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)

Novità su 55 Cancri e

Il telescopio spaziale della NASA Spitzer ha ottenuto nuovi e sorprendenti dettagli riguardo la super-Terra, più grande e più calda, chiamata 55 Cancri e. Secondo i dati, l’esopianeta è meno denso di quanto pensato finora, una scoperta che cambia radicalmente il ritratto di questo mondo. Invece della densità di una roccia essiccata dal nostro Sole, 55 Cancri presenta vapore acqueo e altri gas che provengono dalla propria superficie fusa. Spitzer è riuscita a misurare il piccolo calo di luce della stella 55 Cancri in seguito al transito del pianeta 55 Cancri e. Questa mini-eclisse ha consentito di determinare con precisione la dimensione del pianeta e di calcolarne la densità. Gli astronomi hanno scoperto 55 Cancri e nel 2004 ed hanno continuato il suo studio evidenziandolo come un posto bizzarro. La rivoluzione avviene in un periodo molto breve, solo 17 ore e 40 minuti e porta a distanze circa 26 volte inferiori rispetto alla distanza di Mercurio dal Sole. Questa vicinanza rende il pianeta rovente, con circa 1.760 gradi Celsius. Le nuove osservazioni portano a stimarne la massa di 7,8 masse terrestri, con un raggio pari al doppio del raggio terrestre. Si tratta quindi di una super-Terra, categoria alla quale appartiene una dozzina di pianeti. Soltanto pochi tra questi dodici effettuano transiti sulla stella dal nostro punto di vista. A circa 40 anni luce da noi, 55 Cancri è così brillante e vicina che può essere vista anche ad occhio nudo. Precedenti osservazioni di 55 Cancri e in luce visibile portavano a stimare un diametro più piccolo del 25%, e per questo la sua densità era stata sovrastimata fino a pensare che si trattasse del pianeta più denso finora scoperto.
Circa un quinto della massa del pianeta dovrebbe essere composta da elementi leggeri e composti, acqua compresa. Nel calore del pianeta, questi materiali si trovano in uno stato critico, tra liquido e gas, e possono sfuggire al pianeta stesso.
Probabilmente saranno necessarie evoluzioni alla teoria di formazione planetaria per spiegare la storia passata di 55 Cancri e. Secondo i nostri modelli infatti non potrebbe formarsi così vicino al suo sole quindi potrebbe essersi formato altrove per poi migrare nella posizione attuale, altrimenti non avrebbe potuto mantenere una atmosfera gassosa così spessa. Durante la migrazione il pianeta potrebbe aver perso molta della sua atmosfera. Sembra proprio, comunque, che 55 Cancri si trovi in una spirale della morte e che presto sarà divorato dalla sua stella, ma per ora è ancora possibile studiarlo e conoscerlo meglio.
Fonte: Skylive

E se l’universo si espandesse in maniera asimmetrica?

Recenti studi sulle velocità delle supernovae portano a pensare che l’universo si stia espandendo in maniera non uniforme, il che implica che le leggi della fisica potrebbero variare all’interno del cosmo. I fisici che stanno lavorando al progetto Supernova Cosmology Project’s Union2 hanno portato a questa ipotesi, che vede l’universo preferire un asse rispetto ad un altro per la propria espansione: si sta quindi espandendo più velocemente in un senso piuttosto che in un altro. Questa asimmetrica espansione è riportata come anisotropia, che è la proprietà che slega dalla direzionalità al contrario della isotropia che invece implica proprietà identiche in ogni direzione. Il risultato non è affatto consistente con il modello cosmologico standard, che si basa sul principio cosmologico che richiede un universo isotropo e omogeneo: deve quindi avere la stessa struttura ed i stessi principi operativi ovunque, e sembrare uguale in ogni direzione.
Sfidare l’isotropia
Rilasciati ai primi del 2010, i dati del progetto consistono in 557 supernovae di tipo Ia, le pi brillanti conosciute, derivanti dalla violenta esplosione di nane bianche che superano un determinato limite di massa. A fine 2010, due cosmologi dell’università di Ioannina in Grecia hanno pubblicato una sfida al principio cosmologico nel Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, fornendo evidenza statistica a supporto della nozione dell’espansione lungo un asse piuttosto che l’altro. Durante questo mese questa sfida è stata postata su vari siti di fisica, al fine di indagare al meglio sull’espansione accelerata e non uniforme dell’universo.
Nei prossimi anni, il numero delle osservazioni di supernovae distanti sarà sempre maggiore e consentirà di affinare i dati ed il modello.
Current cosmological model
Dalla scoperta dell’accelerazione cosmica, avvenuta nel 1998 e basata sul fatto che le esplosioni di supernovae di tipo Ia apparivano più deboli del previsto, queste esplosioni stellari sono diventate importantissime nella determinazione dei parametri cosmologici e del tasso di espansione dell’universo. Il modello standard è stato teorizzato con un largo consenso di fisici e cosmologi, attraverso i dati di queste supernovae in combinazione con altre osservazioni, come quelle basate sulla radiazione cosmica di fondo (CMB) Il modello porta a pensare che le leggi della fisica siano le stesse in ogni luogo dell’universo, ad eccezione di singolarità estreme al centro dei buchi neri o altri casi limite. L’accelerazione dell’universo è uniforme per il modello standard, aderendo al principio di isotropia ed omogeneità necessario a tenerlo in piedi.
Fonte: Cosmos Magazine (Skylive)

