Lucedallestelle_1617.. - Osservatorio Astrofisico di Arcetri

TELESCOPI)
Il)Keck)di)Mauna)Kea)
(Hawaii):)4145m)slm)
Ø10m)
)
)
Very)Large)Telescope))(2635m)slm)–)Ø8.2m)))
dell European)Southern)Observatory)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
Cerro)Paranal)deserto)Atacama,)Cile)
Gran)Telescopio)
Canarias)2267m)slm)
Il)telescopio)più)
grande)del)mondo)
Ø10.4m)
(Las)Palmas,)isole)
Canarie)–)2273m)slm))
Il)Telescopio)Nazionale)Galileo)
(Las)Palmas,)isole)Canarie))
(2363m)slm)–)Ø3.58m))
I)grandi)telescopi)professionali)
Canarie)
)
Hawaii)
Cile)
)
Hubble)Space)
Telescope)Ø2.4m)
540km)
)
TELESCOPI)
NELLO)SPAZIO)
I)rifraZori)
TELESCOPI)RIFRATTORI)E)RIFLETTORI)
Il)telescopio)di)Galileo)(1609))
Il)cannocchiale)galileiano)
Il)cannocchiale)kepleriano)
Funzionamento)di)un)telescopio)
Il)telescopio)svolge)due)funzioni:)
1.  Raccogliere)più)luce)
2.  Ingrandire)ANGOLARMENTE)un)oggeZo)
Telescopio)kepleriano)
Foro)stenopeico)o)camera)oscura))
Luminosità)dell’immagine)
Ingrandimento)angolare)
f1%
f2%
L ingrandimento)Iα)ha)la)funzione) secondaria )di)permeZere)la)
percezione)di)deZagli)al)di)soZo)del)potere)di)risoluzione)dell occhio)
f1%%>%f2%%%%%%%=>%%%%%%%Iα1%%>%Iα2%%%%
I)rifraZori)
•  L evoluzione)storica)dei)telescopi)a)lente))e)
l aberrazione)croma`ca:)telescopi)croma`ci,)
acroma`ci)e)apocroma`ci)
Telescopi)rifraZori)
il)più)grande)
Yerkes)Observatory)b)1897)
(University)of)Chicago))
Ø)1m)
I)telescopi)rifleZori)
•  Isaac)Newton)(1643b1727),)convinto)
dell impossibilità)di)eliminare)l aberrazione)
croma`ca)dai)rifraZori,)costruisce)un)
telescopio)a)specchio)
Lo)specchio)concavo)
Uno)specchio)concavo)può)concentrare)raggi)paralleli)tra)
loro,)in)un)unico)punto)deZo)fuoco.))
Telescopio)newtoniano)
Telescopio)Cassegrain)
•  1672:)il)francese)Cassegrain)propone)un)
telescopio)rifleZore)con)specchio)primario)
concavo)e)secondario)convesso))
….ma si può guardare l’invisibile?
Nuovi mondi
Pianeti extrasolari o esopianeti
Pertanto#dobbiamo#capire#che#esistono#altri#mondi#in#altre#par6#
dell'Universo,#con#6pi#differen6#di#uomini#e#di#animali.)
# # # # #Lucrezio))De)Rerum)Naturae)))(70)aC))
In#questo#modo#diciamo#esser#un#infinito,#cioè#una#eterea#regione#
inmensa,#nella#quale#sono#innumerabili#ed#infini6#corpi,#come#la#terra,#la#
luna#ed#il#sole.#
# # # # # #Giordano%Bruno,)De)l’infinito,)universo)e)mondi)(1584))
Proprio)a)Firenze)nel))1995))un)gruppo)di)astronomi)dell’Università)di)
Ginevra)annuncia)la)prima)scoperta)di)un)pianeta)extrasolare)orbitante)
aZorno)alla)stella)51)Pegasi.)
)
Il)pianeta)aZorno)a)51)Pegasi)risultò)essere)un)“Giove)caldo”)con)
periodo)di)4.23)giorni)e)massa)0.5)masse)gioviane.)
