"Osserviamo" un pianeta extrasolare

Tra alti e bassi mi occupo di pianeti extrasolari ormani da quasi nove anni e, durante tutto questo tempo in giro per l'Italia a fare conferenze e a scrivere libri e articoli, c'è sempre stata una costante che mi ha dato ulteriore forza per continuare: l'entusiasmo delle persone che incontravo, l'emozione nello scoprire quanti altri pianeti conosciamo e lo stupore nell'apprendere che anche gli astronomi dilettanti possono, con la giusta tecnica, "osservare" un pianeta extrasolare con il proprio telescopio o scoprirne addirittura uno. 

Un transito planetario ideale

Iniziai a occuparmi di questa branca della ricerca da autodidatta (l'università certe volte non è proprio efficiente), poi finii per collaborare con diversi professionisti sparsi per il mondo, fino ad arrivare alla scoperta del transito di HD17156b, che allora fece scalpore perché era il pianeta con il periodo transitante più lungo mai scoperto e per di più fu rivelato con una strumentazione amatoriale, dal tetto della mia casa (anche qui l'università era non pervenuta, nonostante frequentassi il corso di laurea in astronomia). Era un'altra epoca: Kepler, il cacciatore di pianeti, sarebbe stato lanciato solo due anni dopo e a occuparci della scoperta di questi lontani mondi eravamo molto meno della flotta di professionisti che in questi anni si è catapultata su uno dei temi più affascinanti e intriganti dell'astrofisica moderna. 

Come forse molti di voi già sanno, i pianeti extrasolari, tranne alcune estreme situazioni, non si scoprono con un'immagine diretta. Questi si rivelano attraverso i cosiddetti metodi indiretti, osservando gli effetti che un corpo celeste, a causa della sua forza di gravità, esercita sulla stella attorno alla quale orbita. Tra i diversi metodi dosponibili, quello dei transiti fornisce i risultati più precisi e richiede la strumentazione meno complicata di tutti.
Che cos'è un transito? In pratica, quando la nostra linea di vista di trova quasi perfettamente lungo il piano orbitale del pianeta, questo, a intervalli regolari, apparirà transitare di fronte al disco della propria stella, togliendone un pezzettino della propria luce. Ecco quindi spiegato come possiamo "osservare" un pianeta extrasolare: monitorando la luce della stella in funzione del tempo, un transito produce un calo di luminosità dalla forma caratteristica e la cui profondità dipende dal rapporto tra la superficie della stella e del pianeta. 

Con questa frase in pratica ho rivelato anche il più grande vantaggio della tecnica dei transiti: solo con questa, infatti, è possibile scoprire in modo esatto alcuni dati fondamentali del pianeta, tra cui il raggio, la massa e la sua densità media, nonché l'inclinazione orbitale (magari aiutandoci anche con l'altro metodo molto usato, quello delle velocità radiali). E' proprio con questa tecnica che Kepler ha potuto scoprire oltre 3000 pianeti, alcuni dei quali estremamente interessanti dal nostro punto di vista, perché potenzialmente simili alla Terra.

Questo, però, non è uno dei tanti post divulgativi che ho fatto in merito, piuttosto uno stimolo rivolto a tutti i curiosi che vogliono capire come in pratica si rivela la presenza di un pianeta extrasolare in transito.

Quanto sto per dire è un piccolo estratto modificato del mio libro "Come rivelare esopianeti con il proprio telescopio", che consiglio di leggere a chiunque sia interessato a questa branca della ricerca astronomica.

La rivelazione di un transito già noto inizia con un'attenta programmazione della sessione di fotometria. In pratica l'obiettivo è riprendere la stella attorno alla quale si trova il pianeta per tutta la durata del transito, nel modo più preciso possibile. La strumentazione utilizzata è alla portata di qualsiasi astronomo dilettante: un telescopio newtoniano da 25 cm, una montatura equatoriale EQ6, una  camera CCD con sensore monocromatico, senza porta antiblooming, SBIG ST-7XME, che ormai si trova usata a un costo inferiore a quello di una reflex di medio livello, e un filtro passa infrarosso da 700 nm per escludere gli effetti atmosferici legati alle basse lunghezze d'onda (estinzione e rifrazione differenziale). 

