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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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SETTIMANA TRA SCIENZA & COSCIENZA, PRONTI AL LANCIO DEL DIARIO DI BORDO

Oggi vi diamo alcune anticipazioni sulla settimana di Tra Scienza & Coscienza, in particolare per quanto riguarda l’inizio di una nuova avventura.

Il ricercatore Federico Marinacci, originario di un piccolo paese vicino Perugia, trasferitosi dopo la maturità a Bologna per iniziare i suoi studi in astronomia, che attualmente lavora al MIT come post doctoral associates, inizierà il suo diario di bordo sullo stato della ricerca scientifica.

Marinacci ci parlerà non solo delle sue ricerche sull’evoluzione delle galassie, sui campi magnetici galattici e la dinamica dei gas, ma ci spiegherà in un appuntamento tra scienza, romanticismo e attualità, cosa significa per un giovane italiano fare ricerca all’estero. L’appuntamento sarà mensile e sarà sviluppato come un vero diario di bordo sulla ricerca scientifica e sulle sue implicazioni.

Questa settimana non solo questo su tra Scienza Coscienza, ci sarà infatti anche un articolo che spiegherà le funzionalità di  MasSpec pen e delle sue importanti applicazioni durante gli interventi chirurgici.

Nel frattempo godetevi questo video sulle funzionalità di questo incredibile strumento, a domani.

L’IMPORTANZA DI MAPPARE LE GALASSIE

Il telescopio spaziale Hubble ci regala sempre immagini suggestive, la foto in copertina ritrae la galassia NGC 4248, che si trova ad una distanza di circa 24 milioni di anni luce. Il telescopio ESA/NASA ha intrapreso la compilazione di un atlante, che sta studiando 50 galassie vicine mirate per comprendere la formazione e in particolare il tasso di evoluzione delle stelle all’interno di tali galassie.

Gli astronomi, intraprendendo queste analisi, possono imparare molto di più su come e quando si verifica la formazione delle stelle oppure capire come gli ammassi stellari cambiano nel tempo.

Catalogare gli oggetti è estremamente importante: anche i ricercatori della Boston University stanno creando un catalogo di circa 200 ammassi di galassie, che potrebbero addirittura svelare cluster distanti mai rintracciati.

Un unico ammasso di galassie può essere massiccio come un quadrilione di soli, eppure ammassi lontani sono così deboli che sono praticamente invisibili a tutti, anche ai telescopi terrestri. Gli ammassi di galassie possono contenere  molti bilioni di stelle. Le galassie e i cluster sono fondamentali per capire il ruolo della materia oscura e dei gas nell’evoluzione dell’universo.

Una volta che le distanze, estreme, saranno confermate, il team ordinerà i cluster per età e si vedrà se effettivamente nuovi ammassi sono stati rintracciati all’interno di questa nuova indagine. La proposta è stata pubblicata sull’Astrophysical Journal.

Crediti foto: NASA

 

 

 

CAPIRE L’UNIVERSO CON UN SUPERCOMPUTER, FEDERICO MARINACCI CI PARLA DEL PROGETTO AURIGA

Federico Marinacci è un giovane scienziato italiano, attualmente in forze all’MIT Kavli Institute, la sua storia parte da Perugia, attraversa Bologna e arriva negli Usa, tuttavia il vero leit motif della sua vita sono le galassie e la loro formazione, oggi ci ha raccontato uno dei progetti più innovativi nel campo dello studio dell’Universo: AURIGA.

 

Come nasce l’idea di simulare la formazione delle galassie in un supercomputer? Come si costruisce una simulazione in un supercomputer?

