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Rodolfo Calanca, Angelo Angeletti IL PROGETTO "TERRE DEL CIELO - WORLDS OF THE SKY" L'OSSERVAZIONE IN DIRETTA WEB DEL TRANSITO DEL PIANETA EXTRASOLARE XO-3b DEL 13 FEBBRAIO 2010
IMPORTANTE AGGIORNAMENTO DEL PROGETTO DEL 09 APRILE 2010:
Un articolo descrittivo del progetto, in due parti, è sui numeri di gennaio e febbraio 2010 della webzine L’ASTROFILO, www.astropublishing.com/ Il progetto è stato presentato dagli astronomi dell'Osservatorio INAF di Brera con questo video su Youtube:
Gli astronomi di Brera che hanno registrato il video: Paolo D'Avanzo, Jirong Mao e Christina Thoene
In quest'altro video, invece, Angelo Angeletti illustra le tecniche d'osservazione dei transiti:
Angelo Angeletti illustra le tecniche di ripresa ed elaborazione delle immagini dei transiti di pianeti extrasolari, al fine di ottenere la curva di luce del fenomeno
Il video di Angelo Angeletti tradotto in inglese da Manlio Bellesi
Il direttore dell'Osservatorio INAF di Palermo, prof. Antonio di Maggio, illustra in questo bel video, insieme ai suoi collaboratori, il progetto "Terre del Cielo"
"Cieco chi guarda il cielo senza comprenderlo: è un viaggiatore
che attraversa il mondo senza vederlo;
"Non posso trattenermi dal ricordare che non è inverosimile che vi siano abitanti non solo sulla Luna, ma sullo stesso Giove. Ora, per la prima volta, si stanno scoprendo quelle nuove regioni, ma non appena qualcuno avrà insegnato l’arte di volare, fra la nostra specie umana non mancheranno i coloni. Siano date le navi e siano adattate le vele al vento celeste, vi sarà gente che non avrà timore nemmeno di fronte a quell’immensità" Joannes Kepler, Dissertatio cum Nuncio Sidereo
Uno dunque è il cielo, il spacio immenso,
il seno, il continente universale, l'eterea regione per la quale il
tutto discorre e si muove. Giordano Bruno, De l'Infinito Universo e mondi - Dialogo III (1584)
PREMESSA
Nel febbraio-marzo 2008 l’EAN, che a quel tempo operava con il nome di Planetary Research Team, diede vita ad un importante progetto collettivo, EXTRASOLARI LIVE!, condotta a livello europeo, per l’osservazione simultanea del transito del pianeta XO-2b. Questo progetto ebbe grande successo, con una ventina di Osservatori impegnati direttamente nelle riprese. Ricordiamo l’Osservatorio Astronomico INAF di Collurania, che partecipò alle dirette web con il suo direttore, il prof. Oscar Straniero e l’astronomo Mauro Dolci. Anche l’Osservatorio INAF di Palermo diede un contributo fondamentale alla buona riuscita del progetto, mettendo on line in più occasioni le curve di luce dei transiti osservati.
INTRODUZIONE
Il progetto "Terre del Cielo" ha l'obiettivo di coinvolgere un largo pubblico di appassionati del cielo, studenti ed insegnanti nell'osservazione "guidata" di un fenomeno straordinario: il transito di un pianeta extrasolare. L'evento è eccezionale: è infatti la prima volta al mondo che con un grande telescopio professionale, il Ruths di 134cm dell'Osservatorio INAF di Brera, stazione osservativa di Merate, si acquisisce la curva di luce di un transito extrasolare e la si ritrasmette, in tempo reale, sul web.
Alla data in cui scrivo, gli Osservatori INAF di Brera
e di Palermo, la web community EAN, l'Associazione Crab Nebula di
Tolentino (MC), la webzine L'Astrofilo e l'organizzazione no-profit Skylive
danno vita al progetto, ma ci sarà anche un coinvolgimento diretto di un ampio pubblico europeo e
di astrofili di diverse nazioni che seguiranno la diretta web-tv da
Merate e, in molti casi, riprenderanno il transito direttamente con la
loro strumentazione.
IL 9 E 15 GENNAIO:
TEST PRELIMINARI D'OSSERVAZIONE DEI TRANSITI DI XO-3b E DI XO-2b Il 9 gennaio ed il
15 gennaio 2010 proponiamo l'osservazione di due transiti che
serviranno per la messa a punto del setup strumentale. SIETE
TUTTI INVITATI AD ESEGUIRE LE OSSERVAZIONI. Vi ricordiamo che le
procedure per il setup strumentale sono reperibili nei documenti
citati nei link qui sotto.
