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La nostra missione
Benvenuto su Planet Hunters TESS. Con il tuo aiuto, possiamo scoprire nuovi pianeti attorno a stelle al di fuori del nostro Sistema Solare!
Il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ci fornisce un'enorme quantità di dati che ci consentono di cercare pianeti al di fuori del nostro Sistema Solare. Ogni due anni TESS sarà impegnato a osservare duecentomila stelle luminose vicine, misurando e registrando la loro luminosità ogni due minuti. Con il tuo aiuto, speriamo di scoprire molti sistemi planetari interessanti, permettendoci di esplorare la formazione e l'evoluzione di questi mondi. Le nostre scoperte potrebbero addirittura portarci un passo avanti verso la risposta alla domanda a cui tutti cerchiamo di rispondere: siamo soli nell’Universo?
Potresti essere la prima persona a scoprire un pianeta attorno a una stella vicina nella Via Lattea! Vuoi provarlo?
Cos'è un pianeta extrasolare?
Photo credits: Nora Eisner (star adapted from NASA image)
Gli esopianeti sono pianeti oltre il nostro Sistema Solare che orbitano attorno a stelle diverse dal Sole. Il drastico miglioramento dei telescopi negli ultimi 50 anni ci ha permesso di trovare migliaia di esopianeti da quando il primo è stato scoperto alla fine del XX secolo. Sebbene molti di questi esopianeti trovati assomiglino ai pianeti trovati nel Sistema Solare, ci siamo imbattuti anche in sistemi strani tra cui pianeti giganteschi in orbite vicine alla loro stella (chiamati Giove Caldo) e pianeti che orbitano attorno a più stelle (pianeti circumbinari).
Come rileviamo i pianeti?
È estremamente difficile vedere direttamente gli esopianeti, anche con i telescopi più grandi. Questo perché i pianeti sono nascosti nella luce brillante emessa dalla loro stella ospite. Possiamo invece dedurre la loro presenza monitorando la luce delle stelle.
TESS registra come varia la luminosità delle singole stelle nel tempo. Questa serie temporale di misurazioni della luminosità è nota come curva di luce. Quando un pianeta extrasolare passa, o transita, davanti alla sua stella ospite, la stella si affievolisce momentaneamente e vediamo un calo nella sua curva di luce. Questo metodo per rilevare i pianeti è noto come Metodo del transito e si è già dimostrato estremamente efficace.
Ecco un esempio semplificato di come appare la curva di luce di un transito. Mostra che quando il pianeta passa davanti alla sua stella ospite, la luce che riceviamo diminuisce.
Photo credits: Nora Eisner
Per poter osservare un transito è necessario che il sistema planetario sia orientato in modo che il pianeta passi tra noi e la stella ospite (come mostrato sul lato destro dell'immagine sotto). Se questo è il caso, vedremo un calo ogni volta che il pianeta completa un'orbita completa attorno alla stella. Se il pianeta non incrocia la nostra linea visiva, perderemo il transito (mostrato a sinistra).
Photo credits: Nora Eisner
Questo breve video mostra il comportamento della curva di luce mentre un pianeta passa davanti a una stella:
Photo credits: Oscar Barragan
L'entità dell'avvallamento nella curva di luce dipende sia dalla dimensione della stella che da quella del pianeta. Innanzitutto, per una stella di una sola dimensione, se il pianeta in transito è più grande bloccherà più luce stellare, e quindi la flessione nella curva di luce sarà maggiore. Al contrario, per un pianeta della stessa dimensione, se la stella è più grande (ad esempio una nana G come il Sole) il transito sarà meno profondo rispetto a quando la stella è più piccola (ad esempio una nana M).
