Dalla notte artica alla prima luce del Big Bang

Non proprio nello spazio, ma quasi. Per spingere i loro strumenti il più possibile al di sopra dell’atmosfera terrestre, senza far ricorso a costosi satelliti, nelle scorse settimane un gruppo di ricercatori italiani si è affidato ai palloni stratosferici. Enormi mongolfiere in grado di salire fino a 40 km d’altezza. E come piattaforma di lancio hanno scelto la base “Dirigibile Italia” del CNR , a Ny-Alesund, sulle Isole Svalbard, a 79 gradi di latitudine, oltre il Circolo polare artico. Fra loro un team di astrofisici, guidato da Paolo De Bernardis del Dipartimento di Fisica dell’Università “La Sapienza”. Paolo De Bernardis è un veterano dei lanci di palloni per la cosmologia, a partire da quelli famosissimi, avvenuti nel 1998 e nel 2003, dell’esperimento Boomerang. Lo abbiamo raggiunto al suo ritorno in Italia per farci raccontare com’è andata la campagna di lancio.
Paolo De Bernardis, nel caso di Boomerang era il Polo sud, questa volta il Polo nord. Come mai questo cambio d’emisfero?
Vogliamo tentare di fare voli durante la notte polare. Alle Isole Svalbard, che sono vicino al Polo nord, ci si arriva con aerei di linea durante tutto l’anno. Dunque sono un sito ideale per lanciare i nostri palloni durante la notte artica. Noi siamo astrofisici, quindi è facile comprendere perché siamo interessati ai voli notturni. Lì la notte dura diversi mesi, e questo ci permette di fare lunghe campagne di misura nella stratosfera polare, indisturbati dal Sole.
Misure nella notte polare, dunque, ma cosa andate a misurare? Il vostro è un esperimento di tipo cosmologico, no?
A lungo termine sì, mira alla cosmologia. È un grande esperimento che continuerà le misure che sta tutt’ora raccogliendo il satellite Planck, quindi misure del fondo cosmico a microonde. Ma si tratta d’un esperimento a lungo termine, che prevede il lancio su pallone, tra qualche anno, di un grande polarimetro per la radiazione cosmica a microonde in stratosfera. Per verificare che questo sia possibile, abbiamo preparato dei piccoli esperimenti che noi chiamiamo “pathfinder”, cioè che trovano la strada. In questo caso sono piccoli esperimenti in cui, sotto al pallone, noi appendiamo semplicemente un sistema di comunicazione, un localizzatore e dei sensori di temperatura e pressione. In questo modo vogliamo dimostrare che è possibile far funzionare strumentazione delicata in condizioni ambientali terribili, perché le condizioni della stratosfera artica durante l’inverno sono di bassa pressione e bassissima temperatura: 80 gradi sotto zero. In queste condizioni non è ovvio far funzionare strumentazione delicata, come quella che poi useremo per le misure di cosmologia. E quindi avevamo bisogno di questi lanci di prova per dimostrare, anzitutto, che si può lanciare il pallone e farlo funzionare per molto tempo nella stratosfera pur con queste bassissime temperature. Secondo, che la strumentazione delicata che ci servirà potrà anch’essa funzionare in queste condizioni.
E come sono andate, le vostre prove?
