Il nono pianeta si chiama Tyche!

Esiste un nono pianeta nel Sistema Solare? Insomma, esiste veramente il Pianeta X? Una recente ricerca dimostrerebbe l’esistenza, oltre Nettuno, di un pianeta, al momento chiamato Tyche, la divinità greca tutelare della fortuna. Tyche sarebbe un gigante gassoso, quattro volte più massiccio di Giove, che orbiterebbe oltre Sedna, un oggetto trans-nettuniano di circa 1800 chilometri di diametro, collocato rima della Nube di Oort. Secondo i ricercatori (i risultati sono stati pubblicati sulla rivista Icarus di dicembre) questo possibile oggetto celeste non è la celebre Nemesis, la presunta nana bruna o rossa compagna del Sole, ma un vero e proprio nuovo pianeta.
Si tratterebbe, ovviamente, di un pianeta molto freddo e lontano (circa 30.000 U.A. dal Sole).
Tornando a Nemesis, questa sarebbe l’ipotetica compagna del Sole, così chiamata dall’astrofisico Richard Muller agli inizi degli anni ‘80. Su base teorica l’esistenza di questa stella oscura e fredda, distante dal Sole circa 1 anno luce, è stata ipotizzata per giustificare una serie di anomalie astronomiche presenti nel nostro sistema planetario, prima fra tutte le piogge di comete che periodicamente, in passato, potrebbero aver causato le estinzioni di massa sulla Terra. L’ipotesi è che questo oggetto massiccio, nel suo lentissimo moto di rivoluzione attorno al Sole, perturbi regolarmente la Nube di Oort provocando il drastico cambiamento delle orbite di alcuni di questi oggetti, spingendoli nelle regioni interne del Sistema Solare.
Alcuni recenti studi hanno però escluso l’ipotesi Nemesis in quanto l’orbita di un oggetto del genere non potrebbe essere stabile.
Per evitare confusione con Nemesis i ricercatori hanno battezzato questo oggetto Tyche. Buona parte delle comete di lungo periodo che transitano nelle regioni interne del Sistema Solare sembrano provenire dalla Nube di Oort e i sofisticati calcoli dei due ricercatori dell’Università della Louisiana suggeriscono che responsabile di ciò potrebbe essere proprio l’influenza gravitazionale di un pianeta con una massa da una a quattro volte quella di Giove presente in questo inviluppo di corpi planetari ghiacciati.
Per saperne di più leggere l’articolo di Mario Di Martino “Un nuovo pianeta nel Sistema Solare” pubblicato a pagina 24 del numero di febbraio della rivista “Le Stelle”.

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E’ ancora Orione a dominare

Il cielo di febbraio è ancora dominato dalle grandi costellazioni invernali. Protagonista del cielo in direzione meridionale è sempre Orione, con le tre stelle allineate della cintura (da sinistra: Alnitak, Alnilam e Mintaka) ed i luminosi astri Betelgeuse (rossa) e Rigel (azzurra). Più in alto troviamo ancora le costellazioni del Toro con la rossa Aldebaran, la costellazione dell’Auriga con la brillante stella Capella, i Gemelli con le stelle principali Castore e Polluce. A sinistra in basso rispetto ad Orione, il grande cacciatore, nella costellazione del Cane Maggiore, brilla la notissima Sirio, la stella più luminosa del cielo.
Più in alto, a sinistra, la raffigurazione della caccia è completata dal Cane Minore, dove risplende Procione. Verso ovest, nelle prime ore della sera, c’è ancora tempo per veder tramontare le costellazione autunnali di Andromeda, del Triangolo, dei Pesci e dell’Ariete.
Restando tra le costellazioni zodiacali, un po’ più impegnativo è invece il riconoscimento della piccola e debole costellazione del Cancro visibile tra i Gemelli e il Leone, che vedremo sorgere ad Est, seguito dalla Vergine.
Prendendo a riferimento la stella polare possiamo riconoscere alcune note costellazione del cielo settentrionale. A Nord-Ovest riconosciamo Cassiopea con la sua inconfondibile forma a “W”; tra Cassiopea e il Toro è facile individuare la costellazione del Perseo.
Più spostata a nord-est si trova l’inconfondibile Orsa Maggiore, vicino alla quale possiamo riconoscere la piccola costellazione dei Cani da Caccia.
Astronomia.com

Andromeda ci viene addosso e la Via Lattea riuscirà a sfuggire al suo destino?

