Bentornati alla nostra serie sui metodi di caccia al pianeta extrasolare! Oggi esaminiamo il metodo curioso e unico noto come Microlensing gravitazionale.
La caccia ai pianeti extra-solari si è sicuramente riscaldata negli ultimi dieci anni. Grazie ai miglioramenti apportati alla tecnologia e alla metodologia, il numero di esopianeti che sono stati osservati (dal 1 ° dicembre 2017) ha raggiunto 3.710 pianeti in 2.780 sistemi a stella, con 621 che vanta più pianeti. Sfortunatamente, a causa di vari limiti che gli astronomi sono costretti a combattere, la stragrande maggioranza è stata scoperta usando metodi indiretti.
Uno dei metodi più comunemente usati per rilevare indirettamente gli esopianeti è noto come Microlensing gravitazionale. In sostanza, questo metodo si basa sulla forza gravitazionale di oggetti distanti per piegare e focalizzare la luce proveniente da una stella. Quando un pianeta passa davanti alla stella rispetto all'osservatore (cioè fa un transito), la luce si abbassa misurabile, che può quindi essere usata per determinare la presenza di un pianeta.
A questo proposito, la microlensing gravitazionale è una versione ridotta della lente gravitazionale, in cui un oggetto che interviene (come un ammasso di galassie) viene utilizzato per focalizzare la luce proveniente da una galassia o altro oggetto situato al di là di esso. Incorpora anche un elemento chiave del metodo di transito altamente efficace, in cui le stelle sono monitorate per cali di luminosità per indicare la presenza di un esopianeta.
Descrizione:
Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, la gravità fa piegare il tessuto dello spaziotempo. Questo effetto può far deformare o piegare la luce influenzata dalla gravità di un oggetto. Può anche fungere da obiettivo, facendo sì che la luce diventi più focalizzata e faccia apparire più luminosi gli oggetti distanti (come le stelle) a un osservatore. Questo effetto si verifica solo quando le due stelle sono quasi esattamente allineate rispetto all'osservatore (cioè una posizionata di fronte all'altra).
Questi "eventi di riflessione" sono brevi, ma abbondanti, poiché la Terra e le stelle nella nostra galassia si muovono sempre l'una rispetto all'altra. Nell'ultimo decennio, sono stati osservati più di mille di questi eventi, che in genere sono durati alcuni giorni o settimane alla volta. In effetti, questo effetto fu usato da Sir Arthur Eddington nel 1919 per fornire la prima prova empirica della relatività generale.
Ciò avvenne durante l'eclissi solare del 29 maggio 1919, dove Eddington e una spedizione scientifica si recarono sull'isola di Principe al largo della costa dell'Africa occidentale per fotografare le stelle che erano ora visibili nella regione intorno al Sole. Le immagini hanno confermato la previsione di Einstein mostrando come la luce di queste stelle si sia leggermente spostata in risposta al campo gravitazionale del Sole.
La tecnica fu originariamente proposta dagli astronomi Shude Mao e Bohdan Paczynski nel 1991 come mezzo per cercare compagni binari verso le stelle. La loro proposta fu perfezionata da Andy Gould e Abraham Loeb nel 1992 come metodo di rilevazione degli esopianeti. Questo metodo è più efficace quando si cercano pianeti verso il centro della galassia, poiché il rigonfiamento galattico fornisce un gran numero di stelle di sfondo.
Vantaggi:
Il microlensing è l'unico metodo noto in grado di scoprire pianeti a distanze davvero grandi dalla Terra ed è in grado di trovare il più piccolo degli esopianeti. Mentre il metodo della velocità radiale è efficace quando si cercano pianeti fino a 100 anni luce dalla Terra e la fotometria di transito è in grado di rilevare pianeti a centinaia di anni luce di distanza, la microlensing può trovare pianeti a migliaia di anni luce di distanza.
Mentre la maggior parte degli altri metodi ha una tendenza al rilevamento verso pianeti più piccoli, il metodo di microlensing è il mezzo più sensibile per rilevare pianeti che si trovano a circa 1-10 unità astronomiche (AU) lontano dalle stelle simili al Sole. Il microlensing è anche l'unico mezzo provato per rilevare pianeti a bassa massa in orbite più ampie, dove sia il metodo di transito che la velocità radiale sono inefficaci.
