ALMA svela il segreto del blob

Un’equipe internazionale ha sfruttato il telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), insieme al VLT (Very Large Telescope) dell’ESO e altri telescopi, per scoprire la vera natura di un oggetto raro dell’Universo distante noto come “Blob Lyman-alfa”. Finora gli astronomi non avevano capito che cosa facesse brillare così intensamente queste enormi nubi di gas, ma ora ALMA ha scovato, nel cuore di uno di questi oggetti, due galassie che stanno formando stelle con frenesia e questo processo illumina l’ambiente circostante. Queste due grandi galassie sono al centro di una moltitudine di galassie più piccole che sembrano nella fase iniziale di formazione di un ammasso di galassie massiccio. Si pensa che le due sorgenti ALMA evolveranno prima o poi in un’unica galassia ellittica gigante. I “blob Lyman-alfa” (LAB, da Lyman-alpha Blob in inglese) sono gigantesche nubi di idrogeno gassoso, che raggiungono dimensioni di migliaia di anni luce, a distanze cosmiche elevate. Il nome rimanda alla lunghezza d’onda caratteristica della luce ultravioletta che emettono, nota come radiazione Lyman-alfa. Dall’epoca della loro scoperta, i processi che producono i LAB sono stati un enigma astronomico. Ora le nuove osservazioni con ALMA potrebbero aver chiarito il mistero. Uno dei più grandi “blob” Lyman-alfa che si conosca, e anche il più studiato, è SSA22-Lyman-alpha blob 1, o LAB-1. Nascosto nel cuore di un enorme ammasso di galassie nei primi stadi di formazione, è stato il primo di questi oggetti ad essere scoperto – nel 2000 – e si trova così lontano che la sua luce ha impiegato circa 11,5 miliardi di anni a raggiungerci. Jim Geach, del Centre for Astrophysics Research dell’University of Hertfordshire, e i suoi ricercatori hanno usato le capacità insuperate di ALMA per osservare la luce prodotta dalle fredde nubi di polvere nelle galassie lontane per scrutare nel profondo di LAB-1. E ciò ha permesso di isolare molte sorgenti di radiazione sub-millimetrica. Gli astronomi hanno quindi combinato le immagini di ALMA con osservazioni prese dallo strumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) installato sul VLT, per produrre una mappa dell’emissione Lyman-alfa. Si è così visto che le sorgenti ALMA si trovano nel cuore del “blob” Lyman-alfa, dove formano stelle a un tasso almeno 100 volte più alto di quello della Via Lattea. Immagini profonde ottenute dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e spettroscopia ottenuta all’Osservatorio Keck hanno inoltre mostrato che le sorgenti ALMA sono circondate da numerose galassie più deboli che potrebbero bombardare le sorgenti centrali con il loro materiale, contribuendo a sostenere l’alto tasso di formazione di stelle. L’equipe si è quindi dedicata a una sofisticata simulazione della formazione delle galassie per dimostrare che la nube gigante di emissione Lyman-alfa potrebbe essere spiegata se la luce ultravioletta prodotta dalla formazione stellare nelle sorgenti ALMA si diffonde nell’idrogeno gassoso circostante. L’effetto sarebbe proprio il “blob” Lyman-alfa che vediamo. Geach, primo autore dell’articolo, ha spiegato: «Pensate a un lampione in una notte di nebbia – vedete un chiarore diffuso perché la luce del lampione viene dispersa dalle minuscole gocce d’acqua della nebbia. Qui avviene un fenomeno simile, dove il lampione è una galassia che forma furiosamente nuove stelle e la nebbia è un’enorme nube di gas intergalattico. Le galassie illuminano il proprio ambiente». Capire come si formano ed evolvono le galassie è una sfida importante. Gli astronomi pensano che i “blob” Lyman-alfa siano importanti perché sembrano essere i luoghi in cui si formano le galassie più massicce dell’Universo. In particolare, la luminosità diffusa in Lyman-alfa fornisce informazioni su cosa accade nelle nubi di gas primordiale che circondano le giovani galassie, una regione molto difficile da studiare ma cruciale per la nostra comprensione. Jim Geach ha concluso dicendo che «la cosa più entusiasmante di questi grumi di gas è che ci danno uno scorcio raro di quello che accade a queste giovani galassie in crescita. Per molto tempo l’origine della luminosità Lyman-alfa estesa è stata controversa. Ma combinando le nuove osservazioni con simulazioni all’avanguardia pensiamo di aver risolto l’enigma che dura da almeno 15 anni: Lyman-alpha Blob-1 è il sito di formazione di una galassia ellittica massiccia che un giorno sarà al centro di un ammasso di galassie gigantesco. Stiamo vedendo un’istantanea del processo di assemblaggio di quella galassia, 11,5 miliardi di anni fa».
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Redazione Media Inaf