È difficile sapere dove saremo tra pochi anni, figuriamoci tra cinque miliardi. Eppure gli astronomi sono in grado di calcolarlo. Ci sono buone probabilità, dicono, che noi, il Sistema Solare e la Via Lattea al completo finiremo per schiantarci contro la vicina galassia Andromeda, gigantesca spirale di migliaia di miliardi di stelle, posta a 2,5 milioni di anni luce da qui. La Via Lattea e Andromeda sfrecciano l’una verso l’altra alla velocità di circa 120 chilometri al secondo e sembrerebbero destinate a una tragica collisione. C’è qualche possibilità di sventare l’autoscontro? Forse sì. La risposta è in un puntino brillante che sfavilla in Andromeda. Un maser, una sorgente di luce simile a un laser, nelle microonde, che si forma quando le molecole di metanolo interstellare si surriscaldano al calore delle stelle vicine. A rilevare il maser (acronimo di microwave amplification by stimulated emission of radiation) sono stati ricercatori del National Radio Astronomy Observatory di Socorro, nel New Mexico, grazie ai telescopi del Very Large Array. Gli scienziati sono convinti che seguendo questo puntino di luce, sarà più facile vigilare sulla rotta di Andromeda, troppo estesa perché si possa determinare esattamente con altri metodi, come l’effetto Doppler, i lievi movimenti di traverso nel cielo. Se Andromeda si spostasse lateralmente abbastanza in fretta, potrebbe sfiorare la Via Lattea, senza venirci addosso.
Misurare con precisione i movimenti di Andromeda è un elemento chiave per predire il destino della Via Lattea, ed è chiaro che è miglio misurare gli spostamenti con una sorgente di luce compatta e brillante che seguendo la galassia per intero. Finora non era mai stato rilevato un maser luminoso abbastanza da essere visto con i telescopi. Tuttavia, potrebbe non bastar. Secondo gli autori della ricerca, pubblicata su Astrophysical Journal Letters, ora bisognerà trovare altri maser in Andromeda, per confermare che il movimento del maser riflette effettivamente il tragitto di tutta la galassia. Una grande mano in questo senso arriverà probabilmente con il lancio previsto nel 2012 del satellite GAIA dell’ESA, ambiziosa missione che dovrebbe tracciare con un’accuratezza senza precedenti la posizione di stelle e galassie intorno a noi.
Fonte: INAF

Acqua e ghiaccio nel Sistema Solare

Non ci sono vie di mezzo. Fino ad oggi non conosciamo altri pianeti, sia solari sia extrasolari, che presentano acqua liquida in superficie. Il nostro pianeta invece ne è ricoperto per il 71%, sebbene rappresenti soltanto lo 0,3% della massa terrestre.
Proprio l’acqua è l’elemento determinante per lo sviluppo ed il mantenimento della vita per come noi la conosciamo. Certo, su altri mondi la vita potrebbe svilupparsi su chimiche molti diverse (e a tal riguardo una “prova”, seppur discussa, ce l’abbiamo in casa con microrganismi basati sull’arsenico), ma proprio per questo parliamo di vita “come la conosciamo noi”. Contrariamente a ciò che si pensa, la molecola d’acqua è molto presente nell’universo e si è accumulata nei nostri dintorni a partire dalla nebulosa solare che ha dato origine alla nostra stella ed ai nostri pianeti. La formazione dei pianeti è avvenuta tramite collisione di planetesimi, in grado di innalzare di molto la temperatura il che, unito alla vicinanza con Sole, dovrebbe aver fatto evaporare l’acqua originaria. Come ci è tornata?
L’acqua originaria
Il nostro Sistema Solare deriva dal collasso di una gigantesca nube cosmica, dovuto forse all’esplosione di una supernova che ha smosso la nube stessa generandone il processo di contrazione. Questo iniziò circa 4,6 miliardi di anni fa.
Le molecole di acqua sono composte di idrogeno ed ossigeno e rappresentano il terzo elemento più comune nell’universo in termini di abbondanza, eppure è raro che questi due elementi vengano a collidere nella misura di due atomi di idrogeno (H2) e uno di ossigeno (O) visto che l’estensione della nube è immensa e la sua densità è bassissima. Il merito di facilitare queste collisioni spetta alle polveri, minuscoli granelli che rappresentano circa un centesimo della massa gassosa. Gli atomi di idrogeno ed ossigeno che si urtano, infatti, si diffondono sulla superficie di questi granelli incrementando la loro concentrazione e favorendo, quindi, ulteriori scontri. Le polveri si coprono quindi di uno spesso mantello ghiacciato, formato da acqua e altre sostanze volatili. Parte dei materiali creati viene così protetta dai raggi ultravioletti del Sole, che li dissocierebbero subito, e si conserva a qualche decina di gradi kelvin, dando vita al ghiaccio amorfo.
Comete, strani asteroidi e “linea della neve”
Fino a poco tempo fa esisteva una linea della neve ben definita, corrispondente al punto in cui – all’epoca della formazione del Sistema Solare – smettevano di formarsi corpi rocciosi per dar vita ai corpi gassosi o ghiacciati come i pianeti giganti, le comete e i satelliti dei pianeti giganti.
Acqua dalle comete?
In una tale figura, idea dominante era ricondurre la provenienza dell’acqua terrestre ad un impatto cometario. Una cometa, ghiacciata perché proveniente dalla parte al di là della linea della neve, impattando con la Terra l’avrebbe ricoperta di acqua.
La linea della neve era quindi posta nella zone più esterna della Fascia Principale degli Asteroidi, poco prima di Giove.
Una grande spallata a questa teoria derivò dallo studio di alcune comete come la Halley, la Hyakutake e la Hale Bopp. La loro composizione, infatti, non corrispondeva a quella presente negli oceani terrestri: il rapporto tra idrogeno e deuterio (isotopo pesante dell’idrogeno) era diverso. E allora non sono state le comete a portare acqua sulla Terra. E chi altri?