L’idea di simulare la formazione delle galassie in un supercomputer deriva dal fatto che i meccanismi di formazione e di evoluzione delle galassie rappresentano un problema estremamente difficile da affrontare. La descrizione dei processi fisici che plasmano l’evoluzione di questi oggetti astronomici rende necessario l’utilizzo di modelli teorici molto raffinati e sofisticati. Data la complessità dei modelli impiegati, l’approccio numerico è l’approccio più completo per estrarre l’informazione necessaria a meglio comprendere la formazione delle strutture nell’Universo. Ovviamente i modelli numerici non sono perfetti ed esenti da approssimazioni, a volte anche abbastanza grossolane. Tuttavia la continua crescita della potenza di calcolo installata nei supercomputer ha permesso che modelli via via più sofisticati possano essere utilizzati nelle simulazioni per ottenere una descrizione più realistica dei vari processi fisici che concorrono a formare una galassia. Questo duplice progresso, sia nella potenza di calcolo sia nella accuratezza delle simulazioni, è stato inarrestabile, e consente di sviluppare teorie sempre più complete sull’evoluzione del nostro Universo.
La realizzazione di una simulazione cosmologica in un supercomputer è un lavoro complicato. Prima di arrivare ad eseguire la simulazione principale sono necessari diversi mesi di sviluppo e di test del codice numerico da impiegare. Un codice numerico per simulazioni cosmologiche è composto da diverse parti, dette moduli, ognuna delle quali descrive l’evoluzione di un dato processo fisico. Ci sono moduli preposti a calcolare la forza di gravità, altri che descrivono l’evoluzione del gas nella simulazione, altri ancora che quantificano il numero di stelle o buchi neri si formano, altri che tengono conto di quanta energia le stelle e i buchi neri emettono e quali conseguenze questo rilascio di energia ha sul gas (il cosiddetto feedback), ecc. Tutti questi moduli devono funzionare all’unisono per poter seguire l’evoluzione degli oggetti astronomici simulati per l’intera vita dell’Universo, all’incirca 14 miliardi di anni.
Una volta messo a punto il modello, anche eseguire le simulazioni su un supercomputer non è affatto semplice. Prima di tutto, occorre individuare il supercomputer più adatto su cui effettuare la simulazione. Successivamente bisogna inoltrare una domanda per ottenere il tempo di calcolo necessario ad effettuare le simulazioni desiderate, che può essere dell’ordine di milioni di ore di calcolo. Dato che il tempo di calcolo è prezioso ed è una risorsa finita, la richiesta di accesso al supercomputer è valutata da esperti che decidono se il progetto presentato è meritevole di essere premiato, sia dal punto di vista scientifico che di uso delle risorse. Un volta ottenuto il tempo di calcolo bisogna “far girare” il codice sulla macchina e far fronte ai vari problemi, sia di natura informatica sia relativi al modello utilizzato, che si possono presentare nel corso della simulazione. Nel progetto Auriga abbiamo utilizzato qualche migliaio di processori su cui abbiamo eseguito le simulazioni per un periodo di alcuni mesi. Complessivamente queste simulazioni hanno prodotto terabyte di dati. In seguito, questa enorme quantità di dati deve essere analizzata e tale processo richiede ulteriori risorse di calcolo avanzate. Da questa descrizione sommaria è possibile capire il grado di complessità di questi studi e come progetti di questa portata siano possibili soltanto grazie all’impegno coordinato di un gruppo di ricerca, con competenze che spaziano dalla conoscenza dell’astrofisica a quella di calcolo numerico e di informatica.

Con il progetto AURIGA su quali proprietà delle galassie vi state concentrando?

Il progetto Auriga nasce con l’intento di studiare la formazione e l’evoluzione di galassie simili alla Via Lattea. Capire la formazione e l’evoluzione di questi sistemi da un punto di vista teorico è stato un problema la cui soluzione ha impegnato gli astrofisici per decenni. Soltanto recentemente questo problema sembra aver trovato una soluzione. Con questo non voglio dire che abbiamo una teoria che spieghi tutti gli aspetti della formazione e dell’evoluzione di questi oggetti astronomici, ma rispetto a circa un decennio fa sono stati compiuti notevoli progressi. In particolare, vari gruppi di ricerca sono ora in grado di produrre nelle loro simulazioni galassie le cui caratteristiche sono in accordo ragionevole con le proprietà osservate nella Via Lattea, cosa che fino a poco tempo fa sembrava un obiettivo quasi irrealizzabile.
In linea di principio, una simulazione numerica ci permette di studiare quasi tutti gli aspetti che vogliamo di una galassia, compatibilmente con i modelli che si sono usati nella simulazione stessa e con la sua risoluzione massima. È ovvio, ad esempio, che non si può studiare l’evoluzione di una singola stella se, come nel caso di Auriga, il più piccolo elemento di massa di cui la simulazione può tenere traccia è di qualche migliaio di masse solari. Tuttavia, nonostante queste limitazioni, il numero di proprietà che può essere indagato è molto elevato. Ad esempio, si possono studiare la distribuzione della densità di stelle all’interno della galassia, la quantità di gas che questa contiene, in che modo le stelle ed il gas nella galassia si muovono, quali e quanti elementi chimici sono sintetizzati nelle stelle nel corso della loro evoluzione, il legame tra una galassia e l’ambiente che la circonda. Questo è un elenco che riporta solo alcuni temi che sono stati (o saranno) oggetto di studio da parte del progetto Auriga.
Con il progetto Auriga siamo interessati allo studio di due aspetti principali delle proprietà delle galassie simulate. Da un lato vogliamo confrontare i nostri risultati con i dati osservativi disponibili per questo tipo di galassie. In questo modo possiamo avere un’idea della capacita dei modelli teorici, che rappresentano la fonte principale di incertezza nelle simulazioni, di produrre delle galassie che assomigliano a quanto si osserva nell’Universo. Il secondo aspetto consiste nel ricavare dalle nostre simulazioni delle previsioni sulle proprietà delle galassie, al fine di guidare le osservazioni future e di migliorare la comprensione di quelle esistenti. In entrambi i casi il confronto tra i risultati ottenuti a partire dalle simulazioni e le osservazioni è un elemento cruciale per accrescere la nostra conoscenza dell’evoluzione dell’Universo e degli oggetti che lo popolano.