Mi sono quindi scelto il pianeta che volevo rivelare, in questo caso TrEs-4, ho letto le effemeridi e ho iniziato a fare delle esposizioni di luce da un'ora prima a circa un'ora dopo il previsto transito. Requisito delle esposizioni: più lunghe di 60 secondi per ridurre il disturbo atmosferico, ma non troppo lunghe da saturare la stella da studiare (nel caso si può anche sfocare per allargare la PSF stellare sul CCD). Conteggi di picco consigliati: tra 30 e 40 mila, su una dinamica di 16 bit. Prima dell'inizio della sessione ho acquisito i flat field (fondamentali) e i dark  frame. Tutto qui.

In fase di elaborazione, invece di applicare tutta la marea di filtri e operazioni che necessitano le fotografie estetiche, ho solo aperto la serie di scatti alla stella e li ho calibrati con un master dark frame e un master flat field. Nessun allineamento, nessuna media, nessun filtro. I nostri dati sono pronti e possiamo, insieme, vedere come estrarre un'informazione fotometrica estremamente precisa (dell'ordine del millesimo di magnitudine) che ci permetterà di osservare l'impronta lasciata dal nostro pianeta sulla luce della propria stella.

 Cominciamo allora con lo scaricare i dati fotometrici che ho acquisito durante quella serata a questo indirizzo: http://www.danielegasparri.com/TrEs-4\_transit.zip 

Sono stato gentile e nella cartella "calibrated" ho fornito già le immagini calibrate con master dark frame e master flat field. Per chi volesse divertirsi nella calibrazione delle immagini grezze, nel file scaricato è presente tutto, compreso un readme che spiega brevemente come usarle. Bene, ecco i passaggi da fare sulle immagini calibrate. Per semplicità considero il software MaxIm DL, molto usato dagli astrofotografi e che si può scaricare e usare gratis per 30 giorni qui. Chi volesse fare le cose per bene dovrebbe usare il pacchetto IRAF, disponibile gratuitamente (per linux) e utilizzato dai professionisti di tutto mondo.

In ogni caso, l'obiettivo è solo uno: per ogni immagine bisogna misurare la luminosità (strumentale) della stella che mostra il transito e di almeno altre 4-5 stelle con le giuste caratteristiche. Queste serviranno come riferimento, ovvero saranno usate come lampade standard rispetto a cui normalizzare la luminosità della stella che mostra (o dovrebbe mostrare) il transito planetario. In che modo? Si sommano le luminosità delle stelle di riferimento e poi si prende la luminosità della stella che ci interessa e la si divide per il risultato della somma, per ogni immagine della nostra sequenza. Perché fare una cosa tanto complicata? Perché la luminosità di un oggetto, in un mondo imperfetto come il nostro, dipende dalle condizioni atmosferiche, dall'altezza sull'orizzonte, dalla risposta dello strumento. Se vogliamo quindi una misura assoluta dovremo considerare tutte queste variabili e complicarci moltissimo la vita. Poiché però a noi interessa solo mostrare come varia la luce della stella in funzione del tempo, possiamo risparmiarci tutta questa complicata analisi e misurare l'andamento della luminosità, in unità arbitrarie, rispetto a una serie di stelle angolarmente molto vicine e non variabili, che quindi subiscono tutti gli stessi effetti nefasti dell'atmosfera e della strumentazione. La cosa meravigliosa di questa tecnica è che le misure diventano molto precise (e più semplici!). Quanto precise? al punto da mostrare la diminuzione di luce prodotta da una mosca che passa di fronte a un lampione stradale: niente male, no?

