1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Non avevo fatto l'1+1 che ha fatto Deepwatcher, anzi, l'1+1+1.
Mi verrebbe anzi da aggiungere che, a distanza di tanti anni dalla mia uscita dall'astrofisica, mi è stato recentemente proposto di partecipare ad un progetto in cui viene affrontato uno solo di questi problemi (caratteristiche di un pianeta per sviluppare vita complessa) e che vede la partecipazione di una decina di persone (tutti fisici/astrofisici con dottorato e con esperienza).
Non intendo con questo dire che chi affronta la cosa con piglio amatoriale non abbia modo di divertirsi. Tuttavia, non è cosa semplice e richiede non poche conoscenze (oltre che saper programmare).
Una tesi di laurea (magistrale) può essere un mezzo per affrontare una minima parte di quelel problematiche.

Le formule chiuse non esprimono altro che correlazioni di dati osservativi tra loro, dati teorici tra loro o dati osservativi e teorici.
Cioè, non esiste alcuna formula generale in cui vengano inserite delle grandezze per ottenerne altre, ma i risultati dele simulazioni numeriche possono permettere lo studio di eventuali correlazioni tra due grandezze (sotto opportune ipotesi).
Il preprint mostra uno di questi casi.

Consideriamo comunque che, fissata la massa, la luminosità è legata ad essa, come mostra il diagramma Hertzsprung-Russell (HR).
La questione è questa: se vuoi farti un diagramma HR per una data metallicità, devi studiarti le strutture stellari!
Se ti basta vedere come variano i diagrammi HR al variare della metallicità, bisogna cercare in letteratura. Il problema è che, a parte i preprint e le riviste open access, la gran parte richiedono costosissimi abbonamenti (oppure di essere consultate all'università, se abbonata).
In ogni caso, i risultati sono sempre pubblcati in inglese (N.B.: pososno essere compresi anche se si conosce l'inglese in modo molto, molto approssimativo. Non sono gli articoli scientifici i mezzi con cui imparare l'inglese!)



Non ho calcato, in verità.

Ma, GHISO!
Mi senbra di averlo spiegato chiaramente che parlo di stelle immaginarie!
Dunque, tutte le informazioni sono immaginabili. Il problema è solo farle quadrare tra di loro in modo che la scheda descrittiva che ne viene fuori risulti di una stella fisicamente possibile, piuttosto che un accozzaglia di dati incoerenti.
In altre parole, data la particolare popolazione di stelle che mi interessa, mi serve sapere le relazioni tre le caratteristiche di queste particolari stelle per poter verificare la congruenza delle descrizioni immaginarie e quindi modificarle e riverificarle fino ad un risultato soddisfacente.

Potremmo fare qualche prova quì.
Io invento i dati di partenza come trovati in una descrizione e voi mi mostrate come verificarne la congruenza.

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Zievatron
(Il Nuovo Druido)

Non conosco Celestia. Cos'è?
Il mio progetto non è di narrativa.
E' parecchio che desidero realizzare un modellatore di sistemi stellari, con particolare attenzione alla possibilità di ospitare la vita complessa, anche in situazioni di improbabilità (dò molta importanza alla differenza tra possibilità e probabilità).
Così, mi sono deciso ad incominciare a studiare come dovrebbe essere, i problemi che comporta.
Per spiegare meglio la natura del progetto, si può fare un paragone con l'hobby del modellismo. Però, non del modellismo che si prefigge di realizzare una perfetta riproduzione in scala di un particolare aereo, nave, o che altro entrati nella storia. Bensì il modellismo di chi vuole costruire un aeroplanino di propria progettazione e vedere che riesce ad alzarsi in volo, o di una nave di propria progettazione e vedere che riesce a stare a galla. magari giusto in una piscina, ma comunque sta a galla.
Tornando al mio modellatore, si tratta di modellare sistemi stellari del tutto immaginari, però devono essere nei limiti del fisicamente possibile, mica una ridicolaggine da fantascienza che se ne infischia di sparare cazzate!

