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Progetto Educativo 2008/2009 Sistemi Planetari 09.11.2011.

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Presentazione sul tema: "Progetto Educativo 2008/2009 Sistemi Planetari 09.11.2011."— Transcript della presentazione:

1 Progetto Educativo 2008/2009 Sistemi Planetari

2 2 Proprietà del Sistema Solare Le orbite dei pianeti giacciono tutte sullo stesso piano con piccole deviazioni, in particolare del pianeta più vicino al Sole, Mercurio.

3 3 Il Sole ruota su se stesso con un periodo medio attorno ad una ventina di giorni, corrispondente ad una velocità tangenziale equatoriale di circa 2 km/s. I pianeti ruotano attorno al Sole nello stesso verso e le orbite sono quasi rigorosamente circolari, con l’eccezione di Mercurio. Anche Marte ha un’orbita con un’ellitticità apprezzabile. I pianeti a loro volta ruotano attorno al proprio asse che per la maggioranza dei pianeti è quasi perpendicolare al piano dell’orbita. Eccezioni importanti sono quella di Venere, che ha un moto retrogrado, e di Urano, che ha l’asse di rotazione quasi parallelo a quello dell’orbita.

4 4 D TS = 1.5 x 10 8 km = 1 U.A. T Terra = 365 giorni = 8760 ore = 3.15 x 10 7 sec M Terra = 6 x kg

5 5 Mercurio Venere Terra Marte Pianeti interni o terrestri D sole < 250 milioni di km Pianeti esterni o gioviani D sole > 700 milioni di km T PI > T PE  PI >  PE M PI < M PE

6 6 Le Leggi di Keplero ed il Teorema del Viriale

7 7 Tutti i pianeti si muovono su orbite ellittiche, di cui il Sole occupa uno dei due fuochi F1F1F1F1 F2F2F2F2 a b c O

8 8 Il segmento che collega un pianeta al Sole descrive aree uguali in tempi uguali 123 4

9 9 r v  r  In un sistema isolato il momento angolare si conserva e il secondo membro è una costante

10 10 Il quadrato del periodo di qualunque pianeta è proporzionale al cubo della sua distanza media dal Sole

11 11 Teorema del Viriale

12 12 L’orbita di Mercurio una conferma della Relatività Generale Il perielio di Mercurio precessa ad una velocità di 574”/secolo Se consideriamo l’influenza di Venere (278”/secolo) + Giove (153”/secolo) + Terra (90”/secolo) + gli altri pianeti (10”/secolo) si ottiene: Mancano 43”/secolo!

13 13 Secondo la Relatività Generale, la correzione da apportare alla misura della velocità di avanzamento del perielio di un pianeta vale: Nel caso di Mercurio: P = 0.24 anni = 7.57 x 10 6 sec a = U.A. = 5.8 x m e = Da cui si ottiene:

14 14 I satelliti di Giove La misura della velocità della luce G1G1G1G1 G2G2G2G2 T1T1T1T1 T2T2T2T2 Olaf Romer ( ) km/s

15 15 P IO = 42h 27m 34s Quando la Terra si avvicina a Giove  P < P IO Quando la Terra si allontana da Giove  P > P IO

16 16 Spettroscopia dei pianeti Saturno Titano Rhea

17 17 Saturno G2-V Ca K 3934 G-band 4300 H  4861 Mg I 5175 Na I 5892 Ca H 3969 H  6563

18 18 Anelli G2-V Ca K 3934 G-band 4300 H  4861 Mg I 5175 Na I 5892 Ca H 3969 H  6563

19 19 Saturno – G2 V Ca K 3934 G-band 4300 H  4861 Mg I 5175 Na I 5892 Ca H 3969 H  6563 Anelli – G2 V CH CH4 7279

20 20 Ca K 3934 G-band 4300 H  4861 Mg I 5175 Na I 5892 Ca H 3969 H  6563 Titano Titano – G2 V

21 21 Saturno Titano

22 22 Rhea Rhea – G2 V Ca K 3934 G-band 4300 H  4861 Mg I 5175 Na I 5892 Ca H 3969 H  6563

23 23 Formazione del Sistema Solare Nube Disco Stella Pianeta Nucleo

24 24 Nube interstellare 1pccollassogravitazionale AUprotostella t = yr Stella T Tauri jet Disco di accrescimento 100 AU t = yr Stella di Sequenza Principale sistema planetario 50 AU t >10 7 yr

25 25 FORMAZIONE DEI PROTOPIANETI condensazione del gas in particelle solide (grani) aggregazione di grani di particelle solide fino alla formazione di planetesimi di dimensioni attorno al chilometro agglomerazione dei planetesimi in protopianeti Acquisizione di gas dal mezzo interplanetario e/o produzione di gas da impatti successivi Formazione dell’atmosfera