Bene, per chi possiede MaxIm DL ecco cosa fare in concreto:

• Aprire tutte le immagini della sequenza in Maxim DL;
• Aprire la schermata per la fotometria differenziale (Analyze --> Photometry);
• Selezionare new object e cliccare sulla stella con l'esopianeta in transito. A questo punto dobbiamo aggiungere le reference star come riportato nella figura sottostante. Ogni volta che si seleziona una stella, verificare la sua luminosità di picco nella finestra Information. Le reference star sono le stelle di riferimento appena descritte per vedere come (e se) varia la luminosità del nostro astro in funzione del tempo. In questo caso fidatevi della mia scelta perché ho provveduto a controllare che tutte le reference abbiano giusta luminosità, giusti colori e mancanza di variabilità (ma potete provare a cambiare!);
• Impostare le seguenti aperture fotometriche (click con il tasto destro su una parte qualsiasi dell'immagine): Aperture radius = 6, Gap Width = 6, Annulus Thickness = 8. Queste servono per stimare l'intensità netta delle stelle (dette anche magnitudini strumentali), escludendo il contributo del fondo cielo, che viene misurato nell'anello esterno delle aperture;
  
  
  
  
  
• Visualizzare il grafico (View Plot) . Ecco il transito, ben evidente, di un pianeta extrasolare. Non lo vediamo? Eppure c'è! Magari andiamo su Plot Settings e nascondiamo la visualizzazione delle curve di luce delle stelle di riferimento, per lasciare attiva solo quella del nostro oggetto. Vedete la luminosità della stella che a sinistra inizia a diminuire, poi si mantiene stabile e nella parte estrema destra ritorna a crescere? Questa forma trapezoidale è proprio l'impronta tipica di un corpo celeste oscuro che transita di fronte alla propria stella, un po' come accade nel nostro Sistema Solare durante i transiti di Mercurio e Venere. Stiamo osservando davvero una specie di eclisse che si verifica a centinaia di migliaia di miliardi di chilometri di distanza! Non sarà una bellissima foto, ma questo grafico, a me, comunica un'emozione che nessun altro bello scatto è riuscito a regalare in venti e più anni di astronomia. Difficile credere che tutto questo derivi da immagini esteticamente brutte come quelle appena analizzate, vero? Bene, abbiamo imparato una cosa fondamentale, che ci serve anche nella vita di tutti i giorni: le cose più preziose sono spesso nascoste all'apparenza. 
  
  
  
  
  
    Non è ancora finita. Facciamo un'altra prova: Cosa succede se come Obj1 si seleziona la stella indicata dalla freccia nella figura seguente al posto dell'astro che ospita l'esopianeta in transito? Com'è la curva di luce di questo astro? E' costante oppure mostra un andamento periodico simile a quello di una sinusoide? Ecco, abbiamo appena scoperto anche una nuova stella variabile (calmate gli entusiasmi, l'ho scoperta io ed è già registrata da diversi anni a mio nome!)
  
  
  
  
  
• Provare a cambiare, a piacimento, aperture e stelle di riferimento per comprendere come varia il grafico. E' possibile migliorarne la precisione, o la combinazione suggerita è la migliore per estrapolare tutto il segnale raccolto?
  
  
  Queste che abbiamo eseguito sono solo le operazioni preliminari che servono a vedere in modo grossolano se il transito c'è oppure no. In realtà questa curva di luce un po' rozza ancora deve essere ripulita un po' e modellata perché contiene una miriade di dati in merito alle proprietà fisiche e orbitali del nostro pianeta.
  
  

  

  La curva di luce sistemata e "fittata" dalla quale si possono ricavare molte informazioni sul pianeta.

Quanto è denso il Sole?

Il Sole è una stella con caratteristiche molto comuni nell'Universo e pur non essendo né la più grande, né la più massiccia, ha dalla sua parte dei numeri di tutto rispetto. Con un raggio di 695 mila chilometri, ad esempio, è oltre 100 volte più grande della Terra e oltre 500 mila volte più massiccio. E' un'immensa sfera di gas, composta per il 70% della massa da idrogeno e per il 28% da elio, priva di qualsiasi superficie solida. Lo strato che emette gran parte della luce che osserviamo, chiamato fotosfera, ha una temperatura di 5500 °C, circa uguale a quella del nucleo terrestre. 
Andando in profondità e arrivando fino al nucleo, la temperatura supera lo stratosferico valore di 15 milioni di gradi, qualcosa per noi umani davvero inconcepibile. Il suo motore brucia migliaia di miliardi di idrogeno ogni secondo e produce un'energia miliardi di volte quella prodotta dal genere umano in tutta la sua esistenza.
Potrei continuare a stupire con numeroni, ma invece scelgo di percorrere una diversa strada e stupire in altro modo. Siamo infatti sicuri che tutti i numeri associati al Sole siamo incredibilmente grandi?