Qual è l’importanza dei buchi neri nella formazione delle galassie?
I buchi neri rivestono un ruolo molto importante nella formazione ed evoluzione delle galassie. Prima però occorre fare una precisazione: i buchi neri di cui sto parlando sono quelli che si trovano al centro di una galassia. Questi buchi neri sono giganteschi, infatti possono avere una massa dell’ordine di miliardi di volte quella del nostro Sole e per questo vengono definiti supermassicci. Il loro meccanismo di formazione non è ancora totalmente ben compreso. Tuttavia le osservazioni mostrano che le loro proprietà, ed in particolare la loro massa, sono legate a quelle delle galassie che li ospitano. Questo ha portato gli astronomi ad ipotizzare che ci sia una sorta di co-evoluzione tra il buco nero supermassiccio presente al centro di quasi tutte le galassie e la galassia stessa.
La presenza di questa co-evoluzione riveste un ruolo fondamentale per una galassia. Questo perché i buchi neri supermassicci, tramite l’accrescimento di parte del gas presente nella galassia ospite, emettono un’enorme quantità di energia che depositano nel gas stesso, modificandone il comportamento. Semplificando al massimo, una galassia può essere vista come una fucina in cui il gas presente viene convertito in nuove stelle. L’energia liberata da un buco nero supermassiccio modifica l’efficienza di tale processo. In casi estremi, l’energia rilasciata è talmente grande da far cessare completamente la formazione stellare, con profonde implicazioni sull’evoluzione futura della galassia stessa. Questo meccanismo di feedback da buco nero è estremamente efficiente in galassie molto grandi, che si trovano all’interno dei cosiddetti ammassi di galassie, oggetti che contengono migliaia di galassie legate tra di loro gravitazionalmente. In effetti, le simulazioni numeriche suggeriscono che questo è il meccanismo principale per cui, al giorno d’oggi, le galassie al centro degli ammassi non producono più nuove stelle.
Per galassie più piccole l’importanza di questo canale di feedback diminuisce ed altri processi, che vanno sotto il nome di feedback stellare, controllano l’efficienza della conversione di gas in stelle. Le galassie che abbiamo simulato nel progetto Auriga sono, per così dire, nella zona di transizione tra questi due canali di feedback. In particolare il nostro studio ha mostrato che l’energia proveniente dal buco nero può influenzare la struttura della galassia che lo ospita, e nello specifico l’estensione del suo disco stellare. Ad ogni modo, vi sono altri fattori in grado di poter influenzare la struttura della galassia oltre all’energia prodotta dal buco nero. Quindi serviranno studi ulteriori per capire appieno come tutte le tessere del puzzle si incastrino tra loro. È però interessante vedere come il buco nero centrale possa condizionare l’evoluzione di oggetti in cui non è previsto un effetto così marcato.

Qual è il legame tra il progetto AURIGA e le missioni spaziali attualmente in corso che stanno mappando il cielo?

Come ho già avuto modo di osservare brevemente sopra, il legame tra le simulazioni e le osservazioni è di fondamentale importanza per avanzare la conoscenza dei processi fisici che plasmano l’evoluzione delle galassie. Da un lato, le simulazioni permettono di creare modelli teorici che poi vanno testati rispetto all’evidenza osservativa e che possono aiutare ad interpretare i dati disponibili; dall’altro, le osservazioni guidano la costruzione dei modelli teorici da utilizzare nelle simulazioni.

Il progetto Auriga si occupa di diverse aree scientifiche, ciascuna delle quali analizza determinate proprietà delle galassie simulate. Tali proprietà vengono confrontate con quelle delle galassie reali, osservate con strumenti di vario tipo, sia da terra che dallo spazio, a differenti lunghezze d’onda, che vanno dalla banda radio ai raggi X. Rimanendo nell’ambito delle missioni spaziali attualmente in corso, confronteremo la distribuzione, la composizione chimica e la cinematica (ossia il moto) delle stelle presenti nelle simulazioni con i dati ottenuti dal satellite ESA Gaia. Questo satellite ha l’obiettivo di produrre una mappa astrometrica (vale a dire misurare la distanza, la posizione e la velocità) molto accurata di circa un miliardo di stelle della Via Lattea. Questa enorme mole di dati ci consentirà di eseguire un confronto molto dettagliato tra le nostre simulazioni e l’Universo reale, al fine di formulare teorie sempre più realistiche che svelino i misteri dell’Universo che ci circonda.