Nota alla tabella: sono dati i tempi di inizio, metà e fine dei transiti in tempo universale (UT); tra parentesi i corrispondenti valori di altezza sull’orizzonte e l’azimut per una località di long. 13° est e latitudine 43° nord. Con illuminazione Luna si intende la frazione percentuale illuminata del disco del satellite; con elongazione Luna la distanza angolare tra la stella e il nostro satellite nelle tre fasi salienti del transito.
Il pianeta extrasolare XO-3b si trova tra il Perseo e la Giraffa
XO-3b è un pianeta gigante scoperto nel 2007 con una massa 11,79 volte quella di Giove orbitante attorno alla sua stella in circa 3,2 giorni. Un transito dura circa 170 minuti, la magnitudine V è 10 circa (http://en.wikipedia.org/wiki/XO-3b)
Il transito di riserva del progetto è quello di XO-2b del 18 febbraio. Questo extrasolare è stato osservato nel corso del nostro progetto Extrasolari Live! del 2008, in collaborazione con la rivista Coelum Astronomia (informazioni sulle osservazioni di XO-2b: www.crabnebula.it/web/080227.htm; le principali caratteristiche del pianeta: http://en.wikipedia.org/wiki/XO-2b)
L'EVENTO: L'OSSERVAZIONE DEL TRANSITO DI XO-3b DEL 13 FEBBRAIO 2010
ALCUNI DEGLI STRUMENTI CHE SARANNO UTILIZZATI PER IL PROGETTO "TERRE
DEL CIELO"
NOTA INFORMATIVA SUL PROGETTO "TERRE DEL CIELO" CON UN'AMPIA INTRODUZIONE STORICA
L’abstract in inglese è stato scritto dal dott. Stefano Covino dell'Osservatorio Astronomico INAF di Brera che ringraziamo sentitamente.
ABSTRACT
Observing extra-Solar planet
transits is a valuable scientific tool. However, even more than that, it
is a fascinating way to look at other worlds. The existence of planets
around other stars beyond our Sun has been conjectured since the
beginning of human history, and the same idea has also been able to
raise fundamental enthusiasms and criticisms in equal percentage.
Philosophy, theology and even psychology have been involved to explain
the importance of this recurrent idea in human history.
Oltre due millenni dopo i primi scritti sulla possibilità dell’esistenza di altri mondi orbitanti intorno a stelle diverse dal Sole, un nuovo approccio a questo problema è ora possibile: non più dogmatico, filosofico o teologico, bensì di tipo osservativo e con solide basi scientifiche. Esso si fonda sulla ricerca di pianeti orbitanti intorno a stelle via via sempre meno massicci. Un giorno, certamente non molto lontano, scopriremo pianeti dalle dimensioni del tutto simili a quelle terrestri e ciò comporterà l’inderogabile necessità di un nuovo punto di vista al riguardo del nostro posto nell’universo; è infatti possibile che su questi lontani pianeti possa esistere, o che sia esistita, la vita. Oggi, per la prima volta nel corso della storia umana, le moderne tecnologie digitali e del web consentono a tutti di “verificare” direttamente, con i propri occhi e in tempo reale, l’esistenza di questi lontani pianeti. Quando la geometria del sistema planetario lo consente è infatti possibile “osservare” il passaggio di un pianeta davanti alla propria stella; in altre parole, siamo in grado, con i nostri strumenti, di rilevare la piccola diminuzione di luminosità prodotta dall’eclissi di una frazione del disco stellare. Questa prova incontrovertibile dell’esistenza di un pianeta distante decine o centinaia di anni luce è un fatto straordinario, anzi, epocale, che può essere diffusa attraverso il web a beneficio di un vastissimo pubblico senza alcuna “mediazione”; ciò costituisce un’ulteriore dimostrazione che la “rete” è un formidabile mezzo di diffusione democratica della conoscenza. Dare la prova diretta dell’esistenza di un pianeta extrasolare è l’obiettivo del progetto internazionale “Terre del cielo”, promosso dagli Osservatori INAF di Brera e Palermo, dalla web community EAN, dall’Associazione Crab Nebula di Tolentino, la webzine L’Astrofilo e Skylive, quest’ultima un’organizzazione no-profit che gestisce e mette a disposizione degli appassionati telescopi in remoto in Italia e in Australia.
Prima però di descrivere il nostro progetto dal punto di vista tecnico e scientifico, vorremmo illustrare con una certa ampiezza l’evoluzione dell’idea della pluralità dei mondi. E, come introduzione, citiamo le intense, poetiche parole di Camille Flammarion, evocatrici di uno dei più profondi desideri dell’umanità, quello del superamento della solitudine del genere umano attraverso il contatto con forme di vita intelligente su mondi lontani: “Contemplatori oscuri di un universo così grande e così misterioso, sentiamo in noi stessi il bisogno di popolare questi globi stellari, in apparenza dimenticati dalla Vita e, su queste plaghe eternamente deserte e silenziose, noi cerchiamo degli sguardi che rispondono ai nostri”.
