Individuare esopianeti con telescopi amatoriali

Ciao a tutti,
spero che questa sia la sezione più adatta per discutere di questo argomento.

Ho scoperto questa possibilità un paio di settimane fa, prima pensavo fosse un ambito riservato a strumenti dedicati: parlando con il presidente del gruppo di cui faccio parte ho scoperto che lui ha realizzato la sua tesi di laurea proprio parlando dell'individuazione di un pianeta extrasolare con la strumentazione del nostro osservatorio; la cosa mi ha entusiasmato e punto a provarci anche io.
La cosa che mi interessava discutere é come questa individuazione si fa: so che si deve studiare la curva di luce di una stella osservando i cali di luminosità, ma esistono software che aiutano l'individuazione? E poi è possibile con analisi fotometrica anche individuare la composizione dell'atmosfera?

Lo studio e la ricerca di esopianeti è un argomento che mi interessa moltissimo e che mi piacerebbe approfondire, se avete anche qualche articolo/libro da consigliare a riguardo accetto volentieri consigli

Ciao Gianluca non sono un eperto in materia ma...

hai provato a dare uno sguardo qui?

http://www.danielegasparri.com/libro...4_estratto.pdf

o qui?

http://danielegasparri.blogspot.it/2...trasolare.html

Questo è un bell'argomento! ;)

Grazie Corrado, il libro lo avevo visto e mi sono letto l'estratto per il momento, ma sembra scritto molto bene e potrei pensare di comprarlo; l'articolo sul sito di Daniele Gasparri invece non l'avevo visto, molto interessante e ho trovato molte risposte alle mie domande.

È un argomento interessante, adesso vedo di convincerli a farmi usare il telescopio e il CCD per fare qualche tentativo su esopianeti conosciuti per prendere la mano.

Bello...ma come si inizia? Punto una stella a caso e spero che intorno ci giri un pianeta? Ci sono dei sistemi per individuare possibili stelle candidate ad ospitare pianeti?

Beh, se vuoi tentare di scoprire un nuovo esopianeta credo di sì, per fare qualche prova io però pensavo di guardare i dati degli espianti conosciuti per individuare il transito preciso di uno di essi e vedere cosa e come si riesce a fare con la nostra strumentazione, poi se tutto va bene si vedrà.
Non so poi che metodo usano gli scienziati per decidere quale stella analizzare, sicuramente non andranno a scegliere quelle troppo giovani o quelle ormai a fine vita, e magari anche stelle non troppo grandi ma sono solo mie supposizioni.

Credo che le stelle più papabili per trovare esopianeti fanno parte di sistemi binari "vedi Alfa Centauri" non è comunque semplice tutto il contesto, neanche a pensare ai nostri strumenti, le riprese saranno sempre continue negli anni e si misura di tutto, variazioni di luce della stella e chissà quanti altri dati, per i pianeti del sistema solare è stato un po diverso, Plutone è stato scoperto tramite fotogrammi su lastra comparati uno sull'altro e confrontati in sequenza, allora è saltato fuori l'oggetto in movimento, vicino,ad una stella, che sia anche relativamente vicina non credo che abbiamo strumenti idonei, per fare un esempio facciamo già fatica a trovare le Comete...

La pensavo anch'io cosi', poi @Enrico Corsaro ha postato questo:

https://www.astronomia.com/forum/sho...la-video-reale

...e non so piu' cosa pensare :) ... salvo che l'umanita' ha ingegno da vendere.

Quel video ha veramente sorpreso anche a me, e se non ricordo male un altro articolo parlava di un nuovo metodo per fotografare pianeti molto più vicini alla loro stella. È veramente un settore interessantissimo.

E' la nuova frontiera dell'astronomia. In bocca al lupo per le ricerche ;)

Crepi ;)

Appena si sistemerà il tempo farò qualche prova con il CCD. Per caso conoscete qualche sito dove possa trovare i vari transiti e dati degli esopianeti?

Comunque l'autore del libro al primo link (che è un grande veramente ) ha scoperto un pianeta usando attrezzature amatoriali come la nostre! Si può fare!!!!!!

