giovedì 19 maggio 2016

La scoperta dei 1284 nuovi pianeti extra-solari

Parte del testo che segue è tratto dalla newsletter de Il Sabato di Quantizzando del 14 Maggio 2016. Se volete anche voi riceverla ogni sabato mattina (è gratis!) allora andate qui: https://tinyletter.com/quantizzando 

Recentemente la NASA ha annunciato di aver trovato 1284 nuovi pianeti, detti esopianeti, che orbitano attorno altre stelle nella nostra Galassia.
Commento breve: WOW!
Commento lungo: si tratta di un qualcosa di assolutamente fantastico se pensate che finora, dal 1995 ad ieri, sono stati trovati circa lo stesso numero di esopianeti annunciati oggi.

Altra cosa: di questi nuovi esopianeti, 9 hanno caratteristiche tali da poter essere considerati nella cosiddetta "zona abitabile". Ciò vuol dire che questi 9 pianeti potrebbero, in linea di principio, avere le condizioni adatte allo sviluppo della vita.
Commento breve: WOW!
Commento lungo: WOOOOOOOOW!

Ma andiamo con ordine
Kepler è un satellite della NASA che è proprio stato costruito apposta per scovare satelliti che orbitano attorno a stelle che non sono il Sole. Come fa? Con i transiti. Ovvero, Kepler osserva una stella, e vabbé. Poi però magari ad un certo punto la luce proveniente da quella stella diminuisce un pochino. E dopo un po' (ore, giorni) la luce raccolta torna al livello di prima.
In una immagine, accade questo:

© NASA



Per ulteriori dettagli su Kepler, suggerisco di leggere questo mio vecchio post su Quantizzando.
Dunque la NASA ha annunciato di aver trovato 1284 nuovi pianeti. Si tratta di un balzo gigantesco in termini di numeri. Guardate questo grafico che mostra il numero di esopianeti scovati nel corso degli anni, dal 1995 ad oggi:

© NASA


Ma WOW! Come è possibile che in un colpo solo sia stato trovati un numero di pianeti quasi pari a quelli scoperti finora? Il motivo è la tecnica di analisi. Infatti, se si dà uno sguardo all'articolo scientifico riguardo la scoperta dei nuovi 1284 esopianeti, si può leggere che stavolta è stata usata una nuova tecnica che ha permesso di velocizzare la cosa.

La nuova tecnica di analisi
Si osservava un transito e poi si facevano successive osservazioni dello stesso sistema presunto stella-pianeta per misurare alcuni parametri dell'orbita e capire se si potesse trattare effettivamente di un pianeta.

E magari, quello che all'inizio sembrava il transito di un pianeta, poi alla fine si scopriva essere il transito di una stella davanti la sua compagna, cioè invece di un sistema stella-pianeta, si era di fronte ad un sistema stella-stella. Questi transiti che poi si rivelano sistemi binari di stelle sono chiamati falsi positivi.

E allora, ecco che quest'anno gli scienziati hanno deciso di studiare un modo che potesse validare in maniera probabilistica la scoperta di falsi positivi. Ed eccoci qua, stavolta si è usato un sistema di analisi che ha permesso di analizzare i transiti non caso per caso, ma in una maniera molto più generale e veloce.
Scendendo un pelino più nei dettagli tecnici, quello che si fa con la nuova tecnica è assegnare ad ogni ipotesi una qualche probabilità. Ipotesi sono, per esempio: stiamo guardando un sistema binario di stelle, un sistema triplo, un sistema planetario.
Dunque gli scienziati hanno preso tutti gli oggetti interessanti osservati da Kepler e per ogni ipotesi hanno provato a modellare i dati. Praticamente, per ogni tipo di ipotesi hanno tracciato una linea rossa come quella nella figura qui sotto:

