CoRoT
COROT (COnvection ROtation and planetary Transits) è una missione dell'agenzia spaziale francese (CNES) in cooperazione con l'Agenzia Spaziale Europea. Obiettivi principali della missione sono:
- L'esecuzione di misure di astrosismologia, utili per ricavare informazioni sulla struttura interna delle stelle. Tale programma consiste nell'esaminare come le stelle, soggette alla propria gravità, pressione e forza di Coriolis, oscillino a specifiche frequenze. Dall'analisi della frequenza, della lunghezza d'onda e della durata delle oscillazioni si possono ottenere informazioni su struttura interna, età, dimensioni e composizione chimica della stella studiata.
- La ricerca di pianeti extrasolari, in particolare di pianeti di tipo terrestre, con il metodo dei transiti. Questo programma ha come obiettivo rivelare periodici cali di luminosità delle stelle osservate dovuti a pianeti in transito di fronte ad esse. Il metodo dei transiti consente di determinare raggio e periodo orbitale del pianeta individuato.
Entrambi gli studi sono condotti valutando minime variazioni nella luminosità della stella oggetto di osservazione. Per eseguire tali misurazioni la sonda monta un telescopio da 27 cm di diametro senza focale con quattro CCD. COROT è la prima missione del suo genere. Nel marzo del 2009 la NASA lancerà la sonda Kepler che eseguirà lo stesso tipo di ricerche con una precisione ancora maggiore.
Il nome del satellite è stato scelto in onore del pittore francese Jean-Baptiste Camille Corot.
Profilo di missione
Il satellite pesa 668 kg, è lungo 4,1 m e ha un diametro di 2,0 m. È alimentato da due pannelli fotovoltaici. È stato lanciato il 27 dicembre del 2006 a bordo di un vettore russo dal cosmodromo di Baikonur ed attualmente si trova in un orbita circolare polare a 827 km di altezza. Ha effettuato la prima luce tecnica il 18 gennaio 2007 e, dopo un periodo di calibrazione degli strumenti a bordo, ha iniziato le osservazioni scientifiche il 2 febbraio 2007.
La missione dovrebbe durare due anni e mezzo[1], ma può essere estesa se le condizioni lo permetteranno. L'orbita prevista garantirà al telescopio spaziale circa 150 giorni di osservabilità' continua per un medesimo campo. Le osservazioni avverranno in direzione perpendicolare al piano orbitale, in modo da non avere occultazioni da parte della Terra. Il satellite dovrebbe essere in grado di rilevare pianeti extrasolari relativamente piccoli, grandi circa il doppio della Terra[2]. COROT monitorerà la luminosità delle stelle, alla ricerca delle minime variazioni che si ripetono ad intervalli regolari quando un pianeta transita sul disco del proprio sole.
Inoltre il satellite dovrebbe effettuare misure di astrosismologia analoghe a quelle che SOHO esegue sul Sole. COROT potrà rilevare le variazioni di luminosità associate con le pulsazioni acustiche delle stelle. Il fenomeno permette il calcolo preciso della massa, dell'età e della composizione chimica dell'astro e permetterà il confronto tra il Sole e le altre stelle[3].
Per questo programma di astrosismologia, in ogni campo visivo saranno analizzate 10 stelle luminose (un obiettivo principale e nove secondari). Per la ricerca di transiti verranno osservate 12000 stelle per ogni campo d'osservazione, metà delle quali di tipo solare con magnitudine in banda R tra 11 e 16. Per rilevare gli esopianeti COROT dovrà vederli transitare almeno 2-3 volte di fronte alla propria stella (solo per pianeti giganti potrebbe bastare anche un solo transito) e quindi quasi tutti i pianeti che sarà possibile scoprire avranno un periodo orbitale inferiore ai 75 giorni, ponendoli più vicini alla propria stella di quanto Mercurio non lo sia al Sole. Sebbene tali mondi intorno a stelle di tipo solare siano del tutto inabitabili, pianeti scoperti intorno a più deboli nane rosse potrebbero trovarsi nella zona abitabile dei loro sistemi stellari. Ci si aspetta di individuare alcune dozzine di pianeti extrasolari.