La pluralità dei mondi: duemila anni di un’idea controversa
L’esistenza o meno di altri mondi (abitati o no) è indubbiamente una delle più antiche questioni che hanno animato il dibattito tra astronomi e filosofi. La sua importanza supera, in effetti, il semplice quadro scientifico perché va a toccare quello della metafisica. Nel IV secolo a.C., in modo ardito, Eraclide ipotizza l’idea che ogni stella è un piccolo universo avente come il nostro una Terra e un’atmosfera. Se si deve credere a Plutarco, Petronio d’Imera è l’autore di un’opera nella quale sostiene l’esistenza di 183 mondi abitati. Perché proprio questo numero? Petronio è senz’altro influenzato dalla numerologia pitagorica: l’universo è una sorta di triangolo i cui lati sono formati da sessanta mondi e dove ogni angolo conterrà un mondo. L’area del triangolo sarà il fuoco comune di tutte le cose e la dimora della Verità. Gli epicurei, la scuola fondata da Epicuro (341-271 a.C.), insegnano la pluralità dei mondi, mentre Metrodoro di Lampsaco sostiene che è assurdo ammettere l’esistenza di un solo mondo nello spazio infinito. il grande poeta latino Lucrezio (98-55 a.C.), di scuola epicurea ed autore del De rerum natura, è senz’altro tra i più categorici nelle sue convinzioni: “tutto questo universo visibile non è unico nella natura e noi dobbiamo credere che esso ha, in altre regioni dello spazio, altre Terre, altri esseri e altri uomini”. L’idea di Lucrezio sull’universo è basata su due punti fondamentali: l’infinità dello spazio e l’infinità della materia. La sua convinzione deriva dalla considerazione che se lo spazio non fosse infinito, dopo tanti secoli, la vita sarebbe scomparsa, e che l’infinità della materia deriva dalla necessità che il numero degli atomi primordiali, che sono eterni, non sia limitato. Plutarco nel De facie in orbe Lunae sostiene idee simili a quelle di Lucrezio ma ormai siamo in epoca cristiana i sostenitori della pluralità dei mondi si diradano e cominciano a prevalere le idee intransigenti ed antiscientifiche di Tertulliano (155-220 d.C.), il quale afferma che “non abbiamo bisogno di alcuna scienza dopo il Cristo, né di alcuna prova dopo il Vangelo, colui che crede non desidera niente di più; l’ignoranza è bene, in generale, affinché non si impari a conoscere ciò che non è conveniente”.
Passano molti secoli prima che si torni a parlare di un universo più vasto di quello aristotelico e a farlo per primo è un cardinale tedesco, Nikolaus Krebs (1401-1464), italianizzato in Nicola Cusano, autore nel 1440 dell’opera De docta ignorantia nella afferma che se il mondo è immagine e manifestazione di Dio, allora non può che essere infinito. In questa infinità, centro e circonferenza coincidono: “la macchina del mondo avrà, per così dire, il proprio centro in ogni luogo e in nessun luogo la circonferenza, perché suo centro e circonferenza è Dio, il quale è dovunque e in nessun luogo”. Le speculazioni filosofiche e geometriche di Cusano influenzano le visioni di alcuni dei maggiori astronomi e filosofi dei due secoli successivi. Chi invece ha una concezione perfettamente in linea con quella della tradizione aristotelico-tolemaica è Copernico. Nel suo fondamentale De revolutionibus, l’universo continua ad identificarsi con il sistema solare e mantiene un suo centro attorno al quale ruotano le sfere solide: non è perciò un universo infinito, al contrario è racchiuso “dalla prima e suprema sfera delle stelle fisse che contiene se medesima e tutte le cose, che pertanto è immobile ed è il luogo dell’universo al quale si rapportano il moto e la posizione di tutte le altre stelle”. Nella seconda metà del Cinquecento la figura di spicco è quella tragica di Giordano Bruno (1548-1600), le cui opere vennero avidamente lette in tutta Europa ed il cui nome divenne un simbolo, in particolare dopo la sua condanna al rogo. Copernicano convinto, nella Cena delle ceneri (1584) afferma con decisione: “il mondo essere infinito”, ma non solo, lo è anche lo spazio: “cotal spacio lo diciamo infinito, perché non v’è raggione, convenienza, possibilità senso o natura che debba finirlo”. L’universo infinito di Bruno, descritto nell’altra sua opera De l’infinito universo e mondi, contiene quei “grandi animali” che chiamiamo astri e racchiude una pluralità infinita di mondi. Molti studiosi moderni vedono in Bruno il principale rappresentante della dottrina di un universo decentrato, infinito e infinitamente popolato. Contrario invece all’infinitizzazione “bruniana” dell’universo è Joannes Kepler, astronomo imperiale e grande riformatore dell’astronomia dinamica, che respinge l’idea che il Sole sia una stella, anzi, il sistema solare è certamente un unicum nell’universo. Dopo le scoperte galileiane con il cannocchiale, la principale preoccupazione di Kepler è di mostrare, nella Dissertatio cum Nuncio Sidereo, che i nuovi astri osservati non costituiscono in alcun modo una prova della validità della cosmologia infinitista di Bruno. La Terra resta la sede più alta dell’universo, creata appositamente per l’uomo: “la Terra è la sede della creatura contemplatrice in grazia della quale fu creato l’universo, è il luogo che del tutto si addice alla creatura più importante e più nobile fra le corporee”. Galileo non condivide le posizioni di Kepler, non ne accetta l’antropocentrismo. Su questo terreno Galileo è molto cauto, anche se la sua posizione appare chiaramente antiantropocentrica: “Grandissima mi par l’inezia di coloro che vorrebbero che Iddio avesse fatto l’universo più proporzionato alla piccola capacità del loro discorso, che all’immensa, anzi infinita sua potenza”. Egli non partecipa al dibattito sull’infinità dell’universo, che gli pare una questione indecidibile, ma nel Dialogo sui Massimi Sistemi afferma che “le stelle sono tanti soli”.