Strani asteroidi
Non è antica la scoperta di strani oggetti all’interno della Fascia Principale degli Asteroidi. Negli anni Novanta infatti si iniziò a notare che alcuni asteroidi presentavano chiome e code proprio come le comete. Se inizialmente si assegnò la motivazione a impatti tra asteroidi, fu in seguito chiaro che le sembianze cometarie erano dovute proprio alla presenza di ghiaccio che sublimava. Questi oggetti furono chiamati “comete della fascia principale”. Nel momento in cui giungono al perielio inizia la sublimazione, che si manifesta anche in seguito a collisioni che privano il ghiaccio dello strato che, rivestendolo, lo protegge dall’alta temperatura solare.
La scoperta di questi oggetti gettò la sua ombra definitiva sulla linea della neve: oggetti ghiacciati laddove non ne erano previsti alteravano sensibilmente il perimetro di questa linea. Ma allora non è che l’acqua proviene da questi asteroidi? In fondo nel 2005 le foto di Hubble portarono a capire che Cerere, di forma sferica e con bassa densità, probabilmente è coperto da uno strato di ghiaccio. I dati parlano di uno strato di ghiaccio di circa 100 chilometri di spessore, coperto da uno strato opaco e sottile di minerali idrati. A sostenere questa tesi ci sono i messaggeri degli asteroidi: le meteoriti che giungono sul nostro suolo. Molte presentano minerali che incorporano molecole di idrossido (OH), che potrebbero essere ciò che resta di scorte iniziali di ghiaccio poi sciolto, ma nonostante questo l’ipotesi venne a lungo sottovalutata.
Il 29 aprile del 2010, invece, sulla rivista Nature appare uno studio fondamentale: un gruppo di ricercatori guidati da Humberto Campins dell’Università della Florida studiando lo spettro dell’asteroide (24) Themis, notarono un avvallamento alla lunghezza di 28 micrometri, alla quale l’acqua sotto forma di ghiaccio assorbe la luce infrarossa. Il risultato era del tutto inatteso, visto che Themis dista soltanto 3.1 Unità Astronomiche dal Sole e tutto il ghiaccio, alle reletive temperature elevate dell’asteroide, doveva essere già evaporato del tutto. E perché è ancora li? Il motivo più acccreditato è fatto risalire ad una antica collisione con una cometa: l’acqua proveniente da questo corpo ghiacciato è stata poi trattenuta negli strati più interni dell’asteroide, coperta dai raggi solari da uno spesso strato di polveri interplanetarie.
L’acqua di Themis è la stessa di quella terrestre? Abbiamo visto che quella cometaria ha un rapporto idrogeno-deuterio diverso dal “nostro”, ma purtroppo non è possibile fare lo stesso calcolo per l’asteroide perché non ci sono chiome o code da analizzare. Anche le meteoriti ritrovate a Terra sono strumenti incerti visto che non sappiamo da quali asteroidi vengono. L’unico modo sarebbe andare a raccogliere campioni direttamente sull’asteroide. La sonda Dawn, lanciata nel 2007, dovrebbe giungere quest’anno su Vesta e poi puntare su Cerere, mentre la sonda Hayabusa ha raccolto campioni, ancora in fase di analisi, dell’asteroide Itokawa. Ghiaccio sembra esserci anche sull’asteroide (65) Cybele, ma nessuna missione è destinata per ora né a questo asteroide né a Themis.
Quando è arrivata l’acqua?
Visti i dubbi sull’arrivo dell’acqua sulla Terra, si potrebbe sperare che ci sia più concordanza sul “quando” quest’acqua sarebbe arrivata. Ma ovviamente anche qui ci sono tante ipotesi, che vanno dal bombardamento appena successivo alla formazione planetaria, durante il quale ha preso vita la Luna e che avrebbe trasformato la Terra in un calderone di lava incandescente in grado di far evaporare tutta l’acqua, al periodo del Bombardamento Pesante avvenuto circa 3,9 miliardi di anni fa e che va sotto il nome di Late Heavy Bombardment (LHB). Una possibile migrazione planetaria, soprattutto di Giove e Saturno, potrebbe aver destabilizzato le orbite degli asteroidi, alcuni dei quali avrebbero impattato la Terra rilasciando il loro carico di acqua. Sono tutte ipotesi, ed un modo per avvalorarne una anziché un’altra sta nel cercare indizi non solo nello spazio ma anche nella Terra stessa. Le rocce più antiche che abbiamo a disposizione sono vecchie di 4 miliardi di anni, e l’erosione e la deriva dei continenti cancellano ogni traccia della storia terrestre. Tuttavia ci sono piccoli minerali, noti come zirconi, che mantengono intatte le informazioni riguarda l’ambiente nel momento della loro formazione. Alcuni, risalenti a ben 4,38 miliardi di anni fa, mostrano la maggior presenza di Ossigeno-18 rispetto all’Ossigeno-16, a mostrare che la formazione è avvenuta in acqua liquida. Questo fatto induce a spostare l’arricchimento di acqua a 4,4 miliardi di anni fa, molto presto rispetto alla nascita del nostro pianeta. La stima di come e quando sarebbe molto più affinata se solo conoscessimo la quantità di acqua non superficiale che possiede la Terra, visto che le stime vanno da 10 masse oceaniche ad una sola massa oceanica.