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Citazione:

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Originariamente Scritto da Gianluca97

Crepi ;)

Appena si sistemerà il tempo farò qualche prova con il CCD. Per caso conoscete qualche sito dove possa trovare i vari transiti e dati degli esopianeti?

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Ti propongo HD 7924 visibile tutto l'anno relativamente vicina "il minimo" molto interessante...
https://www.astronomia.com/forum/sho...ht=super+terre

Si può fare eccome!!! Anzi vista la quantità di stelle credo che anche gli astrofili possano dare un loro grande contributo in questo campo, avevo letto di un gruppo di astrofili che collaborava con la comunità scientifica (non ricordo il nome preciso) appunto per la scoperta di pianeti.

Grazie @frignanoit, proverò con quei pianeti quando potrò farlo ;)

Una cosa che sarebbe utile per l'osservazione è sapere di quanti millesimi di magnitudine cala la luminosità della stella, sapete per caso dove potrei trovare questi dati?

Con l'associazione di cui faccio parte, facciamo questo lavoro
riguardante gli esopianeti da molto tempo e io anche se in
maniera un po' anomala faccio parte di questa sezione e
collaboriamo con l'osservatorio di SanPietroburgo (su loro richiesta).
Noi però non scopriamo questi pianeti e sinceramente non
saprei neanche come si fa, ma forniamo dati per poter essere
usati per questa ricerca. I dati di queste stelle che hanno pianeti,
sono sono forniti da telescopio Kepler e poi noi li teniamo
sotto controllo utilizzando il metodo dei "Transiti".
I dati relativi ai transiti, li potete trovare qui:
http://var2.astro.cz/ETD/
In giugno, anche se non ho ancora dati alla mano,
gli amici del CAAT, ci hanno chiesto una serata per vedere in
che modo si lavora e se tutto va bene, dovremmo fare anche una
diretta web, quindi quando so qualcosa in più ve lo comunico.

gianluca
mi sembra attinente?

https://www.accademiadellestelle.org...un-esopianeta/

Assolutamente attinente! Grazie per la segnalazione Corrado
Molto interessante, non sono riuscito però a capire dove si trova questo catalogo :confused:
Fa capire comunque quanto sia vasto questo campo di ricerca.

Nella notizia originale puoi aprire diversi link...

Si tratta di un campo in forte sviluppo, che però necessità di strumentazione molto molto sofisticata.
Il mestiere dell'astrofilo è certamente d'aiuto per quanto riguarda i potenziali esopianeti di stelle in nostra prossimità. Quando però ci spingiamo oltre, anche le strumentazioni più potenti da terra cominciano ad avere dei problemi seri, inevitabilmente.
Gran parte del gioco lo fa l'atmosfera terrestre, ma poi intervengono anche i limiti di risoluzione e sensitività degli strumenti, che dovrebbero rilevare variazioni di luminosità sempre più piccole e impercettibili.
Penso che comunque in futuro si potrà arrivare a usare tecniche come la direct imaging anche a livello amatoriale, perchè no...;)

Assolutamente d'accordo

Corrado

Perfettamente d'accordo anche io.
Comunque anche se ristretto alle stelle relativamente vicine ce ne sono abbastanza, a livello personale poi deve essere già una bella soddisfazione riuscire ad individuare un pianeta già scoperto.
Chissà quali sorprese ci riserverà il futuro, basta vedere a che livelli siamo arrivati oggi ;) (concedetemi di essere ottimista :D)

Certo che si, è il bello di poter vedere con le proprie forze e capacità ciò che viene normalmente osservato con strumenti dedicati e non a misura d'uomo!

Anche questo potrebbe essere attinente:

La NASA inaugura il sito Blackyard Words: Planet 9, la prima piattaforma di scienza partecipativa con cui astronomi in erba studieranno i dati raccolti dalla missione WISE per trovare indizi sul misterioso nono pianeta e su altri oggetti ancora sconosciuti

http://home.dtm.ciw.edu/ebps/


Tutta la notizia qua
http://www.asi.it/it/news/scienziati...accia-di-mondi

Molto interessante anche questa cosa.