Pan, così piccola eppure così potente

Conoscete la luna Pan? È un piccolo satellite naturale di Saturno, anzi il più interno nel sistema di lune del sesto pianeta del Sistema solare. La minuscola (in termini astronomici) luna – scoperta nel 1990 – orbita in apparenza da sola attorno al pianeta gigante all’interno della divisione di Encke, nell’anello A, ma ha un ruolo fondamentale perché la sua particolare orbita in prossimità dell’anello planetario contribuisce a mantenerlo stabile anche se ne modifica la forma e l’estensione. Pan misura solo 28 chilometri di diametro ma contribuisce non poco all’immagine iconica del Signore degli Anelli. Con la sua gravità crea delle vere e proprie onde tra gli anelli A e B che sono facilmente riconoscibili nei colori più chiari o più scuri nella foto. Questa immagine è stata scattata lo scorso 2 luglio dalla sonda di NASA/ESA/ASI Cassini, che orbita attorno al pianeta Saturno e le sue lune dal 2004. La NAC (narrow-angle camera) della navicella ha preso la foto da una distanza di 1,4 milioni di chilometri. Cassini ci regalerà dati e immagini mozzafiato come questa ancora per un anno, perché il 15 settembre 2017 la sonda si getterà – letteralmente – tra gli anelli di Saturno per gli studi finali per poi “immolarsi” nell’atmosfera del pianeta che la distruggerà.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Gaia e la madre di tutte le mappe del cielo

