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VLT REALIZZA IL TEST PIÙ PRECISO DELLA RELATIVITÀ GENERALE DI EINSTEIN AL DI FUORI DELLA VIA LATTEA

Alcuni astronomi hanno usato lo strumento MUSE installato sul VLT (Very Large Telescope) dell’ESO in Cile e il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA per effettuare il test più preciso finora della teoria della relatività generale di Einstein al di fuori della Via Lattea. La galassia vicina ESO 325-G004 funge da potente lente gravitazionale, distorcendo la luce che proviene da una galassia distante, nascosta dietro di essa, per creare un anello di Einstein intorno al proprio centro. Confrontando la massa di ESO 325-G004 con la curvatura dello spazio circostante, gli astronomi hanno trovato che la gravità su queste scale di dimensione astronomica si comporta come descritto dalla relatività generale. Questo permette di escludere alcune teorie alternative della gravità.

 

Con lo strumento MUSE installato sul VLT dell’ESO, un’equipe guidata da Thomas Collet, dell’Università di Porthsmouth nel Regno Unito, ha calcolato per la prima volta la massa di ESO 325-G004 misurando i moti delle stelle all’interno di questa vicina galassia ellittica.

Collett spiega: «Abbiamo usato i dati del VLT in Cile per misurare la velocità delle stelle in ESO 325-G004 – e ciò ci ha peremsso di capire quanta massa debba esserci nella galassia per mantenere le stelle in orbita».

Ma l’equipe ha potuto anche misurare un’altro aspetto della gravità. Usando il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA hanno osservato un anello di Einstein prodotto dalla luce di una galassia distante che viene distorta dalla presenza di ESO 325-G004 sulla linea di vista. Osservare l’anello ha permesso agli astronomi di misurare come la luce, e perciò anche lo spazio-tempo, vengono distorti dall’enorme massa di ESO 325-G004.

La teoria delle relatività generale di Einstein prevede che gli oggetti deformino lo spazio-tempo intorno a loro, deflettendo così la luce che passa loro vicino. Ciò risulta in un fenomeno noto come lente gravitazionale. L’effetto è apprezzabile solo per oggetti molto massicci. Si conosce qualche centinaio di lenti gravitazionali forti, ma la maggior parte è troppo lontana per poterne misurare con precisione la massa. In ogni caso la galassia ESO 325-G004 è una delle lenti più vicine, a soli 450 milioni di anni luce dalla Terra

 

Collett continua: «Grazie allo strumento MUSE conosciamo la massa della galassia che sta in primo piano e abbiamo misurato la deformazione dovuta alla lente gravitazionale con Hubble. Abbiamo quindi confrontato questi due modi di misurare la forza di gravità – e i risultati sono stati quelli previsti dalla relatività generale, con un’incertezza di solo il 9 percento. È il test più preciso della relatività generale fuori dalla Via Lattea fino a oggi. E tutto questo usando una sola galassia!».
La relatività generale è stata verificata con squisita accuratezza sulla scala del Sistema Solare, mentre i moti delle stelle al centro della Via Lattea sono in corso di studio, ma non c’erano stati in precedenza test accurati su più grandi scale astronomiche. Verificare le proprietà della gravità su grande scala è fondamentale per confermare la validità dei modelli cosmologici correntemente accettati.

I risultati qui riportati potrebbero avere implicazioni importanti per i modelli di gravità alternativialla relatività generale. Queste teorie alternative prevedono che gli effetti della gravità sulla curvatura dello spazio-tempo dipendano dalla “scala”. Ciò significa che la gravità dovrebbe comportarsi in modo diverso sulle grandi scale astronomiche o sulle scale più piccole come quella del Sistema Solare. Collett e la sua squadra trovano che ciò sia improbabile a meno che le differenze si verifichino solo su scale più grandi di 6000 anni luce.

«L’Universo è un posto fantastico, che ci fornisce queste lenti che possiamo usare come laboratori», aggiunge uno dei membri del team: Bob Nichol dell’Università di Porstmouth. «Dà grande soddisfazione usare i migliori telescopi del mondo per sfidare Einstein, per scoprire alla fine che aveva ragione lui!».

ESO/COELUM ASTRONOMIA

ANATOMIA DI UN BARIONE, INTERVISTA A FABRIZIO NICASTRO

 

Vent’anni di ricerca conclusi in uno studio pubblicato sull’ultimo numero di Nature. Ecco come i barioni, previsti da una teoria, sono stati trovati esattamente dove ci si aspettava di vederli.