Aggiorno questa discussione.

Mi sono letto con grande interesse e attenzione il libro di Daniele Gasparri, veramente ben fatto e utilissimo: scritte tutte le informazioni partendo dalla teoria che sta dietro all'analisi di un transito fino alla tecnica di ripresa e creazione dei vari file di dati.

All'osservatorio ho scoperto che è un argomento che interessa a molti, infatti abbiamo deciso di tentare a fine mese con la Luna meno invasiva e, si spera, un tempo clemente. La prossima settimana dovremmo fare il test per verificare la linearità del CCD (abbiamo una SBIG ST-10 XME).
Come primo tentativo vogliamo provare qualcosa di semplice, quindi un gioivano caldo è l'ideale, sempre nel libro di Gasparri c'è un piccolo elenco di esopianeti che causano una diminuzione di più dell'1% della luminosità durante il transito; comunque siamo alla ricerca del candidato ideale.
Vi terrò aggiornati.

se punti a caso una stella per individuare un esopianeta o un sistema di pianeti , la probabilità di beccarli è veramente bassa.... circa lo 0.5% cioè per beccarne uno in media dovresti tentare su 200 stelle diverse.

questo perche la probabilità è definita come casi favorevoli su casi totali.


Il fatto è che per beccare un transito tu lo devi vedere... cioè rispetto la nostra linea di vista il pianeta deve passare davanti alla stella, ma se il piano orbitale del pianeta è troppo inclinato rispetto la nostra linea di vista noi non vediamo il transito.
Per fare un esempio se il pino orbitale è ortogonale alla nostra linea di vista noi non vediamo il transito ma vedremmo il pianeta che gira attorno alla stella.

Per avere le condizioni di transito dobbiamo avere che a*cos(i) ≤ R + r
dove a è la lunghezza dell'orbita
i angolo di inclinazione rispetto la linea di vista
R raggio della stella
r raggio del pianeta
ovvero cos(i) ≤ (R + r) / a

ora i può variare tra 0 e 90 gradi di inclinazione , 90 gradi corrisponde al fatto che il pianeta passi davanti all'equatore della stella , 0 gradi che passi sopra il polo nord della stella.

allora il coseno varierà tra 0 e 1

se cos(i) lo chiamo x

allora i casi favorevoli sono l'integrale in dx tra 0 e (R + r )/a

i casi totali sono l'integrale in dx tra 0 e 1

facendo il rapporto otteniamo che P = (R+r) /a considerando R come raggio solare
r raggio terrestre
e a come 1UA otteniamo 0.5 % di probabilità

spero di essermi spiegato con le figure sarebbe piu semplice

qualcuno sa come usare i simboli qui sotto ?


\int \theta \sum_{n = 0}^\infty
se li uso mi viene scritto questo

Sì ti sei spiegato bene.

Comunque preciso che noi non vogliamo trovare un pianeta puntando una stella a caso, ma prenderemo delle effemeridi precise per il transito dei vari pianeti e sceglieremo di conseguenza.
Il nostro scopo è provare l'analisi di un transito e magari usare successivamente i dati e le informazioni ricavate per le nostre divulgazioni; sicuramente se la cosa avrà successo diventerà non solo una prova ma qualcosa che faremo con costanza anche perché ho scoperto che sempre tramite la fotometria differenziale è possibile studiare molti altri fenomeni: individuare le stelle variabili, studio delle supernovae, analisi dei periodi di rotazione dei corpi celesti all'interno del nostro sistema solare, presenza di macchie su altre stelle e determinare una eventuale deformazione delle stelle nei sistemi binari stretti.
Non so quante di queste cose siano fattibili con strumenti amatoriali, ma è molto interessante e la cosa mi affascina parecchio.

Citazione:

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Originariamente Scritto da Gianluca97

Una cosa che sarebbe utile per l'osservazione è sapere di quanti millesimi di magnitudine cala la luminosità della stella, sapete per caso dove potrei trovare questi dati?