Presentata  in conferenza stampa internazionale da Madrid, a mille giorni dal lancio avvenuto il 19 dicembre 2013, la prima release dei dati (DR1) della missione spaziale Gaia dell’ESA. Dalle 12:30 di oggi liberamente disponibili in rete per scienziati da tutto il mondo, gli oltre 110 miliardi di osservazioni fotometriche e i 9.4 miliardi di osservazioni spettroscopiche raccolte fino a oggi dal telescopio spaziale ESA, e in particolare i dati collezionati da luglio 2014 a settembre 2015, offrono una vista a tutto cielo delle stelle presenti nella nostra Galassia – la Via Lattea – e nelle galassie vicine. Un miliardo di stelle in una sola mappa, quella che vedete qui sotto: la più grande e la più accurata, ha detto in conferenza stampa Anthony Brown della Leiden University, mai prodotta da una singola survey. «Questo primo rilascio dei dati raccolti ci dimostra, dopo neanche 12 mesi di lavoro, che la missione Gaia ha già superato di tre volte la qualità dei risultati della precedente missione europea Hipparcos», sottolinea Mario Lattanzi dell’INAF di Torino, responsabile per l’Italia del DPAC (Data Processing and Analysis Consortium) di Gaia. «Un primo importante successo che vede protagonisti anche gli scienziati italiani e dell’INAF». Scienziati e scienziate. Soprattutto scienziate. Dei cinque membri del team Gaia oggi sul palco dell’ESAC a presentare al mondo la prima messe di dati di questa missione dalla partenza non facile, due sono infatti astrofisiche INAF: Antonella Vallenari, dell’Osservatorio astronomico di Padova, e Gisella Clementini dell’Osservatorio astronomico di Bologna. «Questo è solo l’inizio», promette Clementini riferendosi alle osservazioni fotometriche compiute con Gaia di 3194 stelle variabili – 386 delle quali sono nuove scoperte – come le Cefeidi e RR Lyrae. «Abbiamo misurato la distanza della Grande Nube di Magellano per verificare la qualità dei dati, e i risultati offrono un’anteprima dei notevoli progressi che Gaia ci consentirà presto di raggiungere nella comprensione delle distanze cosmiche». Durante il lavoro di convalida del catalogo, gli scienziati del DPAC hanno condotto anche uno studio sugli ammassi aperti – gruppi di stelle coetanee e relativamente giovani – dal quale si evince chiaramente il miglioramento permesso dai nuovi dati. «Con Hipparcos potevamo analizzare la struttura tridimensionale e la dinamica delle stelle solo nelle Iadi, l’ammasso aperto più vicino al Sole, e misurare le distanze di circa 80 ammassi fino a 1600 anni luce da noi», ricorda Vallenari. «Ma già solo con i primi dati di Gaia riusciamo a misurare le distanze e i moti delle stelle in circa 400 ammassi, spingendoci fino a 4800 anni luce di distanza. Per i 14 ammassi aperti più vicini, i nuovi dati rivelano un grande numero di stelle sorprendentemente lontane dal centro del’ammasso di appartenenza, stelle probabilmente in fuga e destinate a popolare altre regioni della nostra galassia».«La strada fino a oggi non è stata priva di ostacoli: Gaia ha dovuto far fronte a una serie di sfide tecniche che hanno richiesto un notevole sforzo collaborativo per essere superate», dice infine Fred Jansen, il mission manager di Gaia dell’ESA. «Ma ora, mille giorni dopo il lancio e grazie all’enorme lavoro di tutte le persone coinvolte, è con entusiasmo che possiamo presentare al mondo questo primo insieme di dati. E non vediamo l’ora d’arrivare alla prossima release, che mostrerà tutto il potenziale di Gaia nell’esplorazione nostra galassia, in un modo che non abbiamo mai visto prima».
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di Marco Malaspina (INAF)