Il discorso, tuttavia, sembra far convergere su un punto: non si cerca più una soluzione unica ma un mix di possibili provenienze. Ed è chiaro che trattandosi di un mix anche le percentuali di idrogeno e deuterio sono il risultato di un miscuglio rintracciabile molto difficilmente nei singoli oggetti solari.
Usciamo dalla Terra
L’acqua terrestre è presente come liquido, ghiaccio e vapore. Vapore acqueo si trova nelle galassie più lontane e nel mezzo interstellare, mentre le zone vicine a noi sono ricche di ghiaccio.
Mercurio
Mercurio è il pianeta più vicino al Sole con una temperatura di 400°C nelle regioni illuminate, eppure la grande riflettività di alcune zone polari sembrano proprio raccontare una storia di ghiaccio per questo pianeta, soprattutto perché le zone a maggior riflessione coincidono con le zone più depresse del pianeta, sempre in ombra. Dal momento che Mercurio ha un piano equatoriale perfettamente in linea con la sua orbita, i raggi del Sole giungono come tangenti ai poli e non entrano mai nei crateri più profondi, che restano a -180°C. L’acqua interna a questi crateri, proveniente da impatti cometari o asteroidali oppure dal degassamento di rocce interne, è quindi rimasta allo stato ghiacciato.
Venere
Venere è un pianeta caldissimo a causa del suo spessissimo strato di nubi di biossido di carbonio e zolfo. L’effetto serra porta la temperatura a 450°C, che impedisce la presenza di ghiaccio.
Luna
Il nostro satellite stiamo imparando a conoscerlo proprio in questo periodo, ma già nel 1998 il Lunar Prospector lasciò pensare che i poli lunari potessero ospitare acqua ghiacciata, proveniente forse da asteroidi e comete. Le conferme sono giunte dalle sonde LRO della NASA e dalla Chandrayaan-1 cinese, tramite visione diretta nei crateri polari e tramite, soprattutto, l’analisi dei detriti sollevati dalla straordinaria missione LCROSS.
Marte
Su Marte i dubbi sono minori. Al polo nord del pianeta rosso, infatti, è presente una calotta ghiacciata che si estende su una superficie doppia rispetto a quella dell’Italia e spessa centinaia di metri. Marte ha una temperatura media di circa -55°C ed il terreno è perennemente congelato. La bassa pressione fa sì che il ghiaccio esposto al Sole non diventi liquido, sublimando direttamente.
Fascia degli asteroidi
Il discorso sugli asteroidi è stato già trattato parlando della fonte di acqua, ed abbiamo anche detto che si sta attendendo l’ufficialità del ghiaccio che avvolge Cerere. Alcuni dei corpi della fascia mostrano anche una attività cometaria, con una sublimazione che li dota di un aspetto tipico delle comete, con chioma e coda. Esempi ne sono 133P/Elst-Pizarro, P/2005 U1 (Read) e P/2008 R1 (Garradd).
I pianeti esterni
Laddove si poteva pensare che l’acqua fosse presente in percentuale maggiore, la sonda Galileo ha fornito invece risultati del tutto diversi. Questo vale per Giove e per Saturno, che rivelano soltanto piccole quantità di ghiaccio. Urano potrebbe contenere ghiaccio fino ad un decimo della propria massa: un nucleo roccioso avvolto da uno strato ghiacciato a sua volta avvolto da idrogeno ed elio gassosi. In tali condizioni, il ghiaccio non sarebbe del tutto solido ma sarebbe un fluido molto denso.
Anche su Nettuno sono presenti particelle di acqua ghiacciata nell’atmosfera.
Satelliti e vulcani di ghiaccio
Ghiaccio superficiale è stato trovato con certezza su tre lune di Giove e sulle lune principali di Urano e Nettuno. La presenza dovrebbe essere dovuta a bombardamenti massicci avvenuti circa 4 miliardi di anni fa, che hanno creato anche crio-vulcani (vulcani che anziché lava espellono sostanze volatili). Vulcani del genere dovrebbero essere presenti su Europa, Ganimede, Titano, Miranda e Tritone.
Encelado, satellite di Saturno, sarebbe invece “alimentatore” dell’anello E tramite le sue eruzioni di ghiaccio. In realtà la gran parte degli anelli di Saturno è composta da tantissimi oggetti inferiori al metro di diametro in gran misura composti da acqua ghiacciata. L’anello più esterno di Urano dovrebbe essere composto anche dal ghiaccio fornito dal satellite Mab. Giapeto di Saturno e Tritone di Nettuno sembrano contenere grandi scorte superficiali di ghiaccio.
Le comete
Oltre Nettuno ci sono due sacche di comete, corpi ricchissimi di acqua: sono la Cintura di Kuiper e la Nube di Oort dalle quali originano le comete, rispettivamente, di breve e di lungo periodo.
