Il gran ballo dell’universo

Porta il nome Bolshoi, ovvero il celebre teatro moscovita la più accurata simulazione di evoluzione dell’universo finora realizzata. E mai nome poteva essere più adatto. Quale ‘balletto’ più complesso, elegante e a volte drammatico c’è di quello che descrive la storia del cosmo dalla sua genesi fino ad arrivare ai giorni nostri?
La simulazione, condotta con il supercomputer Pleiades della NASA, descrive infatti l’evoluzione della struttura a larga scala dell’universo e degli aloni di materia oscura nei quali le galassie hanno interagito e si sono accresciute. E i primi risultati che sono arrivati a inizio di settembre mostrano un buon accordo tra le previsioni della simulazione e le osservazioni realizzate dagli astronomi.
“Abbiamo pubblicato una grande quantità di dati per metterli a disposizione di altri astrofisici che possono così utilizzarli e metterli alla prova” commenta Joel Primack, direttore dell’ High-Performance Center Astrocomputing della University of California. “Ad oggi questi dati rappresentano meno dell’uno per cento del totale che la simulazione produrrà, ma ci saranno ulteriori aggiornamenti in futuro”.
La simulazione Bolshoi si basa su dati raccolti nell’arco di cinque anni dal satellite della NASA WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) che ha realizzato una mappa accurata delle debolissime fluttuazioni nella radiazione cosmica di fondo, quella che può essere definita ‘l’eco del Big Bang’. Ed è davvero ambiziosa: quando sarà completata descriverà l’evoluzione di un volume di spazio pari a un cubo con un lato di circa un miliardo di anni luce seguendo le interazioni di 8,6 miliardi di particelle di materia oscura, impegnando ben 6 milioni di ore-CPU per eseguire il calcolo completo sul supercomputer Pleiades, recentemente classificato come il settimo più veloce elaboratore elettronico al mondo. I risultati finora prodotti, tra cui il numero di galassie che popolano l’universo attuale sembrano essere in ottimo accordo con le osservazioni.
di Marco Galliani (INAF)

Il capriccioso meteo di Marte

Come sulla Terra, anche su Marte le previsioni del meteo possono sbagliare. Sul Pianeta rosso, infatti, ci potrebbero essere meno nuvole e più vapore acqueo di quanto ipotizzato finora.
È quanto sostiene uno studio pubblicato su Science e coordinato dall’astrofisico italiano Luca Maltagliati dell’istituto di ricerca francese Latmos. I ricercatori hanno studiato la temperatura e il vapore acqueo dell’atmosfera marziana usando lo spettrometro Spicam (Spectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Mars) a bordo della sonda Mars Express dell’Agenzia Spaziale Europea (Esa).
Analizzando i dati relativi all’emisfero Nord (quello più umido) durante la primavera e l’estate dell’anno marziano, si è scoperto che ad altitudini comprese fra i 20 e i 50 chilometri l’atmosfera è supersatura di vapore acqueo, cioè l’umidità relativa è superiore al 100%. Ciò significa che a queste altitudini è presente molta più acqua (da 10 fino a 100 volte di più) rispetto a quanto previsto dai tradizionali modelli che descrivono il ciclo dell’acqua su Marte.
Questo grado di supersaturazione non esiste sulla Terra, mentre è presente su Marte forse perché nell’atmosfera manca quel pulviscolo intorno al quale il vapore può condensare formando le nuvole. Senza questi nuclei di condensazione, l’acqua rimane sospesa sotto forma di gas anche a temperature molto basse.
“Questo significa che il clima marziano è un sistema decisamente più complesso di quanto pensato finora – spiega Luca Maltagliati all’Ansa – perché il ciclo dell’acqua è strettamente connesso anche ad altre componenti del clima come il ciclo della polvere”. Inoltre, il fatto che in quello strato dell’atmosfera ci sia questa supersaturazione di vapore acqueo “significa che c’è molta più acqua che può essere trasportata, specialmente da nord verso Sud”.
di Elisa Buson (INAF)