Regioni stellari osservate
Corot effettuerà le sue osservazioni in 2 regioni separate del cielo: durante l'estate boreale, il telescopio sarà diretto verso la costellazione del Serpente, verso il Centro Galattico, mentre durante l'inverno boreale verso la costellazione dell'Unicorno, nell'anticentro galattico. I campi di osservazione sono stati scelti in modo da evitare che la luce del Sole possa interferire nelle misurazioni. Durante i 30 giorni rimanenti tra i due periodi di osservazione principali, COROT sarà puntato verso altre 5 aree del cielo.
I periodi di osservazione da 150 giorni sono ideali per ricercare pianeti terrestri, mentre i periodi di 20-30 giorni sono eseguiti per poter osservare una maggior numero di oscillazioni stellari per il programma di astrosismologia.
Le regioni osservate fino ad ora sono 8: [4] 1) IRa01, una regione dell'Unicorno per un'osservazione iniziale di 60 giorni (dal 2 febbraio al 2 aprile 2007); 2) SRc01, una regione del Serpente per una breve osservazione di 26 giorni (dal 13 aprile al 9 maggio 2007); 3) LRc01, una regione del Serpente per 153 giorni (dal 15 maggio al 15 ottobre 2007); 4) LRa01, una regione dell'Unicorno per 132 giorni (dal 23 ottobre 2007 al 3 marzo 2008); 5) SRa01, una regione dell'Unicorno per una breve osservazione di 25 giorni (dal 7 marzo 2008 all' 1 aprile 2008); 6) LRc02, una regione del Serpente per 146 giorni (dal 15 aprile all'8 settembre 2008); 7) SRc02, una regione del Serpente per una breve osservazione di 25 giorni (dal 13 settembre all'8 ottobre 2008); 8) SRa02, una regione dell'Unicorno dove Corot è puntato dal 13 ottobre 2008.
Potenzialità
Prima dell'inizio della missione, il team ha annunciato che COROT sarebbe stato in grado di individuare pianeti alcune volte più grandi della Terra, le cosiddette superterre, e che il satellite non era specificatamente progettato per trovare pianeti abitabili. I primi dati inviati a terra dalla sonda hanno rivelato che gli strumenti a bordo stanno esibendo delle prestazioni migliori rispetto a quanto previsto, tanto che la precisione delle curve di luce raccolte raggiungerà una parte su 20000 al termine dell'elaborazione dei dati, mentre i dati di astrosismologia hanno già raggiunto la precisione di una parte su un milione, la massima possibile per il telescopio a bordo. In conseguenza a questa maggiore sensibilità anche pianeti delle dimensioni della Terra potrebbero essere rivelati. [5] La precisione fotometrica raggiunta permetterà a Corot di rilevare pianeti di un raggio terrestre in orbite con periodi inferiori ai 15 giorni; sebbene tale caratteristica non li renda adatti ad ospitare la vita (a meno che la stella madre sia una nana rossa), una scoperta del genere sarebbe storica in quanto rappresenterebbe la prima rilevazione di un pianeta di dimensione terrestre in orbita intorno ad una stella di sequenza principale.
Èda aspettarsi che COROT riuscirà ad individuare solo una piccola percentuale dei pianeti esistenti all'interno della sua area di indagine. Infatti, solo una piccola percentuale di questi si troverà in condizioni tali da permettere l'osservazione dal nostro Sistema solare di ripetuti transiti. La probabilità che l'orbita di un pianeta sia allineata con il punto d'osservazione di COROT è pari al rapporto fra il diametro della stella ed il diametro dell'orbita, quindi pianeti in orbite molto ravvicinate alla propria stella hanno probabilità maggiori di essere scoperti. Poiché i pianeti di uno stesso sistema planetario tendono ad avere orbite coplanari, c'è la possibilità di rilevare transiti di più pianeti intorno alla stessa stella. Inoltre è possibile che la sonda riesca a rilevare per alcuni dei pianeti scoperti dettagli come anelli e lune. In specifiche circostanze Corot potrebbe anche essere in grado di rilevare la luce riflessa dai pianeti in transito, dando così un'indicazione della loro composizione chimica. Importanti risultati sono attesi anche per lo studio di stelle binarie ad eclisse. Corot rileverà facilmente anche nane brune, corpi celesti con caratteristiche intermedie fra pianeti giganti e piccole stelle.