Gianluigi Marsibilio

Crediti foto: Robert J. J. Grand, Facundo A. Gomez, Federico Marinacci, Ruediger Pakmor, Volker Springel, David J. R. Campbell, Carlos S. Frenk, Adrian Jenkins and Simon D. M. White

SUPERNOVA LUMINOSA IN NGC 6946, 100 ANNI DOPO LA PRIMA SCOPERTA

Sono passati esattamente 100 anni dalla prima supernova scoperta in NGC 6946, la SN1917A, e in questa stupenda galassia a spirale vista di faccia è stata individuata la decima supernova!

Mai nessuna galassia ha visto esplodere al suo interno un numero così elevato di supernovae conosciute. Questa nuova scoperta è stata realizzata nella notte del 14 maggio dall’astrofilo americano Patrick Wiggins (alla sua terza scoperta) con la supernova che splendeva di mag. +12,8.

NGC6946, che si trova sul confine fra le costellazioni del Cefeo e del Cigno, a circa 20 milioni di anni luce da noi, è conosciuta anche con il nome di galassia “fuochi d’artificio”, sia perché nelle foto a colori sembra di essere davanti a uno stupendo gioco pirotecnico, ma anche grazie a questo elevato numero di esplosioni di supernovae verificatesi al suo interno. Non fa parte del catalogo di Messier, ma per vicinanza e bellezza estetica non ha niente da invidiare alle galassie che ne fanno parte.

Delle precedenti supernovae, oltre alla già citata SN1917A, che fra l’altro è stata scoperta da un certo Sig. George Ritchey, inventore del telescopio Ritchey-Chretien, abbiamo avuto la SN1939C, scoperta da un pioniere della ricerca professionale di supernovae, Fritz Zwicky che fu anche il primo a coniare il termine “supernova”. Poi sono venute la SN1948B, la SN1968D e la SN1969P, scoperta dall’astronomo italiano Leonida Rosino che è stato direttore dell’Osservatorio di Asiago (dopo la sua morte nel 1997, la Stazione Osservativa di Asiago Cima Ekar è stata intitolata alla sua memoria). Ancora la SN1980K, la supernova più luminosa esplosa in NGC 6946, di tipo IIL, che raggiunse la notevole magnitudine di +11,4. Seguirono la SN2002hh e la SN2004et, scoperta dall’astrofilo forlivese di origini toscane Stefano Moretti e la SN2008S.

Delle dieci supernovae nessuna sembra essere stata di tipo Ia (le più luminose). Usiamo il condizionale perché per tre di loro non è stato possibile ottenere lo spettro di conferma, ma la SN1917A, la SN1939C e la SN1969P a cui manca lo spettro, non hanno superato come luminosità la mag.+13. Come noto, invece, le supernovae di tipo Ia raggiungo tutte la stessa luminosità assoluta pari alla magnitudine –19,3; motivo per cui sono utilizzate per calcolare con precisione la distanza delle galassie che le ospitano. NGC6946 ha un modulo di distanza pari a 29 quindi una supernova di tipo Ia dovrebbe raggiungere la mag. +9,7 (29-19,3=9,7), ma nessuna delle dieci supernovae esplose in NGC6946 lo ha fatto.

Tornando alla SN2017eaw, così il nome assegnato all’attuale supernova, nella notte seguente la scoperta tre Osservatori professionali hanno ottenuto lo spettro di conferma. I primi sono stati i cinesi del Lulin Observatory in Taiwan con il telescopio di un metro di diametro, che sono riusciti nell’impresa anche se ostacolati da condizioni meteo sfavorevoli. A distanza di poche ore è arrivato il secondo spettro ripreso sempre da astronomi cinesi del Xinglong Station Observatory con il telescopio da 2,16 metri. Il terzo spettro è stato invece ripreso dall’Osservatorio Roque de los Muchacos a La Palma nelle isole Canarie con il moderno telescopio NOT Nordic Optical Telescope da 2,56 metri.

Grazie a questi spettri è stato possibile classificare la supernova di tipo II giovane che quasi sicuramente evolverà in una supernova di tipo IIP, nello spettro elaborato sono visibili le righe di idrogeno (H-alpha – 6563A, H-beta – 4861A), tipico di questo genere di supernovae. Al momento della scoperta si trovava quindi a circa una settimana prima del massimo di luminosità, con i gas eiettati dall’esplosione che viaggiano a una velocità di circa 14300 km/s.