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se conosci le dimensioni del pianeta i dati te li potresti ricavare da solo.

partendo dalla definizione di magnitudine

F_2 / F_1 = 100^(m_1 - m_2) / 5

se conosci la magnitudine della stella in questione allora conosci il suo flusso

il flusso è definito come

F = L / 4πR^2

la luminosità L = sigma*T^4*4πr*2
allora il flusso sarà F = sigma*t^4
allora la luminosità sara L = F * 4πr^2

ora se un pianeta passa davanti alla stella di luminosità nota e conosciamo le dimensioni del pianeta la luminosità sarà la luminosità dell stella meno una sferetta di dimensioni del pianeta con luminosità pari a quella della stella.
ovvero

L = F*4πR^2 - F*4πr^2

R raggio stella
r raggio pianeta

e conosciamo la diminuzione di luminosità ... tornando indietro col procedimento troviamo la magnitudine della stella quando c'è il transito ... immagino che comunque sia più comodo parlare di luminosità piuttosto che frazioni di magnitudini anche perche penso siano valori veramente piccoli.

Questo se conosci la dimensione del pianeta ... ma penso che su internet questo dato sia più reperibile rispetto la variazione della magnitudine.


Comunque non riesco a usare i comandi LATEX se qualcuno sa come farlo mi aiuti please hahaha

di sicuro so che si possono osservare e determinare le caratteristiche di un sistema binario di stelle con strumenti amatoriali

per il resto non saprei

Anche se non ho ben campito tutto quello che hai scritto ti ringrazio per aver spiegato bene questa cosa.
I valori che servono come raggio della stella, del pianeta e magnitudine della stella sono tutte informazioni facilmente reperibili ovunque, il problema era proprio capire a quanto corrisponde il calo di magnitudine, ora mi studio con calma le formule che hai scritto e vedo di capirle bene.
Grazie ancora ;)

Ho letto di quelle possibilità usando la fotometria differenziale sul libro di Gasparri che è riferito solo a strumenti amatoriali quindi credo siano tutte possibili, ma non lo so con esattezza.

Probabilmente mi sono spiegato male ... e il fatto che non riesco a usare latex mi fa soffrire hahah
Te per caso sai come fare ?

Per chiarimenti sono sempre qui

No, non so proprio come si usa latex.

Ok, adesso mi è chiaro quasi tutto, prima mi confondeva la scrittura infatti non capivo il singolo del Pi greco.
Ti chiedo però qualche chiarimento:
i due raggi sono espressi in metri?
Poi la cosa che ancora non mi è chiara, tu dici che se conosco la magnitudine allora conosco il flusso, seguendo questa formula F = L / 4πR^2 io vedo L indicata come luminosità, sapevo però che c'era una differenza tra luminosità e magnitudine, ma non ne sono certo, nel caso mi sbagliassi stiamo parlando della magnitudine apparente vero?

@mazzolatore, sei pregato di non utilizzare abbreviazioni nei tuoi post. Ti ho già corretto due volte...:whistling:

i raggi sono espressi nell'unità di misura che più ti aggrada xD non è importante
i metri forse sono un pò troppo scomodi generalmente sono km ma non c'è alcuna differenza ....

Dalla magnitudine ricavo il flusso ... ma non dalla formula che hai scritto tu ma dalla seguente.

F_2 / F_1 = 100^(m_1 - m_2)/5

il flusso della nostra stella è F_2 e la magnitudine apparente che conosciamo è m_2 mentre m1 e F_1 sono flusso e magnitudine di una stella nota.

Dal flusso allora usando la formula F = L /4πr^2 troviamo la luminosità.

Inoltre la luminosità è l'energia emessa per unità di tempo quindi joule / secondi cioè WATT , mentre la magnitudine è un numero senza unità di misura che serve solo per classificare la stella.