E dal mantello terrestre nacque la Luna

La Luna è nata dalla Terra? Qual è il legame fra il nostro pianeta e il suo satellite naturale? Si profilano sempre più scenari sullaformazione lunare, e di recente Kun WangStein B. Jacobsen, nell’articolo “Potassium isotopic evidence for a high-energy giant impact origin of the Moon” pubblicato oggi su Nature, hanno proposto quello che sembra essere – al momento – il modello più preciso. Concentrandosi sulla datazione isotopica dei campioni di roccia lunare portati sulla Terra dagli astronauti, nel 2015 i geochimici hanno sviluppato una particolare tecnica che permette di analizzare proprio gli isotopi di potassio nelle rocce lunari e terrestri con una precisione 10 volte maggiore rispetto al passato. Grazie a questi esperimenti, i ricercatori hanno potuto chiarire le differenze tra Terra e Luna ipotizzando due diversi scenari per la formazione del satellite.
Secondo il primo modello, un impatto non particolarmente violento ha portato alla creazione di un’atmosfera di silicato intorno alla proto-Terra e alla Luna, mentre la seconda ipotesi prevede un impatto molto più violento che con l’urto ha vaporizzato la maggior parte della proto-Terra, formando un enorme disco di fluidi la cui cristallizzazione ha poi portato alla formazione della Luna. Secondo Wang «i nostri risultati forniscono la prova concreta che l’impatto abbia realmente e in gran parte vaporizzato la Terra».
Per anni il dibattito sulla formazione è stato molto acceso: la Luna è nata da un impatto di un corpo simile a Marte con la Terra? Se sì, questo impatto quanto è stato violento? Da quando è stato possibile studiare nel dettaglio gli isotopi lunari, si è cercato di trovare una risposta, ma gli studi andavano verso soluzioni diverse, spesso contraddittorie. Ad oggi si può dire che le rocce lunari e quelle terrestri, almeno secondo le analisi effettuate finora, sono molto simili.
Dopo anni di ipotesi e modelli di ogni tipo, si è deciso allora di cambiare strada: provare a verificare se la Luna non sia, in realtà, più simile alla Terra che all’oggetto impattatore che ha dato il via alla sua formazione. Un modello risalente al 2007 ha aggiunto all’ipotesi dell’impatto la creazione attorno alla Terra di un’atmosfera composta da vapore di silicato che avrebbe permesso tra la Terra e il disco attorno al protopianeta lo scambio di materiale che poi si è condensato formando la Luna che conosciamo oggi. I ricercatori che hanno avanzato questa proposta, secondo Wang, «partono ancora da un impatto a bassa energia, come il modello originale». Wang ha precisato che, partendo da questa ipotesi, lo scambio di materiale è comunque un processo che richiede molto tempo: il cocktail che ha formato la Luna deve essere avvenuto in un lasso di tempo più breve, perché altrimenti il materiale sarebbe ricaduto sulla Terra ancora in formazione.
Per questo nel 2015 i geochimici sono tornati all’ipotesi dell’impatto estremamente violento, tanto da fondere insieme l’impattatore e il mantello della Terra. Da questo mix sarebbe nata un’atmosfera formata dal denso materiale evaporato dal mantello terrestre che si sarebbe espansa nello spazio su un’area grande 500 volte la Terra. La Luna sarebbe nata proprio all’interno di questa densa atmosfera durante il suo raffreddamento. Il modello in questione potrebbe spiegare perché la Luna e la Terra presentino abbondanze identiche dei tre isotopi stabili dell’ossigeno che troviamo sul nostro pianeta. Dopo l’impatto il mantello della Terra era un insieme di fluidi supercritici, cioè senza legami liquido/gas. Cosa sono? Si tratta di un tipo particolare di materiale che passa attraverso oggetti solidi come il gas, ma che allo stesso tempo dissolve altri materiali come un liquido.
L’analisi approfondita degli isotopi del potassio da campioni di roccia lunare e terrestre ha portato ai recenti risultati. Il potassio ha tre isotopi stabili, solo due dei quali – però – sono talmente abbondanti da permetterne l’analisi isotopica. Wang e Jacobsen hanno esaminato sette campioni di rocce lunari, riportati sulla Terra durante diverse missioni sulla Luna, e li hanno messi a paragone con otto campioni di roccia terrestre (in rappresentanza del mantello del nostro pianeta). Cosa hanno scoperto? Le rocce lunari contengono per circa 0,4 parti su mille l’isotopo più pesante del potassio, cioè il potassio-41. Secondo Wang, l’unico processo ad alta temperatura che abbia potuto separare gli isotopi di potassio in questo modo deve essere stata la condensazione incompleta del potassio nel fase di vaporizzazione. Secondo i due ricercatori, inoltre, la fase di condensazione della Luna è avvenuta a una pressione superiore a 10 bar, vale a dire 10 volte la pressione atmosferica a livello del mare sulla Terra. Aver scoperto che, ad arricchire le rocce lunari, è l’isotopo più pesante del potassio escluderebbe il modello del 2007 dell’atmosfera di silicato. Al contrario, gli esperti ritengono più convincente il secondo scenario: materiale proveniente dal mantello terrestre potrebbe essere stato trasferito nello spazio per formare la Luna.
di Eleonora Ferroni (INAF)