Con galassie così vicine è spesso possibile individuare la stella progenitore della supernova. Purtroppo non è riuscito a individuarlo, nell’ottico, il telescopio spaziale Hubble ma ci è riuscito nell’infrarosso il telescopio spaziale Spitzer: il progenitore è una supergigante rossa con dimensioni iniziali pari a circa 13 masse solari. È stato quindi chiamato in campo il telescopio spaziale a raggi X Swift che ha osservato per due volte la supernova evidenziando un’emissione a raggi X in incremento fra la prima e la seconda osservazione. Emissioni che non sono state trovate nelle immagini d’archivio prese fra il 2001 e il 2012 dal telescopio Chandra (anch’esso nei raggi X).

Vista la notevole luminosità di questo transiente, si tratta infatti della supernova più luminosa del 2017 esplosa nell’emisfero settentrionale, è possibile effettuare riprese dello spettro anche con strumenti amatoriali. È sufficiente utilizzare un reticolo di diffrazione a trasmissione da 100 linee/mm (star analyzer) e un semplice programma di elaborazione.

Anche se NGC6946 non fa parte del catalogo di Messier, questa è sicuramente una ghiotta occasione per immortalare una luminosa supernova, facile da individuare perché lontana dal nucleo, posta in una stupenda e fotogenica galassia a spirale.

Coelum Astronomia

Crediti foto: NGC6946 di archivio realizzata da Marco Burali Osservatorio MTM con Takahashi RC 300 f7.8 + CCD FLI 1001E per Luminanza tempi di posa 300 minuti e per H-alfa 6nm 300 minuti, per il colore Takahashi TOA 150 f 5.8 + CCD G2 4000 filtri RGB 100+100+100 minuti. Aggiunto segnale supernova ottenuto con 30 minuti di posa con Takahashi TOA 150 f 5.8 + CCD G2 4000.

 

 

MATERIA OSCURA: DIATRIBA AI MARGINI DELLA VIA LATTEA

Diatriba ai margini della nostra galassia: un nuovo studio mostra che le galassie satelliti della Via Lattea sono compatibili con la presenza dell’elusiva materia oscura, che permea circa un quarto dell’Universo.

 

Un gruppo di galassie satelliti distribuite ai poli della Via Lattea è al centro di una contesa tra scienziati, chiamate in causa da chi nega, nella dinamica di formazione delle galassie, il ruolo e l’esistenza della elusiva materia oscura, a favore di teorie sulla gravitazione modificata (MOND).

Dall’altra parte, in favore del modello cosmologico standard, si schiera adesso uno studio condotto da due astronomi del Rochester Institute of Technology, Andrew Lipnicky e Sukanya Chakrabarti, in corso di pubblicazione su Monthly Notices for the Royal Astronomical Society.
Lo studio mira a rafforzare l’ipotesi a favore della materia oscura, dimostrando che la vasta struttura polare, composta dalle galassie satelliti ai poli della Via Lattea, si è formata ben dopo la Via Lattea stessa trattandosi di una struttura instabile, in via di dispersione, e permettendo così la coesistenza con aloni di materia oscura.
In uno studio precedente, guidato sempre da Chakrabarti, sono stati analizzati i dati raccolti nel vicino infrarosso dalla survey VISTA dell’ESO per trovare quattro giovani stelle a circa 300.000 anni luce di distanza. Queste giovani stelle sono variabili Cefeidi – “candele standard” che gli astronomi usano per misurare le distanze. Secondo Chakrabarti, si tratta delle variabili Cefeidi più distanti trovate sul piano della Via Lattea.

Le stelle sono risultate essere associate con una galassia nana, nascosta da un denso alone di materia oscura che Chakrabarti ha previsto nel 2009 sulla base di una sua analisi delle increspature nel disco esterno della Via Lattea. In questo studio prevedeva massa e posizione della galassia nana, la radiazione emessa dalle variabili Cefeidi ha permesso di ricavare le distanze precise per verificare la sua previsione, che si è dimostrata corretta. In questo modo è stato possibile quindi individuare altre galassie nane probabilmente dominate e nascoste dalla materia oscura.

Analizzando la distribuzione delle galassie satelliti della Via Lattea, e confrontandola con le simulazioni di distribuzione di materia oscura, i due astronomi hanno ora trovato una corrispondenza che indica che le due sono compatibili, ma non solo…

Ricostruendo le orbite delle galassie satelliti e seguendone l’evoluzione nel passato, hanno mostrato una vasta struttura polare in dispersione, non così antica e stabile quindi come si pensava, ma probabilmente transiente. Di conseguenza le galassie polari si sarebbero formate in un secondo momento, nel corso dell’evoluzione della nostra galassia, senza entrare quindi in conflitto con l’ingombrante presenza della materia oscura.