Photo credits: Nora Eisner
La profondità dei transiti può variare notevolmente. Giove, il pianeta più grande del nostro Sistema Solare, ha una profondità di transito di circa l'1% quando passa davanti al Sole. La Terra, tuttavia, è un pianeta molto più piccolo e blocca solo lo 0,01% della luce quando transita davanti al Sole! I numeri sull'asse verticale dei grafici delle curve di luce mostrati nel progetto rappresentano la diminuzione percentuale della luce rispetto alla luce media emessa dalla stella. Conoscendo la profondità del transito e la dimensione della stella, possiamo calcolare la dimensione del pianeta utilizzando questa equazione:
Nel nostro Sistema Solare abbiamo otto pianeti di varie dimensioni. Non dovrebbe quindi sorprendere che anche altre stelle possano ospitare più mondi. Le curve di luce di tali sistemi esoplanetari mostrano molteplici transiti dai diversi pianeti, che probabilmente hanno profondità diverse a causa delle loro diverse dimensioni. È probabile anche che siano separati in modo irregolare, poiché diversi pianeti orbitano attorno alle stelle a velocità diverse, proprio come i pianeti del nostro Sistema Solare (Giove impiega 12 volte più tempo della Terra per completare un'orbita). Di seguito è mostrato un esempio di curva di luce. Se vedi un sistema con più pianeti, evidenzia tutti i transiti che vedi.
Un sistema con più pianeti ben studiato è Trappist-1, che ha sette pianeti che orbitano attorno a una stella a 100 trilioni di chilometri dalla Terra. Il fatto che possiamo vedere i pianeti trappisti è incredibile. Per metterlo in prospettiva, vedere i transiti di Trappist-1 equivale a rilevare un moscerino della frutta che passa proprio davanti al faro di un’auto che si trova a metà strada tra noi e la luna. Ma possiamo farcela!
Photo credits: NASA/JPL-Caltech
Pianeti attorno a stelle vecchie: in arrivo!
Una delle più grandi domande irrisolte in astronomia è: come cambiano i sistemi planetari nel tempo? Trovando e studiando i pianeti attorno alle stelle di età diverse, possiamo iniziare a rispondere a questa domanda!
Se sei interessato ad aiutarci a trovare pianeti attorno a queste stelle più vecchie e a rispondere a queste domande entusiasmanti ed eccezionali in astronomia, vai al flusso di lavoro "Trovare pianeti attorno a stelle vecchie" dalla pagina principale di destinazione TESS di Planet Hunters. Questo ti mostrerà esclusivamente le curve di luce delle stelle più vecchie che contengono la chiave per aiutarci a capire come i pianeti e le stelle invecchiano insieme e forniranno scorci di come potrebbe apparire il Sistema Solare tra miliardi di anni!
Nonostante quanto siano entusiasmanti questi pianeti, possono essere un po’ difficili da trovare! Come mostrato sopra, la dimensione della stella ospite influenza la profondità dell’evento di transito. Man mano che una stella invecchia, le sue dimensioni aumentano e quindi possiamo aspettarci che i transiti siano leggermente meno profondi nei dati, ma possono essere trovati!
Photo credits: Nick Saunders
Quindi cosa intendiamo per stella "vecchia"?
Stelle e pianeti si formano da una gigantesca nube di gas e polvere che collassa per formare sistemi stellari (+ planetari). Una volta completamente formata, una stella trascorre la maggior parte (oltre il 90%) della sua vita come stella della "sequenza principale" (o, come mi piace chiamarla, una stella di "mezza età"). Durante questo periodo della vita della stella, la stella ha generato energia (che viene irradiata come la luce che vediamo) utilizzando l'idrogeno in elio nel suo nucleo. Una volta che la stella ha esaurito questa fonte di energia, entra nella fase successiva della sua vita e diventa una stella “vecchia”. Durante questa fase, le stelle vengono spesso venerate come stelle "post-sequenza principale" o "evolute". (Nota a margine: agli astronomi piace dare a un singolo fenomeno più nomi per mantenerlo confuso). Alla fine, le stelle esauriscono tutta l'energia disponibile e diventano un prodotto finale stellare come una nana bianca (non tutte le stelle diventano nane bianche, ma le stelle come il nostro Sole lo fanno). Curiosità: le nane bianche sono pesanti quanto il nostro Sole ma piccole quanto i pianeti, quindi sono molto, molto dense.