Direi abbastanza bene. Abbiamo lanciato due palloni, e in entrambi i casi la strumentazione ha funzionato. Nonostante le condizioni avverse, eravamo in grado di comunicare con l’esperimento anche a centinaia o migliaia di chilometri di distanza dal luogo dov’è stato lanciato. E comunicare in modo bidirezionale: inviavamo telecomandi e ricevevamo i dati di temperatura, di pressione e di diagnostica interna.
Esito positivo, dunque. Ma come sono fatti, questi palloni stratosferici? E quanto pesava il vostro carico, quello che voi scienziati chiamate payload?
Il payload era molto piccolo: pesava quattro chili, sostanzialmente tutti di batterie. La parte di comunicazione e di esperimento pesava in tutto meno d’un chilo. In questo modo abbiamo potuto usare palloni relativamente piccoli ed economici. Intendiamoci, parliamo sempre di volumi attorno ai 4mila metri cubi, non certo un palloncino da bambini: un attrezzo che va maneggiato da un team che sa fare questo lavoro. I palloni sono stati lanciati uno il 16 e uno il 19 di gennaio, e i voli sono durati un giorno, un giorno e mezzo. Se avessimo lanciato qualche settimana prima, avremmo potuto tenerli in quota anche più a lungo. Ma a noi interessava soprattutto dimostrare il funzionamento dei payload. L’intenzione, ora, è quella di costruirne un certo numero, per poi andare a fare una vera e propria campagna: ogni settimana ne lanceremo uno, e questo ci permetterà di capire qual è il momento migliore per lanciare il payload grande e costoso.
Quello grande e costoso che sarebbe poi LSPE, il Large Scale Polarization Explorer. Di cosa si tratta?
È un esperimento pensato per misurare una caratteristica della radiazione cosmica a microonde che dovrebbe permetterci di capire se nell’universo primordiale c’è stata una fase d’inflazione, cioè un’espansione rapidissima, avvenuta un attimo dopo il big bang, in cui l’universo s’è espanso moltissimo. Durante questa fase devono essere state prodotte delle onde gravitazionali, e queste interagiscono con la luce delle microonde cosmiche generando un piccolo effetto di polarizzazione: ecco, è questo che stiamo cercando d’osservare. Sia con Planck, per le scale più piccole, sia con questo pallone che seguirà Planck, per le scale più grandi.
Un’ultima curiosità: qui in Italia s’annuncia l’arrivo d’una settimana di freddo siberiano, ma a voi parrà roba da ridere, dopo quel che avete passato lassù. Come si vive, d’inverno, al circolo polare artico? Dove si dorme, che si mangia?
Eravamo tre ricercatori della Sapienza e tre del dipartimento Terra e Ambiente del CNR. Il CNR gestisce una base che si trova a Ny-Alesund, quindi nella comunità più a nord del globo, ed è aperta a vari programmi scientifici. In questo periodo, a Ny-Alesund, ci abitano in tutto una quarantina di persone, compresi noi sette. È sempre buio, quindi questo influisce un po’ sul morale, ma c’è una mensa, si mangia abbastanza bene e il freddo, grazie alla Corrente del Golfo, non era tremendo: abbiamo avuto temperature attorno ai 15 gradi sotto zero, non tanto diverse da quelle che ci si aspetta qui in Italia nei prossimi giorni.
di Marco Malaspina (INAF)