L’astronomia, in realtà, è la perfetta unione degli estremi, dell’infinitamente piccolo e dell’infinitamente grande, di numeri esageratamente grandi e altri sorprendentemente piccoli.

Consideriamo la densità media, ad esempio. Potremmo pensare che il Sole, con tutta quella materia, sia una sfera densa e concentrata più del ferro o del piombo. Con grande stupore, invece, scopriamo che è pari a 1,4 g/cm³, appena il 40% superiore a quella dell’acqua. La densità media della Terra è 4 volte superiore, pari a 5,5 g/cm³.

Tra i corpi del Sistema Solare, la Terra è in effetti il più denso di tutti. Il più leggero? Saturno; la densità è il 30% inferiore a quella dell’acqua, tanto che potrebbe galleggiare in un ipotetico, quando irrealizzabile, oceano che lo potesse contenere.

Nel caso del Sole, lo studio della sua densità in funzione della profondità ci può dare un’idea migliore di come sia distribuita la materia. Al centro, infatti, dove si svolgono le reazioni che producono l’energia osservata, la densità della materia è elevatissima, ben 160 volte maggiore dell’acqua.

Ma se la densità media è vicina a quella dell’acqua, significa che in prossimità della superficie la materia solare debba essere veramente rarefatta per compensare i grandi valori del centro.

In effetti, la fotosfera solare, lo strato che possiamo osservare con un filtro solare e che emette quasi la totalità della luce che riceviamo, ha una densità alcune volte inferiore all’aria che possiamo respirare qui sulla Terra!

Sembra assurdo che uno strato apparentemente così consistente, nel quale si sviluppano macchie solari e imponenti moti convettivi, sia in realtà estremamente rarefatto, ma a volte, in astronomia, l’apparenza inganna, e ne avremo altri esempi nel corso di questo volume.

Nuove straordinarie immagini da Plutone

La sonda New Horizons, ormai a centinaia di milioni di chilometri da Plutone, continua a inviare le migliaia di immagini che ha ripreso durante l'incontro ravvicinato dello scorso Luglio e c'è da rimanere ancora più a bocca aperta. Stiamo infatti osservando le migliori riprese mai ottenute di Plutone, con una risoluzione di circa 80 metri per pixel che non sarà di certo superata almeno per i prossimi 20 (ma anche 50) anni.

Montagne di ghiaccio che si affacciano su un bacino congelato. Non è un tipico panorama Lappone, ma la nuova straordinaria immagine di New Horizons.

 
Il dettaglio inquadrato da questa immagine è davvero spettacolare e testimonia sia la complessa geologia di Plutone, a cui nessuno era preparato pensando a un oggetto posto a oltre 4 miliardi di chilometri dal Sole, sia la grandissima qualità delle riprese raggiunta dalle sonde di esplorazione interplanetaria. Immaigni con questa risoluzione, infatti, sono state ottenute solo per Marte, la Luna e un paio tra asteroidi e comete, ma solo dopo anni di tentativi. L'enorme lontananza di Plutone ha richiesto l'assemblaggio di una sonda in grado di ottenere al primo e unico colpo ciò che per altri corpi celesti ha richiesto decine di anni e altrettante spedizioni.

Dal lato prettamente fisico/geologico, questo scatto rivela una marea di dettagli e solleva molte domande. Le montagne in alto sembrano essere dei giganteschi blocchi di ghiaccio duro, probabilmente composto per buona parte (o del tutto) di acqua, che si stagliano su una vasta e frastagliata pianura composta da lastroni di ghiaccio estesi per centinaia di chilometri, probabilmente fatti da materiale più friabile (azoto, ammoniaca, metano?). Le spaccature delle lastre e la concentrazione delle montagne a formare una vera e propria catena montuosa fanno pensare a qualche fenomeno di tettonica a zolle, in cui le placche sono fatte da elementi ghiacciati e possono muoversi su qualcosa che nelle profondità è liquido o semi-liquido.
Queste, però, sono poco più che supposizioni, perché una cosa è certa: la geologia di Plutone è molto complessa e diversa da quella terrestre, quindi deve essere per buona parte riscritta. Qual è infatti la forza che farebbe muovere le montagne e le pianure di ghiaccio? L'interno di Plutone potrebbe essere ancora abbastanza caldo per riscaldare questi elementi fino allo stato liquido o semi-liquido? Se fosse così saremmo di fronte a un pianeta dal comportamento simile alla Terra, solo che al posto delle rocce solide troviamo il ghiaccio e la parte del magma è svolta dai ghiacchi liquefatti sotto la spessa crosta ghiacciata.