Scoperte
COROT ottiene da ogni campo stellare investigato circa 12000 curve di luce stellare. Dallo studio dell'andamento di queste curve gli scienziati possono studiare i molti modi in cui le stelle variano, la rotazione differenziale delle superfici stellari, la presenza di macchie, brillamenti ed attività superficiali. Secondo quanto riportato dal team di Corot, almeno la metà delle stelle analizzate presenta apprezzabili variazioni temporali di luminosità. Se da un lato molte di queste curve di luce presentano un'evoluzione simile a quella già vista sul Sole od a quelle previste dalle teorie, altre hanno un andamento strano dovuto probabilmente a fenomeni fisici ancora sconosciuti che avvengono sulle superfici delle stelle. Per migliaia di stelle sarà possibile per la prima volta conoscere il periodo di rotazione, mentre in precedenza si poteva solo ottenere una sua stima con osservazioni da Terra. Corot fornirà dati fotometrici ad alta qualità per lo studio delle stelle variabili: a luglio 2008 il team ha riportato che circa il 10% delle stelle osservate ha un comportamento da variabile. [6]
Per lo studio delle oscillazioni stellari in ognuna delle regioni ricercate vengono analizzate 10 stelle che vengono studiate approfonditamente allo scopo di determinarne con precisione massa, dimensioni, età, composizione chimica e struttura interna. Oscillazioni simili a quelle rilevate sul Sole sono già state rilevate su stelle di tipo solare, ma con ampiezze differenti da quelle previste dalle teorie correnti [7]; per le stelle più brillanti la qualità dei dati raccolti permetterà di testare modelli sulla loro struttura interna. Per la prima volta COROT permette precisamente di misurare oscillazioni su stelle massicce, aprendo un nuovo settore di ricerca astrofisico. A Settembre 2008 il team ha presentato solo una pubblicazione sui dati di astrosismologia, riguardanti la stella HD 49933 osservata nel corso dell'osservazione iniziale IRa01. Essa presenta oscillazioni molto simili a quelle registrate sul Sole[8].
COROT sta scoprendo numerose stelle binarie ad eclisse. Solo nel corso dell'osservazione iniziale IRa01 sono state individuate e confermate 19 stelle binarie transitanti di vario tipo.
La scoperta di pianeti transitanti viene frenata dalla necessità di ottenere conferme con la tecnica della velocità radiale dei candidati ottenuti dall'analisi delle curve di luce ottenute da COROT. Rilevare una periodica variazione di luminosità infatti non è considerata una prova decisiva per l'esistenza di un pianeta, dato che altri processi fisici (es. macchie) sulla superficie delle stelle possono provocare questo effetto. In più il metodo della velocità radiale permette di ottenere la stima della massa del pianeta, che altrimenti sarebbe sconosciuta. Il team di Corot ha organizzato un gruppo dedito alle osservazioni da Terra che opera in diversi osservatori sparsi per il mondo. La strategia prevede, laddove sia possibile, di confermare il transito da Terra osservando il calo di luminosità della stella che presenta il transito, e quindi di eseguire misurazioni della velocità radiale basandosi sui transiti registrati nelle curve di luce. Una volta confermata la natura planetaria del transito, si misura ad alta risoluzione lo spettro della stella per ricavarne i parametri fisici (massa, raggio, temperatura, età e distanza approssimata) necessari per derivare con precisione quelli del pianeta scoperto. Il gruppo ha avuto accesso a diversi telescopi ottici, fra cui Keck ed il MegaCam alle Hawaii, la Euler Camera in Cile, il Wise Observatory in Israele, ed ai migliori spettrografi ad oggi disponibili, fra cui SOPHIE in Francia, UVES, CORALIE ed HARPS in Cile. Uno dei fattori che più rallentano la conferma degli esopianeti è il fatto che una volta che una regione stellare è stata osservata ed i dati delle sue curve di luce analizzati, questa regione non è più osservabile per altri 6 mesi in quanto per via della rivoluzione della Terra essa viene nascosta dal Sole. In più molte delle stelle che presentano transiti sono fioche - magnitudine apparente>12 - e lontane - in genere molte centinaia di anni luce - e richiedono un grande sforzo osservativo per ottenere dati che permettano di stabilire con precisione la natura dei transiti registrati. Stelle con alte velocità di rotazione sono problematiche da studiare con il metodo della velocità radiale. Sono quindi necessari tempi anche molto lunghi per confermare le osservazioni di Corot. In particolare, la conferma dei pianeti più piccoli potrebbe richiedere anni di osservazioni.
