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Decoding Lights from Exotic Worlds

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I megadati contribuiscono a risolvere alcuni misteri degli esopianeti

Non esiste molta somiglianza tra i 4 000 esopianeti conosciuti finora nella Via Lattea e i pianeti che ruotano attorno al sole. Un’iniziativa dell’UE ha esplorato le caratteristiche degli esopianeti e il motivo della loro grande diversità.

Ricerca di base
Spazio

Caratterizzare le atmosfere degli esopianeti rappresenta il prossimo grande progresso in questo campo. Questo perché la composizione chimica dell’atmosfera può fornire preziosi indizi circa i processi di formazione e di evoluzione, considerati responsabili della diversità degli esopianeti nella nostra galassia. Prima del progetto ExoLights, finanziato dall’UE, il lavoro sulla spettroscopia atmosferica degli esopianeti era stato condotto frammentariamente, con uno o forse due spettri sopra una stretta gamma di lunghezze d’onda studiata in qualsiasi momento. «Questo approccio è inadeguato per fornire risposte a domande chiave delle scienze esoplanetarie», ha dichiarato la coordinatrice Giovanna Tinetti. «Soltanto conducendo un’indagine spettrale comprensiva degli esopianeti in un’ampia gamma di ambienti potremo rispondere a queste domande fondamentali».

Entrare nell’era dei megadati per la caratterizzazione esoplanetaria

Il team di ExoLights ha presentato diverse scoperte scientifiche rivoluzionarie e un’infrastruttura di codici numerici open source per osservare ed interpretare un elevato numero di atmosfere esoplanetarie. Nel 2018, i membri del gruppo hanno pubblicato il primo catalogo di 30 atmosfere esoplanetarie studiate in qualsiasi momento. «Questo lavoro ha spostato l’intero campo delle atmosfere esoplanetarie dall’indagine di singoli pianeti alla caratterizzazione di popolazioni», osserva Tinetti. «Tale attenzione su analisi e infrastruttura delle popolazioni per monitorare ed elaborare i megadati sta guidando l’intero ambito della caratterizzazione degli esopianeti verso questi obiettivi». Gli scienziati hanno ottenuto alcuni risultati dall’impatto significativo. Uno di questi è la prima analisi dell’atmosfera di un esopianeta attorno a una super-Terra. Un altro riguarda il primo rilevamento del vapore acqueo nell’atmosfera di una super-Terra, in particolare nella zona di abitabilità della sua stella genitrice.

Comprendere i mondi esoplanetari esotici a un nuovo livello

Le conclusioni della ricerca indicano che un numero di pianeti statisticamente significativo (approssimativamente due ordini di grandezza maggiore rispetto al campione che si dovrebbe osservare con future strutture di uso generale) necessita di osservazione sistematica per testare appieno i modelli e determinare i parametri fisici pertinenti. «Ciò richiede l’osservazione di un grande campione di oggetti, generalmente su lunghe scale temporali, possibile solo grazie a uno strumento spaziale dedicato invece di telescopi multifunzionali non sempre ottimizzati per applicazioni specifiche», illustra Tinetti. Il progetto ha inizialmente concepito e analizzato missioni e osservatori spaziali dedicati quali ARIEL e Twinkle. «ExoLights ha concentrato i propri sforzi nella pianificazione e nella realizzazione di tali missioni in Europa», aggiunge. «Esse andranno a beneficio della comunità planetaria ed esoplanetaria globale nel prossimo decennio». ExoLights ha inoltre coinvolto il pubblico e condotto diverse attività didattiche. L’Original Research By Young Twinkle Students è un programma didattico in corso innovativo e di grande successo, che consente alle scuole secondarie di lavorare su ricerche originali collegate alla missione spaziale Twinkle sotto la supervisione di dottorandi e altri giovani scienziati. Avviate nel 2019, le competizioni ARIEL Data Challenge hanno riunito scienziati dei dati professionisti e amatori. Essi hanno utilizzato l’apprendimento automatico per rimuovere il rumore dalle osservazioni esoplanetarie, causato da macchie stellari e strumentazione. Più di 100 gruppi di esperti hanno partecipato alla competizione ARIEL Data Challenge Machine Learning nel 2019. «ExoLights ha creato un’infrastruttura open-source per osservare, analizzare e interpretare le atmosfere degli esopianeti, consentendo così lo studio di campioni molto ampi e diversificati per i prossimi 10 anni», conclude Tinetti. «Gli strumenti open-source sviluppati, le missioni spaziali progettate e in corso di realizzazione e i progressi scientifici pubblicati rappresenteranno il retaggio del progetto».

Parole chiave

ExoLights, esopianeti, atmosfere esoplanetarie, megadati, caratterizzazione esoplanetaria, spettri, super-Terra

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