Il fenomeno del criovulcanesimo, così sono chiamate le attività che coinvolgono elementi volatili e relativamente freddi come l'acqua liquida al posto del nostro magma, non è una novità per i corpi della fascia di Kuiper, sia dal punto di vista osservativo che, ancora prima, teorico. Tutto dipende da quanto calore questi corpi celesti contengono al loro interno, quindi in definitiva dalla loro massa. Il calore interno di un corpo celeste roccioso dipende in gran parte dal decadimento degli elementi radioattivi intrappolati, come l'Uranio (ma non solo). La quantità necessaria per mantenere caldo l'interno, dopo 4,6 miliardi dalla formazione, dipende dalla massa del corpo celeste (almeno in prima approssimazione). Sappiamo di certo che oggetti come Plutone sono troppo poco massicci per avere oggi un calore residuo in grado di mantenere una temperatura interna sufficientemente alta per generare fenomeni di vulcanesimo caldo che competono alla Terra. Tuttavia, per avere i criovulcani non è necessario raggiungere temperature interne di migliaia di gradi, basta stare intorno agli zero gradi per avere, ad esempio, acqua liquida sotto la crosta superficiale e assegnarle quindi il compito che sulla Terra è svolto dal magma.

Non è allora difficile immaginare che su Plutone così come su Tritone, l'unico altro oggetto della fascia di Kuiper osservato direttamente (anche se "ora" è un satellite di Nettuno), siano stati attivi e lo siano ancora fenomeni di criovulcanesimo o addirittura una vera e propria tettonica a zolle che modella la superficie, crea montagne, valli, spaccature e persino terremoti.
Ecco allora che queste immagini così dettagliate possono riuscire a far luce su uno dei grandi interrogativi che riguardano la complicata geologia dei corpi remoti del Sistema Solare. Inoltre, come sappiamo, la presenza di acquia liquida in modo stabile può rappresentare un abiente favorevole alla nascita della vita così come la conosciamo e se nelle prfodondità ce ne fosse in abbondanza, allora...

Senza spingerci in prematuri voli pindarici (il ruolo mi impone prudenza, ma voi potete pure farlo!), ammiriamo questa immagine, che la NASA ha promesso essere solo la prima di una lunga serie di spettacolari riprese, con il maggiore stupore dato dalla consapevolezza che questi dettagli potrebbero nascondare una storia unica e interessante, che solo noi uomini del ventunesimo secolo possiamo scoprire per la prima volta, stando comodamente seduti sul nostro comodo divano.

Per vedere altre immagini: https://www.nasa.gov/feature/new-horizons-returns-first-of-the-best-images-of-pluto

Perché non regalare un libro per Natale?

Tempo di Natale, tempo di regali. Perché non pensare di fare un regalo utile come un libro?  Un libro è un oggetto molto economico, non deve essere ricaricato ogni giorno, non richiede un abbonamento mensile, può essere portato dove vogliamo ed è in grado di farci imparare cose nuove, aprire la mente e volare verso posti che ora non possiamo neanche immaginare. Un libro può diventare il nostro confidente, un'ottima valvola di sfogo, una porta per altri mondi, un pilastro su cui costruire la nostra personalità e raggiungere i nostri sogni. Un libro non scade e non passa di moda e se si usura al punto da doverlo buttare vuol dire che ci ha regalato sogni e avventure meravigliosi, per gran parte della nostra vita.