Il 5 maggio 2007 è stata riportata la scoperta di un Giove caldo in orbita intorno ad una stella di tipo spettrale G0V, leggermente meno massiccia del Sole e situata a 1500 anni luce di distanza. Il pianeta, denominato CoRoT-Exo-1 b, ha un raggio stimato in circa 1,49 volte quello di Giove, una massa 1,03 volte quella di Giove, ed un periodo orbitale di 1,5 giorni.[9] Il pianeta è stato scoperto durante l'osservazione iniziale IRa01. L'analisi della velocità radiale della stella attorno a cui orbita ha rivelato la possibile presenza di un secondo pianeta in questo sistema, ma sono necessarie ulteriori misurazioni per confermarne l'esistenza.
Il 20 dicembre 2007 il team di COROT ha annunciato la scoperta di un altro pianeta gigante, CoRoT-Exo-2 b, trovato intorno ad una stella di tipo spettrale K0V con massa appena inferiore a quella solare, situata a 980 anni luce di distanza. Il nuovo pianeta ha un periodo orbitale di 1,74 giorni, un diametro 1,46 volte maggiore di quello di Giove ed una massa 3,31 volte più grande di quella gioviana.[10] Il pianeta è stato individuato nel corso dell'osservazione LRc01. Le osservazioni da Terra hanno consentito di misurare il cosiddetto effetto Rossiter-McLaughlin, che ha permesso di conoscere l'angolo compreso fra l'asse orbitale del pianeta e la linea di rotazione della superficie della stella, stimato in circa 7,2 gradi [11]. Ricerche di variazione temporale fra gli oltre 80 transiti registrati nella curva di luce non hanno messo in evidenza l'esistenza di ulteriori pianeti in orbita intorno a questa stella in grado di perturbare sensibilmente l'orbita del pianeta. [12] Dall'analisi della curva di luce il team di Corot ha potuto ottenere importanti informazioni sulla stella attorno a cui orbita, che è risultata molto attiva, con in superficie due differenti gruppi di macchie separate longitudinalmente di circa 180° - ruotanti rispettivamente con periodi di 4,52 e 4,55 giorni, mentre il resto della fotosfera appare ruotare più lentamente con un periodo di circa 28,9 giorni. [13]
Il 22 maggio 2008 sono stati annunciati [14] altri tre corpi celesti transitanti: CoRoT-Exo-3 b, una nana bruna compatta con una massa 21,66 volte quella gioviana e con raggio 1,01 volte quello di Giove. La sua densità media è maggiore di quella del platino e la sua natura resta ambigua, presentando caratteristiche intermedie fra un pianeta gigante ed una stella. Questo corpo celeste, individuato nel corso dell'osservazione LRc01, orbita ogni 4,25 giorni intorno ad una stella di tipo spettrale F3V con una massa del 37% maggiore di quella del Sole, situata a circa 2220 anni luce dalla Terra [15]. Il periodo di rotazione della stella attorno a cui orbita è stato stimato in circa 4,6 giorni, compatibile con l'ipotesi di una sincronizzazione dovuta alle forze di marea esercitate dal pianeta sugli strati superiori della stella. CoRoT-Exo-4 b è un pianeta gigante scoperto nel corso dell'osservazione IRa01; ha una massa 0,72 volte quella di Giove ed un raggio 