OSIRIS-REx: la caccia all’asteroide è aperta

Dal Kennedy Space Center di Cape Canaveral, Florida, è stato lanciato OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretations, Resource Identification, Security – Regolith EXplorer), la missione NASA selezionata nell’ambito del programma New Frontiers e che promette di riportare a Terra il primo campione di un asteroide prelevato “in vivo”. L’obiettivo di OSIRIS-REx è il Near Earth Asteroid (NEA) 101955 Bennu, che la sonda raggiungerà solo nel 2018. Una volta giunta a destinazione OSIRIS-REx studierà in dettaglio le caratteristiche fisiche dell’asteroide e selezionerà la zona da cui prelevare il campione, il cui ritorno al nostro pianeta è previsto per il 2023. Con Media INAF abbiamo raggiunto Elisabetta Dotto dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Roma e John Robert Brucato dell’INAF- Osservatorio Astrofisico di Arcetri, entrambi negli Stati Uniti per seguire il lancio. Esperta nello studio delle proprietà fisiche dei NEA, Elisabetta Dotto è coinvolta nell’analisi e interpretazione dei dati spettroscopici che verranno acquisiti dagli strumenti OVIRS (OSIRIS-REx Visible and IR Spectrometer) e OTES (OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer). Il suo contributo sarà fondamentale anche nello studio delle immagini che verranno acquisite dalla camera OCAMS (OSIRIS-REx Camera Suite). «OSIRIS-REx è una missione estremamente ambiziosa, che ci permetterà di aprire un nuovo capitolo nello studio del materiale primordiale del Sistema solare», spiega Dotto. «Per la prima volta potremo analizzare direttamente il materiale che compone uno degli asteroidi potenzialmente pericolosi per il nostro pianeta e investigare i meccanismi che ne guidano l’evoluzione fisica e dinamica. I dati acquisiti ci permetteranno inoltre di far luce sui processi che hanno governato le prime fasi di formazione del nostro sistema planetario». John Robert Brucato è Sample and Contamination Control Scientist della missione. È coinvolto negli strumenti OVIRS (OSIRIS-REx Visible and IR Spectrometer) e OTES (OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer). «Le analisi dei campioni che saranno prelevati dall’asteroide Bennu da OSIRIS-REx ci permetteranno di capire per la prima volta quale è l’origine della materia organica che più di quattro miliardi di anni fa, cadendo sulla Terra, ha dato l’avvio alla nascita della vita sul nostro pianeta», sottolinea Brucato. «Bennu è un asteroide primitivo ricco di carbonio rimasto praticamente inalterato dalla formazione del Sistema solare che ha, quindi, mantenuto il materiale di cui è composto nello suo stato originario. La Terra di contro, così come gli altri pianeti del Sistema solare, attraverso i processi geologici, ha cancellato, differenziandosi, tutte le tracce del materiale da cui si è formata, rimescolando tutti gli elementi chimici. Nei 60 grammi di materia che avremo recuperato nel 2023 saranno contenuti, dopo essere stati sintetizzati dalle stelle e disseminati nello spazio, tutti gli elementi chimici presenti nel Universo. Tutta la nostra storia sarà raccolta sul palmo della mano e richiederà solo di essere decifrata utilizzando i migliori strumenti di analisi disponibili oggi nei laboratori di tutto il mondo». Mentre la missione NASA Dawn è ancora in pieno svolgimento attorno a Cerere, ecco arrivare il turno di OSIRIS-REx: primo, concreto passo verso quella che sarà la missione ARM, ancora più ambiziosa. Entro il prossimo decennio potremmo avere una sonda robotica in grado di agganciare letteralmente un asteroide e trascinarlo su un’orbita stabile attorno alla Luna. Da lì sarebbe semplice raggiungerlo con un equipaggio umano, esplorarlo e studiarlo da vicino. È un interesse, quello per gli asteroidi, che cresce con le prospettive economiche di un eventuale sfruttamento commerciale di quei corpi celesti, attraverso vere e proprie attività minerarie. Dentro alcuni asteroidi si accumulano metalli nobili e terre rare sempre più richiesti qui sulla Terra.