© NASA


Una volta fatto ciò per tutte le varie ipotesi, con qualche conticino, si arriva a calcolare la probabilità che, data l'osservazione fatta, il fenomeno osservato è ben rappresentato da una delle varie ipotesi.
Capite subito che questo velocizza parecchio la faccenda, perché non c'è bisogno di fare ulteriori osservazioni successive.
Tutto questo viene fatto da un codice scritto in Python e chiamato vespa. Per dare un po' di numeri, i 1284 esopianeti appena scoperti hanno False Positive Probabilities (FPP), cioè probabilità di essere dei falsi positivi (ovvero, ripeto, fenomeni che sembrano transiti di pianeti ma in realtà non lo sono) pari a 0.01. Ciò vuol dire che al 99% siamo sicuri che i 1284 nuovi pianeti siano davvero pianeti.
Se avete tempo e volete riprodurre tutti questi risultati, allora andate qui: https://github.com/timothydmorton/koi-fpp

Ancora per dare qualche altro dettaglio in più. L'analisi con vespa ha trovato 1935 pianeti con FPP<0.01. Tuttavia 1284 sono quelli nuovi, cioè non trovati con i precedenti metodi di analisi.
Dunque questa nuova tecnica di analisi ha confermato anche i pianeti precedentemente scoperti con altre tecniche. Viva il metodo scientifico!
Tutti i dettagli li trovate sempre nell'articolo scientifico.

Questo vuol dire che, nei prossimi mesi e anni, vedremo Kepler sfruttato quasi al massimo del suo potenziale. Bellissimo.
Notate anche un'altra cosa dall'immagine di sopra. Se guardate bene i numeri sull'asse verticale del grafico qua sopra (praticamente di fianco la scritta "Flux" cioè flusso) potete notare che, la luce ricevuta in condizioni normali è uguale a 1; il calo di luminosità dovuto al passaggio di qualcosa davanti la stella è quindi piccolissimo, nel punto minimo si arriva a 0.9993. Ovvero Kepler riesce a misura il passaggio di un pianeta a decine di anni luce di stanza che provoca un calo dello 0.0007% nella luminosità della stella. Ditemi voi se è o non è spaventoso il livello tecnologico a cui siamo arrivati nella nostra esplorazione dell'universo.


Come sono fatti questi nuovi pianeti?
Di questi 1284 nuovi pianeti, 550 potrebbero essere rocciosi come la Terra:

© NASA

Poi, 9 di questi potrebbero avere condizioni tali da poter essere considerati nella cosiddetta "zona abitabile" che, in linea di principio, potrebbe avere condizioni favorevoli allo sviluppo di forme di vita:


© NASA

Attenzione però. Zona abitabile non vuol dire alieni. Infatti, come vedete dall'immagine qui sopra, anche Marte sta nella fascia abitabile come la nostra Terra. E, insomma, Marte non è il massimo dell'ospitalità (almeno al momento, nel passato chissà). Quindi fate tanta attenzione quando leggete di "trovati pianeti nella zona abitabile eccetera eccetera".

Dato che i nuovi pianeti sono solo 9, tanto vale guardarli un attimo da vicino con questa tabella (tratta dall'articolo scientifico sempre):

Tratto da Morton et al. (2016) 

Quindi? La prime due colonne indicano un numero e un nome di identificazione. La terza colonna indica il tempo che ciascun pianeta impiega per fare un giro attorno alla propria stella e, come vedete, tutti hanno un anno più corto di quello terrestre. La quarta colonna invece dà le dimensioni del pianeta in termini di raggio terrestre: tutti i pianeti sembrano avere dimensioni abbastanza simili al nostro pianeta. Ora saltate alle ultime due colonne: raggio e massa della stella dati in termini di unità solari. Come vedete questi pianeti, forse in zona abitabile, orbitano attorno a stelle più piccoline del nostro Sole.

Comunque sia, niente gemelli della Terra, per ora, per il semplice motivo che non sappiamo se si tratta di pianeti rocciosi o meno. Magari un giorno troveremo una miriade di pianeti come il nostro, ma al momento non possiamo ancora esprimerci in maniera scientifica. Anche se, a questo punto, sognare è sempre più lecito.