«Se la struttura planare ai poli esistesse da più tempo, sarebbe un altro discorso,» conclude Sukanya Chakrabarti «ma il fatto che le nostre simulazioni mostrino una rapida dispersione delle galassie satelliti, indica che queste strutture non sono dinamicamente stabili. Non c’è quindi alcuna incoerenza tra la struttura planare di galassie nane e l’attuale paradigma cosmologico».

 

FONTE: COELUM ASTRONOMIA

Crediti foto: Kazantzidis

TRAPPIST-1, LE MERAVIGLIE DI UN ALTRO SISTEMA STELLARE

 

“Le orbite descritte dai pianeti attorno a TRAPPIST-1 sono ellissi di cui TRAPPIST-1 occupa uno dei fuochi”: ecco una parafrasi piuttosto fedele di ciò che Keplero direbbe oggi dinanzi alla pubblicazione su Nature della scoperta del sistema planetario TRAPPIST-1. Le osservazioni sono state possibili grazie al telescopio  TRAPPIST–South telescope dell’ESO a La Silla Observatory, il Very Large Telescope (VLT) a Paranal e lo Spitzer Space Telescope. I pianeti chiamati TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g ed h hanno tutti una grandezza simile al nostro mondo e tre di loro si trovano in piena fascia d’abitabilità.

La scoperta è sensazionale ed è stata resa possibile dai transiti avvenuti davanti alla stella, che hanno comportato i cali di luminosità necessari per identificare i pianeti.

Per comprendere l’importanza della rilevazione abbiamo contattato due membri del team che ha condotto l’indagine sul sistema TRAPPIST-1, Amaury Triaud, del Kavli Exoplanet Fellow, Università di Cambridge e Emmanuel Jehin dell’Università di Liegi. I due ricercatori ci hanno parlato dell’impatto della scoperta: “E’ la prima volta- ha specificato il ricercatore belga- che tanti pianeti di dimensioni della Terra vengono trovati in un sistema planetario vicino a noi”. L’astro si trova a soli  39.13 anni luce e il suo sistema ha molte particolarità, come Triaud ci ha spiegato: “ La stella è davvero piccola, ha il 12% delle dimensioni del Sole. I pianeti orbitano in una configurazione molto compatta. Il più interno ruota a 1,5 giorni intorno alla stella, mentre il più esterno dura circa 20 giorni”. Se questa può sembrare un pericolo per l’acqua e la vita non temete, infatti ha aggiunto il ricercatore di Cambridge: “Anche se vicini alla stella, i pianeti sono ben temperati, il che significa che alcune parti della loro superficie sono suscettibili a permettere all’acqua di rimanere liquida. Ulteriori osservazioni dovrebbero essere in grado di confermare se c’è acqua, e se è probabile che sia liquida”.

La similitudine con il sistema TRAPPIST-1 la possiamo trovare con la catena di risonanza delle orbite dei satelliti di Giove: “ I pianeti- come specificato da Jehin- sono una catena di risonanza, cioè le varie orbite sono collegate tra loro, come accade ai satelliti di Giove. Il sistema è molto compatto, i 7 pianeti entrerebbero all’interno dell’orbita di Mercurio. Tra di loro i vari mondi si possono vedere vicini quanto la Luna per noi”.

TRAPPIST-1 ha un’anatomia ben precisa: è una stella ultracool, molto piccola, con solo 2500K. La popolazione di questa tipologia di stelle rappresenta circa il 15% della galassia. A colpire è la presenza di earth like planet in abbondanza, come ha osservato lo studioso di Liegi: “Non ci sono pianeti giganti perché non c’è abbastanza materiale nel disco protoplanetario. Questo potrebbe significare che ci sono decine di miliardi di pianeti simili alla Terra solo nella nostra Via Lattea”.

 

L’iter di ricerca e conferma del sistema TRAPPIST-1 è stato molto lungo. La prima fase è stata la scelta di indagare sulla possibile presenza di pianeti in orbita a stelle del genere, le dimensioni ridotte aiutano a rilevare e studiare pianeti. Triaud ci ha ulteriormente spiegato come hanno sviluppato la tecnica del transito per osservare i mondi: “Per osservare i pianeti dobbiamo aspettare che passi di fronte alla stella. Come questo avviene, si crea un’ombra, chiamata transito. Da un passaggio ripetuto conosciamo il periodo orbitale. Ad esempio nel caso di TRAPPIST-1b, il pianeta più interno, c’è un transito sulla stella ogni 36 ore più o meno”.