1,19 volte quello gioviano; orbita intorno alla sua stella, di tipo spettrale F0V e del 10% più massiccia del Sole, ogni 9,2 giorni [16]. Dall'analisi della curva di luce il team di Corot ha potuto dedurre che, come CoRoT-Exo-3 b, la stella ha un periodo di rotazione simile al periodo orbitale del pianeta e compatibile con l'ipotesi di sincronizzazione [17]. Questa scoperta ha lasciato perplessi gli scienziati, in quanto secondo i modelli attuali CoRoT-Exo-4 b è troppo lontano e non abbastanza massiccio per causare una tale sincronizzazione; il team di Corot ha ipotizzato che intensi campi magnetici generati dal pianeta concorrano a questo fenomeno, ma non vi è una spiegazione definitiva. CoRoT-Exo-5 b è un altro pianeta gigante, con raggio 1,2 volte quello di Giove ma con solo l'86% della sua massa; orbita ogni 4,03 giorni intorno alla propria stella, di tipo spettrale F9V e con massa simile a quella solare [18]. Sia CoRoT-Exo-4 b che CoRoT-Exo-5 b hanno raggi maggiori di quelli teorici previsti per la loro massa, cosa probabilmente dovuta all'espansione delle loro atmosfere dovuta al forte irraggiamento ricevuto dalla stella attorno alla quale orbitano. Nello stesso annuncio il team indica la presenza di un pianeta candidato avente un raggio 1,7 volte quello della Terra.
Centinaia di eventi di transito registrati nelle curve di luce sono seguiti da osservatori a terra per ottenere conferme della loro natura planetaria. Le scoperte di nuovi esopianeti saranno tenute in embargo fino a quando le pubblicazioni preparate dal team non saranno accettate e pubblicate su giornali scientifici specializzati. Una grande conferenza per la presentazione dei risultati scientifici di Corot è in preparazione a Parigi fra il 2 ed il 5 febbraio 2009. [19]
Note
- ^ (EN) Strategia di missione
- ^ La buona stella di Corot, ESA - 11 maggio 2007
- ^ (EN) Profilo di missione sul sito ESA
- ^ (EN) COROT sky observed
- ^ (EN) COROT scopre il suo primo pianeta extrasolare e coglie di sorpresa gli scienziati - ESA, 3 maggio 2007
- ^ http://www.obspm.fr/actual/nouvelle/jul08/corot.en.shtml
- ^ http://www.obspm.fr/actual/nouvelle/jul08/corot.en.shtml
- ^ http://www.aanda.org/index.php?option=article&access=doi&doi=10.1051/0004-6361:200810297
- ^ (EN) http://xxx.lanl.gov/abs/0803.3202
- ^ (EN) http://xxx.lanl.gov/abs/0803.3207
- ^ (EN) http://arxiv.org/abs/0803.3209
- ^ (EN) http://arxiv.org/abs/0807.4828
- ^ (EN) http://arxiv.org/abs/0809.0187
- ^ (EN) http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=42808
- ^ (EN) http://arxiv.org/abs/0810.0919
- ^ (EN) http://arxiv.org/abs/0807.3739
- ^ (EN) http://arxiv.org/abs/0807.3767
- ^ (EN) http://exoplanet.eu/planet.php?p1=CoRoT-Exo-5&p2=b
- ^ (EN) http://www.symposiumcorot2009.fr/
Collegamenti esterni
- (FR, EN) Sito CNES
- (EN) Sito ESA
- (FR, EN) COnvection ROtation and planetary Transits (COROT)
- Articolo sul satellite
- Intervista sul satellite dal sito ESA, 28 dicembre 2006
- Intervista sul satellite dal sito ESA, 11 maggio 2007