26 26 ELIMINAZIONE DELLA NUBE RESIDUA Stella in fase T Tauri ( anni) Vento stellare con v = km/s Il gas e le particelle con diametro inferiore a una decina di centimetri vengono eliminate dal sistema protoplanetario

27 27 La ricerca di pianeti extrasolari

28 28 D = 8 U.A.  sole = 4’

29 29 D = 56 U.A.  sole = 34’’

30 30 D = 200 U.A.  sole = 10’’

31 31 D = 1000 U.A.  sole = 2’’

32 32 D = A.L.  sole = 1’’

33 33 D = 0.1 A.L.

34 Fomalhaut 34

35 35

36 36

37 37 Tecnica spettroscopica: le velocità radiali

38 38 m1m1m1m1 m2m2m2m2 r1r1r1r1 r2r2r2r2 v1v1v1v1 v2v2v2v2

39 39 m1m1m1m1 m2m2m2m2 r1r1r1r1 r2r2r2r2 v1v1v1v1 v2v2v2v2

40 40 m1m1m1m1 m2m2m2m2 r1r1r1r1 r2r2r2r2 v1v1v1v1 v2v2v2v2

41 41

42 42 51 Peg: primo pianeta T Michel Mayor & Didier Queloz: 1995 Osservatorio dell’Alta Provenza (1.8m)

43 43 Tecnica fotometrica: i transiti

44 km km Esempio Sole-Giove D oss >> D SG

45 45  m = 0.03 mag Stella K0V=11.8D=500 anni-luce Pianeta  0.75 M J – 0.04 U.A. – 3 giorni

46 km km Esempio Sole-Terra D oss >> D SG

47 47

48 pianeti

49 49

50 50 Sistema Extrasolare Sistema Solare

51 51

52 52 VLTNACO

53 53 1RSX J Set 2008 ~ 8 M J 330 U.A. GeminiJHK 1800 K

54 54 13 Nov 2008 D(HR 8799) = 140 a.l. Ø(HR 8799) = 1.5 Ø  Keck + Gemini M C =M D =10 M J M B =7 M J

55 55 21 Nov 2008 VLT

56 56 Missione CoRoT (Convection, Rotation and planetary Transits ) Telescopio di 30 cm Osserverà circa 12 mila stelle alla ricerca di pianeti extrasolari Lanciato Dic  previsto 3 anni  esteso fino a 31 Marzo km dalla Terra

57 57 3 Feb 2009 CoRoT ha scoperto il primo pianeta extrasolare simile alla Terra. Il pianeta è meno di due volte la dimensione della Terra, è di tipo roccioso e orbita attorno a una stella simile al Sole. Diametro < 2 D T Orbita 20 ore Temperatura fra 1000 e 1500 °C. CoRoT-7b

58 58 Missione KEPLER Lanciato 6 Marzo 2009  previsti 3.5 anni  estendibile fino a 6 Determinare la percentuale di pianeti terrestri e più grandi che siano all’interno o vicino alla zona abitabile di un’ampia varietà di stelleDeterminare la percentuale di pianeti terrestri e più grandi che siano all’interno o vicino alla zona abitabile di un’ampia varietà di stelle Determinare la distribuzione delle dimensioni e forme delle orbite di questi pianetiDeterminare la distribuzione delle dimensioni e forme delle orbite di questi pianeti Stimare quanti pianeti si trovano in sistemi stellari multipliStimare quanti pianeti si trovano in sistemi stellari multipli Determinare la varietà di dimensione delle orbite e riflettività, dimensione, massa e densità di pianeti giganti a breve periodoDeterminare la varietà di dimensione delle orbite e riflettività, dimensione, massa e densità di pianeti giganti a breve periodo Determinare le proprietà delle stelle che possiedono un sistema planetarioDeterminare le proprietà delle stelle che possiedono un sistema planetario Telescopio 1.4m Osserverà 100 mila stelle dalla mag 9 alla 16

59 59 Il Sistema KEPLER 11 Primo sistema extrasolare con più di 3 pianeti Stella nana gialla Masse comprese tra quella della Terra e quella di Nettuno Densità molto basse Feb 2011 Feb 2011

60 60 GLIESE 581 g Sett 2010 Sett 2010 Pianeta più simile alla Terra mai scoperto Lick-Carnegie Exoplanet Survey (Keck 1 – Hawaii e 3.6m La Silla – Cile) D = UA M ~ 3 – 4 M T R ~ 1.3 – 2 R T ρ ~ 1.7 – 2 ρ T g ~ 1.1 – 1.7 g T Si trova nella zona abitabile della stella Gliese!!


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