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tra Scienza & Coscienza

"Il cielo stellato sopra di me, la legge morale dentro di me'' I. Kant

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METANO, PARADOSSI E ESOPIANETI: UN MODELLO PER SPIEGARE L’ORIGINE DELLA VITA

Lontano, lontano nel tempo e nello spazio un pianeta extrasolare sta orbitando intorno alla sua stella madre, forse più fredda del Sole, ma se vi aspettate un clima freddo e desolato sul pianeta probabilmente non conoscete il paradosso del Sole giovane debole e le sue implicazioni, che sono state studiate da un articolo pubblicato su Nature Geoscience da un gruppo di scienziati del Georgia Institute of Technology.

 

Il modello combina molteplici processi microbici con attività vulcaniche, oceaniche atmosferiche: tutto questo ci mostra uno dei modelli più completi e complessi sull’evoluzione di un pianeta.

Il Sole da giovane, secondo il modello, avrebbe prodotto un quarto in meno di luce e calore, ma la Terra è rimasta comunque temperata grazie all’azione del metano.

Noi abbiamo parlato con Ozaki Kazumi della School of Earth and Atmospheric Sciences del Georgia Institute of Technology, che ci ha spiegato la funzione del metano: “il CH4 è un forte gas serra. È creato come sottoprodotto metabolico dai metanogeni negli ambienti anossici. In questo studio abbiamo identificato un nuovo meccanismo, che amplifica il ciclo biogenico di CH4 nelle condizioni dell’archeano (secondo eone del tempo geologico nel precambriano). Nello specifico, molteplici forme di organismi fotosintetici che lavorano insieme nello stesso ecosistema amplificano l’effetto della biosfera sulla chimica atmosferica e sul clima. Il ciclo accelerato del metano aiuta a spiegare il “paradosso”. I nostri risultati indicano quindi che l’evoluzione di diverse forme di vita fotosintetica sono state un fattore critico nel mantenere la giovane Terra abitabile”.

La Terra ha ecosistemi principalmente guidati da fotosintesi: la ricerca mostra come pianeti simili al nostro potrebbero in un certo senso pullulare di vita non rispondendo al meccanismo di fotosintesi principale della nostra biosfera.

“La biosfera anossica arcaiana potrebbe essere un analogo estremamente utile per capire le biosfere primitive di altri pianeti simili alla Terra- il professore ha precisato come questo è – un collegamento che non è stato ancora esplicitato”.

I risultati implicano anche una serie intrigante di domande sul clima, ad oggi inesplorate, che aprono prospettive completamente nuove per il lavoro futuro, volto a comprendere meglio l’evoluzione del sistema climatico precoce della Terra e l’evoluzione del pianeta abitabile in senso più ampio.

Per capire al meglio il paradosso al centro di questa ricerca abbiamo chiesto a Kazumi il ruolo di questa ipotesi sul loro lavoro: “Durante l’eone archeano il Sole era più debole di un 20-25%: se presumiamo che l’effetto serra della Terra e l’albedo fossero simili al valore di oggi, la temperatura superficiale media dovrebbe essere stata inferiore al punto di congelamento dell’acqua”.

Il paradosso messo in luce da Carl Sagan e George Mullen nel 1972 e la sua risoluzione ha importanti implicazioni per capire l’evoluzione climatica della Terra (e pianeti simili). Finora sono stati proposti diversi processi per risolvere il FYSP e le soluzioni più comuni, come ha spiegato lo scienziato: “invocano alte concentrazioni di gas serra (ad es. CO2, CH4, NH3, C2H6, N2O, COS). L’abbondanza di questi gas nell’atmosfera è controllata anche da una serie di processi, che includono reazioni fotochimiche, processi metabolici e processi geologici: non è chiaro se questi gas siano stati presenti in abbondanza in modo da risolvere il paradosso”.

Tre miliardi di anni fa la fotosintesi che studiamo e osserviamo oggi potrebbe essere stata molto diversa, inoltre la situazione vulcanica e geologica del pianeta può aver contribuito a tenere al caldo la superficie della Terra, lontana dall’ancora freddo e poco luminoso sole.

E in un bel giorno, caldo e umido, lontano nel tempo, la vita.

 

Gianluigi Marsibilio

Crediti: Eso

MUSE, LA PIÙ GRANDE INDAGINE DEL CIELO DI SEMPRE

È stata portata a termine la più profonda survey spettroscopica di sempre con lo strumento MUSE(Multi Unit Spectroscopic Explorer) installato sul VLT dell’ESO in Cile. Gli astronomi si sono focalizzati sul Campo Ultra-profondo di Hubble, misurando distanze e proprietà di 1600 galassie molto deboli, trovando tra l’altro 72 nuove galassie che non erano mai state viste prima, neppure dal telescopio Hubble.

