• 17 Aprile 2018
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UO4: Sistemi Esoplanetari

Nell’UO4 sono organizzate le attività di ricerca sui sistemi planetari attorno a stelle diverse dal Sole. Le attività previste, molteplici e complementari fra loro, sono finalizzate a esplorare la grande varietà di sistemi planetari esistenti. Il progetto prevede di studiare sistemi con pianeti di massa e dimensione diversa, in orbita attorno a stelle con diverse abbondanze chimiche e in ambienti stellari di diverso tipo per raggiungere una visione quanto più possibile esaustiva della tipologia di sistemi planetari e delle condizioni in cui essi si possono formare ed evolvere. Oggi sappiamo che il Sistema Solare è solo uno dei possibili sistemi planetari, ma non sappiamo quanto sia comune nella Galassia o se esso sia un caso eccezionale. Rispondere a questa domanda permette di capire quanto siano comuni i pianeti abitabili e se la nostra Terra sia unica, rara o, al contrario, molto comune intorno a stelle diverse dal Sole.

Le attività previste includono ricerche con strumenti all’avanguardia già disponibili alla comunità italiana e la preparazione all’utilizzo ottimale degli strumenti di prossima generazione che si stanno già costruendo o che sono in fase di progettazione. Si realizzeranno quindi campagne osservative di cui si analizzeranno i dati ottenibili nel breve termine, e contemporaneamente si prepareranno i programmi di osservazione con gli strumenti disponibili nel prossimo futuro (es., ESPRESSO, SHARK-NIR, SHARK-VIS, si veda UO2 e UO3), in modo da essere pronti all’analisi dei dati che ne deriveranno. Questa strategia porrà i ricercatori italiani alla frontiera della ricerca astrofisica internazionale. Infine, nel caso di strumentazione ancora in fase di progettazione (es., HIRES, si veda UO3), si realizzeranno simulazioni realistiche utili a definire i requisiti scientifici e tecnici. Il progetto segue quindi un percorso a passi successivi che porterà in futuro alla rivelazione e caratterizzazione di pianeti sempre più piccoli e sempre più simili alla Terra.

Il gruppo coinvolto nell’UO include tutti gli esperti italiani del settore, che da tempo collaborano tra loro, uniti dalla consapevolezza del fatto che “fare sistema” sia l’unica strada percorribile per avere un ruolo di rilievo a livello internazionale e per ottenere il giusto ritorno verso le nuove generazioni di ricercatori dagli investimenti cospicui in strumentazione da terra (TNG, LBTO, EELT) e della spazio (CHEOPS, JWST, PLATO, Ariel) anche nell’ambito della contribuzione nazionale a ESO e ESA.

Le attività dell’UO sono declinate in modo naturale in pacchi di lavoro, ognuno dei quali avrà un obiettivo scientifico specifico da raggiungere con strumenti e metodologie appropriate. Così l’ambiente circumstellare e i pianeti più freddi a lungo periodo, saranno studiati con SPHERE (ESO) e LMIRCAM (LBT), mentre la rivelazione e caratterizzazione dei pianeti interni, sarà effettuata con GIARPS (TNG), strumento che non ha rivali al mondo per misure di velocità radiali ad altissima precisione dal visibile all’infrarosso. In questo modo si potranno osservare i sistemi in formazione, quando è ancora presente il disco circumstellare, i pianeti appena nati, ancora vicini al sito di formazione e quelli in fase più avanzata. Seguiremo quindi in modo completo il percorso evolutivo dei sistemi planetari intorno a stelle di diversa massa.

Un aspetto importante, che richiede molta attenzione, è la conoscenza delle proprietà e dell’evoluzione della stella centrale, che determina l’irraggiamento ricevuto dal pianeta. Inoltre, poiché i parametri planetari sono misurati quasi sempre relativamente ai parametri stellari relativi (es., rapporto tra la massa del pianeta e quella della stella), la determinazione delle proprietà stellari è fondamentale e quindi oggetto di uno specifico pacco di lavoro. Esperti di fisica stellare e di formazione planetaria forniranno al progetto le necessarie competenze per l’interpretazione dei dati e la modellizzazione della fenomenologia osservata.

