PASTIS aiuta a confermare l’esistenza degli esopianeti con un nuovo software
Si stanno lanciando nuovi strumenti per la rilevazione di esopianeti con capacità migliorate. Per alte che siano le prestazioni di queste tecnologie però, la rilevazione e la caratterizzazione di pianeti a piccola massa al di fuori del sistema solare è attualmente limitata da vari effetti astrofisici e strumentali. La caratterizzazione precisa della stella ospite, la modellazione della fluttuazione stellare e l’esistenza di scenari falsi positivi complicano particolarmente le cose. Secondo il prof. Alexandre Santerne, ricercatore con una borsa di ricerca Marie Curie presso il Centro di astrofisica dell’Università di Porto in Portogallo e coordinatore del progetto PASTIS (Planet Analysis and Small Transit Investigation Software), per superare questi ostacoli alla rilevazione di pianeti simili alla Terra sarà necessario migliorare il software di analisi in modo che tenga conto di tali limiti. L’obiettivo del progetto biennale era prima implementare tali miglioramenti sul software all’avanguardia del prof. Santerne e in seguito verificare l’esistenza di nuovi pianeti piccoli e con una bassa massa tra i dati di CoRoT, Kepler e HARPS usando il software PASTIS migliorato. Quali sono secondo lei i principali limiti dell’attuale software di analisi dei dati? Nel campo degli esopianeti – come minimo – i principali limiti che incontriamo sono l’attuale mancanza di conoscenza delle stelle ospite e in particolare la loro variabilità (granulazione, macchie, cicli magnetici). Anche per il Sole, le recenti osservazioni ad alta precisione hanno mostrato che le tecniche di analisi attualmente usate probabilmente non riuscirebbero a trovare o caratterizzare pianeti all’interno del sistema solare. A causa di questa mancanza di comprensione della variabilità stellare, il software di analisi non è in grado di districare i segnali di variabilità dai segnali planetari. Questo significa che una sostanziale frazione dei piccoli pianeti riportati finora potrebbe non esistere. Come dico sempre nei miei interventi, se troviamo un pianeta simile alla Terra nella zona abitabile della stella più vicina, potremmo cercare di organizzare una (costosissima) missione per visitare quel pianeta. Ma che succede se alla fine il pianeta non c’è? Sarebbe chiaramente un disastro! Il software PASTIS esisteva prima dell’inizio del progetto. Com’è rispetto alle altre soluzioni allo stato dell’arte? Il software PASTIS concettualmente è completamente diverso dalle altre soluzioni disponibili in Europa. Mentre la maggior parte dei software allo stato dell’arte sono stati progettati per derivare i parametri più precisi e accurati da un sistema planetario, PASTIS ha un obiettivo diverso: stimare la probabilità che un dato sistema planetario sia reale e non una rappresentazione di qualcos’altro, nella maggior parte dei casi quali che siano i parametri. Per me questa è una differenza fondamentale. Non ci interessa se un pianeta ha un periodo di rivoluzione di 12,1 o 12,2 giorni, ma dovrebbe interessarci se un sistema planetario è reale o meno. È esattamente questo che sta facendo PASTIS. Quali sono i miglioramenti del software che si proponeva di attuare? L’obiettivo iniziale era includere modelli stellari in PASTIS, per verificare meglio piccoli esopianeti e caratterizzarli, in particolare nel caso di variabilità stellare. Adesso mancano solo pochi mesi alla fine del progetto. Direbbe di essere a buon punto verso la realizzazione degli obiettivi iniziali? Non completamete. Alcuni degli obiettivi iniziali sono stati testati ma sono risultati in un sostanziale rallentamento del software, a un livello che renderebbe la verifica di nuovi pianeti impossibile nel corso della durata del progetto. Ho cercato quindi soluzioni alternative per soddisfare gli obiettivi iniziali, mantenendo il codice relativamente veloce da eseguire. Ci sono riuscito per lo più. I principali obiettivi in termini di miglioramento del software sono stati adesso implementati e verificati. Qual era la natura di quel problema? La principale difficoltà era migliorare il software in termini di complessità senza aumentare il tempo di calcolo. Era questa chiaramente la sfida principale di questo progetto e richiedeva soluzioni alternative. Come sempre in fisica, quando ci troviamo di fronte a un sistema eccessivamente complesso, cerchiamo di trovare approssimazioni ragionevoli. Per quanto riguarda la verifica di nuovi pianeti, che era un altro dei principali obiettivi progetto? Nuovi pianeti sono stati verificati usando PASTIS e pubblicati. K2-19 b & c (un sistema di due pianeti delle dimensioni di Nettuno – Armstron, Santerne et al., 2015) e WASP-121 b (un interessante Giove caldo – Delrez, Santerne et al., 2016). Attualmente si stanno analizzando altri sistemi, compresi pianeti di dimensioni simili alla Terra. Quali sono i suoi piani fino e dopo la conclusione del progetto? Grazie a questa borsa di ricerca Marie Curie, ho appena ottenuto un in carico accademico in Francia, a Marsiglia, che inizierà il prossimo autunno. Continuerò quindi a sviluppare e usare PASTIS per verificare esopianeti e per preparare la missione spaziale PLATO dell’ESA. In particolare, ho in programma di sfruttare i nuovi dati della missione GAIA per migliorare la verifica di pianeti con PASTIS. Migliorare il codice, per renderlo ancora più veloce, è un’altra delle mie priorità per i prossimi anni. PASTIS Finanziato nell'ambito di FP7-PEOPLE Pagina del progetto su CORDIS
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Portogallo