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Feynman-01, il pianeta extrasolare scoperto dal Salento

Ada Facchini

Guardare vicino per guardare lontano. Feynman-01 è il nome che il gruppo di Astrofisica dell’Università del Salento ha assegnato a un pianeta extrasolare, scoperto tramite la tecnica del microlensing gravitazionale. Feynman-01 è una super Terra intorno ad una stella di sequenza principale, ossia un pianeta con una massa decine di volte quella della Terra e che gravita intorno ad una stella stabile, in un’età evolutiva in cui i bruciamenti nucleari la terranno ancora per un bel po’ lontana da un collasso gravitazionale.

Feynman-01 è la lente gravitazionale con un sistema planetario più vicina mai osservata.
Un ruolo determinante l’ha avuto quello che nell’articolo ufficiale, pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, è presentato come “un piccolo osservatorio, di proprietà di uno di noi, situato nell’area cittadina di Gagliano del Capo, nel Sud Italia, e dedicato a progetti di fotometria e spettroscopia. Usato per lo più per scopi didattici, svolge un ruolo di supporto in programmi di ricerca di asteroidi, pianeti extrasolari e stelle variabili”.

Achille Nucita

Abbiamo incontrato Achille Nucita, ricercatore presso il Dipartimento di Matematica e Fisica “E. De Giorgi” dell’Università del Salento, e Domenico Licchelli, astrofilo e proprietario dell’Osservatorio “R. P. Feynman” di Gagliano del Capo. Abbiamo parlato di pianeti extrasolari, di osservazioni, modelli e risultati scientifici, di serendipity, di una notte di Halloween, di ATEL e reti di astrofili che fanno ricerca ad alti livelli.

Ci sono pianeti oltre la Terra nella Galassia?
AN: Che ci fossero pianeti nella Via Lattea era abbastanza facile da aspettarselo. Per poter essere sicuri della loro esistenza, si doveva cercarli con le strumentazioni e le tecniche attualmente disponibili, come i transiti o le velocità radiali o il microlensing gravitazionale. Si pensa che ci siano addirittura pianeti, chiamati free floating planets, che sono slegati dalla loro stella e che circolano liberamente all’interno della Galassia.

Domenico Licchelli

Perché si studiano i pianeti extrasolari?
AN: Per capire come i pianeti si formano e come si è formato il nostro stesso sistema solare. Si cercano soprattutto pianeti nella zona abitabile, cioè né troppo lontano né troppo vicino alla loro stella, in modo che ci siano le condizioni necessarie per avere acqua allo stato liquido. Con un po’ di presunzione pensiamo che lì la vita si possa sviluppare. Di tutte le migliaia di pianeti attualmente osservati, soltanto una decina, venti al massimo, sono nella zona giusta per poter eventualmente ospitare la vita. Se poi la ospitano oppure no, questo dobbiamo vederlo.

I pianeti extrasolari sono tutti oggetti interni alla nostra galassia?
AN: I pianeti extrasolari osservati con le tecniche attuali sono oggetti galattici. C’è un unico caso all’interno della galassia di Andromeda e nell’enciclopedia dei pianeti extrasolari è indicato come primo pianeta extragalattico, non confermato. Lo abbiamo scoperto noi nel 2009, con la tecnica di pixel lensing gravitazionale: guardando verso la galassia di Andromeda non si riescono a distinguere le stelle, perciò l’analisi per capire se l’oggetto che si osserva è un sistema planetario che ha fatto da lente gravitazionale si basa su metodi statistici, con un’analisi a posteri pixel per pixel all’interno della CCD. Gli eventi di lente gravitazionale non sono ripetibili, perciò non è possibile confermarlo con altre osservazioni.


Che ricerche farete nel prossimo futuro?
                                                                                                                                                                                                                       AN: Tra un anno speriamo di osservare nella stessa direzione in ottica adattiva e di fare esperimenti di microlente

Foto astronomica del campo stellare intorno a Feynman-01

gravitazionale anche verso Andromeda.
L’ottica adattiva sfrutta un grande telescopio il cui specchio è formato da tanti piccoli specchietti che si deformano e si adattano al fronte d’onda della radiazione che sta arrivando, in modo da correggere le perturbazioni dell’atmosfera. Con questo sistema si corregge lo sfarfallio dovuto all’atmosfera che si muove e l’immagine risulta essere più a fuoco. Si riesce ad aumentare virtualmente la risoluzione angolare del telescopio, in modo da risolvere le stelle, seguirle e studiare le loro amplificazioni di luminosità.