Per tutto il Seicento si moltiplicano scritti ricchi di spunti scientifici e letterari che commentano, con toni diversi, il significato delle novità celesti galileiane. Insieme alla meraviglia (termine che ricorre moltissimo negli scritti scientifici e letterari del tempo) per le scoperte astronomiche si fa però anche largo una serpeggiante sensazione di smarrimento e di sconforto a fronte del crollo delle rassicuranti certezze che accompagnano una plurisecolare visione sostanzialmente statica ed immutabile del mondo antropocentrico. Questo smarrimento traspare in tutta la sua drammaticità in una lettera del 1640 di Gabriel Naudé, medico e scienziato iconoclasta, una delle personalità più acute del secolo: “Temo che le vecchie eresie siano nulla in confronto alle novità che gli astronomi introducono con i loro mondi o terre lunari e celesti. Le conseguenze di tali novità saranno ben più pericolose delle precedenti e introdurranno ben più strane rivoluzioni”. Tommaso Campanella, che non è un astronomo, sostiene sia la certezza in un universo infinito, più per motivi metafisici che astronomici, sia l’infinità dei mondi abitabili nella sua Apologia di Galileo del 1610, nella quale proclama: “tutti i pianeti debbono essere popolatissimi come la nostra terra”. Ricordiamo invece, tra i più risoluti detrattori di entrambe le ipotesi appena accennate, in particolare dell’abitabilità degli altri corpi celesti, Cesare Lagalla nel suo De phaenomenis in orbe Lunae del 1612 e l’ultra-conservatore, “peripateticuccio freddo e scipito”, Scipione Chiaramonti. In una posizione particolarmente ambigua troviamo invece uno dei gesuiti più influenti, Athanasius Kircher, che concede qualcosa agli astronomi innovatori del tempo ma, contemporaneamente, riafferma aspetti dell’aristotelismo più conformista. Kepler, nonostante la sua proclamata visione antropocentrica del cosmo, alla quale abbiamo già fatto riferimento, si cimenta in speculazioni su di un mondo lunare simmetrico a quello terrestre. Nella già citata Dissertatio cum Nuncio Sidereo, ha modo di esprimere una visione che anticipa di secoli i futuri sviluppi della scienza e della tecnologia: “non posso trattenermi dal ricordare che non è inverosimile che vi siano abitanti non solo sulla Luna, ma sullo stesso Giove. Ora, per la prima volta, si stanno scoprendo quelle nuove regioni, ma non appena qualcuno avrà insegnato l’arte di volare, fra la nostra specie umana non mancheranno i coloni. Siano date le navi e siano adattate le vele al vento celeste, vi sarà gente che non avrà timore nemmeno di fronte a quell’immensità”. Kepler conclude la sua vita e la sua straordinaria attività scientifica con il Somnium, opera postuma di ampio respiro, ispiratrice di un nuovo genere letterario, in parte autobiografica ma anche allegorica e scientifica; come osserva acutamente Paolo Rossi “il Somnium segna il passaggio dalla letteratura fantastica sulla Luna (ispirata a Luciano e all’Ariosto) ad una letteratura fantastico-scientifica”.Quello di Kepler è il sogno di un viaggio sulla Luna attraverso il quale ambisce divulgare il sistema copernicano da un punto di vista inconsueto e del tutto originale. Composto a partire dal 1593, con il cannocchiale ancora di là a venire, esce postumo e incompleto nel 1634: è il primo libro di fantascienza in senso moderno. Il testo non è di scorrevole lettura, per