La scoperta è stata realizzata grazie all’osservazione di un singolo quasar da parte del telescopio XMM-Newton dell’ESA.

A guidare la ricerca è stato Fabrizio Nicastro dell’INAF di Roma, noi l’abbiamo intervistato per capire al meglio le implicazioni di questo studio.

 

 

 

IL COLORI DELL’UNIVERSO, IL NUOVO NUMERO DI COELUM

L’Universo attraverso un prisma

Abbiamo ripetuto più volte in queste pagine come l’universo sia un luogo colmo di meraviglie al limite del concepibile ma, e questo forse è l’aspetto più affascinante e intrigante, ciò che possiamo vedere e conoscere di esso è in continua evoluzione. E non solo perché è l’universo stesso a essere in evoluzione, ma soprattutto perché i mezzi a nostra disposizione per indagare nelle profondità del cosmo si fanno via via più raffinati e ci consentono quindi di di osservarlo sempre con una prospettiva ogni volta diversa.

A volte non si tratta solo di tecnologia ma di modalità: è possibile infatti studiare l’universo con diversi strumenti e diverse metodologie, alcune delle quali risultano forse meno note. In questo numero parliamo di spettroscopia, una tecnica che ha cambiato totalmente il modo di fare astronomia. Approfittando del bicentenario, che cade proprio questo mese, della nascita di una importante figura per la scienza astronomica: l’astronomo italiano, padre gesuita e pioniere dell’astrofisica Angelo Secchi. Nel suo articolo, Rodolfo Calanca traccia un profilo completo di padre Secchi e riepiloga tutte le maggiori scoperte e ricerche compiute dall’astronomo anche grazie anche all’allora nuova tecnica della spettroscopia.

Con Fulvio Mete scopriremo però che l’analisi spettroscopica è qualcosa sì di molto complesso ma alla portata dell’astrofilo: dopo l’articolo sulla spettroscopia amatoriale applicata al Sole del numero scorso, inizia in questo numero una guida (che proporremo in più puntate) su tutto ciò che c’è da sapere sulla spettroscopia e su come utilizzarla, anche a livello amatoriale, per scrutare il cosmo e ottenere risultati che nulla hanno da invidiare a quelli professionali, e anzi, possono esserne prezioso complemento.

Non finisce qui, non perdete gli appuntamenti con Saturno e con l’Asteroid Day 2018, le nostre rubriche dedicate all’attualità, all’osservazione del cielo e all’astrofotografia.

Buona lettura

Articoli in Copertina Coelum Astronomia n. 223 di giugno 2018

(clicca qui per il sommario completo)

  • SPETTROSCOPIA l’Universo attraverso un prisma…
  • Angelo Secchi: il padre della spettroscopia astronomica.
  • Introduzione alla spettroscopia e alla spettroscopia amatoriale. Prima parte.
  • Asteroid Day 2018. Il contributo degli astrofili
  • CASSINI. Gli anelli e le lune di Saturno, tra montagne, tempeste, ombre e viste dal finestrino.
  • MISSIONE GAIA. Storia e Gloria della seconda release del catalogo ESA.
  • Novità dal Mercato Tutte le ultime novità dal NEAF 2018
  • CATCH THE IRIDIUM Chiamata alle armi per tutti gli astrofotografi, un progetto collettivo per la ripresa di iridium flare… prima che spariscano!
  • SATURNO in opposizione. Tutti i dettagli per l’osservazione e la ripresa
  • ASTROFOTOGRAFIA: Fotografiamo la Stazione Spaziale
  • Tutti gli appuntamenti con il CIELO di GIUGNO!
  • PHOTOCOELUM Sempre più pagine dedicate alle vostre immagini!
  • LA LUNA di giugno. Guida all’osservazione della
  • costellazione corvo

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/XbeZhg

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DIETA E CAMBIAMENTO CLIMATICO, UN BINOMIO DA ANALIZZARE

Un video di Vox in collaborazione con l’UC Davis ha analizzato il rapporto tra dieta e cambiamento climatico mettendo in luce come essere vegani/vegetariani non è una soluzione abbastanza soddisfacente per aiutare il pianeta. A spiegare questo interessante argomento nel video è Ben Houlton, direttore dell’istituto per l’ambiente John Muir che sta studiando come bilanciare una buona dieta con lo stato attuale di salute del nostro pianeta.