Altri Soli,!
Altri Sistemi Solari!
9 novembre 2016!
!
3541 pianeti noti!
2656 sistemi planet.!
597 sistemi multipli!
!
!
2695 transiti !
!
690 velocità radiali!
!
51 microlenti!
!
73 immagini!
!
24 timing!
!
http://exoplanet.eu!
Domande importanti
o  Quanto comuni sono gli esopianeti?
o  Come si sono formati?
o  Esistono pianeti simili alla Terra?
o  Ospitano vita?
Si)pensa)che)una)stella)su)due)
abbia)piane`.)
)
Ci)sono)100)miliardi)di)stelle)nella)
Via)LaZea)e)circa)1b10)piane`)per)
stella)
=>)
Da)50)a)500)miliardi)di)piane`)
solo)nella)nostra)galassia.)
Cos’è un pianeta?
(IAU – 24 agosto 2006)
Un pianeta è un corpo celeste che:
a)  è in orbita intorno al Sole
b)  ha una massa sufficiente affinché la sua gravità possa vincere
le forze di corpo rigido, cosicché assume una forma di
equilibrio idrostatico (quasi sferica)
c)  ha ripulito le vicinanze intorno alla sua orbita
Tutti gli altri corpi che orbitano
intorno al Sole sono
classificati come pianeti nani
o piccoli corpi.
Quelli che non orbitano attorno
al Sole sono satelliti
Primo%problema:%
Gli%esopiane=%sono%difficili%da%osservare%
%
! ))I)piane`)non)brillano)di)luce)propria:)rifleZono)la)
luce)della)loro)stella)
))))))))))))
⇒  Gli)esopine`)sono)molto)deboli)
! ))La)luminosità)è)la)grandezza)che)ci)dice)la)sua)
potenza,)ovvero)quanta)energia)emeZe)in)un)secondo)
%%%%%%%%%%Luminosità,%
L""(Wa&)%
Le)stelle)irraggiano)isotropicamente)(in)tuZe)le)direzioni)%
⇒
)alla)distanza))r,))il)flusso)F)che)arriva)su)una)
unità)di)superficie)è:))))
F = L / 4πr2
Un)pianeta,)di)raggio)R,)a)distanza)d)da)una)stella)interceZa)una)
frazione)di)LS)
2
2
)
πR
&R#
f =
=$ !
)
2
4π r
% 2r "
)
)
Assumendo)che)il)pianeta)rifleZa)tuZa)la)sua)luce:
⇒
LP & R #
=$ !
LS % 2r "
2
Esempi%
%
%
%
%
%
Sole)b)Terra:)
)R = 6.4 ×106 m
r = 1.5 ×1011 m
⇒
LP
= 4.6 × 10 −10
LS
⇒
LP
−9
= 2.1×10
LS
Sole)b)Giove:)
R = 7.2 ×107 m
11
r = 7.8 ×10 m
Secondo problema:
La separazione angolare tra stella e pianeta è minuscola!
Unità di distanza
Unità Astronomica (UA) = distanza media Terra-Sole
11
1UA = 1.496 ×10 m
Per le distanze interstellari: anno luce
15
1 anno luce = 9.461×10 m
Esempio:%Giove%visto%da%30%al%
Planet
r
Star
17
d = 30 al = 2.8 ×10 m
r = 5A.U. = 7.5 ×1011 m
d
r
tan θ ≅ θ =
d
θ = 2.7 ×10 −6 radians = 1.5 ×10 −4 deg
A)una)distanza)di)10km!)
θ
Earth
Come%si%rivelano%gli%esopiane=?%
Methods%and%Principles%
1)  VELOCITÀ RADIALE o
metodo Doppler
2)  ASTROMETRIA
L’aZrazione)gravitazionale)tra)stella)e)pianeta)fa)
oscillare)la)stella.)
Velocità%radiale%per)l’effeNo%Doppler%rivelata)
negli)speZri)di)riga).)