 

Nel 2016 gli scienziati avevano già annunciato tre dei pianeti del sistema, ma c’erano varie incertezze sui periodi orbitali. Il telescopio spaziale Spitzer, come ci ha precisato Triaud, ha permesso di trafugare ogni dubbio e ha fatto distinguere ben sette pianeti diversi, in grado di lasciare “ombre” sulla stella attraverso il loro transito.

Ognuno dei pianeti merita di essere conosciuto al meglio: per questo non resta che aspettare la nuova generazione dei telescopi, come il JWT o altri telescopi terrestri da tempo in costruzione.

I nuovi strumenti permetteranno analisi dettagliate delle atmosfere, Jehin ha concluso: “E’ un momento emozionante per tutti noi: attualmente stiamo costruendo un nuovo osservatorio a Paranal, in Cile, per continuare a studiare al meglio gli esopianeti intorno a queste piccole stelle”.

La caccia è appena iniziata e quotidianamente si fa sempre più interessante, per noi potervela raccontare è un onore.

Gianluigi Marsibilio

Crediti:ESO/M. Kornmesser/spaceengine.org

RAGGI COSMICI, UN FAST RADIO BURST è STATO LOCALIZZATO

Veloci, intermittenti e potenti, ecco la carta d’identità dei segnali rilevati in una galassia a circa 2,5 miliardi di anni luce dalla Terra: le onde radio rilevate sono chiamate Fast Radio Bursts e da anni la comunità scientifica cerca di captarli dallo spazio, cercando di comprenderne l’origine.

Una ricerca pubblicata su Nature in questa settimana ha inserito un altro segnale nel ristretto catalogo (circa 20 segnali) di FRB captati. Il team guidato da  Shami Chatterjee, un astronomo della Cornell University di Ithaca, New York, ha usato il Very Large Array in New Mexico, e la rete VLBI (Very Long Baseline Interferometry) per confermare e restringere il campo di indagine.

Dietro il segnale, localizzato nella costellazione dell’Auriga, subito si sono scatenate speculazioni simpatiche su E.T., tuttavia Jim Cordes, astronomo della Cornell University e co-autore dello studio ci ha specificato: “Avremo bisogno di studi approfonditi di più fonti di FRB. Per ora conosciamo la distanza e possiamo calcolare le energie della raffica senza alcuna ambiguità. Ottenere l’emissione radio compatta e brillante come visto è una vera sfida”. Cordes ha precisato sull’origine dell’onda che: “Potrebbe trattarsi di una stella di neutroni”.

Per gli studi dei segnali è stata utilizzata una grande rete di telescopi e radiosservatori: “Il primo FRB è stato scoperto grazie al telescopio di Arecibo, successivamente, attraverso dei follow-up, abbiamo trovato ulteriori prove. Poi abbiamo anche rilevato onde con il Green Bank Telescope e il telescopio Effeksberg in Germania”.

Il punto di svolta nello studio è avvenuto grazie all’uso del già citato Very Large Array, grazie alla sua precisione: “Il VLA ci ha permesso di trovare la galassia che ospita il fenomeno”.

Non solo radiotelescopi, anche il telescopio ottico GEMINI è stato fondamentale per ottenere un redshift della galassia.

Le tecniche di rilevazione sono quelle utilizzate per le pulsar, in particolare si impiega un “filtraggio adattato” per rilevare singole raffiche di FRB: “Noi utilizziamo i dati con risoluzione temporale inferiore a 1 millisecondo e circa 1000 canali spettrali”.

Il segnale è contenuto in: “Una galassia nana insignificante, molto più piccola della Via Lattea”, e proprio questo incuriosisce il team, che necessita di continuare gli studi per avere una risposta più approfondita.

Una sentenza convincente potrebbe arrivare in futuro grazie all’aiuto dei nuovi strumenti: “I nuovi telescopi permetteranno di rilevare molte più raffiche da più fonti e ci permetteranno di vedere la gamma di galassie che li ospitano”.

Ovviamente più segnali si raccolgono e maggiore è la probabilità di comprendere la: “fisica e il tipo di oggetto nascosto dietro i segnali”.

 

Gianluigi Marsibilio

(Photograph: Danielle Futselaar/PA)

IL NUMERO DI GALASSIE NELL’UNIVERSO, DIECI VOLTE MAGGIORE ALLE PRECEDENTI STIME

L’universo ha cambiato faccia, le stime di uno studio di Christopher Conselice dell’Università di Nottigham: l’astrofisico, grazie alla sua ricerca effettuata con l’aiuto delle immagini del Telescopio Hubble, ha cambiato definitivamente l’immagine del nostro universo: le precedenti stime sulla presenza di 100-200 miliardi di galassie nell’orizzonte cosmico si sono rivelate sbagliate. Nell’articolo accettato dall’Astrophysical Journal infatti si arriva a calcolare un numero di galassie presenti nell’universo circa dieci volte superiore alle stime precedenti.