Stelle cadenti d’autunno

Le Perseidi di agosto sono senz’altro le stelle cadenti più conosciute, ma non sono le uniche: nel corso dell’anno il nostro cielo è attraversato da molti altri sciami meteorici, magari meno famosi, che si presentano puntuali sempre negli stessi periodi. Questo mese tocca alle Draconidi: l’appuntamento, per la sera dell’8 ottobre, è di quelli da non perdere perché stando alle previsioni dovremmo poter assistere a una vera e propria pioggia di meteore. Per osservare al meglio il fenomeno, si consiglia di puntare lo sguardo in direzione nord ovest non appena comincia a fare buio, cercando la costellazione del Dragone. Questa si trova fra l’Orsa Minore e la Lira, piccola costellazione alla quale appartiene la luminosissima stella Vega.
Ottobre è il mese ideale per osservare un inconfondibile Giove, sempre molto brillante in cielo. Per tutta la notte del 13 affiancherà la Luna che, appena entrata nella fase calante, apparirà quasi piena. La vera e propria notte di Giove sarà invece quella del 29 ottobre, quando si troverà in opposizione al Sole e quindi nella massima finestra di osservabilità.
Per vedere Marte alto in cielo, bisognerà aspettare la fine del mese e cercarlo a est nelle ore che precedono l’alba. Per Mercurio e Venere le condizioni di osservabilità non sono favorevoli, mentre Saturno è del tutto non visibile perché in congiunzione con il Sole.
Se volgiamo il nostro sguardo alle stelle, punto di riferimento per queste notti autunnali sarà a est il cosiddetto “quadrato di Pegaso” formato da stelle della omonima costellazione che si agganciano alla adiacente Andromeda. È nella porzione di cielo delimitata da questa costellazione che, nelle sere più limpide e buie, possiamo provare a distinguere una piccola macchia biancastra. Si tratta della famosissima galassia di Andromeda: a circa 2’500’000 anni luce da noi è l’oggetto più lontano distinguibile a occhio nudo. Si tratta di un immenso sistema stellare, con un diametro pari approssimativamente a due volte quello della nostra Via Lattea.
di Elena Lazzaretto (INAF)

Il lato piatto di Mercurio

Per oltre 35 anni le lisce “pianure” rocciose di Mercurio hanno fatto discutere astronomi e geologi. Riprese per la prima volta nel 1974 dalla sonda Mariner 10, sembravano essere il risultato di una remota attività vulcanica ma i dubbi non mancavano. Il colore, ad esempio, non era più scuro rispetto alle zone circostanti, come invece troviamo sulla Luna. Ora, grazie ai nuovi dati della sonda MESSENGER, abbiamo la conferma che dietro a quelle regioni così lisce ci sono state enormi fuoriuscite di lava.
Il risultato nasce dall’analisi della morfologia e della composizione chimica di alcune “pianure” presenti nell’emisfero settentrionale del pianeta. La loro formazione sembra risalire a circa 4 miliardi di anni fa, quando il pianeta era particolamente attivo da un punto di vista geologico. Non sono però il frutto delle classiche eruzioni vulcaniche, piuttosto si sono formate dal raffreddamento di estese colate di lava fuoriuscite dalle crepe della superficie.
Queste vere e proprie inondazioni di roccia fusa hanno ricoperto sino al 6% della superficie di Mercurio, corrispondente come estensione al 60% degli Stati Uniti. Riempiendo crateri e vallate, la lava si è poi raffreddata e solidificata, dando origine alle zone lisce e piatte che possiamo osservare oggi.
Prima di poter affermare di aver risolto il caso sono però necessarie altre conferme, per questo si attendono nuovi dati e osservazioni dalla MESSENGER. La sonda americana è la prima ad essere stata immessa nell’orbita del pianeta e lo studierà per vari anni. E chissà quali altre scoperte ci attenderanno quando nel 2014 arriverà Bepi Colombo, la sonda dell’Agenzia Spaziale Europea alla cui realizzazione ha contribuito anche l’Italia.
di Luca Nobili (INAF)

Spitzer e Chandra giocano con Pacman: spettacolare immagine di NGC 281

Le stelle di grande massa sono importanti perché responsabili di molta dell’energia pompata nelle galassie durante la loro vita. Sfortunatamente, queste stelle sono poco comprese dal momento che spesso si trovano distanti da noi e possono essere oscurate da gas e polveri. L’ammasso di stelle NGC 281 è una eccezione alla regola. Si trova a circa 9.200 anni luce dalla Terra ed a circa 1.000 anni luce sopra il piano galattico, consentendo agli astronomi una chiara visione della formazione stellare al suo interno. L’immagine composita di NGC 281 (sul sito Skylive) contiene i dati a raggi X di Chandra (in porpora) e le osservazioni infrarosse di Spitzer (in rosso, verde e blu). Le stelle di grande massa in NGC 281 guidano molti aspetti dell’ambiente galattico attraverso potenti venti solari che provengono dalle superfici stellari e dalle intense radiazioni che riscaldano il gas circostante. Questo processo dà vita alla formazione di grandi colonne di gas e polveri, come quelle visibili nel lato sinistro dell’immagine. Queste strutture probabilmente contengono nuove stelle in formazione.
La morte eventuale di queste stelle come supernovae alimenterà la galassia con materiale ed energia. NGC 281 è nota informalmente come Pacman Nebula a causa del suo aspetto nello spettro ottico: la bocca di Pacman appare scura a causa dell’oscuramento di gas e polveri, ma nell’infrarosso Spitzer penetra questi banchi e riesce a vedere la regione illuminata.
Fonte: Chandra Photo Album (Skylive)