Nel loro insieme, questi vantaggi rendono il microlensing il metodo più efficace per trovare pianeti simili alla Terra attorno a stelle simili al Sole. Inoltre, le indagini di microlensing possono essere effettivamente montate utilizzando strutture a terra. Come la fotometria di transito, il metodo Microlensing beneficia del fatto che può essere utilizzato per rilevare simultaneamente decine di migliaia di stelle.
Svantaggi:
Poiché gli eventi di microlensing sono unici e non soggetti a ripetizione, tutti i pianeti rilevati usando questo metodo non saranno più osservabili. Inoltre, quei pianeti rilevati tendono ad essere molto lontani, il che rende praticamente impossibili le indagini di follow-up. Fortunatamente, i rilevamenti di microlensing generalmente non richiedono controlli di follow-up poiché hanno un rapporto segnale-rumore molto elevato.
Sebbene la conferma non sia necessaria, alcuni eventi planetari di microlensing sono stati confermati. Il segnale planetario per l'evento OGLE-2005-BLG-169 è stato confermato dalle osservazioni di HST e Keck (Bennett et al. 2015; Batista et al. 2015). Inoltre, i sondaggi di microlensing possono produrre solo stime approssimative della distanza di un pianeta, lasciando margini significativi di errore.
Il microlensing non è inoltre in grado di fornire stime accurate delle proprietà orbitali di un pianeta, poiché l'unica caratteristica orbitale che può essere determinata direttamente con questo metodo è l'attuale asse semi-maggiore del pianeta. Come tale, il pianeta con un'orbita eccentrica sarà rilevabile solo per una piccola parte della sua orbita (quando è lontano dalla sua stella).
Infine, il microlensing dipende da eventi rari e casuali - il passaggio di una stella proprio di fronte a un'altra, come visto dalla Terra - che rende i rilevamenti sia rari che imprevedibili.
Esempi di sondaggi gravitazionali di microlente:
I sondaggi che si basano sul metodo di microlensing includono l'esperimento di ottica gravitazionale (OGLE) presso l'Università di Varsavia. Guidato da Andrzej Udalski, direttore dell'Osservatorio Astronomico dell'Università, questo progetto internazionale utilizza il telescopio "Warsaw" di 1,3 metri a Las Campanas, in Cile, per cercare eventi di microlensing in un campo di 100 stelle attorno al rigonfiamento galattico.
Esiste anche il gruppo Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), uno sforzo collaborativo tra ricercatori in Nuova Zelanda e Giappone. Guidato dal professor Yasushi Muraki dell'Università di Nagoya, questo gruppo utilizza il metodo Microlensing per condurre sondaggi su materia oscura, pianeti extra-solari e atmosfere stellari dell'emisfero meridionale.
E poi c'è il Probing Lensing Anomalies NETwork (PLANET), che consiste di cinque telescopi da 1 metro distribuiti nell'emisfero meridionale. In collaborazione con RoboNet, questo progetto è in grado di fornire osservazioni pressoché continue per eventi di microlensing causati da pianeti con masse basse quanto la Terra.
L'indagine più delicata finora è la Korea Microlensing Telescope Network (KMTNet), un progetto avviato dal Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) nel 2009. KMTNet si affida agli strumenti di tre osservatori meridionali per fornire un monitoraggio continuo 24 ore su 24 di il rigonfiamento galattico, alla ricerca di eventi di microlensing che indicheranno la strada verso pianeti di massa terrestre in orbita con le loro zone abitabili di stelle.
Abbiamo scritto molti articoli interessanti sul rilevamento di esopianeti qui su Space Magazine. Ecco cosa sono i pianeti extra solari ?, Qual è il metodo di transito ?, Qual è il metodo della velocità radiale ?, Che cos'è il gravitazionale? e l'universo di Keplero: più pianeti nella nostra galassia che stelle
Per ulteriori informazioni, controlla la pagina della NASA su Exoplanet Exploration, la pagina della Planetary Society su Extrasolar Planets e l'archivio della NASA / Caltech Exoplanet.
Il cast di astronomia ha anche episodi rilevanti sull'argomento. Ecco l'episodio 208: The Spitzer Space Telescope, l'episodio 337: fotometria, l'episodio 364: la missione CoRoT e l'episodio 367: Spitzer fa esopianeti.
fonti:
- NASA - 5 modi per trovare un pianeta
- Planetary Society - Microlensing
- Wikipedia - Metodi di rilevazione degli esopianeti