A giudicare dagli ultimi tweet del Presidente degli Stati Uniti, Donald Trump, è importante ricordare anche la differenza tra tempo e clima. L’ha fatto sapientemente un articolo del NyTimes, (che vi invitiamo a leggere)

Anche rileggendo qualche breve articolo, per trovare dati, piuttosto allarmanti, provenienti da studi recenti ci rendiamo conto come la strada verso un impatto drastico del cambiamento climatico sia completamente aperta, possiamo partire però dalla nostra tavola per cambiare, almeno in parte, il destino del pianeta.

 

Il clima è infatti ciò che accade per un periodo di tempo molto lungo, è un trend che non dura qualche settimana o alcuni giorni. Il tempo si riferisce a  ciò che sta accadendo su una scala temporale molto più breve. Oggi sappiamo che una dieta squilibrata va ad impattare su larga scala anche sul clima e sicuramente ha avuto un ruolo importante, la nostra alimentazione,  in quei 0,9 gradi Fahrenheit di aumento delle temperature rispetto al periodo di tempo che va dal 1979 al 2000.

Dieta- cambiamento climatico è un binomio che non va sottovalutato, il rischio potrebbe essere troppo alto per noi e il pianeta.

 

 

L’IMPATTO ECONOMICO E AMBIENTALE DELLE NUOVE STRADE RISCHIA DI ESSERE TROPPO ALTO

La maggior parte dei paesi in via di sviluppo ha piani ambiziosi per l’espansione delle strade, che vengono spesso progettate per promuovere la crescita economica. Ad esempio, in soli tre anni, la lunghezza totale delle strade asfaltate raddoppierà nei paesi in via di sviluppo dell’Asia ma se in un primo momento questa può sembrare una buona notizia, scavando nel profondo, come ha fatto uno studio su Current Biology, si intravedono profondi rischi ambientali, sociali e economici dietro queste nuove ramificazioni stradali.

25 milioni di km di nuove strade saranno costruite nel mondo entro il 2050 – abbastanza per circondare il pianeta più di 600 volte. Circa il 90% delle nuove vie saranno collocate nelle nazioni in via di sviluppo, come ad esempio in regioni tropicali e subtropicali.

Analizzare i benefici di questi nuovi collegamenti è fondamentale e lo studio guidato da Bill Laurance l’ha fatto, indicando come: “Se mal pianificate o costruite le nuove strade possono provocare gravi superamenti dei costi iniziali, a causa della corruzione e per l’impatto ambientale”.

Dal punto di vista ecologico il ricercatore ci ha spiegato come: “Nelle aree boschive o selvagge le nuove strade apriranno un vero vaso di Pandora pieno di problemi come il disboscamento illegale o l’estrazione mineraria con una conseguente grande speculazione sulla terra. Si strapperanno ai governi le imposte e le royalties provocando una straordinaria distruzione ambientale”.

Nel lavoro vengono citati alcuni modelli come la nuova via della seta o strade che potrebbero estendersi attraversando oltre 70 nazioni, altro esempio viene fatto sull’Africa dove sono previsti 35 corridoi di sviluppo pronti ad attraversare l’intero continente.

Il rischio economico rimane spesso elevato ed è a lungo termine, solitamente anche istituti di credito e investitori si impegnano spesso nella pianificazione di grandi progetti rimanendo coinvolti spesso subendo difficoltà.

C’è anche da considerare, come ha spiegato il ricercatore che: “I costi di costruzione e di manutenzione per aree molto umide, zone montuose e aree pericolose per alluvioni possono essere estremamente alti. Tali zone devono sostenere costi 100 volte più alti per la progettazione di una strada”.

 

Altri rischi economici possono essere collegati alla corruzione, ai contratti per la costruzione di strade o a fondi pubblici persi, inoltre come ha approfondito Laurance: “Tali strade possono durare solo pochi anni prima di richiedere riparazioni e rimpiazzi importanti. I percorsi spesso non producono il livello di crescita economica che si spera, anzi esaminando molti studi precedenti su questo abbiamo scoperto che molti dei progetti sono stati eseguiti con scarsa cura”.

Sull’utilizzo di risorse economiche e ambientali influisce una dinamica chiamata “boom-and-bust”, che si verifica quando una strada nuova permette un facile accesso ad una risorsa, come il legname, che viene rapidamente sfruttata, sino al crollo dell’economia locale.

Le sfaccettature messe in luce dallo studio sono molte e possono essere analizzate sotto molteplici punti di vista, partendo da implicazioni per la vegetazione, la fauna e gli sviluppi sociali legati ai territori che sono attraversati delle nuove strade. Anche se alcune proposte sono completamente fuori “strada” e saranno difficilmente realizzate o completate occorre pensare al loro impatto complessivo per comprenderne il reale beneficio.

