il Sole. Leggi la profondità. Aumenta il rumore a 1000 ppm. Riesci ancora a vedere la diminuzione?
- 2Mantieni il rumore a 1000 ppm e aumenta il numero di transiti sovrapposti. Quanti te ne servono per rilevare la Terra?
- 3Scegli «Giove caldo». Quanto più profonda è la diminuzione? Perché un Giove caldo è molto più facile da trovare?
- 4Scegli «Dimensioni terrestri, nana rossa». Il pianeta è grande all’incirca quanto la Terra. Perché la diminuzione è molto più profonda rispetto al caso della Terra e del Sole?
- 5Aumenta il parametro d’impatto b da 0 a 1,3. Come cambiano la forma e la durata del transito? Quando scompare?
- 6Confronta il raggio calcolato dalla profondità con il raggio del pianeta che hai impostato. Perché non sono esattamente uguali?
Il modello
Ipotesi
- Orbite circolari; nella terza legge di Keplero la massa del pianeta viene trascurata. La stella presenta un oscuramento quadratico al bordo: è meno luminosa vicino al margine.
- La luce bloccata viene calcolata usando l’area di sovrapposizione dei due dischi e la luminosità della stella sotto il pianeta: una buona approssimazione per i pianeti piccoli.
- Le misurazioni vengono effettuate ogni 10 minuti con rumore gaussiano indipendente generato a partire da un seme. I dati reali presentano anche derive lente, macchie stellari e brillamenti.
- Un calo viene considerato rilevato quando il suo rapporto segnale-rumore è pari o superiore a 7, un valore vicino alla soglia usata dalla missione Kepler.
Provalo in classe
- Q1Un pianeta blocca l’1% della luce di una stella simile al Sole. Stimane il raggio in raggi terrestri (il Sole è 109 volte più largo della Terra).
- Q2Lo stesso transito si ripete ogni 12,4 giorni. Cos’altro puoi dedurre sul pianeta?
- Q3Perché la maggior parte dei pianeti delle dimensioni della Terra scoperti finora orbita attorno a piccole stelle nane rosse?
- Q4Solo circa lo 0,5% delle orbite simili a quella terrestre attorno a stelle simili al Sole è allineato in modo da mostrare transiti. Perché un’indagine deve comunque osservare così tante stelle?
- Q5Perché un transito con b vicino a 1 ha una forma a V anziché un fondo piatto?
Domande frequenti
Perché la parte inferiore del calo è curva?
Le stelle sono più luminose al centro che vicino al bordo: questo effetto è chiamato oscuramento al bordo. Quando il pianeta si trova vicino al centro del disco, blocca una luce più intensa, perciò il calo è più profondo al centro del transito.
Quali telescopi scoprono pianeti in questo modo?
Le missioni Kepler e TESS della NASA hanno scoperto migliaia di pianeti con il metodo dei transiti, e PLATO dell’ESA cercherà pianeti simili alla Terra intorno a stelle simili al Sole. I gioviani caldi e brillanti possono essere rilevati persino con buoni telescopi amatoriali.
Un transito può dirci la massa di un pianeta?
No, un transito fornisce le dimensioni. La massa viene solitamente misurata separatamente osservando la piccola oscillazione che il pianeta provoca nella sua stella, visibile come uno spostamento Doppler nella luce stellare. Insieme, dimensioni e massa permettono di calcolare la densità, che distingue i pianeti rocciosi dai giganti gassosi.