Ho capito che l'impresa è ardua e richiederà parecchio tempo e pazienza.
O.K. Vedrò cosa mi riesce di fare. Mica sono vincolato a compiere un'opera perfetta!
Dopotutto, è lì'imperfezione a rendere possibile il mondo! Ed anche gli aggiornamenti.

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Zievatron
(Il Nuovo Druido)

Per incominciare, andranno benissimo le formule chiuse. potrò migliorare in seguito.



Mi basta trovare qualcosa di adattabile al mio caso.
Non tanto come immagine di un diagramma HR, quanto di relazioni numeriche.
Le formule che possono mettere in relazione le diverse grandezze non mi serve che abbiano una buona validità per qualsiasi stella, ma che la abbiano per il ridotto range di casi stellari che possono interessarmi.

Alla fine, quello che non trovo, o che trovo troppo difficile per adesso, sarò costretto ad inventarmelo e sperare di poter migliorare in seguito.

P.S.:
Si può dare una definizione più chiara di "formula chiusa" e "formula aperta"?
Le formule chiuse, mi è ovvio che sono tutte quelle con cui mi sono scontrato studiando. Ma le formule aperte non ho ancora capito come sono.

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Zievatron
(Il Nuovo Druido)

ma è la stessa cosa, ti serve una serie di formule per simulare la stella in questione!!
Tra l'altro il tipo di formula, o in questo caso sarebbe meglio parlare di approssimazione, dipende da che cosa vuoi ottenere!
Ad esempio vuoi simulare le emissioni di neutrini, oppure vuoi simulare la produzione di metalli pesanti tramite assorbimento neutronico?
Vuoi simulare la luminosità della stella, ed i campi magnetici, la formazione delle macchie solari?
Vuoi simulare il comportamento della corona?
Cavoli ma hai presente quanti processi ci sono in una stella??
sono tantissimi, se li vuoi simulare tutti (magari pure in contemporanea) è un lavoro immane!!
Quindi è la domanda cosa vuoi simulare?
Tutto il comportamento della stella?
Anche usando un grado di approssimazione bassissimo, sarebbe un lavoro immenso, rischi di morire prima (di vecchiaia!)

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Davide Ghiso
Meade Schmidt-Newton 6" (763mm F/5) - William Optics Zenithstar 66 ED - Eq6 skyscan Barlow 2x e 4x apo coma - Oculari meade superploss 26mm
Kellner 20 e 4 mm Ploss 10mm - Hiperion 8mm - Atik 383l+ monocromatic
filtri baader 36mm R,G,B,L,H-alpha - magzero mz_5 bn
Gruppo Astrofili Volontari Ingauni Albenga SV

Davide Ghiso
ma chi sarà mai questo Dario Fo!?

(Risposta a Zievatron)
Precisato che io non ho mai usato il termine "formula aperta", posso dirti che una formula chiusa (o esplicita) non è altro che una formula nel senso comune del termine, cioè una formula che esprime una certa grandezza in funzione di altre. Ad esempio, l'equazione esplicita della retta è y = mx+q.
Per il caso che a te interessa, una formula non c'è.
Si tratta invece di estrarre i valori dal diagramma HR per la metallicità che desideri, o di vedere (che è praticamente lo stesso) se un'approssimazione locale del diagramma può dar luogo ad una formula. Preciso approssimazione locale, quindi con validità limitata ad un ristretto, molto ristretto intorno di un punto.

Ma no! Quali neutrini, etc...!
Devo solo descrivere una stella immaginaria al suo ingresso nella sequenza principale.
In questo modo: Esempio:

Massa: 1.87 x 10^32 kg
Luminosità: 254 candele e 13 fiammiferi (scusate ma non ho ancora un'idea di come scrivere quì)
Raggio: 2.41 x 10^7 km
Temperatura: 5187 °K
Tempo di permanenza: 1.2 x 10^10 anni.