 

 

 

Gianluigi Marsibilio

LA “COLORSFERA” DEL SOLE

Questa immagine colorata è uno “spettro flash della cromosfera” catturato durante l’eclissi solare totale che si è verificato negli Stati Uniti il ​​21 agosto di quest’anno, dal team della spedizione ESAche ha monitorato l’eclissi da Casper, nel Wyoming.

Durante un’eclissi, quando la Luna oscura temporaneamente la luce travolgente della fotosfera del Sole, gli astronomi possono effettuare misure non possibili in condizioni normali. Tra queste l’analisi della tonalità di rosso, normalmente invisibile, della cromosfera, lo strato dell’atmosfera solare direttamente sopra la superficie turbolenta della fotosfera.

Un’immagine di questo tipo può essere ottenuta solo dall’ultima e dalla prima luce del lembo solare, subito prima e subito dopo la fase totale dell’eclissi rispettivamente, quando è possibile riprendere questo tipo spettro chiamato “flash” proprio perché le misurazioni devono essere completate in pochissimi secondi. È così che l’emissione di luce che arriva dalla cromosfera del Sole può essere suddivisa in uno spettro di colori, che mostrano l’impronta digitale di diversi elementi chimici. L’emissione più intensa è dovuta all’idrogeno, così come l’emissione rossa in H alpha che vediamo all’estremo destro.

Nel mezzo, il giallo brillante corrisponde all’elio, un elemento scoperto proprio in occasione di uno spettro di questo tipo raccolto durante l’eclisse totale del 18 agosto 1868, anche se in quel momento ancora non si sapeva di cosa si trattasse. Solo tre decenni dopo, l’elio verrà scoperto sulla Terra e quello spettro associato ad esso, si scoprirà poi trattarsi del secondo più abbondante elemento nell’intero Universo, dopo l’idrogeno!

L’immagine è stata ripresa dal team del Cesar science educational project (European Space Astronomy Centre vicino a Madrid, Spagna). Altre immagini raccolte durante l’eclissi sono visibili sul sito del progetto Cesar eclipse.

 

Redazione Coelum

Foto: ESA/M. Castillo-Fraile

MAPPARE LA FOTOSINTESI, UNA QUESTIONE DI NUOVE PROSPETTIVE

In un film tanto bello quanto discusso, Nymphomaniac, viene detta questa frase:”Le cose si nascondono quando diventano familiari, Ma se si guardano da un’altra angolazione possono assumere un nuovo significato”.

Cambiare la prospettiva intorno a un problema può effettivamente portare ad una soluzione o almeno ad un’analisi più completa: gli scienziati dell’università di Sydney e della NASA  hanno sviluppato una nuova tecnica per reinventare l’immagine della fotosintesi, attraverso il telerilevamento satellitare. Lo studio è stato pubblicato su Science questa settimana.

Ad essere tracciata è stata la fluorescenza della clorofilla tramite il sistema satellitare OCO-2, satellite NASA che traccia “il respiro” del nostro pianeta dallo spazio ed è dedicato esclusivamente allo studio dell’anidride carbonica atmosferica.

Quando parliamo di fotosintesi, stiamo facendo i conti con la base fondamentale della vita sulla terra: lo scienziato Bradley Evans, co-autore dello studio e professore della School of Life and Environmental Sciences ha spiegato a Tra Scienza & Coscienza, in sommi capi, come è stata svolta la ricerca:” Il nostro studio vuole raccontare la fotosintesi, non fornire un’analisi sul suo stato e i suoi cambiamenti”.

Per capire, dal punto di vista scientifico, questo processo abbiamo bisogno di vari ingredienti come CO2, luce e acqua, Evans ci ha raccontato quali sono i principali propulsori di questo processo: “I principali motori della fotosintesi sono la CO2, la luce, la presenza di acqua e i nutrienti. Ma se i nutrienti rimangono sempre uguali; la luce, l’acqua e il CO2 cambiano in base al clima. Le piante possono adattarsi a determinati limiti e la CO2 può “arricchire” una certa quantità di fotosintesi, ma la maggior parte delle piante è altamente ottimizzata per il suo clima. Possiamo dire che per ora la fotosintesi si sta adattando al meglio, ma rimane comunque abbastanza limitata nella sua capacità”.