Un punto cruciale, cui sarà dedicato un task specifico, sarà la scelta dei campioni da osservare: una selezione accurata dei target può infatti contribuire in modo determinante all’ottimizzazione dei risultati. In particolare, il progetto prevede di studiare i sistemi planetari scoperti dai satelliti K2 e TESS. La rilevanza di questi sistemi dipende dal fatto che il loro raggio è già stato misurato (da K2 e TESS) e quindi, ottenendo la misura della massa (uno dei task del nostro progetto), si ricava la loro densità e quindi la loro struttura interna. Ciò permette di distinguere, per esempio, fra pianeti gassosi, di ghiaccio o rocciosi. Inoltre per questi pianeti, grazie alla presenza dei transiti, è possibile ricavare informazioni dettagliate sull’orbita ed effettuare misure spettrofotometriche per lo studio delle loro atmosfere.

La UO si occuperà di identificare e implementare relazioni con altri progetti e strumenti. Ciò include il coordinamento della preparazione di proposte con obiettivi scientifici complementari a quelli del progetto, ad es. di ALMA, Spitzer, CHANDRA/ XMM, LBTI, JWST; l’ottimizzazione dello sfruttamento scientifico delle data release iniziali di Gaia; l’interazione con i team scientifici di TESS e CHEOPS per un mutuo scambio di informazioni su oggetti di interesse; il contributo alla preparazione del programma scientifico di PLATO, ARIEL, E-ELT, e WFIRST.

Infine i risultati ottenuti dall’UO4 saranno di grande importanza per le attività di outreach previste nell’UO1. Infatti, l’astrofisica dei pianeti extrasolari, e la ricerca di pianeti abitabili simili alla Terra è uno dei temi che meglio si presta alla divulgazione scientifica, riscontrando sempre un grandissimo interesse presso il grande pubblico e gli studenti.

Gli obiettivi scientifici dell’UO4 richiedono l’uso di strumentazione ad alta risoluzione spaziale e/o spettrale, collegandosi in modo naturale con le attività delle UO2 e UO3. Le attività si realizzeranno tramite un certo numero di task interconnessi: Il task WP4.2, è propedeutico alle attività delle altre Unità, a cui fornirà i target da osservare allo scopo di massimizzare i risultati scientifici. I task WP4.3, WP4.4, WP4.5 saranno incentrate sull’osservazione e analisi di diversi tipi di sistemi e costituiscono il core del progetto, il WP4.6 è focalizzato sulle stelle ospiti, riceverà i dati dai WP osservativi (WP4.3, WP4.4, WP4.5) cui fornirà un feedback sulle proprietà della stella, fondamentali per la corretta analisi dei sistemi planetari. Infine il WP4.7 riceverà le informazioni prodotte dagli altri task allo scopo di estrarre una visione unitaria dei sistemi planetari nell’intorno solare. Il collegamento e le sinergie con altri progetti presenti e futuri sarà mantenuto dal WP4.1 di coordinamento.

L’UO4 è organizzata in 7 WPs:

 

Componenti l’UO4:

Alcalà Juan, Andretta Vincenzo, Antoniucci Simone, Bacciotti Francesca, Barbato Domenico, Bedin Luigi, Biazzo Katia, Bonomo Aldo, Cappellaro Enrico, Catanzaro Giovanni, Cecchi Pestellini Cesare, Ciaravella Angela, Claudi Riccardo, Codella Claudio, Colombo Lorenzo, Cosentino Rosario, Covino Elvira, D’Orazi Valentina, Damasso Mario, Damiani Francesco, Damiano Mario, Desidera Silvano, Fedele Davide, Flaccomio Ettore, Fontani Francesco, Frasca Antonio, Galli Daniele, Gandolfi Davide, Garrido Antonio, Garufi Antonio, Giallongo Emanuele, Giannini Teresa, Gonzalez Esther, Gratton Raffaele, Harutyunyan Avet, Lanza Nuccio, Lattanzi Mario, Leto Giuseppe, Libralato Mattia, Locatelli Ugo, Locci Daniele, Lodato Giuseppe, Maggio Antonio, Malavolta Luca, Marzari Francesco, Massi Fabrizio, Messina Sergio, Micela Giuseppina, Molinari Emilio, Nardiello Domenico, Nascimbeni Valerio, Nisini Brunella, Padovani Marco, Pagano Isabella, Petralia Antonino, Pinamonti Matteo, Pinna Enrico, Pino Lorenzo, Piotto Giampaolo, Podio Linda, Poretti Ennio, Prisinzano Loredana, Rigliaco Elisabetta, Sicilia Daniela, Sozzetti Alessandro, Testi Leonardo, Turatto Massimo, Turrini Diego, Zanni Claudio, Zingales Tiziano.