Fonte: articolo pubblicato sul sito Mystars

Il Big Crunch: ritorno alla singolarità

Il destino dell’universo potrebbe essere esattamente simmetrico al Big Bang. L’universo smetterà di espandersi ed inizierà a collassare su se stesso. Questa ipotesi sostiene che se la forza di gravità è abbastanza grande, allora, essa può fermare l’espansione ed in seguito invertirla.
L’Universo dunque si contrarrebbe, e tutta la materia e l’energia verrebbero compresse in una singolarità. È impossibile dire cosa succederebbe in seguito, perché il tempo stesso si fermerebbe in questa singolarità.
Non è ben chiaro anche cosa succederebbe negli istanti immediatamente precedenti al Big Crunch vero e proprio. L’Universo non sarebbe esattamente simmetrico rispetto al momento della sua nascita, perché nel frattempo le stelle hanno emesso una notevole quantità di energia. Quest’energia in più sembra però trascurabile rispetto al totale, e l’unica differenza sarebbe la presenza di numerosi buchi neri di varie dimensioni, che tenderebbero a crescere velocemente via via che la materia viene introdotta a forza nel loro interno dalla pressione esterna. Per poter descrivere compiutamente gli eventi finali occorrerebbe una teoria della gravità quantistica, verso la quale si orienta molto lavoro teorico ma che è ancora da scoprire.
Perché questo accada, la densità media della materia-energia presente nell’Universo deve essere superiore ad un certo valore critico, solitamente indicato con Ω, talché la curvatura complessiva dello spazio tempo risulti positiva, come la superficie di una sfera. Se la densità è invece minore del valore della densità critica, la curvatura è negativa (come una superficie iperbolica simile ad una sella), e la gravità sarebbe troppo debole per poter contrastare l’espansione. Quest’ultima ne sarebbe rallentata, ma non fermata. Questi due casi, e il caso limite intermedio in cui la densità è esattamente uguale a quella critica, sono chiamati i tre modelli di Friedmann. Recenti osservazioni (in particolare, l’osservazione di supernovae distanti, e la dettagliata mappatura della radiazione cosmica di fondo) hanno mostrato, con sorpresa della maggior parte degli scienziati, che l’espansione dell’Universo non è rallentata dalla gravità, ma sta invece accelerando. Nonostante recenti misurazioni hanno stimato che la densità media dell’Universo sarebbe pressoché uguale alla densità critica. Sul raggiungimento della densità critica, e quindi sul destino ultimo dell’universo hanno un grande peso la materia oscura e l’energia oscura.
Un universo chiuso: gli ultimi tre minuti
[…] Qualora l’universo dovesse, da ultimo, cominciare a contrarsi, l’esito finale sarebbe ben diverso. I primi stadi della contrazione cosmologica non saranno affatto minacciosi. Come una palla che abbia raggiunto il culmine della sua traiettoria, l’universo comincerà a contrarsi molto lentamente. Supponiamo che il punto più alto venga raggiunto in un tempo di 100 miliardi di anni. Per il fatto che la luce impiega molti miliardi di anni per attraversare il cosmo, fra 100 miliardi di anni, i ‘futuri’ astronomi non vedranno immediatamente la contrazione. Solo dopo alcune decine di miliardi di anni risulterà evidente una contrazione sistematica. Più facilmente riconoscibile sarà una sottile variazione della temperatura di quel residuo di big bang che è la radiazione cosmica di fondo. Questa radiazione di fondo ha attualmente una temperatura di circa tre gradi al di sopra dello zero
assoluto (3 K) e si raffredda via via che l’universo si espande. In cento miliardi di anni la temperatura sarà discesa fino a circa 1 K. Essa precipiterà quando l’espansione avrà toccato il punto più alto: non appena avrà inizio la contrazione, la temperatura comincerà a salire di nuovo e ritornerà a 3 K quando l’universo, contraendosi, avrà raggiunto la densità che ha oggi. Ci vorranno, per questo, altri cento miliardi di anni: l’ascesa e la caduta dell’universo sono approssimativamente simmetriche nel tempo. L’universo non collasserà dal giorno alla notte. Per decine di miliardi di anni i nostri discendenti saranno in grado di vivere bene la loro vita, anche dopo l’inizio della contrazione. La situazione non sarà, tuttavia, così rosea se la svolta dovesse avvenire dopo un tempo molto più lungo, per esempio fra un trilione di trilioni di anni. In tal caso, le stelle si saranno spente prima che l’espansione cosmica abbia toccato il culmine. Quale che sia il momento, misurato in anni a partire da oggi, nel quale avverrà la svolta, dopo lo stesso numero di anni l’universo avrà riacquistato le sue proporzioni odierne. Ma il suo aspetto sarà molto diverso. Anche se la svolta dovesse avvenire fra 100 miliardi di anni, vi saranno molti più buchi neri e molte meno stelle di