Cos’è microlensing gravitazionale?
AN: Il fenomeno è conosciuto dal 1916, da quando Einstein ha pubblicato le sue teorie sulla relatività generale. Se si osserva una stella molto lontana e tra l’osservatore e la stella passa un oggetto oscuro, non visibile ma che possiede un campo gravitazionale, può accadere che la traiettoria dei raggi della stella lontana venga incurvata e possa raggiungere l’osservatore. Quello che si vede è un’amplificazione temporanea della luce della stella lontana. Dopo di che l’oggetto che si è frapposto tra l’osservatore e la sorgente si sposta, va via, e la luce della stella ritorna al valore iniziale. Sono eventi molto improbabili, per questo bisogna guardare verso regioni dello spazio in cui si ha un grande numero di sorgenti da osservare.

Dove si trova Feynman-01?
DL: Feynman-01 si trova nella regione del Toro, una regione di formazione stellare che apparentemente non ha nulla a che fare con la ricerca di sistemi stellari. È una regione in cui c’è un’alta densità di nubi molecolari, dove ci si aspetta di trovare oggetti giovani in formazione, piuttosto che sistemi già evoluti. Nel caso specifico, Feynman-01 è un pianeta con il suo sistema già avviato. È vero anche che, essendo una questione puramente prospettica, nulla vieta che nella stessa direzione ci siano sistemi di natura diversa. La Nebulosa del Granchio, la M1, è sempre nel Toro ed è un resto di supernova, quindi già arrivato a fondo corsa dal punto di vista evolutivo.

Il sistema di Feynman-01 ha dato vita a un fenomeno di lente gravitazionale?
AN: Feynman-01 ad oggi è la lente gravitazione con un sistema planetario più vicina mai osservata e si trova nella direzione dell’anticentro galattico, in una direzione in cui la probabilità di puntare il telescopio e di osservare un evento di lente gravitazionale è molto bassa. La nostra Galassia è fatta da un bulbo centrale, che si chiama bulge, intorno al quale sta ruotando un disco di stelle, organizzate a formare dei bracci di spirale. Dire di guardare verso l’anticentro galattico significa guardare nella direzione opposta rispetto al bulbo centrale, verso la fine dei bracci, e quindi dove la densità di stelle è molto bassa e il fenomeno di microlensing molto improbabile.

Serendipity?
AN: Siamo stati fortunati. Stavamo guardando quella che si pensava fosse una variabile comune, una variabile cataclismica, ossia una stella che sta avendo un aumento improvviso di luminosità causato da fattori intrinseci, tipo esplosioni superficiali. La variazione della luce nel tempo (la curva di luce) che abbiamo iniziato ad osservare, però, non sembrava essere quella tipica di un evento variabile; ci sembrava più che altro un evento di lente gravitazionale. Quindi abbiamo deciso di osservarlo, perché eravamo curiosi.

Che è successo la notte di Halloween?

Stella target e stelle di confronto

AN: La notte di Halloween è arrivata la sorpresa più grande: abbiamo notato una piccola deviazione dalla curva di luce a campana, tipica di una lente gravitazionale. Potevamo spiegarcela solo con un transito planetario. Ossia un sistema binario, stella più pianeta, che fa da lente gravitazione per una sorgente di fondo. Così è dirla semplice, in realtà per dire poi che è davvero un sistema binario stella pianeta, bisogna far girare il computer per svariate ore.

Che cosa si fa quando si hanno dei dati sperimentali?
AN: Si parte dall’acquisizione delle immagini, che devono essere ripulite, in modo da isolare un segnale dal rumore del fondo, un segnale che sia certamente quello di una sorgente di interesse. Dopo di che si segue la luminosità di questo oggetto nel tempo e si costruisce una curva di luce. La curva di luce, per essere spiegata, ha bisogno di modelli abbastanza complicati, che in questo caso tengono conto della teoria della relatività generale.

In cosa consiste un modello per un sistema binario stella più pianeta?
AN: Il modello in questione consiste in sette-otto parametri liberi, che bisogna far variare, ciascuno indipendentemente dall’altro, in modo da poter descrivere l’osservazione. Tra questi parametri per esempio c’è la massa della stella, la massa del pianeta e il loro rapporto, la separazione tra i due oggetti, a che distanza i due oggetti passano, se la stella è una stella molto piccola, quasi puntiforme, oppure più grande. Si tratta poi di risolvere delle equazioni che non si risolvono analiticamente, ma soltanto computazionalmente.

Come si arriva ai risultati scientifici?
AN: Alla fine si tratta di “aggiustare” il valore di tutti questi parametri liberi del modello in modo da riprodurre l’osservazione. Così abbiamo scoperto che era un pianeta di qualche decina di masse della terra, a una distanza di circa un migliaio di anni luce. Le cose complicate sono due: il tempo che si perde al telescopio per fare l’osservazione e poi il tempo dedicato all’analisi. Per poter ottenere una curva che passa per questi punti il computer deve effettivamente macinare dei modelli per svariati giorni. I gradi di libertà del modello sono 4080, 4080 punti nella curva di luce, il che significa che ci sono grossomodo 4080 immagini.