Dopo di che, mi serve verificare che la descrizione sia coerente. Cioè che sia una stella possibile, piuttosto che un non senso.

Ho solo aggiunto che la validità del responso delle verifiche mi serve solo per una porzione limitata delle stelle possibili. Cioè, non mi importa un fico secco se le verifiche perdono molto di approssimazione nel caso di oggetti speciali come quasar e pulsar, o per stelle molto massicce o al minimo estremo di massa che chissà quando si accenderanno, o se hanno un buco nero ad un tiro di schioppo, o chè. Perchè a me interssano solo le stelle adatte a farci un sistema stellare abitabile, quindi, sicuramente ricche di metalli e non oltre i limiti di 3500-7500 °K.
Però, adesso, lasciate perdere tutto quello che dovrò aggiungere dopo per via dei miei obiettivi ultimi.

Ora, non è dopo!!!

Ora c'è solo la "Carta d'Identità" della stella (come sopra) e mi serve di istruire un ispettore che deve dire se è possibile o è una cavolata!
La mia domanda è tutta quì. Che cosa c'entrano i neutrini e le macchie solari con questo?

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Zievatron
(Il Nuovo Druido)

La risposta a molti tuoi problemi

È un simulatore di spazio 3D in tempo reale, leggero, totalmente free, non richiede praticamente installazione e poi puoi programmare altre stelle e pianeti oltre a quelli forniti nel catalogo base. La sintassi è semplicissima!
Così puoi constatare cum manu il tuo lavoro

A me due settimane fa, dopo 6 mesi che ci studio sopra, hanno accettato il primo add-on per il pubblico, tutti i pianeti extrasolari di CoRoT riprogrammati secondo i nuovi i dati e un uso corente della fisica, proprio quello che stai dicendo tu: vuoi creare una simulazione di un sistema adatto allo sviluppo della vita nel modo più preciso possibile.

A sto punto, visto che nessuno qua ha i mezzi per procedere con metodo preciso, ti consiglio di andare più a "spanne".
In più per l'abitabilità del pianeta ti interessa solo la luminosità ingtrinseca della stella stessa e la distanza del pianeta dalla stella. Vuoi le formule? Voilà, te le traggo dirette dal foglio di calcolo che ho sviluppato per poter codificare i pianeti extrasolari al meglio possibile.

La temperatura di corpo nero di un pianeta si calcola come:
=Tstella*RADQ((raggio stella*RADQ(1-Albedo del pianeta))/(2*semiasse in UA*149598000))

la luminosità della stella è

L = 4*pi*Rstella^2*sigma*Tstella^4
Dove sigma è la costante di Stefan-Boltzmann, cioè http://it.wikipedia.org/wiki/Costante_d ... -Boltzmann

E punto. Armati di carta e penna e risolvi come ti servono queste due equazioni.
Stabilisci la distanza del pianeta, il suo albedo e la temperatura.
Calcoli dalla prima equazione una relazione tra raggio e temperatura della stella.
Dalla seconda ricavi un'altra relazione tra R e T definendo la Luminosità come più ti aggrada. Ora hai due equazioni in due incognite, risolvi e trovi R e T della stella, INDIPENDENTEMENTE dalla sua metallicità.

Quelle sono le relazioni per creare sistemi planetari verosimili. È ovvio che devi stabilire delle condizioni iniziali.
La dipendenza della luminosità dalla metallicità se ne va. Perchè stelle più metalliche di pari massa saranno più luminose, quindi o più calde o più grandi o una combinazione delle due. Ma a te per la temperatura del pianeta interessa solo la luminosità in sè della stella, da cui ricavi diametro e temperatura, della dipendenza dalla massa non te ne importa. Puoi fare quello che ti pare.