Questa base dati rivoluzionaria ha già portato a 10 articoli scientifici pubblicati in un numero speciale di Astronomy & Astrophysics. Una tale abbondanza di informazioni permette ora agli astronomi di dare uno sguardo nuovo alla formazione stellare nell’Universo primordiale, consentendo di studiare i moti e altre proprietà delle prime galassie, grazie alle capacità spettroscopiche uniche di MUSE.

Il gruppo che si occupa della survey dell’Hubble Ultra Deep Field (il Campo Ultra-profondo di Hubble o HUDF), sotto la guida di Roland Bacon dell’Università di Lione (CRAL, CNRS) Francia, ha usato MUSE per osservare appunto il Campo Ultra-Profondo di Hubble (heic0406), una zona molto studiata nella costellazione australe della Fornace. Lo sforzo ha prodotto le osservazioni spettroscopiche più profonde mai realizzate finora: sono state misurate informazioni spettroscopiche accurate per 1600 galassie, dieci volte più di quanto fosse stato ottenuto a gran fatica nel precedente decennio da vari telescopi da terra.

Le immagini originali dell’HUDF erano osservazioni pionierstiche realizzate dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ESAe pubblicate nel 2004: sono le osservazioni più profonde di sempre e hanno rivelato uno zoo di galassie che risalgono a meno di miliardo di anni dopo il Big Bang. L’area è stata successivamente osservata molte volte da Hubble e da altri telescopi – si tratta di una delle zone più studiate del cielo, ben 13 strumenti montati su otto telescopi, tra cui ALMA, l’hanno osservata dai raggi X alle onde radio – producendo la veduta più profonda dell’Universo fino a oggi.

Roland Bacon continua il racconto: «MUSE può fare qualcosa che Hubble non può fare: suddivide la luce di ogni punto dell’immagine nei suoi colori componenti per creare uno spettro. Questo ci permette di misurare la distanza, il colore e altre proprietà di tutte le galassie che possiamo vedere, tra cui alcune invisibili anche a Hubble».

I dati di MUSE forniscono una nuova visione di galassie fioche e molto distanti, osservate com’erano poco dopo l’inizio dell’Universo, circa 13 miliardi di anni fa. Hanno rivelato galassie 100 volte più deboli che nelle survey precedenti, aggiungendole a un campo già riccamente osservato e approfondendo la nostra comprensione delle galassie nelle epoche cosmiche. E nonostante la profondità delle precedenti osservazioni di Hubble, MUSE ha – tra gli altri numerosi risultati – rivelato anche 72 galassie che non erano mai state viste prima in questa minuscola area di cielo.

Le 72 candidate galassie sono emettitrici di Lyman-alfa, la cui luce cioè è concentrata nella riga Lyman-alfa, prodotta quando gli elettroni dell’atomo di idrogeno cadono dal penultimo livello al più basso. Questa luce ha una lunghezza d’onda particolare nella zona ultravioletta dello spettro, ma nel caso di oggetti spostati molto verso il rosso (redshift) viene a trovarsi nella banda della luce visibile o nel vicino infrarosso, che gli astronomi possono  quindi più facilmente rilevare con i telescopi spaziali o da terra.

La nostra comprensione attuale della formazione stellare non spiega pienamente queste galassie, che sembrano brillare luminosamente in questo singolo colore. Ma grazie alla peculiarità di MUSE, disperde la luce nei suoi colori componenti, questi oggetti diventano subito evidenti, mentre sono invisibili nelle immagini dirette profonde come quelle di Hubble.

«MUSE ha la capacità unica di estrarre informazioni su alcune delle più vecchie galassie dell’Universo – anche in una zona del cielo che è già ampiamente studiata», spiega Jarle Brinchmann, dall’Università di Leida nei Paesi Bassi e dell’Istituto di Astrofisica e Scienze Spaziali al CAUP a Porto, Portogallo e primo autore di uno degli articoli che descrive i risultati di questa survey. «Impariamo cose su queste galassie che è possibile capire solo con la spettroscopia, come il contenuto chimico e i moti interni – e non una galassia per volta ma tutto in una volta sola per tutte le galassie!».

Questa sequenza mostra la regione del Campo Ultra-profondo di Hubble in cui sono evidenziati con un colore blu gli aloni di gas che risplendono intorno a molte galassie distanti, scoperti con lo strumento MUSE installato sul VLT (Very Large Telescope) dell’ESO in Cile. La scoperta di così tanti aloni estesi, che emettono radiazione ultravioletta nella riga Lyman-alfa, intorno a molte galassie distanti è uno dei tanti risultati ottenuti da questa survey spettroscopica molto profonda. Crediti: ESO/MUSE HUDF team

Un altro risultato importante di questo studio è stato la detezione sistematica di aloni luminosi di idrogeno intorno alle galassie dell’Universo primordiale, che ha fornito agli astronomi una nuova e promettente strada per studiare il modo in cui la materia fluisce dentro e fuori le galassie primordiali.