i continui rimandi alle fondamentali e minuziosissime note che costituiscono i quattro quinti dell’opera. Il Somnium è fonte d’ispirazione per una nutrita serie di autori, in prevalenza aperti all’innovazione scientifica che, attraverso racconti solo apparentemente fantastici, combattono la concezione aristotelico-tolemaica del mondo. Nel 1638, in Inghilterra appaiono due libri sull’abitabilità dei mondi, entrambi conoscono larga diffusione anche sul continente. Il primo di questi, The Discovery of a World in the Moone, opera di John Wilkins, alto prelato della Chiesa d’Inghilterra ed attivo promotore della Royal Society, si propone di difendere l’astronomia copernicana; l’opera è ripubblicata due anni dopo in una nuova versione con il titolo: A Discourse concerning a New World and another Planet. Il secondo, pubblicato da Edward Mahon, pseudonimo del vescovo di Hereford, Francis Godwin, è il famoso The Man in the Moone . Godwin, ammiratore di Galileo, subisce profondamente l’influenza scientifica del grande scienziato tanto che un’altra sua opera porta il titolo di Nuncius Inanimatus. Nel suo uomo sulla Luna narra le meravigliose avventure dello spagnolo Domingo Gonsales, trasportato sul nostro satellite da una macchina volante trainata da uccelli straordinari, i gansas. Il protagonista crede nell’esistenza di una segreta forza magnetica della Terra, concezione ripresa dalla forza attrattiva magnetica che legherebbe i pianeti al Sole, ipotizzata da Kepler nella sua Astronomia Nova, a sua volta ispirato dal De Magnete di William Gilbert.
Il personaggio di Domingo Gonsales ricompare, con un ruolo non marginale ma, sotto certi aspetti, ironicamente discutibile, nel famosissimo racconto fantastico di Hector Savinien Cyrano de Bergerac: L’altro mondo, ovvero stati e imperi della Luna, opera uscita postuma nel 1657. A lungo ingiustamente fraintesa o ignorata, solo in tempi relativamente recenti la critica ne ha riconosciuto la complessità tematica, filosofica e scientifica, nonché l’elevato valore letterario: indubbiamente il miglior esempio secentesco del genere. Famosa la frase di Cyrano che nelle prime righe del racconto esprime un’opinione ancora fortemente osteggiata: “io credo che la Luna è un mondo come questo, al quale il nostro serva da Luna”. Le idee di Cyrano espresse nell’opera sono chiaramente influenzate dalla cosmologia di Giordano Bruno: “credo che i pianeti sono mondi attorno al Sole, e che anche le stelle fisse sono soli con intorno dei pianeti, cioè mondi che da qui non vediamo a causa della loro piccolezza... se le stelle fisse sono soli, si potrebbe concludere perciò che il mondo sarebbe infinito”. Nello stesso anno della pubblicazione dell’opera di Cyrano, viene dato alle stampe un testo poco noto del medico Pierre Borrel, Discours nouveau prouvant la pluralité des Mondes. Per Borel, grande ammiratore di Montagne, Copernico, Kepler, Bruno e Campanella, il sistema copernicano ha ricevuto una conferma definitiva dalle scoperte astronomiche di Galileo e anche l’ipotesi sui mondi abitati è diventata più credibile: “Quel grande Galileo… ha scoperto con la sua meravigliosa invenzione del cannocchiale cose nuove negli astri… ha visto la superficie lunare non liscia, ma piena di monti e di cavità… è Galileo che, nel nostro tempo, ha visto chiaramente la Luna ed ha notato che essa può essere abitata”.
