NUOVI MODELLI PER LO STUDIO DELLA STRUTTURA

Scienziati in campo per gli esopianeti

Al Lawrence Livermore National Laboratory si cimentano con nuovi modelli di Equazioni di Stato per meglio comprendere la struttura dei pianeti extrasolari. Si passa dalla fase della caccia allo studio interno

Utilizzando modelli simili a quelli usati nella ricerca delle armi, gli scienziati potrebbero presto sapere di più sui pianeti extrasolari.

In un nuovo studio, gli scienziati e i collaboratori del Lawrence Livermore National Laboratory hanno affrontato con metodi nuovi la derivazione e sperimentazione dell’Equazione di Stato (EOS) della materia degli esopianeti assumendo la relazione massa-raggio e  massa-pressione rilevante per la composizione interna degli esopianeti stessi .

Negli ultimi due anni la scoperta di nuovi esopianeti è stata esponenziale, se ne conoscono più di 700, ma almeno il doppio sono nei dati di Kepler. L’interesse ora sta crescendo verso la struttura e l’atmosfera di questi mondi.

Questo nuovo lavoro sull’Equazione di Stato, può aiutare a interpretare la struttura dei pianeti extrasolari. Come è noto si conosce solo una quantità minima di dati di ogni esopianeta osservato, e l’interpretazione della loro composizione e struttura dipende in gran parte dal confronto tra la loro massa e raggio con la composizione prevista data dalla distanza dalla loro stella madre. L’approccio implica una relazione massa-raggio che si basa fondamentalmente sull’EOS calcolata sulla teoria della struttura elettronica e misurata sperimentalmente sulla Terra.

In questa  nuova ricerca, lo scienziato Damiani Swift del Laboratorio di Livermore insieme ai colleghi Jon Eggert, Damien Hicks, Sebastien Hamel, Caspersen Kyle, Eric Schwegler e Rip Collins, hanno confrontato i loro risultati di modellazione con le masse e i raggi dei pianeti extrasolari osservati. E i risultati sostengono le ipotesi più recenti sulle strutture dei pianeti extrasolari, il cui studio può ora trarre vantaggio dai modelli EOS e dai dati prodotti a Livermore.

“Le attuali tecniche teoriche per il calcolo elettronico delle strutture sono in grado di prevedere l’Equazione di Stato rilevante per gli interni planetari”, ha detto Swift. “Ma abbiamo ancora bisogno di validazione sperimentale di questi calcoli, qualcosa che può ora essere fatto presso il National Ignition Facility (NIF).”

Il National Ignition Facility (LLNL) è il più grande laser del mondo progettato per effettuare ricerche sulla sicurezza nazionale, la sperimentazione sulla fusione e la scienza di base, come l’astrofisica.

Il team ha fatto specifiche previsioni per pianeti extrasolari simili alla Terra, rocciosi, con ghiaccio, con pressioni al centro del pianeta che vanno da 8 a 19.000 Mbar (da 8 a 1.900 milioni atmosfere di pressione).

“Grazie a NIF abbiamo un progetto per misurare le proprietà dei materiali fino a miliardi di atmosfere. Supereremo il livello più alto di pressione mai indagato nel piccolo numero di esperimenti fatti precedentemente, usando i test nucleari sotterranei, con i quali raggiungeremo pressioni che non possono essere esplorate con altre tecniche attualmente disponibili “, ha detto Swift.

Imporre vincoli sulla struttura dei pianeti extrasolari richiede informazioni accurate sulla compressibilità di composizioni rilevanti di materia, incluse le leghe di ferro, silicati e ghiaccio, in condizioni estreme di pressione e temperatura.

“Questo ci permetterà di produrre una rassegna di informazioni sulla struttura degli esopianeti utilizzando le proprietà del materiale generato, e validandolo grazie alle capacità sperimentali nei laboratori nazionali”, conclude Swift.