Molte altre potenziali applicazioni di questo insieme di dati, tra cui il ruolo delle galassie deboli durante la re-ionizzazione cosmica, il tasso di fusione tra galassie quando l’Universo era giovane, i venti galattici, la formazione stellare e la mappatura del moto delle stelle nell’Universo primordiale, vengono esplorate nella serie di articoli pubblicata.

«È giusto sottolineare che questi dati sono stati presi senza l’uso dell’ottica adattiva (AOF da Adaptive Optics Facility), recentemente aggiuta a MUSE. L’attivazione dell’AOF dopo un decennio di lavoro intenso di astronomi e ingegneri dell’ESO promette dati ancora più rivoluzionari in futuro,» conclude Roland Bacon.

Ad esempio ha già rivelato anelli prima sconosciuti intorno alla nebulosa planetaria IC 4406… e noi siamo qui ad aspettare le prossime straordinarie scoperte!

Tutti gli studi sui dati MUSE

 

 

Redazione Coelum

Crediti: ESO/MUSE HUDF collaboration

STORIE DALL’ORIGINE DELL’UNIVERSO: IL BUCO NERO SULL’USCIO DELL’UNIVERSO

Quasar e buchi neri formano una delle accoppiate più misteriose e interessanti dell’universo: un gruppo di astronomi, presso il Massachusetts Institute of Technology, il Max Planck Institute, il Carnegie Institute e altri enti, con una massiccia presenza di scienziati italiani, ha rilevato un buco nero super-massiccio distante circa 13 miliardi di anni luce da noi che mantiene in vita il quasar Ulas J134208.10+092838.61, emettendo una luminosità di miliardi e miliardi di stelle.

Per capire l’implicazione della ricerca bisogna rendersi conto che stiamo parlando di uno degli oggetti più distanti da noi mai osservati. Il buco nero misura circa 800 milioni di masse solari e l’importantissima scoperta ha meritato la pubblicazione su Nature.

All’origine della scoperta, ci ha spiegato lo scienziato a capo del survey Eduardo Bañados, del Carnegie Institute, c’è la rilevazione di un Quasar estremamente luminoso e massiccio.
L’oggetto si trova ad una distanza temporale di 690 milioni di anni dall’inizio dell’universo, quindi in scala cosmica stiamo parlando di un universo ancora molto giovane. Bañados ha detto: “L’oggetto ci offre una foto rara e unica di quando l’universo aveva il 5% della sua età attuale, insomma se l’universo fosse una persona di 50 anni adesso staremmo osservando la foto di quella persona quando ne aveva due e mezzo”.

Abbiamo contattato anche Chiara Mazzucchelli, una dei tre scienziati italiani all’interno del progetto, in forze all’ Istituto Max Planck per l’astronomia.
La ricercatrice ci ha spiegato cosa significa che J1342 sia un Quasar ad “alto redshift”.
“Proprio attraverso il redshift- ha spiegato la scienziata- noi possiamo collegare la distanza in cui il quasar si trova rispetto alla terra e rispetto al tempo in cui questo oggetto è stato osservato”.
Un dato estremamente sorprende è contenuto in un dato: “in 690 milioni di anni, dopo la formazione dell’universo, una serie incredibile di masse solari si è raccolta in un solo punto”

Una cosa del genere va a sfidare logicamente anche la fisica teorica: ” I modelli suggeriscono che questi buchi neri possono essersi evoluti da altri massicci conglomerati di gas con massa superiore di 10000 volte a quella del sole o addirittura dall’esplosione della prima generazione di stelle del nostro universo”.

Alcuni di questi modelli però portano alla formazione di buchi neri meno massicci, di quello che è stato rilevato nel quasar, si può allora attribuire l’oggetto ad un effetto chiamato aaccrescimento di super Eddington.

La scienziata italiana ci ha indicato che il “seme” da cui si è formato J 1342 deve essere stato pari ad “almeno 1000 masse solari e ad una distanza temporale di 100 milioni di anni dal Big Bang”.

Lo strumento che ha portato alla scoperta è Fire che impiega  gli infrarossi e si trova in Cile; FIRE è uno spettrometro che va a classificare gli oggetti proprio in base a questa frequenza misurando effetto redshift e doppler delle galassie e di altri oggetti come i quasar.