Segnali dalle fusioni stellari

Con una massa pari circa a quella del Sole, ma con un diametro di appena 10 km, le stelle di neutroni sono fra gli oggetti più compatti dell’Universo. Estremamente interessanti se considerate singolarmente, lo sono ancora di più se sono in coppia. Per due stelle di neutroni appartenenti a un sistema binario, ovvero in orbita l’una intorno all’altra, l’attrazione può letteralmente diventare fatale, tanto da portare a una fusione. A queste fusioni si accompagna rilascio di massa, che avviene a regimi sub e moderatamente relativistici. È a quest’ultimo tipo di rilasci che, secondo i risultati esposti da Ehud Nakar e Tsvi Piran in un articolo pubblicato sulla rivista Nature, sono associate delle emissioni radio. Queste vengono prodotte nel momento in cui le espulsioni di massa interagiscono con il materiale circostante. Si tratta di veri e propri “bagliori” alle lunghezze d’onda radio: possono persistere per settimane e, soprattutto, sono misurabili. Nakar e Piran hanno preso in esame uno specifico segnale radio transiente, denominato RT 1987042211: analizzandone le proprietà, i due ricercatori hanno verificato la piena corrispondenza con quanto previsto dalla loro teoria. Con tutta probabilità quindi, il segnale radio in questione si confermerebbe essere conseguenza di un “merging”, una fusione, fra stelle compatte. È una prova osservativa di quanto predetto dai modelli teorici che potrebbe portare anche oltre, verso la rilevazione delle elusive onde gravitazionali. Previste dalla teoria, ma non ancora rilevate, queste onde si svilupperebbero anche in seguito al collasso di un sistema binario di stelle di neutroni.
di Elena Lazzaretto (INAF)

I super neutrini e la profezia di Majorana

La Relatività non funziona più. Anzi va riscritta. No, va benissimo così. Dopo il terremoto, per fortuna solo scientifico, di qualche giorno fa proveniente dai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, tutto il mondo della Fisica si interroga e si confronta sui sorprendenti risultati che sembrano attribuire ai neutrini, o almeno a una certa ‘famiglia’ di essi, una velocità di propagazione superiore a quella della luce nel vuoto. Un’apparente violazione alle equazioni che stanno alla base della teoria di Einstein e che non consentono ad alcunché di muoversi a velocità superiori a quelle della luce. Nonostante il clamore mediatico a livello planetario sollevato, che questa condizione potesse essere prima o poi verificata, più di qualche addetto ai lavori se lo aspettava già. E non da qualche mese, ma addirittura dal lontano 1932. Fu infatti in quell’anno che un geniale fisico italiano, Ettore Majorana, elaborò una elegante teoria sulle particelle elementari nella quale ipotizzava che, in particolari condizioni, queste potessero assumere una massa ‘immaginaria’. Una insolita proprietà in grado però di liberare le particelle dai limiti imposti dalle equazioni della Relatività e permettergli di viaggiare più veloci della luce. A riprendere questa idea e a ribadirne la sua estrema attualità e validità è un articolo scritto da Fabrizio Tamburini e Marco Laveder, ricercatori dell’Università di Padova, recentemente pubblicato sul sito arxiv.org. “Rileggendo gli appunti di quasi ottanta anni fa scritti da Majorana mi sono convinto che quella sua teoria dava delle predizioni che erano in ottimo accordo con i risultati dell’esperimento OPERA” commenta Tamburini. “E l’interpretazione che noi diamo al lavoro del fisico italiano è a nostro avviso del tutto ragionevole”. I neutrini potrebbero infatti diventare ‘tachionici’, cioè viaggiare oltre la velocità della luce se costretti ad attraversare un materiale molto denso. E questo è proprio il caso di quello che è avvenuto nell’esperimento italo-svizzero, dove i neutrini lanciati da Ginevra hanno percorso tutti gli oltre 730 Km nel sottosuolo. Certo, anche questa teoria andrà verificata e confermata dalla pratica. Ma sarebbe davvero rilevante se, sulla questione dei neutrini superluminali, a mettere oggi d’accordo tutti fossero i calcoli fatti 80 anni fa da un giovane e promettente scienziato italiano scomparso nel nulla.
di Marco Galliani (INAF)

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