Il miglior testo di filosofia fantastica di fine Seicento, che deve molto all’opera di John Wilkins, nasce all’interno della buona società parigina da un filosofo che ha avuto una vita straordinariamente lunga, inusitata per i tempi, avendo raggiunto i cento anni d’età. Egli ha modo di osservare, con occhio critico e attento, il secolo più ricco di ardite idee e di scoperte scientifiche dai tempi della caduta dell’impero romano. Questo personaggio, Bernard le Bovier de Fontenelle, nipote del drammaturgo Corneille, eredita uno straordinario talento letterario e una profonda passione per la scienza alla quale si entusiasma dopo aver letto Cartesio e averne profondamente apprezzato il sistema del mondo. Si dedica completamente alla scienza quando diviene, nel 1699, segretario perpetuo dell’Académie Royale des Sciences, all’interno della quale ebbe il compito di scrivere gli estratti delle sedute dell’assemblea e gli elogi dei suoi membri. Le eccellenti doti di volgarizzatore e il linguaggio perfettamente comprensibile dei suoi scritti gli guadagnano l’incondizionata ammirazione dei contemporanei. Nella sua opera, gli Entretiens sur la pluralité des mondes, egli espone, con il tono di una piacevole conversazione, le teorie di Copernico, Galileo, Kepler e Cartesio. La sua interlocutrice è l’intelligente marchesa di La Mésengère che Fontenelle, con fare leggero, introduce alle idee della nuova scienza mentre distrugge l’illusoria certezza che l’uomo sia al centro del creato. E’ difficile però classificare gli Entretiens, opera posta a metà strada tra l’alta divulgazione e la filosofia scettica, dove domina un atteggiamento di disillusione su qualsiasi tema trattato, sia esso di natura teologica, filosofica o scientifica. Celebre il passo, improntato a scetticismo, dove parla dei seleniti: “le cose di questo tipo [l’esistenza di eventuali abitanti della Luna] bisogna crederle per metà, l’altra metà deve rimanere libera di ammettere il contrario, se occorre”. Oppure quando descrive la composizione della Luna e nega l’ipotesi di mari all’interno delle macchie, poco dopo aver sostenuto la stessa idea con argomenti apparentemente convincenti: “la Luna deve essere composta di un ammasso di rocce e di marmi da cui non scaturisce alcuna evaporazione… per cui si può affermare che non c’è acqua… Ma come – esclamò lei -, non ricordate di avermi assicurato che sulla Luna vi sono mari distinguibili anche da qui?- Era solo una congettura, ne sono spiacente”. Dieci anni dopo la pubblicazione dell’opera di Fontenelle, Christiaan Huygens, il grande scienziato ormai settantenne, scrive il Cosmotheoros, che esce nel 1698 dopo la sua morte a cura del fratello. Huygens, da un lato, si occupa di astronomia planetaria e di proto-astrobiologia quando parla in quali condizioni gli abitanti dei pianeti si trovano sulla superficie dei rispettivi mondi. D’altro lato, egli cerca di dimostrare che gli abitanti degli altri pianeti sono simili a noi, sia dal punto di vista fisico sia da quello intellettuale e morale. Anche le sue opinioni sulle stelle sono molto avanzate: “esse sono disseminate per i vasti spazi del cielo e la stessa distanza che intercorre fra la Terra o il Sole e le stelle più vicine intercorre anche fra queste e le successive, e da queste ad altre ancora, in una progressione continua”. In sostanza, Huygens è “bruniano” quando parla di una identità di natura fra il Sole e le stelle: “Non si deve esitare ad ammettere, con i principali filosofi del nostro tempo, che il Sole e le stella hanno una stessa natura. Ne risulta un’immagine dell’universo più grandiosa di quella fin qui tramandata, “Chi ci impedisce di pensare che ciascuna di queste stelle o Soli abbia dei pianeti attorno a sé, a loro volta provvisti di lune?”. Una delle più belle pagine del Cosmotheoros è certamente quella che contiene queste considerazioni: “Conviene che ci consideriamo come posti al di fuori della Terra e capaci di guardarla da lontano. Possiamo allora chiederci se è vero che la natura ha conferito ad essa sola tutti i suoi ornamenti. In quel modo potremo capire meglio cosa è la Terra e come dobbiamo considerarla”. Nel Settecento si approfondiscono diversi aspetti filosofico-religiosi a proposito di pianeti, abitati o meno, che orbitano intorno ad altre stelle; a farlo sono filosofi e pensatori del calibro di Gottfried Wilhelm von Leibniz, Johann Bernoulli, Thomas Burnet e l’autore della Cosmologia Sacra, Nehemiah Grew, nonché lo stesso Isaac Newton, la cui visione “deistica” è molto lontana dalla concezione “epicurea” e bruniana” di Huygens, Borel, Wilkins, Cyrano e Fontenelle.
Anche Voltaire, in Micromega, racconto dissacrante e splendidamente ironico, si scaglia contro l’antropocentrismo in una descrizione degli giganteschi abitanti di Sirio e di Saturno che incontrano i minuscoli terrestri (li possono vedere solamente con una lente di ingrandimento…), rimanendo sconvolti dai loro gravi problemi morali, dalla loro malvagità, pazzia, egoismo, cupidigia. Tra gli altri autori, soprattutto francesi e tedeschi, che nel secolo dei Lumi hanno scritto della pluralità dei mondi, citiamo il conte di Buffon nelle sue Epoques de la Nature, Charles Bonnet negli Essai analytique, il grande filosofo Immanuel Kant nella sua Storia naturale e universale e teoria dei Cieli. Nell’Ottocento a sostenere e a divulgare la pluralità dei mondi troviamo un grande volgarizzatore. Camille Flammarion, autore di opere famosissime come le Terre del Cielo e La Pluralità dei mondi abitati.