Un quasar dunque sembra legare i misteri dietro l’espansione dell’universo, la formazione della materia nell’universo primordiale e l’origine dei buchi neri, capire tramite i nuovi strumenti (Euclid, il JWT e l’E-ELT) l’origine di questo quasar risolverà una serie di problemi di lunga data, magari aprendo una nuova porta, piena di aria fresca, per la cosmologia.

Gianluigi Marsibilio

 

Crediti foto: Robin Dienel, Carnegie Institution for Science

UN GETTO LUMINOSO NELLO SPAZIO: LA STORIA DI CTA 102 è UNA PIETRA MILIARE DELL’ASTROFISICA

CTA 102 è un blazar, cioè un nucleo galattico attivo, che ha però una grande particolarità: essere il più luminoso mai osservato.

L’osservazione è avvenuta con l’aiuto di 40 strumenti e ha prodotto un paper su Nature; la ricerca è stata guidata da Claudia M. Raiteri, prima autrice dello studio uscito sulla prestigiosa rivista e in forze all’osservatorio di Torino. Noi l’abbiamo intervistata e lei ha compilato per noi la “carta d’identità” di CTA 102.

La scienziata nell’intervista ci ha raccontato come è avvenuta la scoperta. Il monitoraggio di CTA 102 è una pietra angolare in questo campo dell’astrofisica che negli anni sta portando alla luce tante buone provenienti dal cielo.

– Sembra che CTA 102 sia il blazar più potente mai registrato. Cos’ha di tanto speciale? Cos’è esattamente un blazar?

Un blazar è un nucleo galattico attivo, potente sorgente di radiazione il cui motore è situato al centro della galassia ospite. La sua particolarità è data dal fatto che uno dei due getti di plasma che fuoriescono dal motore centrale è rivolto verso di noi, per cui la sua emissione di onde elettromagnetiche viene amplificata a causa di effetti relativistici.
Il blazar CTA 102 si è distinto perchè alla fine del 2016 e` diventato così luminoso da battere tutti i record precedenti. La nostra interpretazione, pubblicata in un articolo su Nature, è che questo sia stato possibile perché il suo getto, da cui proviene la luce osservata, si sia allineato con la linea di vista, spingendo al massimo gli effetti relativistici di cui sopra.

– Come lavorano oltre 40 telescopi per rintracciare un evento del genere?

Esiste una collaborazione internazionale , il Whole Earth Blazar Telescope (WEBT; http://www.oato.inaf.it/blazars/webt/), di cui Massimo Villata dell’INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino è diventato Presidente nel 2000, che organizza e coordina campagne osservative su questi oggetti. Gli astronomi di tutto il mondo che vogliono partecipare devono rispettare certe procedure e mandare i loro dati a chi si occupa di analizzarli e di pubblicarli su riviste scientifiche internazionali. Nel caso della campagna su CTA 102 io e Massimo abbiamo assunto questo compito.

– Come si è comportato Cta 102 dal punto di vista della variabilità delle sue emissioni?

Nella banda ottica CTA 102 aveva mostrato un flare (aumento di emissione importante) nel 2012, dopodiché era rimasto in stato basso fino al 2016, quando abbiamo assistito ad un’improvvisa crescita della sua luminosità ottica che lo ha portato ai livelli straordinari di fine 2016.
Come WEBT abbiamo registrato un aumento di luminosità importante anche nell’infrarosso e nelle onde radio millimetriche, mentre nelle onde radio centimetriche la variazione non e` stata cosi` estrema. CTA 102 si è quindi comportato in modo diverso in bande osservative differenti. Questo ci ha suggerito l’immagine di un getto sinuoso, in cui la parte di getto che produceva l’emissione osservata nella banda ottica  puntava verso di noi, mentre la parte radio era meno allineata.

– Che ruolo hanno i buchi neri in queste esplosioni?

Il motore centrale di un nucleo galattico attivo e` un buco nero con massa da milioni a miliardi di volte quella del nostro Sole. Intorno ad esso ruota un disco di polveri e gas che vengono progressivamente risucchiate dal buco nero, rilasciando energia. Parte di questa energia puo` essere convogliata in due getti di plasma che escono dal buco nero in direzione perpendicolare al disco.

– Quali altri eventi degni di nota avete registrato con la collaborazione internazionale WEBT?

Il WEBT è nato nel 1997 e in 20 anni di attività abbiamo condotto decine di campagne osservative, molto spesso avvalendoci anche delle osservazioni di satelliti per osservazioni astronomiche lanciati dall’ente spaziale europeo, l’ESA, o da quello americano, la NASA. Un altro oggetto, per esempio, che ci ha dato molta soddisfazione è stato il blazar 3C 454.3, soprannominato “Crazy Diamond”, che abbiamo studiato a lungo anche in collaborazione con i colleghi del team del satellite italiano per astronomia gamma AGILE.