Devi comunque definire tre parametri sul pianeta e uno sulla stella
Definisci un pianeta a 1 UA con T di 300 K, albedo di 0.67. Da questo calcoli la luminosità della stella, che sarà superiore a quella del nostro Sole.
Poi decidi che stella sia, bianca, gialla o rossa, quindi definisci la sua temperatura. E ricavi il raggio. Se decidi che la stella ha la stessa temperatura del Sole ne otterrai una più grande, e questo è un sintomo di elevata metallicità.

Sta a te ora girarti e rigirarti tutte queste formule, e vedere che salta fuori. Io ti ho dato le relazioni e un paio di spunti di riflessione, prova a rimuginartele un po' e vedi che comincerai a capire come funziona il tutto



Hai aggiunto una risposta, quindi edito, ho finalmente capito cosa cerchi:
Come ti ho detto la luminosità di 357 candele etc la calcoli dal raggio e dalla temperatura con quella relazione. Il Sole per esempio è 10^26 Watt (bella lampadina eh?). E abbiamo sistemato queste tre variabili.

Ora correliamo a massa e periodo di permanenza nella sequenza principale. Questo è ciò che trovai su Wiki

EMPIRICAMENTE, cioè a spanne, una stella della sequenza principale (di qualsiasi spettro) segue la relazione Massa-Luminosità seguente:

L/Lsol= (M/Msol)^x

x dipende dalla massa, è qui che c'entra l'empiricamente:
x=2.3 per stelle di massa minore al 43% di quella solare
x=4.0 per stelle di massa tra 0.43 e 2 masse solari
x=3.4 per stelle di massa tra 2 e 20 masse solari

In questo caso, Zievatron, praticamente basta cercare su google "star Luminosity - Mass relationship" per finire su un articolo dell'Astrophysical Journal adatto ^^ Ci proverò (trovi SOLO in inglese per queste cose tecniche)
Un altro modo sarebbe crearti un foglio di calcolo, inserire i dati conosciuti di massa e luminosità per molte stelle e ricavare per ognuna di queste x. poi disegnarlo in funzione della masse et voilà, hai un grafico su cui puoi vedere empiricamente se la stella funziona ^^
E' questo che fanno gli scienziati, il difficile è trovare la forma funzionale che segue il grafico.
Questi dati che ho linkato sono probabilmente l'adattamento di una legge che segue un andamento politropico, come lo studio sulle densità planetarie che sto seguendo e che ti linkai in un post. Mi metto in caccia di articoli scientifici.

Similmente per una relazione massa/metallicità-vita della stella dev'esserci una politropica di mezzo, e similmente bisogna fare una ricerca approfondita. Io ci provo, poi ti faccio sapere i risultati. Però non stare con le mani in mano ^_^
Molte delle cose che ti ho scritto fin qua le ho imparate semplicemente leggendo Le Scienze e spendendo ore e ore su Wikipedia in varie lingue. Gli articoli scientifici dell'AJ sono solo lultimo upgrade, visto che ho letto su wiki tutto quello che c'era da leggere

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Osservo con: Riflettore Newton della Optrons 127/1000 f/8 (2006), oculari scarsi K20 e K9 e gli ottimi PL10 e WA12 di Vicchio (grazieee! ^^); Binocolo Leica 8x32 BN; 2 Rifrattorini con cui ho iniziato

Osservo da...
Cuorgnè (TO) - 330 m.s.l.m.
45°23' N ---- 07°39' E
Ceresole Reale (TO) 1585 m.s.l.m. - PNGP
45°26' N ---- 07°13' E

Uuuhhuu!!! Non esiste proprio?

Non c'è una relazione esprimibile con delle formule tra caratteristiche come la massa, la luminosità, il raggio, la temperatura, il tempo di permanenza nella sequenza principale? Nenache con un po' di imperfezione? Io non pretendo mica la perfezione!

Questo è davvero più shokante, disorientante, sconvolgente e quanto altro di qualsiasi complessità di formule.

Non riesco a crederci. Ci dev'essere un equivoco.

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Zievatron
(Il Nuovo Druido)