“I precedenti dati non erano abbastanza accurati per fare queste osservazioni” ci ha detto Conselice, oggi però il team è riuscito a comprendere come: “Per ogni galassia nell’universo di oggi, troviamo 10 galassie nell’universo distante”.

I dati sono arrivati grazie alla seguente intuizione di Conselice: “Sondando la forma di distribuzione delle galassie nell’universo possiamo derivare il numero totale di galassie presenti in ogni epoca della storia dell’universo”.

Queste galassie ad oggi non sono ancora osservabili, Conselice e i suoi colleghi aspettano la prossima generazione di telescopi. Probabilmente molte galassie comprese nella nuova stima non esistono più e fanno parte di altre, molte infatti hanno subito fusioni e fenomeni simili.

I risultati della ricerca danno uno spunto molto importante: “(Lo studio) ci dice che la fusione o l’idea gerarchica è probabile che sia vera”.

Studiare l’evoluzione del nostro universo è fondamentale, l’astrofisico Davide Massari ci ha confermato l’importanza delle nuove stime: “Con questa scoperta si è capito per la prima volta che il numero di aloni di materia oscura, ovvero le prime strutture formatisi, in cui la formazione stellare è riuscita ad accendersi in modo efficace è molto maggiore di quanto previsto in precedenza. Questo ha grosse implicazioni sui modelli che cercano di spiegare come la materia oscura e la materia barionica (visibile) hanno interagito nelle prime fasi dell’universo, per originare le galassie che noi vediamo oggi”.

Le osservazioni, come ci ha spiegato Massari: “Riservano, a volte, grandi sorprese”, proprio grazie a queste è stato possibile sovvertire le precedenti stime fatte dai modelli teorici.

Le galassie in questione non sono visibili per una serie di fattori: il redshift, la natura dinamica dell’universo e l’assorbimento della luce dalle polveri intergalattiche e dai gas.

Lo studio ha messo al centro dunque un fattore chiave per l’astronomia e l’astrofisica: l’oscurità del cielo.

“Ciò che non si vede è sicuramente uno stimolo ed una sfida per l’Astronomia, e la spinge ad evolvere le sue tecniche e le strumentazioni per superare i propri limiti attuali e rispondere alle domande che ancora non hanno soluzione”. Non solo l’astrofisico italiano la pensa così, anche Conselice è dello stesso parere e ha precisato: “Capire perché qualcosa non c’è, è spesso tanto importante quanto capire perché qualcosa c’è”.

Gianluigi Marsibilio

Crediti Foto: NASA, ESA/HUBBLE

 

“Sette Giorni di Scienza”: stupisce Astro-H e la riduzione del buco dell’ozono

Il telescopio progettato dalla JAXA, di cui vi abbiamo parlato più volte, nonostante la sua prematura morte ad appena un mese dal lancio, ha registrato importanti informazioni sull’ammasso di galassie di Perseo.

I dati, secondo i ricercatori, erano eccellenti ed è un vero peccato che l’avventura di Hitomi sia finita così presto.

I risultati hanno portato i ricercatori a conclusioni importanti: gli scienziati hanno sempre visto l’ammasso studiato da Astro-H come un sistema attivo e turbolento, tuttavia le analisi parlano di un ammasso calmo e colmo di energia proveniente dai buchi neri che riscaldando il gas nelle zone galattiche, impedisce la formazione delle stelle. Gli atomi di gas si muovono, a causa dell’energia, troppo veloce per formare sistemi stellari.

Non dovevamo parlare più di Astro-H, tuttavia questo mancato strumento, ci ha stupito più che mai.

BUCHI MENO NERI

Dalla scoperta di Hitomi passiamo alle rilevazioni sulle condizioni del buco dell’ozono fatte sopra l’Antartide: la ricerca guidata da Susan Solomon, pubblicata su Science, mostra come dal 2000 il buco stratosferico si sia ridotto di oltre 4,5 milioni di chilometri quadrati dall’inizio del nuovo millennio.

L’unico momento in cui si è verificata una controtendenza è stato nel 2015, a causa di una eruzione vulcanica in Cile che ha causato una riapertura imponente del buco.

Questa vittoria è stata determinata dai vari protocolli firmati nei passati decenni: le analisi sono state effettuate con palloni metereologici che hanno scandagliato l’apertura del varco nella stratosfera.

Per celebrare anche l’arrivo di Juno e l’inizio del risveglio della sonda, in attesa che inizino le prime rilevazioni scientifiche, vi consigliamo di leggere l’articolo sulla missione uscito sul New Yorker .

Gianluigi Marsibilio

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