 

Gianluigi Marsibilio

Crediti: Gianluigi Bodo e Paola Rossi (INAF)

LA GENETICA DELL’ORECCHIO E LA SUA COMPLESSITÀ

Oltre 49 geni sono coinvolti nella determinazione dell’attaccamento del lobo dell’orecchio, insomma un tratto estremamente semplice del nostro corpo vede in funzione una galassia genetica estremamente complessa.
Lo studio ha coinvolto il centro di salute pubblica dell’Università di Pittsburgh, e ha avuto il supporto di varie università Uk e centri di ricerca cinese. I dati sono arrivati da un ampissimo campione di oltre 74.600 persone di discendenza europea, asiatica e latino americana.
I ricercatori hanno studiato due gruppi differenti per identificare i geni utili all’anatomia dell’orecchio: in primo luogo hanno reclutato oltre 10000 persone studiandone il DNA e campionando tutte le informazioni, successivamente i dati sono stati presi dal portale dell’azienda  23andMe, che possiede un enorme database utile per ricerche del genere che richiedono un enorme numero di test.
Quello appena realizzato, e uscito sulla rivista American Journal of Human Genetics, è il più grande studio sulla genetica dell’orecchio mai realizzato.

Il video mostra come un singolo gene può risultare determinante per cambiare l’anatomia del nostro lobo; la ricerca va ad intaccare quella credenza che porta a identificare l’attaccamento del lobo dell’orecchio come un derivato del fenotipo mendeliano. Già nei primi anni ‘40 era stata sottolineata la possibile influenza della genetica in questo campo, oggi abbiamo finalmente più elementi per ricercare soluzioni a malattie che portano a deformazioni dell’orecchio, della bocca e del naso.

 

Crediti video: UPMC

40 ANNI DI MISSIONE VOYAGER, IL NUOVO NUMERO DI COELUM

Dicembre, festività natalizie, fine dell’anno… momento di bilanci. E per quel che riguarda l’astronomia, di certo è stato un anno emozionante e ricco di novità.

Viviamo così rapidamente e la quantità di informazioni che ci investe è talmente grande che alla fine quasi perdiamo la cognizione di ciò che ci circonda o di ciò che è successo… perciò in questo numero abbiamo riepilogato per voi, in un unico e agile articolo, quanto di più interessante e importante è emerso in questo 2017 che sta per chiudersi! Poi potrete approfondire quello che vi siete persi andando a rileggere i vecchi numeri, sempre disponibili! (E sempre gratuiti e a disposizione nel formato che preferite).

Ma la voglia di proseguire il nostro viaggio e il nostro desiderio di spingerci sempre oltre non si fermano mai: conoscere il percorso fatto serve per capire dove ci stiamo dirigendo e, nell’anno del quarantesimo anniversario del lancio, non potevamo dedicare uno spazio importante a due sonde speciali, che hanno fatto del viaggio il loro emblema portandolo nel loro stesso nome: le sonde Voyager. Nello speciale sulla missione ripercorriamo tutte le tappe del viaggio, le scoperte e le domande in attesa di risposta, con tutte le strabilianti immagini (per l’epoca e, in modo differente, anche per oggi) che le Voyager ci hanno inviato. Anche ora, proprio in questo momento, sono là fuori, tra le stelle, proseguendo il loro cammino verso l’eternità.

Rimaniamo poi nelle propaggini più esterne del Sistema Solare per parlare di un altro curioso corpo celeste che abita quelle remote regioni periferiche: il bizzarro pianeta nano chiamato Haumea. Cosa sappiamo di esso? Scopriamo insieme ad Albino Carbognani (Astronomo presso l’Osservatorio della Valle d’Aosta) e Paolo Bacci (Sezione Asteroidi UAI) quali sono le sue peculiarità e gli ultimi sorprendenti risultati ricavati da una rara occultazione stellare, avvenuta proprio all’inizio di quest’anno. Scopriremo come, anche in questo caso, il contributo degli astrofili si sia rivelato molto importante.

Come sempre non è tutto qui, potrete trovare tutti gli ultimi aggiornamenti e notizie di astronomia, astronautica, la guida completa agli eventi e fenomeni celesti del mese…

Buona lettura e Buone Feste da tutta la Redazione!

Articoli in Copertina Coelum Astronomia n. 217 di dicembre 2017

Il viaggio ha inizio ⬥ Giove, al cospetto del Re

L’Incontro con Saturno ⬥ Urano e Nettuno: rotta verso l’ignoto

Il Ritratto di famiglia e il Pale Blue Dot ⬥ La missione Interstellare

Il Golden Record: un Carico Davvero Speciale.