Di seguito è riportato uno schema dell'evoluzione di una stella come il nostro Sole. Il nostro Sole ha attualmente un’età di circa 4,5 Gyr (4,5 miliardi di anni), quindi circa a metà della fase della sequenza principale (mezza età) della sua vita.
Photo credits: Nick Saunders and Sam Grunblatt
Questo progetto verrà lanciato molto presto, quindi rimanete sintonizzati!
Stelle
La stragrande maggioranza delle stelle non sono sole, ma esistono invece in sistemi di stelle doppi o addirittura tripli che orbitano l'uno attorno all'altro. Quando una di queste stelle passa davanti a un'altra (come vista da noi), la luminosità che osserviamo cambia, in modo simile a quanto accade durante il transito di un pianeta. Questo è noto come binaria ad eclisse. Le curve di luce dovute a una binaria eclissante mostreranno spesso due cali di luminosità di dimensioni diverse.
Se vedi una curva di luce con una binaria ad eclisse, contrassegnala come transito e parlane in Discussione.
Variabilità stellare
A complicare ulteriormente le cose, vediamo anche cambiamenti di luminosità dovuti alla variabilità della stella. Le stelle hanno macchie stellari proprio come il Sole ha macchie solari, e mentre ruotano con la stella provocano fluttuazioni periodiche nella luminosità osservata. Queste variazioni tendono ad essere lente e graduali e si verificano generalmente nell’arco di un paio di giorni. Al contrario, ci aspettiamo che i pianeti transitino a un ritmo molto più rapido, in poche o decine di ore, con conseguenti cali più ristretti nelle curve di luce.
Le stelle possono anche pulsare. Questo è il momento in cui il raggio della stella cambia nel tempo e quindi la luminosità fluttua. Questo effetto varia da molto rapido, su una scala temporale di poche ore, a estremamente basso, su una scala temporale di anni.
Maggiori informazioni su TESS
Photo credits: Nasa's Goddard Space Flight Center
TESS è stato lanciato il 18 aprile 2018 a bordo di un razzo SpaceX Falcon 9 e ora orbita attorno alla Terra al doppio della velocità della Luna. Nei prossimi due anni questo sorprendente nuovo satellite osserverà l'intero cielo suddividendolo in 26 settori diversi. Ogni settore è sorvegliato da quattro potentissime telecamere, che insieme coprono una zona di cielo con dimensioni di 24 per 96 gradi. Puoi scoprire esattamente dove punta il satellite in link. Le stelle di ciascuno di questi settori verranno monitorate per almeno 27 giorni, registrandone la luminosità ogni 2 minuti.
Photo credits: Nasa's Goddard Space Flight Center
Guarda questo video per scoprire di più su come funziona TESS:
Effetti sistematici
TESS è fantastico, ma nessun sistema è perfetto, quindi ci sono alcuni effetti sistematici che possono essere visti nello stesso momento in più curve di luce. Questi spesso si presentano come punti dati sempre più sparsi o come un salto improvviso nella curva di luce. Ne abbiamo visti molti nei dati del Settore uno e due, tuttavia, la loro frequenza e gravità continuano a diminuire man mano che impariamo di più su come funziona TESS.
Ogni volta che il satellite invia i dati Terra, cosa che avviene intorno ai 14 giorni e dura circa 4 ore, le condizioni del satellite possono cambiare leggermente, ad es. a causa delle variazioni di temperatura dell'apparecchiatura. Ciò causa un "problema tecnico" nelle osservazioni e quindi non mostriamo questi dati. Inoltre, anche i punti dati che circondano questa regione 'mascherata' della curva di luce potrebbero mostrare qualche comportamento strano. Chiamiamo questi eventi eventi focus.