oggi. I pianeti abitabili saranno tenuti in grande considerazione. Nel tempo che l’universo impiegherà per ritornare alle sue presenti proporzioni, esso si contrarrà molto velocemente, dimezzando le sue dimensioni in circa tre miliardi e mezzo di anni e accelerando sempre più questo processo. Il bello comincerà, tuttavia, dopo circa dieci miliardi di anni dalla svolta, allorché l’aumento di temperatura della radiazione cosmica di fondo sarà diventato una seria minaccia. Quando la temperatura fosse arrivata a circa 300 K, un pianeta come la Terra troverebbe difficoltà a liberarsi dal calore; comincerebbe a riscaldarsi in modo continuo. Dapprima si scioglierebbero le calotte polari e i ghiacciai, poi comincerebbero a evaporare gli oceani. Quaranta milioni di anni più tardi, la temperatura della radiazione cosmica di fondo raggiungerebbe la temperatura media odierna della Terra. Pianeti simili alla Terra diventerebbero del tutto inospitali. Naturalmente, la nostra Terra avrebbe già subito tale destino, perché il Sole, espandendosi, sarebbe diventato una gigante rossa; ma per i nostri eventuali discendenti non vi sarebbe alcun altro luogo dove andare, alcun rifugio sicuro. La radiazione cosmica riempirebbe l’intero universo. Tutto lo spazio avrebbe una temperatura di 200 K, destinata ad aumentare ancora. Le galassie ancora esistenti non sarebbero più riconoscibili, perché si sarebbero ormai fuse tra loro. Invece, rimarrebbe ancora una grande quantità di spazio vuoto: le collisioni fra singole stelle sarebbero rare. Le condizioni dell’universo, nel suo progressivo avvicinarsi alla fase finale, diventerebbero sempre più simili a quelle che prevalsero poco dopo il big bang. Alla fine, la radiazione cosmica di fondo diventerà così intensa che il cielo notturno brillerà di una cupa luce rossa. L’universo si trasformerà in una gigantesca fornace cosmica che brucerà ogni fragile forma di vita, dovunque essa possa nascondersi, e spoglierà i pianeti della loro atmosfera. A poco a poco, la luce rossa si trasformerà, in gialla e poi in bianca, finché l’implacabile radiazione termica diffusa in tutto l’universo minaccerà l’esistenza stessa delle stelle. Incapaci di irradiare all’esterno la loro energia, le stelle accumuleranno al proprio interno un calore sempre maggiore e alla fine esploderanno.
Lo spazio si riempirà di gas incandescente (il plasma), brillando di luce sempre più fiammeggiante e diventando sempre più caldo. Via via che la velocità del cambiamento aumenta, le condizioni diventano sempre più estreme. L’universo comincia a mostrare notevoli cambiamenti dopo centomila anni, poi dopo mille, poi dopo cento anni, accelerando il suo moto verso la catastrofe totale. La temperatura aumenta fino a raggiungere milioni, poi miliardi di gradi. La materia che oggi occupa vaste regioni dello spazio si restringe in minuscoli volumi. La massa di una galassia occupa uno spazio di soli pochi anni luce di diametro.
Conto alla rovescia
La temperatura, infine, aumenta a un punto tale che gli stessi nuclei atomici si disintegrano. La materia si riduce a un “brodo” uniforme di particelle elementari. L’opera del Big Bang e di generazioni di stelle che hanno creato gli elementi chimici pesanti viene disfatta in un tempo inferiore a pochi minuti. I nuclei atomici, le strutture stabili che esistono forse da miliardi di miliardi di anni, vengono inesorabilmente frantumati. A eccezione dei buchi neri, tutte le altre strutture finiscono con l’essere annientate. L’universo presenta un aspetto di elegante, e sinistra, semplicità. Gli restano solo pochi secondi di vita. Mentre il cosmo collassa sempre più velocemente, la temperatura aumenta senza limiti a un ritmo sempre più frenetico. La materia viene compressa così fortemente che i protoni e i neutroni non esistono più in quanto tali: esiste solo un “brodo” di quark. E il collasso diventa ancora più rapido. La scena è ormai pronta per la catastrofe cosmica finale, che si verifica pochi microsecondi dopo. I buchi neri cominciano a fondersi gli uni con gli altri; le loro regioni interne differiscono ben poco dallo stato di collasso generale dell’universo. Esse sono ormai mere regioni spazio-temporali che sono arrivate alla fine pochissimo tempo prima e sono ora raggiunte dal resto del cosmo. Negli istanti finali la gravità diventa la forza dominante in senso assoluto, che schiaccia inesorabilmente la materia e lo spazio. La curvatura dello spazio-tempo aumenta in modo sempre più rapido. Sempre più vaste regioni dello spazio vengono compresse entro volumi sempre più piccoli. Secondo la teoria convenzionale, l’implosione diventa infinitamente forte, schiacciando tutta la materia e annientando ogni realtà fisica, compresi lo spazio e il tempo, in una singolarità spazio-temporale.