)
Moto%%ondeggiante)di)una)stella)confrontato)con)il)
fondo)delle)stelle)“fisse”)
3)  TRANSITO o
“Metodo fotometrico”
La)stella)viene)eclissata)dal)pianeta)rivelando)una)
temporanea)e)periodica)diminuzione)di)luminosità)
4)  MICROLENSING
Le)stelle)possono)essere)len`)gravitazionali)
rispeZo)a)oggep)pos`)dietro)la)stella.)Un)pianeta)
può)anch’esso)dare)un)piccolo)contributo.)
5)  IMMAGINE diretta
I)piane`)rifleZono)la)luce)della)stella)
)
Molto)difficile:)occorre)oscurare)la)luce)della)stella)
VELOCITÀ%RADIALE%
vedi: radial_velocity_dlv.mp4
ASTROMETRIA%
vedi: astrometry_dlv.mp4
TRANSITO%
vedi: transit_method_single_planet_dlv.mp4
MICROLENSING%
vedi: gravitational_microlensing_dlv.mp4
IMMAGINE%DIRETTA%
vedi: direct_imaging_dlv.mp4
In cerca di pianeti abitati%
La)zona%abitabile%(HZ)%è)l’intervallo)di)distanze)dalla)stella)dove)un)pianeta)simile)alla)
Terra)man`ene)l’acqua)liquida)sulla)sua)superficie)e)quindi)può)garan`re)l’esistenza)di)
forme)viven`)come)noi)le)conosciamo.)
Si)cercano)terre)aZorno)alle%stelle%=po%Sole%o%più%fredde%perché)la)loro)durata)
consente)all’evoluzione)di)svolgere)il)suo)compito.)
Problemi dei viaggi cosmici
•  Se un’astronave viaggiasse al 99.9% della velocità della
luce, il viaggio all stella Vega (50 al) durerebbe due anni
a causa della contrazione delle lunghezze predetta dalla
teoria della relatività ristretta di Einstein.
Due problemi
•  Le persone rimaste sulla Terra sono invecchiate di 50
anni mentre gli astronauti solo di due anni. Al loro ritorno
I loro figli sarebbero più vecchi di loro (Interstellar)
•  Problema pratico: accelerare un’astronave delle
dimensioni dell’Enterprise di Star Trek richiederebbe
un’energia pari a 200 volte il consumo annuale di
energia di tutta la Terra.
43
La%ricerca%di%piane=%abita=…
o ))La)ricerca)è)ancora)agli)inizi)
)
o ))In)circa)20)anni)(dal)1995))sono)sta`)scoper`)più)di)3000)piane`)
)
o )I)metodi)di)ricerca)stanno)affinandosi)
)
)
)
o )Si)prevede)che)nel)prossimo)futuro)(2030)?))troveremo)piane`)`po)
la)Terra)e))
riveleremo)segnali%di%vita%su)di)essi……)
…che"cosa"o"chi"troveremo?"
LUCE DALLE STELLE
14 Nov E. Corbelli e M. Romoli
A come Astrofisico: gli astri, i telescopi, le simulazioni
21 Nov M. Romoli Osservare le stelle: magnitudini, spettri, classificazione spettrale
28 Nov D. Galli La vita delle stelle: diagramma HR, evoluzione, nucleosintesi
5 Dic L. Magrini Spettroscopia e chimica del cosmo
9 Gen E. Corbelli Dalle nebulose alle galassie: la storia, la luce, la materia oscura
)
)
)
16 Gen G. Risaliti L’Universo che evolve e le onde gravitazionali
LUCE DALLE STELLE
Attività pratiche
1-2 Feb.
L'astrofisica ad Arcetri: visita, presentazione delle ricerche, osserv.ni )
)
Gen/Feb Tests selezione del gruppo per Loiano & Asiago Mar/Mag Visita di 1 notte all'Osservatorio di Loiano(Bo) , 2 notti
all’Osservatorio di Asiago (Vi) - 10-12 studenti
Giu L’interferometro Virgo: visita guidata )