  • Ripercorrendo il 2017. Gli eventi e le scoperte notevoli dell’anno. Il bilancio di un anno segnato da tappe fondamentali nello studio dell’Universo.
  • HAUMEA il Pianeta Nano con l’Anello. Ai margini del Sistema solare c’è ancora spazio per nuove scoperte grazie anche al contributo degli astrofili
  • L’occultazione di una stella da parte di Tritone, satellite di Nettuno, permette di studiarne l’atmosfera.
  • È arrivato ESASky 2.0! Tutte le novità del software gratuito online ESA a disposizione di professionisti e astrofili
  • ASTROFOTOGRAFIA: La LUNA illumina la notte. Fotografia di paesaggio.
  • LUNA: crateri Langrenus, Vendelinus, Petavius, Furnerius
  • Cielo del Mese: tutti i fenomeni celesti di DICEMBRE
  • COSTELLAZIONI: Rafting celeste lungo l’Eridano

Coelum Astronomia è gratuito per la lettura digitale su PC, tablet e smartphone ed è disponibile anche per il download in PDF. Leggilo online gratis: https://goo.gl/tbbkp1

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BIG BANG, NO GRAZIE: L’UNIVERSO è FRUTTO DI UN RIMBALZO COSMICO?

 

In settimana la pubblicazione dell’articolo Bouncing cosmology inspired by regular black holes da parte del professor J.C.S Neves dell’Instituto del Matemática, Estatística e Computação Científica dell’ Universidade Estadual ha ispirato tanti a riconsiderare e a tornare a parlare di teorie alternative al Big Bang, noi nella notte abbiamo sentito lo scienziato che ci ha spiegato il ruolo dei buchi neri nel suo modello, introducendoci a tanti concetti estremamente interessanti, ma anche leggermente complessi.

Il professor Neves ha tenuto un tono sempre molto divulgativo e ha spiegato punto dopo punto il suo modello che prevede, come ogni big bounce che si rispetti, fasi continue di contrazione e espansione per l’universo.

 

– Quali sono i principali problemi nella teoria del big bang?

Il modello standard della cosmologia è chiamato modello Lambda-Cold-Dark-Matter (Lambda-CDM). In generale per le persone (non specialiste) la teoria è stata nominata come : “big bang”. Per i ricercatori, il big bang è solo la singolarità iniziale e rappresenta il problema più importante nel modello standard.

Perché?

La singolarità iniziale promuove un fallimento nella teoria della gravità di Einstein. La relatività generale è la base della cosmologia moderna e con una singolarità, allo stato primoridiale dell’universo, il modello standard fallisce. Le grandezze fisiche e geometriche nella singolarità iniziale non hanno valori finiti per questo, il big bang inteso come singolaritò è il più grande problema in cosmologia, un qualcosa di impossibile!

– Qual è il ruolo dei buchi neri nella cosmologia del big bounce?

Per risolvere questo problema, sono apparsi modelli di cosmologie che prevedono i rimbalzi (bounce). La singolarità iniziale viene dunque sostituita da un rimbalzo regolare, una transizione tra le fasi di contrazione e di espansione. La relatività generale non soffrirà quindi del problema delle singolarità nelle varie teorie del big bounce.

Se l’universo rimbalza, è possibile supporre l’esistenza di buchi neri nella fase precedente, cioè quella di contrazione. I buchi neri non vanno completamente distrutti dopo il rimbalzo, o almeno le loro onde gravitazionali, per questo una sorta di segnale dai buchi neri, tramite onde gravitazionali può essere rintracciato oggi.

– Quali sono le peculiarità di questo modello?

Cosmologie del genere sono una vecchia idea. Il mio modello, in particolare, risolve il problema della singolarità iniziale introducendo nel modello i buchi neri regolari.

I buchi neri regolari sono senza una singolarità all’interno del loro orizzonte degli eventi.

– Che ruolo ha il tempo nel tuo modello?

Nel mio modello, il tempo ha lo stesso ruolo rispetto al modello standard. È una coordinata nelle equazioni di campo di Einstein. Il tempo non ripristina il suo “flusso” nella fase di contrazione.

– Che cos’è un “fattore di scala” in relatività?

In cosmologia, il fattore di scala misura la variazione del tessuto spazio-temporale. Indica se l’universo si sta espandendo, contraendo o se è statico. È solo una funzione nelle soluzioni delle equazioni di Einstein. Nel modello standard, il fattore di scala dipende dal tempo. Nel mio modello, dipende dal tempo e dalla scala cosmologica.

A causa di una diversa concezione del fattore di scala, il mio modello potrebbe descrivere il nostro universo in diversi modi. Sappiamo che per le scale di grandi dimensioni, l’universo è quasi omogeneo mentre per le più piccole è disomogeneo.

Questa caratteristica è osservativa e il modello standard non la descrive a a differenza dal modello che prevede il bounce.