E’ la fine. Il Big Crunch, il “grande stritolamento”, nella misura in cui siamo in grado di intenderlo, non è soltanto la fine della materia, è la fine di tutto. Poiché il tempo stesso finisce al momento del Big Crunch, è privo di significato domandarsi che cosa possa accadere dopo, così come è privo di significato chiedersi che cosa accadeva prima del Big Bang. Non esiste nessun “dopo” nel quale possa accadere alcunché: non vi è nessun tempo neppure per l’inattività nessuno spazio neppure per il vuoto. Un universo nato dal nulla al momento del Big Bang scomparirà nel nulla al momento del Big Crunch: dei suoi gloriosi miliardi e miliardi di anni di vita non resterà neppure il ricordo. Dovremmo lasciarci deprimere da una simile prospettiva? Che cosa è peggio, un universo che lentamente degenera e si espande incessantemente verso uno stato di freddo vuoto e di tenebra, o un universo che implode e finisce nel più totale oblio? E quali speranze di immortalità abbiamo attualmente, in un universo destinato a finire nel tempo? Quando noi uomini diamo inizio consapevolmente a un progetto, abbiamo in mente uno scopo specifico. Se l’obiettivo non viene raggiunto, il progetto è fallito (anche se l’esperienza può non essere stata inutile). Se invece, l’obiettivo viene conseguito, il progetto è realizzato e l’attività cessa. Se l’universo ha uno scopo, e lo consegue, allora esso deve finire, perché una sua ulteriore esistenza nel tempo sarebbe gratuita e priva di senso. Se invece, l’universo è eterno, è difficile immaginare che esso abbia uno scopo qualsiasi. Perciò, la morte del cosmo potrebbe essere il prezzo da pagare per il successo cosmico. Oggi, possiamo almeno sperare che i nostri discendenti arrivino a conoscere lo scopo dell’universo prima che scadano gli ultimi tre minuti.
Da “Corso i Astronomia” di Lorenzo Roi

Glory, il satellite che vede doppio

Fra meno di un mese la NASA lancerà la missione Glory, progettata per puntare un occhio al Sole e uno alla Terra. Due direzioni opposte per due strumenti diversi a bordo di un unico satellite, che verrà lanciato il 23 febbraio prossimo.
“Lo scopo di questa missione sarà appunto duplice”, spiega Alessandro Bemporad, ricercatore dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Torino. “Da una parte misurare e verificare la variabilità dell’irraggiamento solare, dall’altra quantificare la concentrazione di particelle di aerosol nell’atmosfera terrestre”.
A monitorare l’irraggiamento solare ci penserà lo strumento TIM (Total Irradiance Monitor) in grado di ottenere dati 3 volte più accurati dei suoi predecessori. Il monitoraggio servirà a capire quanta energia emette il Sole, se ci sono delle variazioni e come queste possano influenzare il clima sulla Terra. Siamo già a conoscenza, ad esempio, che l’attività solare segue un ciclo di 11 anni. “Tra le varie cose che variano nel corso di questo ciclo c’è anche l’irraggiamento solare totale, ovvero la quantità di radiazione integrata su tutte le lunghezze d’onda che arriva a terra, che poi è la quantità di energia che noi riceviamo”, spiega Bemporad. “Quello che si è scoperto è che con il ciclo solare la variazione di questa energia che ci investe è molto piccola, dell’ordine dello 0,1-0,15% quindi si ritiene, a tutt’oggi, che questa variazione non possa spiegare interamente il fenomeno del riscaldamento globale, ossia l’aumento di temperature medie osservate a terra misurate in particolare a partire dagli anni ’80”. L’irraggiamento solare totale, tuttavia, viene monitorato con continuità solo dal 1978 quindi non sappiamo se ci siano altri cicli, con periodi più lunghi, nel corso dei quali esso possa subire ulteriori variazioni con delle ripercussioni sul nostro clima: il lavoro dello strumento TIM potrebbe fornire utili indizi per scoprirlo.
Rivolto verso la Terra c’è invece APS (Aerosol Polarimetry Sensor) che indagherà la natura delle particelle di aerosol presenti nella nostra atmosfera. Per ‘aerosol’ s’intende un grande insieme di particelle prodotte in seguito ai processi più diversi, naturali e non. Ne vengono emesse molte durante le eruzioni vulcaniche, oppure in seguito al trasporto di sabbie sottilissime o spume marine per mezzo dell’azione del vento su deserti e oceani, ma anche in conseguenza all’inquinamento atmosferico legato alle attività umane. “Queste particelle”, prosegue il ricercatore, eletto “fisico solare dell’anno” nel 2009, “hanno la caratteristica di assorbire, in parte, e diffondere la radiazione solare, diminuendo quindi la radiazione che di fatto arriva nei bassi strati dell’atmosfera. Si parla addirittura di oscuramento globale, che avrebbe un effetto opposto a quello del riscaldamento globale, perché tende mediamente a raffreddare l’atmosfera. Tuttavia non si sa quale sia la concentrazione di queste particelle e quale sia in definitiva il loro effetto”.
Grazie ad APS sarà possibile indagare proprio su questo genere di effetti e, soprattutto, stabilire in che percentuale queste particelle fluttuanti siano dovute ad attività umane. Se abbiamo acquisito una certa conoscenza delle implicazioni dell’effetto serra, ciò non è altrettanto vero per l’attività a lungo termine del Sole e per la concentrazione di aerosol in atmosfera. Con Glory si spera di colmare la lacuna.