Il primo a parlare di magnitudini fu ipparco da nicea 190 a.C e distinse le stelle in 6 categorie numerate da 1 a 6. queste categorie le chiamò magnitudini.
m=1 significava stella molto luminosa
m=6 stella poco luminosa

quindi magnitudine bassa = luminosità alta e viceversa.
Nel 900 l'idea di ipparco venne migliorata usando le conoscenze accumulate negli anni cioè che l'occhio umano avesse una sensibilità logaritmica alla luce allora si definisce la magnitudine nel seguente modo:


un oggetto con magnitudine 5 volte meno di un'altro è luminoso 100 volte di più.
da qui la formula

F_2/F_1 = 100^(m_1 - m_2) /5
infatti se m_2 = 0 e m_1 = 5 abbiamo F_2 = 100 volte F_1

oggi le classi di magnitudini sono 57 da -27 a 30

-27 circa magnitudine apparente del sole (quella che vediamo dalla terra=
30 corrisponde a magnitudini di oggetti veramente poco luminosi.

invece la magnitudine assoluta è la magnitudine apparente se noi osservassimo l'oggetto ad una distanza di 10 pc

Perfetto grazie ora mi è chiara la relazione tra magnitudine e flusso.
Giusto per essere sicuro faccio un esempio per il calcolo del flusso del Sole, ma solo per avere conferma di quello che penso di aver capito:
partiamo dalla formula F = L /4πR^2 che è quella di cui voglio trovare conferma,
L_Sole=3.9*10²⁶W
noi vogliamo trovare il flusso rispetto alla nostra posizione quindi R sarà circa 150*10¹¹cm
quindi a conti fatti F=0.14erg/cm²/sec

A questo punto ipotizzo una stella di m₂=10
La stella di riferimento è il Sole con una m₁=-26.8 (credo vada bene anche il Sole no? comunque questo è un esempio) il suo flusso l'abbiamo calcolato a F₁=0.14erg/cm²/sec

Partendo da questa: F₂ / F₁ = 100^{(m₁ - m₂) / 5}

Ricaviamo: F₂=F₁*100^{(m₁-m₂)/5}

quindi nel nostro caso:
F₂=0.14*100^(-26.8-10)/5=2.67x10^-16erg/cm²/sec

Giusto?


PS. @Red Hanuman come si usano i comandi LATEX? Anche inserendoli con il formato corretto non funzionano.

esatto ... anche se di solito si usa vega come stella di riferimento .

Non ho controllato i numeri anche perche non ricordo gli erg e non mi va di cercarlo xD

Sei un grande ;)

Citazione:

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Originariamente Scritto da Gianluca97

PS. @Red Hanuman come si usano i comandi LATEX? Anche inserendoli con il formato corretto non funzionano.

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Meglio che te lo spieghi @Stefano Simoni...

@mazzolatore, ho ricontrollato i calcoli e mi sono accorto di aver fatto confusione con le unità di misura: adesso prenderò come riferimento i Watt per la luminosità e i metri per le distanze.
Quindi rifaccio i conti:

F=L/4πR² [W/s²]

L_Sole=3.9*10²⁶W
R_Media=150*10⁹m

quindi F_Sole=3.9*10²⁶/4π*(150*10⁹)²= 1400W/s²

Essendo noto il flusso di Vega F_Vega=2.7*10^-8W/s² provo il calcolo contrario per avere conferma:

F_Sole=2.7*10^-8*100^{(0.03+26.8)/5}=1456W/s² quindi i calcoli adesso sono corretti.

Provo a calcolare il calo di magnitudine causato dal transito di un esopianeta, in particolare il transito di HD17156 di cui conosco il raggio ma anche il calo di magnitudine e quindi posso avere conferma dei calcoli corretti:
R_p=1.1R_jup=76902.1km=76902100m
R_s=1.508R_Sole=1049115,6km=1049115600m
m_s=8.17

F_s=2.7*10^-8*100^{(0.03-8.17)/5}=1.4975*10^-11W/s²
Partendo da questa formula L = F*4πR² - F*4πr² ottengo:

L=1.4975*10^-11*4π*(1049115600)²- 1.4975*10^-11*4π*(76902100)²=207120642.6103-1112892.1882=206007750.422W

Adesso trovo il flusso per questo valore quindi:
F_transito=206007750.422/4π(2.4143*10¹⁸)²=2.8125*10^-30W/s²

Da qua poi volendo trovare la magnitudine come devo fare?