Dove si potrebbero trovare le prove concrete della tua teoria?

Come ho detto, per mezzo dei buchi neri si potrebbe trovare la prova di una fase precedente, uno strumento chiave sono le annesse onde gravitazionali prodotte dalla contrazione dell’universo.

Gianluigi Marsibilio

GLI UOMINI SI SENTONO MEGLIO DELLE DONNE?

Come ritieni siano le tue condizioni generali di salute rispetto agli individui della tua età?”. Questa l’apparentemente semplice domanda posta da uno studio effettuato in Svezia che ha avuto l’intenzione di mostrare come nel corso del tempo è cambiata la percezione delle condizioni di vita, in base all’età e al genere: i risultati sono stati incredibili considerando che provengono da una nazione con un’attenzione elevatissima sul tema della parità di genere.

La ricerca apparsa su Plos One ha messo in luce come i cambiamenti della società tra il 1990 e oggi hanno causato una differenza nella percezione del proprio stato di salute: il 20% delle donne non si sente conforme agli standard sociali, mentre, negli uomini, la stessa percentuale attesta una salute migliore della norma.

Lo studio Time trends of comparative self-rated health in adults aged 25-34 in the Northern Sweden MONICA study, 1990-2014 ha evidenziato un aumento della percentuale di donne che si ritengono meno in salute rispetto alla media, il trend è accompagnato da un aumento degli uomini che affermano nettamente il contrario.

La ricerca, effettuata da Waller Lidström e colleghi dell’Università di Umeå, ha analizzato un campione di 1811 donne e uomini di età compresa tra i 25 e i 34 anni, attraverso i dati raccolti dallo studio MONICA. La regione interessata è il nord della Svezia, che nonostante presenti un alto grado di uguaglianza tra i sessi, mostra un’elevata disparità tra la visione che le donne e gli uomini hanno di sé.

I ricercatori non aspettavano un simile risultato viste le condizioni socio-economiche della Svezia. “La percentuale di giovani adulti disoccupati è bassa se confrontata con altri Paesi. Larga percentuale di giovani adulti hanno un’educazione universitaria e un alto livello di attività fisica. Tutto questo avrebbe dovuto migliorare la SRH (“Self Rated Health”, trad. “Valutazione personale della Salute”). Eppure, la SRH femminile ha avuto un trend positivo fino al 2009, anno in cui ha subito un crollo tanto grave da tornare quasi ai livelli del 1990. Come si spiega un cambiamento così brusco?

Non sono tanto i dati oggettivi a fare la differenza, quali le statistiche sull’impiego e sull’educazione. Secondo gli studiosi, le cause sono da ricercare nella sfera soggettiva della persona. Si registrano nelle donne svedesi sempre più alti livelli di ansia, nervosismo e insoddisfazione della propria situazione economica, nonché l’aumento di malattie mentali nelle giovanissime (20-29 anni) dal 2010 in poi. Le donne risentono maggiormente della mancanza di parità sessuale sul lavoro, che genera frustrazione e depressione; allo stesso modo, risentono dei problemi che interessano l’intera popolazione: in Svezia, le donne sono più preoccupate degli uomini circa il surriscaldamento globale (vd. Gender differences in environmental concern among Swedish citizens and politicians).

Trovare un lavoro stabile, possedere una casa e occuparsi dei figli generano inquietudini che rientrano nel processo di creazione della persona adulta. Questo provoca un aumento del livello di stress, percepito maggiormente dalle donne secondo i ricercatori di Umeå. Capire questi dati è impossibile senza sovrapporli agli effetti che i costrutti sociali provocano sulla salute e sull’identità di tutti, uomini e donne.

Gaia Di Federico

 

 

SOX A 360°, ECCO COME FUNZIONA L’ESPERIMENTO AI LABORATORI DEL GRAN SASSO

L’esperimento SOX, dedicato allo studio dei neutrini che userà l’apparato di Borexino (già presente nei Laboratori del Gran Sasso- INFN) è un vero portare verso una nuova idea di fisica fondamentale.

Il rilevatore di neutrini è sensibilissimo e la radiopurezza è assolutamente fondamentale per svolgere l’esperimento collocato sotto i 1400 metri di roccia del Gran Sasso, noi abbiamo parlato con il coordinatore dell’esperimento Marco Pallavicini che ha risposto a ogni nostra domanda in modo da fornire ai nostri lettori un quadro completo e divulgativo della situazione.

Come ha specificato l’INFN, Sox NON è un esperimento nucleare che prevede la manipolazione di atomi, come accade per esempio in una centrale nucleare, ma un esperimento scientifico che usa una sorgente radioattiva sigillata, costituita da circa 40 grammi di polvere di Cerio 144.