Un’aquila tutta da ammirare nel cielo di settembre

Per ammirarla in tutta la sua bellezza c’è bisogno di un buon telescopio, ma già con un binocolo sufficientemente potente, sotto un cielo buio e lontani dalle luci delle città, potrete individuarne il suo debole chiarore. Stiamo parlando della nebulosa Aquila, anche conosciuta come M 16, che si trova a circa 7000 anni luce da noi, in direzione della costellazione del Serpente, visibile nel cielo di settembre già dalle prime ore della notte, verso sud ovest. Le più spettacolari immagini di questa regione ricca di idrogeno ionizzato e in cui è presente un ammasso aperto di giovani stelle ce le ha regalate il telescopio spaziale Hubble. Le sue riprese, diventate ormai un’icona dell’astronomia, mostrano con un incredibile livello di dettaglio alcuni particolari della nebulosa, che sono stati ribattezzati i Pilastri della Creazione: tre strutture composte da gas e polveri addensate, le cui forme così peculiari sono  state modellate dall’azione del vento stellare delle giovani stelle giganti presenti nel vicino ammasso. All’interno dei pilastri sono stati individuati quelli che potrebbero essere  gli embrioni di nuove stelle che stanno per accendersi. Ma oltre questa nebulosa, il cielo di settembre offre molto altro da ammirare anche solo ad occhio nudo, tra cui alcune splendide congiunzioni e un’eclisse lunare di penombra (questa però molto debole e difficile da percepire). Se siete curiosi saperne di più, potete guardare il video di Media Inaf.
di Marco Galliani (INAF)

Pianeta Nove, provocherà un disastro nel Sistema Solare?

È vero che per ora il famoso Planet Nine – Pianeta Nove in italiano – non è stato osservato direttamente e che i ricercatori sono fermi a “semplici” calcoli matematici, ma se davvero questo nuovo mondo ai confini del Sistema solare dovesse esistere, per i nostri giganti di periferia sarebbe una pessima notizia. L’allegra brigata planetaria potrebbe essere destinata a venir spazzata via nello spazio interstellare. Il perché lo spiegano gli esperti dell’Università di Warwick, e nello specifico il gruppo guidato da Dimitri Veras, secondo il quale almeno uno dei pianeti giganti è condannato, dopo la “morte” del Sole, all’eliminazione: sparato nello spazio interstellare da una sorta di effetto ‘flipper’. Il destino dei pianeti è già scritto, visto che il nostro Sole si spegnerà fra circa 7 miliardi di anni (giorno più giorno meno). E mentre la Terra verrà inghiottita da ciò che resta del Sole prima di diventare una nana bianca, la stessa espulsione di massa solare spingerà i pianeti più esterni – Giove, Saturno, Urano e Nettuno – a distanza di sicurezza. Ma se il pianeta misterioso si aggiungesse alla famiglia planetaria, questo “lieto fine” sarebbe da riscrivere. Secondo la ricerca che verrà pubblicata su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, il pianeta misterioso potrebbe infatti non essere spinto fuori dal Sistema solare, bensì – vista la sua presunta orbita – venir risucchiato insieme ai quattro pianeti giganti, in particolare Urano e Nettuno, che farebbero la fine dei pianeti interni rocciosi. Tramite complicati modelli matematici, Veras ha ipotizzato diverse posizioni da cui il Pianeta Nove potrebbe cambiare per sempre l’immagine del Sistema solare: la conclusione ipotetica è che più lontano si trova e più massiccio è, più alte sono le probabilità che il nostro vicinato planetario faccia una fine drammatica e violenta. «Se il Pianeta Nove esiste», dice Veras, «il destino del Sistema solare dipenderà dalla sua massa e dalle sue proprietà orbitali». «Il futuro da nana bianca del Sole può essere predetto in base ad altre nane bianche “inquinate” da detriti rocciosi», spiega Veras. Anche altri sistemi planetari con al centro una nana bianca hanno avuto lo stesso destino a causa di un lontano “pianeta nove”, e studiare (o ipotizzare) cosa potrebbe accadere dalle nostri parti potrebbe spiegare meglio il processo evolutivo di altri sistemi lontani da noi.
di Eleonora Ferroni (INAF)

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