Sperando di fare cosa gradita, permetto allora di consigliarvi qualche mio titolo, magari lo potrete trovare utile per perdervi senza problemi tra le meraviglie dell'Universo.


Libri per i giovani appassionati:

Che spettacolo, ho visto Saturno!  è una guida semplice, divertente e approfondita su come iniziare a osservare il cielo, partendo dalle costellazioni visibili a occhio nudo fino ad arrivare a fare bellissime osservazioni con il nostro nuovissimo telescopio.

La spettacolare vita delle stelle descrive l'avventurosa e sorprendente vita delle stelle, dalla loro nascita alla loro fine, a volte spettacolare. Alcuni astri vivono per centinaia di miliardi di anni, altri possono esplodere e risultare visibili da ogni angolo dell'Universo, inondandolo di pericolosi raggi gamma. Cosa sono? Sono pericolosi per la nostra fragile Terra? Lo scoprirete solo leggendo il libro!

Attraverso l'Universo, sulle spalle di un raggio di luce, è un viaggio che un giovane appassionato di astronomia compie con suo padre, che lo porterà dai nostri pianeti fino ai confini dell'Universo, alla scoperta dellle incredibili proprietà di questo spazio che a noi sembra vuoto ma che in realtà custodisce migliaia di segreti, alcuni dei quali potranno rappresentare la nostra ancora di salvezza per tutti i problemi presenti e futuri.


Libri di astronomia pratica per tutti gli appassionati:

Primo incontro con il cielo stellato è la guida per iniziare a osservare il cielo più completa nel panorama italiano. Adatta sia per chi inizia a interessarsi dell'astronomia pratica che per chi invece ha già un telescopio ma non lo sa ancora usare bene. Troveremo anche mappe celesti e una lista di oltre 140 oggetti da osservare con il nostro strumento. Sembrano pochi? Ancora non li ho osservati tutti neanche io che guardo il cielo da 20 anni!

Tecniche, trucchi e segreti della fotografia astronomica è il manuale dedicato alla fotografia del cielo più recente e completo in Italia. Descrive passo passo come immortalare i corpi celesti più spettacolari (a esclusione dei pianeti per i quali rimando al prossimo libro!) partendo dalla semplice fotocamera mal appoggiata su un traballante treppiede fino a svelare i trucchi e i segreti dei migliori astrofotografi. Stelle, nebulose e galassie non avranno più segreti per noi... E la spedizione è gratuita!

Tecniche, trucchi e segreti dell'imaging planetario descrive in modo accurato e semplice tutte le fasi, le tecniche e i piccoli segreti che servono per riprendere nel migliore dei modi i corpi del Sistema Solare in alta risoluzione attraverso il proprio telescopio e una camera planetaria o una webcam. Fotografare Giove o Saturno bene quanto i più grossi telescopi di soli 20 anni fa ora è possibile e vi sbalordirete della loro incredibile bellezza.

Come rivelare (o rilevare, fate voi) esopianeti con il proprio telescopio propone una delle attività di ricerca più importanti e straordinarie che un astronomo dilettante possa fare: "osservare" o scoprire pianeti di altre stelle con la propria strumentazione adatta per fare foto astronomiche. E' un po' impegnativo, quindi è consigliato a chi ha già dimestichezza con il telescopio e la fotografia astronomica.


Libri di astronomia teorica per tutti gli appassionati:

Vita nell'Universo: eccezione o regola? è il saggio più completo e aggiornato in lingua italiana su uno dei più intriganti, discussi e ancora ignoti argomenti di astronomia: cè vita al di fuori della Terra? L'abbiamo trovata? Dove la stiamo cercando? Vedremo che siamo più vicini alla risposta di quanto si potesse immaginare solo 10 anni fa e la vita extraterrestre potrebbe essere più vicina di quanto pensiamo.

Nella mente dell'Universo è un libro che parte dall'infinitamente piccolo per arrivare all'infinitamente grande e cerca di raccontare lo straordinario funzionamento dell'Universo e delle leggi della fisica che lo governano. C'è qualche formula, ma niente di complicato e non servono di certo a capire il messaggio che cerca di comunicare questo volume: uscire dalla visione antropocentrica dell'Universo come qualcosa costruito a nostra immagine e somiglianza e analizzarlo invece con metodi e strumenti oggettivi che ce lo facciano vedere per quello che è e non per quello che pensiamo o vogliamo che sia. Vi garantisco che alla fine ne usciremo sconvolti e con una visione ben più ampia del mondo che ci circonda.