Glory, tuttavia, è già motivo di soddisfazione prima ancora di essere in orbita: non solo per il fatto di essere una missione che ‘vale doppio’ ma anche perché l’involucro esterno, il contenitore in cui sono alloggiati i due strumenti, è una bella dimostrazione di riciclo. Inizialmente destinato a contenere strumentazione per una missione successivamente cancellata, ha messo a dura prova gli ingegneri che hanno dovuto adattarlo per i due nuovi strumenti. L’impresa è riuscita con successo.
Fonte INAF

La vita è piovuta dal cielo

Cos’è di destra, cos’è di sinistra, si chiedeva Giorgio Gaber. Almeno in biologia la risposta è univoca. La biologia sta a sinistra. Sulla Terra, l’unico posto dove sappiamo essersi sviluppata la vita, gli amminoacidi che costituiscono le cellule viventi sono tutti “girati” dal lato del cuore. Per gli scienziati è un grattacapo, dal momento che l’Universo abbonda di amminoacidi, ma nello spazio queste molecole si trovano in due versioni: destrorsa e sinistrorsa, speculari come le mani. Entrambe le forme sono compatibili con il metabolismo, ma solo una ha vinto sulla Terra.
“Perché la biologia abbia scelto un tipo di chiralità, o di orientazione geometrica, quando la chimica non mostra preferenze di sorta è un vero mistero”, dice John Robert Brucato, ricercatore dell’INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri e presidente della Società Italiana di Astrobiologia. “Pura casualità? O forse c’è stata una selezione naturale? Scoprirlo significa probabilmente risolvere il dilemma dell’origine della vita sul pianeta”.
Una ricerca, in pubblicazione su Astrophysical Journal Letter, dà un importante contributo in questo senso. Rafforza l’idea che la vita terrestre sia effettivamente di origine extraterrestre, perlomeno nei suoi ingredienti base. Piovuta dal cielo, insomma, a cavallo di un asteroide. In un esperimento di laboratorio, Daniel Galvin, astrobiologo del Goddard Space Flight Center della NASA, ha dimostrato come nello spazio si creino le condizioni che favoriscono la sintesi di amminoacidi mancini.
“Se a questo risultato, si aggiunge l’evidenza di una leggera preponderanza di amminoacidi con chiralità sinistra nei campioni di asteroide o cometa pervenuti a Terra, ecco che le prove a sostegno della provenienza spaziale della vita cominciano a essere schiaccianti”, commenta Brucato.
Dal famoso esperimento del 1957 gli scienziati sanno come far scaturire amminoacidi da una zuppa primordiale di semplici composti chimici. Con questa ricerca, sono andati un bel passo oltre. Hanno preso una miscele di ghiaccio, composta da acqua, metanolo, ammoniaca, e l’hanno esposta ai raggi ultravioletti utilizzando luce polarizzata (in cui cioè i fotoni oscillano in una sola direzione). Ebbene, la luce polarizzata ha prodotto amminoacidi orientati nello stesso modo. Quindi: se in prossimità del Sistema Solare c’è stata una sorgente di luce polarizzata a sinistra, è possibile aver prodotto amminoacidi con la giusta chiralità. Guarda caso, l’esperimento ha ottenuto più amminoacidi sinistrorsi che destrorsi nella stessa percentuale in eccesso riscontrata nei campioni spaziali, grazie agli studi capitanati dalla “signora delle meteoriti”, Sandra Pizzarello, di origine italiana ormai da anni negli USA.
“Nelle polverose regioni di formazione stellare, la luce si polarizza per effetto dei granelli di materia che tendono a allinearsi lungo il campo magnetico. Quando questa luce polarizzata, colpisce un meteorite o una cometa ghiacciata ha origine la sintesi di amminoacidi. Prevalentemente di sinistra”, prosegue l’astrobiologo dell’INAF.
Restano, ovviamente, molti interrogativi, per la gioia delle prossime missioni spaziali, come ExoMars, nel 2018, la missione Marco Polo-R, attualmente all’esame del programma Cosmic Vision dell’ESA, o OSIRIS-REx, al vaglio dell’agenzia spaziale statunitense. Certo è che la teoria della “panspermia”, dell’origine extraterrestre della vita, conquista sempre di più.
Dice Brucato: “La Terra non è isolata ed è difficile pensare che la vita sia stato un processo separato dal resto del Sistema Solare. Non credo sia una coincidenza che il periodo in cui si è sviluppata la vita è stato contemporaneo a una fase d’intenso bombardamento cosmico. Anche l’acqua è arrivata con tutta probabilità dal cielo. Senza che ce ne accorgiamo ogni anno piovono sulla Terra 30.000 tonnellate di materia extraterrestre, in grani di polvere interplanetaria di dimensioni micrometriche. Abbiamo ritrovato frammenti marziani, e forse frammenti terrestri sono finiti su Marte. Io credo che la Terra sia stata inseminata dai meteoriti. Ma non escludo che la Terra abbia impollinato la vita altrove”.
Fonte INAF

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