Pluralità dei mondi e ricerca di pianeti extrasolari negli ultimi cento anni
E’ solamente agli inizi del Ventesimo secolo che i progressi nella progettazione e realizzazione degli strumenti astronomici consentono un nuovo approccio osservativo e scientifico al problema della ricerca di pianeti intorno a stelle lontane. Le tecniche utilizzate negli anni Trenta per determinare le velocità radiali delle stelle e la loro accurata posizione astrometrica hanno aperto la via all’utilizzo dell’alta risoluzione angolare in interferometria e coronografia. Nel 1992 furono annunciate le scoperte di pianeti intorno alle pulsar PSR 1257 +12 e PSR 1829 – 10, ma è solamente nel 1995 che Michel Mayor e Didier Queloz scoprono il primo vero pianeta extrasolare intorno alla stella, di tipo solare, 51 Pegasi. Alla data del 18 dicembre 2009, sono noti 415 pianeti extrasolari. Con il metodo delle velocità radiali ne sono stati scoperti 385, che fanno parte di 326 sistemi planetari (i sistemi con pianeti multipli sono 40); i pianeti che transitano sul disco della propria stella sono già 64. Con il metodo delle microlenti sono stati scoperti 9 sistemi planetari costituiti da 10 pianeti (un sistema è multiplo). Con il metodo diretto delle immagini sono stati rivelati 9 sistemi planetari costituiti da 11 pianeti; infine con il metodo del timing sono stati rilevati 6 sistemi planetari costituiti da 9 pianeti (due sistemi sono multipli).
Il transito di un pianeta extrasolare
Il transito di un pianeta avviene solamente se il suo piano orbitale è visto di taglio da un osservatore terrestre. Ciò rende possibile un passaggio prospettico del pianeta sul disco della stella, capace di produrre una temporanea eclisse parziale che riduce, di una piccolissima quantità, la luminosità stellare. Si tratta quindi di un fenomeno abbastanza raro che fornisce però, importanti informazioni, in particolare, il raggio del pianeta (la profondità del transito è infatti condizionata dal rapporto tra i quadrati dei raggi del pianeta e della stella). La combinazione tra il raggio del pianeta ed il semiasse della sua orbita determinano, durante il transito, la diminuzione luminosa, la sua durata e la forma della curva di luce (fig. 11). La diminuzione di luminosità è proporzionale alla superficie del pianeta ed è dell’ordine dell’1% per un pianeta gigante delle dimensioni di Giove e dello 0.01% per un pianeta della taglia della Terra.
Il sistema di ripresa, costituito dal telescopio e dal rivelatore (CCD o CMOS), necessario per poter apprezzare variazioni così ridotte di luminosità, dovrà avere una precisione fotometrica migliore dell’ampiezza della caduta del flusso stellare durante il transito. Così, dalla superficie terrestre si potranno registrare solamente i transiti dei pianeti giganti; per i pianeti delle dimensioni della Terra, è invece necessario affrancarsi dagli effetti fotometrici dell’atmosfera e portare il telescopio in orbita. Occorre infine considerare che la probabilità di registrare un transito è direttamente connessa al rapporto tra il raggio della stella ed il semiasse maggiore dell’orbita del pianeta. Avremo una maggior probabilità di osservare transiti di pianeti vicini alla loro stella piuttosto che quelli più lontani.
La strumentazione e le procedure per rilevare i transiti di pianeti extrasolari
La magnitudine delle stelle con pianeti in transito è compresa tra la 8 e la 12 circa, non è pertanto necessario disporre di grandi telescopi per poter rilevare e studiare la curva di luce del pianeta in transito. Ecco alcune utili indicazioni nella scelta e nell’uso del proprio equipaggiamento strumentale:
1. Gli astrofili devono impiegare telescopi, riflettori, rifrattori o S-C di buona qualità ottica e meccanica, con focali non troppo lunghe, non superiori ai 2 metri, per avere la certezza di trovare nel campo di vista del sensore le stelle di confronto utili per la fotometria differenziale. Quando necessario, inserire un riduttore di focale di buona qualità e bassa vignettatura.
2. E’ opportuno che il telescopio sia in montatura equatoriale e in postazione fissa. Lo stazionamento polare deve essere accuratissimo, per evitare che le immagini siano affette dalla rotazione del campo, un fenomeno che introduce un elevato errore fotometrico, prodotto dal fatto che i pixel del “flat master”, col passare delle ore, non sono più perfettamente sovrapponibili a quelli delle immagini da misurare.
3. Si sconsiglia l’impiego di montature altazimutali amatoriali, anche se provviste di derotatore, a causa della loro scarsa precisione.
4. Il moto orario deve essere perfetto; i dischi stellari non devono essere “mossi”, pena una consistente perdita di precisione nelle misure fotometriche.