Vent'anni sotto il cielo stellato: Avventure ed emozioni dalla passione di una vita è un libro-biografia che racconta i momenti più importanti, emozionanti, avventurosi e pericolosi della mia vita passata sotto le stelle. Partiremo per viaggi pericolosi nella selvaggia Australia alla caccia di un'eclisse di Sole e del cielo australe; ci perderemo tra i ghiacci della Lapponia, all'interno del circolo polare artico, alla caccia delle aurore, nonostante temperature inferiori a -20°C. In alcune circostanze rimarremo invece sotto casa, perché per meravigliarsi dell'Universo spesso basta solo ricordarsi di alzare lo sguardo verso l'alto e prendersi 10 minuti di pausa dalla nostra frenetica vita di tutti i giorni.

Questi sono solo dei consigli: per la lista completa cliccate qui.
Buone feste a tutti!

Marte "presto" avrà un sistema di anelli

Phobos è una delle piccole lune di Marte ed è il satellite che orbita più vicino al proprio pianeta in tutto il Sistema Solare. Con una forma irregolare e un diametro massimo di 26,8 km, si pensa che sia un piccolo asteroie un tempo catturato dalla forza gravitazionale del pianeta rosso.
La sua orbita, quasi perfettamente circolare, avviene a circa 9000 km di distanza dal centro del pianeta, ovvero a  poco meno di 6000 km dalla superficie. Il suo moto nel cielo marziano è così veloce che impiega appena 7 ore e 39 minuti a fare un'orbita completa.
La particolarità è che un osservatore sulla superficie marziana, a causa del veloce moto orbitale

rispetto alla durata del giorno marziano (poco più di 24 ore) vedrebbe il piccolo satellite sorgere a ovest e tramontare a est, con un moto apparente contrario a quello delle stelle. Inoltre, durante il suo cammino nel cielo si vedrebbero di fatto quasi tutte le fasi: il satellite potrebbe sorgere pieno e tramontare nella fase nuova; un po' strano rispetto al comportamento della nostra Luna, vero?

Questo strano comportamento, unico nel Sistema Solare, è destinato però a durare ancora poco. Si sa da diversi decenni che Phobos è ormai spacciato, ma solo da qualche settimana si è avuta la conferma che il piccolo satellite potrebbe aver già oltrepassato il suo punto di non ritorno e aver iniziato il lento (per noi umani) processo di distruzione.

Il responsabile del destino dell'ex asteroide catturato da Marte è Marte stesso, attraverso quella che viene chiamata forza mareale, che anche noi terrestri sperimentiamo a causa della presenza della Luna responsabile dell'innalzamento periodico dei nostri bacini idrici.

La forza di marea è in sostanza il normale risultato della forza di gravità quando viene applicata a oggetti celesti non più punfiformi come nei classici esercizi di fisica ma con una certa estensione che non è più trascurabile rispetto alla loro separazione. Quando due corpi celesti orbitano a distanze ravvicinate l'uno dall'altro, la forza di gravità sentita dalle loro superfici può variare anche di molto a seconda se si misura sulla parte più vicina o più lontana.
Nel caso ideale di due corpi con massa identica la forza mareale sentita dall'uno è uguale a quella subita dall'altro, ma nella maggioranza dei casi le masse non sono le stesse, quindi il corpo celeste meno massiccio, come una Luna, sente una forza molto maggiore perché creata da un oggetto ben più massicco (il pianeta).
In gergo si dice che la forza di marea è una forza differenziale, che produce come effetto uno stiramento del corpo celeste che la subisce maggiormente, perché la sua superficie sente in modo differente la forza di gravità e tende a subire forti stress, tanto maggiori quanto minore è la distanza che lo separa dal corpo più massiccio responsabile della forza di marea.