– Come funzionerà SOX?

SOX è un esperimento di fisica del neutrino che vuole verificare l’esistenza o meno di neutrini aggiuntivi rispetto a quelli noti in natura. Sarà realizzato con una sorgente artificiale di neutrini (una sorgente radioattiva completamente schermata e sigillata) e l’apparato di Borexino per rivelare i neutrini stessi. Si prenderanno dati per 18 mesi.

– Come interagirà con Borexino?

Il generatore sarà posto a circa 8 m dal centro del rivelatore di Borexino, all’interno di un tunnel di cemento armato e chiuso da una porta in acciaio. Non vi sarà alcuna interazione né alcun contatto con alcuna parte degli apparati di Borexino. La sorgente è realizzata in modo da essere completamente sicura anche qualora si verificassero eventi incidentali come allagamenti (sia di acqua o dello scintillatole presente in Borexino), incendi (la capsula interna è certificata fino a 800 gradi centigradi e la schermatura biologica di tungsteno fonde a più di 1500 gradi), o terremoti.

– Come è stata realizzata la schermatura per l’esperimento?

Il generatore è realizzato da due parti inseparabili: una capsula (doppia) in acciaio anti-corrosione e resistente a alte temperature (800 C) in cui è sigillato in modo permanente il Cerio-144; una schermatura in tungsteno (tungsteno, ferro e nichel per essere esatti) dello spessore minimo di 19 cm che garantisce la completa schermatura delle radiazioni al livello necessario a poter usare lo strumento in piena sicurezza per le persone, per l’ambente e per la popolazione.

– Su cosa si concentrerà SOX, rispetto a strumenti simili in giro per il mondo, per avere delle novità sul neutrino sterile?

La unicità di SOX è quella di essere l’unico esperimento che non usa come sorgente di neutrini un reattore nucleare ma appunto una sorgente. Una sorgente è un oggetto molto più semplice e molto meglio conosciuto per quanto riguarda il flusso di neutrini emesso, e quindi rende possibile un esperimento più preciso e meno soggetto a incertezze nella misura.

– Il totale isolamento di SOX è fondamentale per avere una buona riuscita dell’esperimento. Quando si progettano esperimenti del genere quanto guadagno si ha in termini di sviluppi tecnologico?

Le ricerche in fisica fondamentale come questa non sempre hanno applicazioni ovvie o immediate. SOX è un progetto molto innovativo in cui si dimostra proprio la capacità di realizzare sorgenti di neutrini di semplice uso. Sarà il tempo a dire se questo potrà avere ricadute tecnologiche o industriali. L’assoluta sigillatura della sorgente è cruciale per l’esperimento e per il laboratorio. La sorgente sarà installata all’interno della camera pulita di Borexino e DarkSide, due esperimenti che hanno come elemento chiave la bassissima radioattività, milioni o miliardi di volte inferiore a quella naturale presente in aria, acqua e materiali. La camera pulita in oggetto, tanto per fare un esempio, è equipaggiata con un impianto di purificazione dell’aria che riduce il Radon radioattivo di più di mille volte. Si può immaginare se ci possiamo permettere di disperdere un singolo atomo di Cerio 144.

– All’esperimento è connesso un qualche rischio ambientale per le zone circostanti?

Assolutamente no. La sorgente è sicura, sigillata, poco radioattiva (gli operatori più esposti prenderanno una dose di molto inferiore a quella di una radiografia), a prova di incidente. Anche l’ipotesi dell’attacco terroristico o dell’azione deliberata non ha senso. La sorgente sarà chiusa in luogo inaccessibile, chiuso a chiave, sotto guardia armata 24h/24h, e sarà scortata dalle forze dell’ordine durante tutti i trasporti. Per aprire ipoteticamente il contenitore servono strumenti appositi, un paranco per sollevare un tappo di centinaia di kg, molte ore di tempo indisturbate senza che nessuno intervenga o faccia qualcosa. Uno scenario semplicemente ridicolo. Tutti gli altri scenari incidentali più sensati (allagamento, terremoto, incendio) sono stati valutati e le misure necessarie adottate per annullare ogni rischio.

– Qual è il sogno, che tutti gli scienziati del laboratorio, sperano di veder realizzato con SOX?

La ricerca si fa passo passo. Esiste un dubbio (debole, tutto da confermare) che esistano altri neutrini. Indipendentemente dalle opinioni personali, l’unico modo che la scienza ammette per togliere il dubbio è quello di fare un esperimento serio. SOX è questo. Quali saranno i risultati lo decide la natura. Se scoprissimo i neutrini sterili sarebbe un risultato importantissimo per la fisica e per la cosmologia. Se non li scopriremo, la ricerca batterà altre strade.

 

Gianluigi Marsibilio

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