La strana cicatrice di Marte

La missione Mars Express dell’ESA ha individuato un cratere da impatto dalla forma veramente strana. A causarlo non sarebbe stato un solo proiettile celeste, ma almeno due caduti contemporaneamente con un angolo di impatto estremamente basso (tutte le foto sono sul sito Astronomia.com)
Il cratere non ha ancora un nome, ma sicuramente ha attratto subito l’attenzione degli scienziati dell’ESA. Esso si trova a sud del ben più famoso e grande “bacino di Huygens”. Le sue dimensioni fanno subito capire la sua stranezza: 78 km di lunghezza per una larghezza che varia da 10 a 25 km e una profondità di 2 km. (Fig. 1 e 2)
I crateri da impatto, anche quando il proiettile giunge con un angolo molto basso, sono quasi sempre sferici ed è ben difficile osservarne con forme ellittiche. Certamente non “così” allungati.
“Catene” di crateri sono, invece, comuni nel Sistema solare e ne sono state osservate di bellissime sulle lune di Giove (Fig. 3), ma anche sulla Luna. Queste catene sono dovute alla caduta di un corpo, frammentato dalle forze mareali del pianeta (ricordate la cometa Shoemaker Levy 9 ?), la cui orbita decade lentamente fino all’urto.
Nel caso del “nuovo” cratere di Marte, il numero di frammenti non dovrebbe essere superiore a due, ma la forma finale sarebbe stata deformata e nascosta parzialmente dalla susseguente caduta di altri oggetti. In altre parole, sarebbe un impatto abbastanza antico. Non solo però, molte caratteristiche sembrano suggerire che la deformazione sia stata dovuta anche alla presenza di ghiaccio al suolo che, sciogliendosi, avrebbe trascinato con sé il materiale del cratere. In altre parole, come tirare una pietra (anzi due di fila) di “taglio”, nel fango.
Fenomeni antichi e non ripetibili nel futuro? Beh. Per Marte non proprio … Tra circa una decina di milioni di anni il satellite Phobos sarà costretto a decadere sul pianeta rosso e molto probabilmente si frammenterà sotto la sua terribile forza mareale. Quella sì che sarà una bellissima catena di crateri. Basta aspettare … Di Vincenzo Zappalà (Astronomia.com)