5. E’ consigliato l’uso dei dispositivi di autoguida. Se non si dispone di questo utilissimo accessorio, è fondamentale limitare il tempo di esposizione all’intervallo entro i quale il moto orario garantisce un accurato inseguimento stellare, che non deve essere comunque inferiore ai 60 secondi.
6. Un CCD con buone prestazioni fotometriche deve avere un ridotto “readout noise” (l’errore che si introduce durante la lettura di un fotoelemento della matrice), possibilmente non superiore ai 10 elettroni.
7. E’ senz’altro consigliabile l’uso di digicam commerciali, della classe delle Canon EOS; esse vanno impiegate impostando un valore ISO non superiore a 400, per evitare di aggiungere del “rumore” supplementare all’immagine.
ULTERIORI DETTAGLI SULLE OPERAZIONI DA ESEGUIRE PER L’OSSERVAZIONE DEL TRANSITO DI UN PIANETA EXTRASOLARE
Forniamo qualche ulteriore dettaglio a beneficio di colore che iniziano ora le osservazioni dei transiti extrasolari, indicando passo passo tutte le procedure che ci consentiranno di ottenere il miglior risultato.
CONSIGLIAMO DI EFFETTUARE LE PROCEDURE PER LA DETERMINAZIONE DELL’ESPOSIZIONE CORRETTA IN UNA NOTTE PRECEDENTE IL TRANSITO.
IN UNA NOTTE PRECEDENTE IL TRANSITO, DETERMINIAMO IL CORRETTO TEMPO DI ESPOSIZIONE :
C. Individuata la stella, impostiamo, come tempo di integrazione, ad esempio 60 secondi: per nessun motivo scenderemo al disotto, qualunque sia il telescopio od il CCD impiegato. Il motivo che ci fa affermare che questo è il tempo MINIMO delle singole esposizioni è che ad esso corrisponde, per un generico telescopio amatoriale, un valore ragionevolmente contenuto della scintillazione atmosferica. La scintillazione è la maggior fonte di errore fotometrico ed il suo valore, in funzione del diametro del telescopio e della massa d’aria. RICORDIAMOCI CHE UN QUALSIASI TEMPO DI INTEGRAZIONE COMPRESO TRA 60 SECONDI E FINO A 4-5 MINUTI E’ PERFETTAMENTE ACCETTABILE.
D. FONDAMENTALE: LA STELLA CON IL PIANETA IN TRANSITO NON DEVE AVERE PIXEL SATURI! Anzi, una delle condizioni chiave affinché la precisione fotometrica necessaria per rilevare con chiarezza il transito è che il livello ADU del pixel più luminoso della stella con pianeta in transito sia intorno a 25000-30000 (per una camera CCD a 16 bit). Per ottenere questo risultato si potrà interporre un filtro (R oppure V), per attenuare il flusso luminoso e raggiungere quindi almeno il tempo MINIMO di integrazione. Invece del filtro, si sfocherà l’immagine stellare di 2 o 3 volte la FWHM. UN ECCELLENTE TEMPO DI ESPOSIZIONE, PER UN TELESCOPIO DI 20-30 cm, E’ COMPRESO TRA I 90 E I 180 SECONDI. RICORDATE: AL TEMPO DI ESPOSIZIONE SCELTO DOVRA’ CORRISPONDERE UN LIVELLO DI 25000-30000 ADU DEL PIXEL PIU’ LUMINOSO! Questo valore lo si trova con i software soliti (IRIS, MAXIM, ASTROART).
NELLA NOTTE DEL TRANSITO:
4. UN CONTROLLO UTILE MA NON INDISPENSABILE: Una volta determinata l’esposizione, eseguiremo alcune riprese di test, e con Astroart o MaxIm verificheremo, con il tempo di integrazione determinato, il rapporto S/N della stella con pianeta in transito e delle stelle di confronto. Affinché l’accuratezza delle misure sia di 2/1000 di magn., S/N dovrà essere almeno pari a 500. Nel caso che S/N non raggiunga il valore indicato non aspettiamoci una precisione fotometrica molto elevata.
Prima parte del video di Valentino Luppi, presidente dell'Associazione astrofili Persicetana, predispone la sua Canon Eos 350D per la ripresa di un transito extrasolare al riflettore di 40cm dell'Osservatorio di S. Giovanni Persiceto (BO). E' la prima parte di un video che mostra le operazioni preparatorie per l'osservazione di un transito extrasolare con una digitale CMOS; ciò che mostra Valentino è di notevole interesse perché sono pochi gli amatori di astronomia che usano questi dispositivi digitali per la fotometria di oggetti deboli.
Seconda parte del video di Valentino Luppi
LINK UTILI PER IL PROGETTO "TERRE DEL CIELO - WORLDS OF
THE SKY"
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