Dati simulati
Uno dei nostri obiettivi principali del progetto Planet Hunters TESS è scoprire di più sulla diversità dei pianeti e capire che tipo di sistemi solari esistono. Troveremo molti sistemi planetari con Planet Hunters TESS, ma per poter interpretare correttamente i nostri risultati dobbiamo capire quanto è completo il nostro campione. Ad esempio, i pianeti molto piccoli sono molto difficili da trovare e potremmo non vederne nessuno nei dati TESS, ma questo non significa che non esistano.
Per determinare che tipo di pianeti possiamo e non possiamo trovare con Planet Hunters TESS, di tanto in tanto ti mostriamo una curva di luce simulata. Così come viene simulato, conosciamo tutti i parametri della curva di luce, compresa la profondità del transito, il periodo orbitale del pianeta e la variabilità della stella. I risultati dei dati simulati sono essenziali per definire la completezza dei nostri pianeti in funzione delle dimensioni (profondità dell'evento di transito) e del periodo orbitale (numero di transiti). Questa è una parte cruciale del progetto che ci consente di rispondere ad alcune delle domande più interessanti e fondamentali su come si formano i pianeti e i sistemi solari.
Ricorda che non ti stiamo mettendo alla prova né stiamo cercando di addestrarti; stiamo testando il sistema per permetterci di interpretare correttamente tutte le vostre classificazioni. Ti diremo sempre quando incontri una simulazione dopo averla classificata: ti diciamo che si tratta di una simulazione dopo, e non prima, per garantire che non venga introdotta alcuna distorsione. Le simulazioni ci danno anche la possibilità di darti un feedback sulla tua classificazione. Otterrai molte classificazioni corrette quindi non scoraggiarti se hai perso alcuni transiti, alcuni transiti simulati sono volutamente molto difficili da individuare e quel risultato ci aiuterà ad analizzare i risultati complessivi.
Il feedback sarà simile all'immagine qui sotto, dove una colonna verde indica che hai contrassegnato correttamente un transito e una colonna rossa indica che ne hai mancato uno. A volte i transiti sono così piccoli che sono impossibili da vedere, questo accade quando il pianeta è molto piccolo rispetto alla stella ospite. La variabilità della stella le renderà inoltre sempre più difficili da vedere. Il numero di simulazioni visualizzate diminuirà man mano che eseguirai più classificazioni.
Perché abbiamo bisogno di te
Scienziati di tutto il mondo hanno sviluppato algoritmi informatici estremamente efficienti che cercheranno segnali ripetuti nelle curve di luce di TESS. Tali tecniche si sono già dimostrate estremamente efficienti nella ricerca dei pianeti, ma una macchina può fare solo un certo limite. I sistemi planetari sono estremamente complessi e le loro curve di luce non sono mai esattamente le stesse. Questo, combinato con la variabilità delle stelle, può confondere i nostri algoritmi informatici, producendo risultati errati o omettendo completamente i sistemi planetari. Il cervello umano, tuttavia, è eccellente nel rilevare schemi che le routine automatizzate potrebbero non cogliere, ed è per questo che abbiamo bisogno del tuo aiuto!
Ad oggi, i volontari di Planet Hunters hanno trovato oltre 100 nuovi sistemi planetari nei dati del predecessore di TESS, Kepler, e siamo entusiasti di trovarne ancora di più con i dati di TESS. Il prossimo pianeta sarà scoperto da te?
Politica PHT
Planet Hunters è il lavoro di un team dedicato e trae il suo valore dagli sforzi dei partecipanti volontari. Per garantire che venga dato credito, chiunque pubblichi risultati basati sull'uso delle informazioni di Talk è tenuto a: 1. Citare Eisner et al. 2. Contatta il team PH (tramite e-mail a contact@zooniverse.org) per discutere i crediti e, laddove i risultati dipendano sostanzialmente da Planet Hunters, la paternità e 3. Dare credito ai volontari che hanno contribuito. Un elenco di tali volontari può essere fornito dal team PH.
L'accordo con questa politica è necessario per utilizzare i risultati della piattaforma.