Il-pianeta-di-halloween

Il Pianeta di Halloween

C’è una parte strettamente legata all’esperienza e all’intuizione, oltre che all’abilità di creare modelli?
AN: Abbiamo sviluppato negli anni passati tanti di quei codici per descrivere eventi di questo tipo, che avevamo già l’apparecchio pronto. Quando abbiamo visto la curva a campana le prime notti, l’abbiamo descritto come evento di microlensing gravitazione e abbiamo scritto in una notte un piccolo ATEL, per dare la paternità all’osservazione. Poi il giorno dopo abbiamo scoperto che ce n’era già uno, pubblicato con qualche ora di anticipo, in cui si dava la paternità all’evento gravitazionale da parte di un altro gruppo di ricerca, uno dei più grossi. Parlavano però di un evento di lente singola e noi non avevamo ancora analizzato i dati della notte di Halloween.

Cos’è un ATEL?

Telescopio puntato su Venere nella sede dell’Università del Salento “Collegio Fiorini”

AN: Astronomer TELegram: quando si osserva nel cielo un evento abbastanza importante, per dare la paternità della scoperta, si scrive un ATEL, che ti dà la possibilità di dire questa cosa l’ho osservata io per la prima volta, ne sono il papà. È un modo rapido di dare la notizia, rispetto ai tempi tecnici di un articolo: un paio di mesi per scrivere, analizzare, mandarlo alla rivista e aspettare una risposta da parte degli esperti esterni.
DL: In realtà è anche un modo per allertare altri osservatori in giro per il mondo, per dire se vale la pena continuare a osservare un oggetto perché ha delle peculiarità. Serve a entrambe le cose.

Il piccolo telescopio Feynman di Gagliano del Capo che ruolo ha in questa storia?
DL: Il telescopio Feynman non è tanto piccolo, ci sono dei telescopi professionali che sono dello stesso calibro e che fanno questo per mestiere. Il network per lo studio delle variabili cataclismiche, per esempio, è composto da una cinquantina di osservatori e, a parte tre o quattro strumenti intorno al mezzo metro, gli altri sono tutti delle stesse dimensioni o addirittura più piccoli. Questo perché con le attuali camere CCD si riesce tranquillamente a lavorare anche da ambienti cittadini e con telescopi di 20-30 cm.

Che tipo di ricerca si può fare con un telescopio di 30 cm?
DL: Non è più necessario il grande strumento per fare misurazioni fotometriche, ossia per misurare la fluttuazione di luminosità di sorgenti abbastanza luminose. Quella notte sono riuscito ad acquisire oltre 600 immagini. Per vedere le due sorgenti separate, poi, si deve necessariamente ricorrere a costosi telescopi di 8 metri con ottica adattiva.

Come funziona un network di astrofili?
DL: Un singolo osservatore, in un singolo posto del mondo, non può ricostruire l’intera evoluzione della stella. Esiste un network di osservatori sparsi per il mondo che, per poter funzionare, ha bisogno di essere allertato subito. Esiste una mailing list e, ogni volta che c’è un evento interessante, mandiamo una mail perché tutti gli osservatori disposti in longitudine osservino lo stesso oggetto. Questo spiega come mai quella notte ad osservare Feynman-01 c’erano un team di ricerca russo e uno cecoslovacco e un astrofilo belga. I loro dati hanno completato la curva di luce, apporto necessario per il lavoro scientifico che ne è succeduto.

Si può entrare nella rete di astrofili per professione?
DL: Abbiamo bisogno di chi ci dia una mano. Con gli attuali rivelatori, chiunque abbia un telescopio di 30 cm può fare ricerca. Quello che 20 anni fa era fantascienza, oggi è ordinaria amministrazione: si può fare ad esempio fotometria di asteroidi, di stelle variabili di tutti i generi. Nel mio piccolo osservatorio, ad oggi ho scoperto, misurato e caratterizzato una quarantina di stelle variabili sconosciute. Il prossimo obiettivo è quello di accrescere la rete, per poter lavorare e seguire tutti gli oggetti di interesse.

Ada Facchini
Ada Facchini

Astrofisica per formazione universitaria, con esperienza di ricerca in planetologia ed evoluzione stellare. Umanista per modo di essere. Mi occupo di promozione culturale, di lettura e scrittura in varie forme: la Scientifica della divulgazione, la Visiva del cinema, la Creativa della letteratura.

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