Via, più veloce della luce

In fondo in fondo, ci speravamo un po’ tutti. Semplici curiosi di scienza, trasognati amanti della fantascienza e dei ‘balzi iperspaziali’, ma probabilmente più di qualche fisico. Tutti a pensare che forse, un giorno,qualcuno avrebbe dimostrato che quelle ‘colonne d’ercole’ della fisica contemporanea, quella insuperabile velocità della luce, si sarebbe potuta valicare. Una speranza, un sogno, una follia allo stato puro. Ognuno può giudicarla secondo il proprio punto di vista e le proprie conoscenze. Ma di certo apprendere che sarebbero stati registrati neutrini viaggiare a velocità superiore a quella della luce è una notizia davvero sensazionale. A comunicarlo sono stati gli scienziati di OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) un progetto internazionale a guida italiana che ha il suo ‘cuore’ nelle viscere di una montagna in Abruzzo, all’interno dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN. Lì si trova il gigantesco rivelatore alto come una casa di tre piani e del peso di 4000 tonnellate che in quasi tre anni di attività ha registrato l’arrivo di oltre 16.000 neutrini lanciati dai laboratori del CERN a Ginevra. Un viaggio sotterraneo di 730 chilometri percorsi in poco più di due millesimi di secondo.
L’obiettivo principale dell’esperimento era quello di capire la natura di questo tipo di particella subnucleare, priva di carica elettrica e che interagisce pochissimo con la materia ordinaria. Oltre gli interessanti risultati già ottenuti in questo senso, gli scienziati della collaborazione hanno però notato un’anomalia nel tempo di percorrenza dei neutrini tra la sorgente e il rivelatore. In pratica queste particelle arrivano prima di quanto impiegherebbe un raggio di luce nel vuoto per coprire la stessa distanza. Stiamo parlando di una differenza infinitesima, solo qualche miliardesimo di secondo in meno. Ma comunque sufficiente per mandare in fibrillazione i fisici di tutto il mondo e non solo. Questo perché la Teoria della Relatività di Einstein, uno dei pilastri della nostra conoscenza delle leggi che regolano l’Universo,stabilisce che nulla può viaggiare a velocità superiore a quella della luce.
Negli ambienti scientifici c’è molta attenzione nei confronti di questi dati e, allo stesso tempo, molta ma molta cautela. Gli stessi scienziati di OPERA hanno ammesso di sentirsi ‘scioccati’ dai loro risultati, che hanno appena pubblicato in un articolo on line sul sito arxiv.org. “Chissà cosa è successo davvero tra Ginevra e il Gran Sasso, di certo è ancora difficile da capire” commenta Giovanni Bignami, presidente dell’Istituto Nazionale di Astrofisica. “Se questa scoperta verrà confermata da ulteriori prove ed esperimenti vorrà dire che la Teoria della Relatività andrà in qualche modo corretta”. Eppure un altro evento avvenuto nel cosmo nel 1987, ovvero l’esplosione di una supernova, aveva permesso agli astrofisici che avevano seguito l’evento con i loro strumenti di calcolare con estrema precisione la velocità dei neutrini prodotti in quell’immane deflagrazione. Un valore comunque inferiore alla velocità della luce. “Le misure del tempo di volo dei neutrini prodotti dalla supernova 1987a sono nettamente più precise di quelle dell’esperimento OPERA” dice Matteo Viel, ricercatore dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste. “Bisogna sottolineare però la differente energia delle particelle misurate nei due casi. Quelle provenienti dall’esplosione cosmica erano circa mille volte meno energetiche. C’è dunque molto lavoro da fare per verificare questi nuovi risultati. Certo è che se venisse confermata l’esistenza di questi neutrini tachionici, che cioè viaggiano a velocità superiori a quella della luce, le conseguenze nell’ambito dell’astrofisica sarebbero notevoli e coinvolgerebbero ad esempio gli effetti della materia oscura o i processi di formazione delle strutture nell’Universo, solo per citarne alcuni”.
Di Marco Galliani (INAF)
Sempre sul sito INAF: Ascolta Bignami a Storie dall’Astromondo sui Neutrini superveloci e l’intervista completa a Matteo Viel
Vedi anche l’articolo del 23 settembre 2011 “Neutrini … via più veloci della luce!!!”

Una doppietta per i Planet hunters

Prima doppietta segnata dai Planet Hunters, i cacciatori domestici di pianeti. Sono i 40.000 navigatori del web che hanno aderito al progetto ideato dalle Università di Yale, di Oxford e dal Planetario Adler di Chicago. Comodamente seduti a casa, davanti ai loro computer, i “planet hunters” hanno analizzato la luce emessa da 150.000 stelle per identificare quei segni che possono indicare la presenza di pianeti in orbita. E magari non il solito pianeta gigante gassoso ma uno di tipo roccioso e simile alla Terra. Obiettivo quasi del tutto raggiunto visto che dopo appena un mese dall’apertura della caccia sono già stati individuati due pianeti extrasolari, uno dei quali roccioso. I due pianeti orbitano attorno alle loro stelle con periodi che vanno da 10 a 50 giorni e hanno dimensioni da due volte e mezzo sino a otto volte quelle della Terra. Uno dei due sembra inoltre essere di tipo roccioso, anche se purtroppo non si trova alla giusta distanza dalla stella per poter sperare di trovarvi condizioni di abitabilità.
La luce delle stelle è stata raccolta dal telescopio spaziale Kepler, che sta individuando decine di pianeti extrasolari e centinaia di candidati. Con numeri così elevati il team scientifico preposto alle analisi è obbligato a selezionare solo i candidati più probabili, posticipando o scartando gli altri. E’ qui che si inseriscono i planet hunters che possono scovare pianeti tra gli oggetti messi da parte. In questo caso avevano individuato 10 candidati di prima fascia che sono subito stati segnalati al team di Kepler. L’analisi successiva di questi dieci ha portato all’identificazione di due pianeti sicuri.
Considerato che questa prima doppietta è stata ottenuta in poche settimane è probabile che nei prossimi mesi i cacciatori di pianeti segnino altri punti sul loro tabellino. E chissà che non siano loro a trovare il tanto atteso primo pianeta abitabile.
Visita anche il sito ufficiale del progetto Planet Hunters
di Luca Nobili (INAF)

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