ARIEL – Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey

ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) è stata selezionata come quarta missione M4 nel programma Cosmic Vision 2015-2025 dell’ESA, il cui lancio è previsto nel 2028.

Durante 4 anni di missione ARIEL studierà la composizione degli esopianeti, come si sono formati e come evolvono, osservando un campione accuratamente selezionato di circa un migliaio di pianeti extrasolari, simultaneamente in ottico e in infrarosso. Si tratta della prima missione interamente dedicata alla misura della composizione chimica e della struttura termica di un grande numero di esopianeti transitanti, che porterà la scienza planetaria oltre i limiti del nostro sistema solare.

ARIEL avrà un telescopio di classe 1m costruito in Italia e osserverà simultaneamente nella banda da 0.5 a 7,8 micron, con un sistema misto di fotometria e spettroscopia, principalmente pianeti transitanti. ARIEL permetterà di rispondere ad alcune domande tra cui:

• Di cosa sono fatti i pianeti
• Quanto diverse possono essere le atmosfere dei pianeti
• Come si formano e si evolvono i pianeti
• Come l’atmosfera e la sua evoluzione dipende dalle proprietà del pianeta, della  stella ospite e dell’ambiente

 

Per la prima volta sarà possibile osservare dall’ottico all’infrarosso simultaneamente, aspetto importantissimo per monitorare l’attività della stella ospite (che spesso limita la nostra capacità di osservare il pianeta) e la presenza di nubi nelle atmosfere planetarie.

ARIEL utilizzerà un strategia osservativa a 4 livelli:

• Livello 1 (Survey): include un migliaio di pianeti per cui sarà possibile verificare l’esistenza o meno di un’atmosfera di elementi leggeri e la presenza di nubi. Questi pianeti potranno essere classificati dal loro colore in popolazioni con differenti proprietà.
• Livello 2 (Deep Survey): circa la metà dei pianeti della Survey saranno osservati con un rapporto segnale rumore maggiore per determinarne la composizione chimica, la struttura termica e caratterizzarne le eventuali nubi.
• Livello 3 (Benchmark): per un centinaio di pianeti sarà possibile studiare il clima e la variabilità temporale e spaziale.
• Livello 4 (Curve di fase): si tratta di un campione di pianeti non necessariamente transitanti per cui sarà possibile studiare la riflessione e l’emissione termica in posizioni diverse lungo la loro orbita.

 

 

ARIEL include lo spacecraft fornito da ESA e il payload (gli strumenti scientifici) fornito da un consorzio di 17 paesi europei a cui si sono recentemente aggiunti gli Stati Uniti.

Il consorzio è guidato da un PI (Giovanna Tinetti, UCL, UK) affiancato da co-PI che per l’Italia sono Giuseppina Micela (INAF – OAPa) e Giuseppe Malaguti (INAF – OAS).

 

L’Italia partecipa a vari aspetti della missione sia tecnici che scientifici con un team composto dall’INAF, Università di Firenze, Università La Sapienza e CNR/IFN supportato dall’ASI (attraverso un contratto coordinato da G. Micela).

 

Fra i contributi scientifici italiani ci sono:

• Contributo alla selezione dei target e sinergia con altre missioni/progetti
• Stima e correzione dell’attività stellare
• Sviluppo di codici per simulare le atmosfere planetarie
• Studio del legame fra le atmosfere e i meccanismi di formazione planetaria
• Pianificazione delle osservazioni preparatorie per la caratterizzazione dei targets.

 

L’Italia fornirà il telescopio, per la cui realizzazione sta costruendo e qualificando il prototipo dello specchio primario. Infatti, lo specchio sarà realizzato interamente in alluminio, così come la struttura, con una tecnologia che non è mai stata utilizzata per strumenti da volo nelle dimensioni necessarie.

Inoltre sarà responsabile dell’elettronica di bordo, hardware e software, del ground segment per cui fornirà, attraverso l’ASI SSDC, l’infrastruttura per il processamento dei dati L3 (dati scientifici finali).

 

L’Osservatorio di Palermo gestisce il contributo italiano attraverso il co-PI G. Micela, diversi aspetti scientifici con i contributi di diversi ricercatori (S. Benatti, C. Cecchi Pestellini, S. Colombo, G. Cracchiolo, D. Locci, J. Maldonado, A. Petralia) e partecipa allo sviluppo dello specchio primario (G. Micela e E. Guerriero, che sta svolgendo un dottorato industriale sviluppato attorno al progetto dello sviluppo dello specchio di ARIEL).