Lo studio dunque vuole diventare un reale strumento per aiutare a studiare i flussi di carbonio, permettendo così un’analisi del cambiamento climatico ancor più sottile che vada a monitorare come stanno reagendo i vari ecosistemi del nostro pianeta.

“Ancora non comprendiamo completamente l’ottimizzazione della fotosintesi, probabilmente perché cambia e si adatta entro un intervallo di tempo che coinvolge intere generazioni di piante” ha spiegato Evans.

Il miglioramento nel raccogliere dati e stime sulla crescita delle piante, con una risoluzione di fatto senza precedenti, è il fulcro dello studio: “Dobbiamo gestire meglio gli ecosistemi naturali in declino e le risorse agricole finite. Ad esempio, verso le singole piante in un campo analizzando la loro condizione, il tasso di crescita e le necessità biochimiche”. Una volta compresi questi fattori allora potremmo ottenere un tasso di crescita più elevato anche con meno acqua e sostanze nutritive nel terreno.

Le foglie che assorbono anidride carbonica e la loro conversione di zuccheri durante la fotosintesi, sono e saranno al centro della nostra biosfera, allora occorre ripensare il nostro posto nel mondo ancora una volta e tramite dei satelliti, dei progetti di ricerca o le parole di uno scienziato, siamo chiamati a cambiare prospettiva.

Gianluigi Marsibilio

 


UNA CULLA DI STELLE NELLA NOSTRA GALASSIA

La foto nel suo magnifico splendore mette in luce una delle nubi molecolari più significative del nostro ambiente cosmico, stiamo parlando nel particolare  delle regioni  W3, W4, W5.

 

Il complesso situato nella costellazione di Cassiopea è indicato dagli astronomi come una delle più importanti culle di stelle della nostra galassia.

Le regioni come si vede dalla panoramica sono ben distinte e presentano molti punti d’interesse che gli astronomi continuano a studiare.

 

Il telescopio Herschel ha dato vita ad una lunghissima serie di pubblicazioni scientifiche  ed è stato una vera innovazione per gli scienziati, in particolare quelli europei.

 

Herschel, con i suoi 3,5 m di diametro, è stata fondamentale per l’agenzia spaziale Europea e  tra i suoi strumenti principali ricordiamo:  PACS, spettrofotometro ad immagini operante tra 60-210 µm che utilizza matrici di bolometri per osservazioni a banda larga e uno spettrometro a reticolo e matrici di fotoconduttori per le immagini in riga.

SPIRE, un spettrofotometro ad immagini operante tra 200-620 µm che utilizza solo matrici di bolometri. Le immagini in riga sono ottenute mediante uno spettrometro a trasformata di Fourier.

HIFI, strumento che copre con continuità l’intervallo spettrale fra 500 GHz e 1100 GHz con una finestra a 2500 GHz. 

 

 

 

CREDITI FOTO: ESA, HERSCHEL, NASA

NUOVE IDEE PER UNA MISSIONE SOSTENIBILE SU MARTE

 

Il viaggio verso il pianeta rosso rappresenterà per l’uomo un vero balzo tecnologico in avanti, gli astronauti avranno bisogno di sistemi di supporto vitale e materiale di ogni tipo. Tutto questo però dovrà essere molto diverso rispetto a quello usato nelle missioni in orbita o sulla luna.

Le risorse utili includono materiali e minerali da scovare sul pianeta stesso, inoltre si dovrà captare al meglio l’energia solare e riutilizzare i rifiuti generati dall’equipaggio durante il viaggio: dall’uso dei ceppi di lieviti, in grado di produrre piccole quantità di sostanze nutritive e poliesteri, al riutilizzo della pipì degli stessi astronauti.

Gli studi in questione, in particolare quelli sulla varietà di ceppi di lieviti Yarrowia lipolytica, saranno fondamentali anche sulla terra, ad esempio in acquacoltura e nella cura dei pesci che devono ricevere spesso omega-3 e altri integratori, quando vivono in allevamento.

I ricercatori, guidati da Mark Brenner, hanno presentato i risultati degli studi al 254o Congresso dell’ American Chemical Society (ACS) e potrebbero rappresentare una vera svolta, sulle possibilità di una missione umana sostenibile su Marte.

Tutti i polimeri potranno essere utilizzati in stampanti 3D per generare nuovi oggetti o parti per riparare strumenti utili alla missione; nel frattempo la squadra di Blenner sta utilizzando il lievito per produrre monomeri, pronti ad essere usati in tutta la loro complessa gamma di proprietà.

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