Portando al limite questo ragionamento, possiamo arrivare a disegnare attorno ai corpi
celesti delle regioni che possono segnare il destino di qualsiasi oggetto esteso che decida di oltrepassarle. Il cosiddetto limite di Roche è rappresentato proprio dalla superficie immaginaria che separa una regione relativamente stabile da una, più interna, in cui qualsiasi corpo celeste esteso è destinato a distruggersi a causa della crescente forza di marea che sente.

Cosa succede quando una luna supera il limite di Roche lo possiamo capire osservando Saturno. Il suo immenso sistema di anelli si pensa sia il risultato di un piccolo satellite che a un certo punto si è ritrovato a orbitare troppo vicino al gigante gassoso. A quel punto la forza di marea era così forte che ha distrutto in miliardi di pezzi la luna e ha creato, con i soi resti, quel meraviglioso sistema di anelli.

Cosa c'entra tutto questo con Marte e Phobos? C'entra, perché di fatto, considerando le opportune differenze, possiamo considerare il sistema Marte-Phobos come una fotografia di Saturno poco prima che acquisisse gli anelli che tanto lo caratterizzano. 
Il piccolo satellite di Marte è infatti pericolosamente vicino al limite di Roche del pianeta rosso e di fatto è iniziata la sua lenta e inesorabile distruzione. La forza di marea tira verso di sé la porzione di superficie rivolta verso Marte con una forza ormai quasi uguale di quella che tiene insieme il satellite.

Fino a questo momento nessun aveva capito quanto fosse vicina la fine di Phobos, ma alcune recenti simulazioni, confrontate con alcune caratteristiche peculiari della superficie, non lasciano scampo: il satellite ha già iniziato la sua distruzione. In particolare, è la presenza di alcune lunghe strisce superficiali ad aver fatto scattare "l'allarme". Una volta considerate le cicatrici di un antico impatto che l'aveva quasi distrutto, la nuova interpretazione di Terry Hurford, del NASA’s Goddard Space Flight Center, suggerisce invece che queste siano le migliori indicazioni sul fatto che il satellite abbia intrapreso il punto di non ritorno e mostri i primi segni di un cedimento strutturale inevitabile che lo porterà, nel giro di 30-50 milioni di anni, alla sua completa distruzione.

"Smagliature" su Phobos indicano distruzione imminente.

In pratica, è come se prendessimo un pezzo d'argilla o di plastilina di forma circa tonda e cominciassimo a tirare le estremità con una forza crescente. Questo all'inizio inizierà ad allungarsi, poi inizierà a manifestare delle smagliature sulla sua superficie, simile a quelle che possiamo osservare nell'immagine a sinistra di Phobos, segno imminente di una inevitabile rottura. Questo è l'effetto della forza di marea mano a mano che ci si avvicina al limite di Roche.

La forza di marea di Marte, infatti, non solo sta sottoponendo a fortissimi stress la struttura del satellite ma lo sta anche facendo avvicinare a un ritmo di 2 metri ogni secolo, quindi è solo una questione di tempo prima che il limite di Roche, già ora molto vicino, venga superato e la luna venga distrutta. Hurford ha anche trovato indicazioni sul fatto che Phobos, a causa della sua piccola massa, non sia un oggetto compatto ma un corpo celeste formato da un mero aggregato di rocce tenute insieme solo dalla loro tenue e reciproca gravità e ricoperto da un centinaio di metri di regolite, una polvere sottile che nasconde la vera natura del satellite. La scarsa coesione del materiale di cui è composto Phobos faciliterà non poco l'operazione di distruzione mareale di Marte nei prosismi milioni di anni.

Il destino di Phobos è quindi scontato ed è un peccato che noi non lo potremo osservare (a meno che non abbiamo in programma di vivere per milioni di anni). Quando il satellite verrà distrutto, parte dei suoi detriti si andranno a disporre in un anello che circonderà Marte per migliaia o milioni di anni. Il Sistema Solare, orfano di una minuscola e insignificante luna, avrà guadagnato un pianeta che nel surreale silenzio dello spazio vuoto mostrerà agli eventuali superstiti della Terra uno straordinario sistema di anelli, una prova spettacolare del fatto che il Cosmo, anche nella distruzione, sa essere di un'eleganza ineguagliabile.