La Garradd

Questa interessante cometa (C/2009 P1) sta continuando la sua corsa verso nord, spostandosi nel corso di febbraio dall’Ercole al Draco e divenendo circumpolare a partire dal giorno 4. Almeno fino al 15 converrà tuttavia cercarla poco prima dell’alba, quando sarà molto alta in cielo. A meno di ulteriori outburst, come quello avvenuto nei primi giorni di gennaio, la sua luminosità non dovrebbe mutare, mantenendosi attorno alla magnitudo 7 e presentando al contempo un buon grado di condensazione. Sotto un cielo buio e trasparente risulta quindi visibile anche in un piccolo cercatore da telescopio; da cieli suburbani è meglio comunque munirsi di un 10×50. Il prossimo 3 Febbraio avrà luogo il massimo avvicinamento — è previsto circa mezzo grado — all’ammasso globulare M92, il fratello minore di M13 in Ercole; le previsioni per il nord Italia, al momento, sembrano buone, ma lo spettacolo potrebbe essere in parte vanificato dalla presenza della Luna (che sarà piena il giorno 7).
Da: Il Galassiere

Il cielo di febbraio 2012: pianeti in coppia con la Luna

Il Sole si trova nella costellazione del Capricorno fino al giorno 16, quando entra nella costellazione dell’Acquario. La durata del giorno aumenta di circa 1 ora e 10 minuti dall’inizio del mese.
Pianeti in coppia con la Luna
La Luna ci dà due appuntamenti speciali, uno all’inizio e uno alla fine di febbraio. Il primo del mese, quando avrà da poco superato il primo quarto, la vedremo vicina alle Pleiadi, fra il luminoso Giove e la stella Aldebaran. Uno spettacolo molto simile, si ripeterà nella notte fra il 28 e il 29.
La Luna ci accompagnerà anche nel corso del mese, facendoci da guida nell’osservazione dei pianeti. Fra il 9 e il 10 sarà vicina a Marte, pianeta il cui intervallo di osservabilità aumenta progressivamente. Alla fine del mese il pianeta rosso sarà visibile per quasi tutta la notte: lo si potrà distinguere, a est, già al calare della sera.
Anche Saturno va anticipando la sua entrata in scena: sarà osservabile nella prima metà della notte, in direzione est. Nelle ore a cavallo fra il 12 e il 13 febbraio, lo vedremo formare un suggestivo triangolo con la Luna e la stella Spica.
Questo è il periodo ideale per osservare il luminosissimo Venere, in direzione ovest: insegue il Sole sempre più lentamente fino a concedersi quasi quattro ore di permanenza in cielo dopo il tramonto, prima di scendere a sua volta sotto l’orizzonte. La data da segnare per vedere Venere in coppia con la Luna è la sera del 25, dopo il tramonto del Sole. Anche Giove non poteva perdersi un appuntamento con la Luna, che si svolgerà nelle prime ore della notte del 26, quando saranno osservabili, apparentemente vicini in cielo, nelle prime ora della sera, in direzione ovest. Mercurio invece non avrà incontri speciali, ma sarà osservabile a fine mese poco dopo il tramonto del Sole.
Le costellazioni
Il cielo 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 costellazioni 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 costellazioni 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.
Per ulteriori informazioni Stefano Simoni (Astronomia.com) e Elena Lazzaretto (INAF)

 

 

 

NGC 6752: una fonte di giovinezza

Un insieme di gemme che riempiono una collezione imperiale: NGC 6752 è un oggetto di profondo cielo davvero bellissimo. Un ammasso globulare dall’età di circa 10 miliardi di anni, uno dei più antichi fra quelli noti, tanto da avere il doppio dell’età del nostro Sistema Solare. NGC 6752 contiene un gran numero di blue straggler. Queste stelle appaiono più giovano delle loro vicine di casa a dispetto del modello cosmologico che invece le vuole appartenere alla stessa classe di età. Sembra proprio insomma che queste stelle siano state sottoposte ad un processo di ringiovanimento. Lo studio di NGC 6752 potrebbe far luce sulla soluzione: il 38% delle stelle del suo nucleo sembrano sistemi binari. Le collisioni tra stelle in questa area potrebbe produrre proprio questo tipo di ringiovanimento. Si trova a 13.000 anni luce da noi ma Hubble ce lo immortala in una maniera perfetta.
Fonte: Space Telescope (Skylive)

Tutto cominciò con 12 Monocerotis …

Nella Costellazione dell’Unicorno si trovano magnifici oggetti deep-sky, uno per tutti la celebre nebulosa NGC 2237, conosciuta con il nome di Rosetta, un oggetto dalla duplice natura, stellare e gassosa.
NGC 2244, l’ammasso aperto situato al centro di questa che appunto conosciamo con il nome di Nebulosa Rosetta, si crede che sia stato scoperto nel 1690 da John Flamsteed (1646-1719), che sul muso dell’Unicorno presente nel suo Atlas Coelestis annotò la posizione della stella (la 12 Monocerotis) più luminosa dell’ammasso.
In ogni modo Flamsteed vide solo quella stella e non tutto l’insieme, così che lo scopritore ufficiale deve essere considerato William Herschel che il 24 gennaio 1784 riuscì a identificare con chiarezza il minuscolo gruppetto di stelle, senza però riportare alcunché sulla nebulosa.
Distante 5200 anni luce e con una dimensione angolare di circa 20’, l’ammasso è composto da un centinaio di stelle giovanissime (appena 2 milioni di anni la loro età) che brillano fra la sesta e la tredicesima magnitudine; ed è proprio la radiazione ultravioletta emessa da queste caldissime stelle di tipo O e B appena nato, ad ionizzare la nebulosità circostante e a creare la cavità attraverso la quale si rendono visibili, spazzando via i gas circostanti tramite l’azione dl vento stellare. Cavità che continuerà ad espandersi finché le stelle dell’ammasso non saranno completamente libere da ogni residuo.
Grazie ad una magnitudine integrata di +4,8, NGC 2244 risulta visibile abbastanza agevolmente anche ad occhio nudo, da località non inquinate da luci artificiali. E’ composto da stelle per la maggior parte bianche e azzurre disposte in una caratteristica forma rettangolare; la più brillante è la 12 Monocerotis, una gigante gialla di magnitudine +5.8, che tuttavia non appartiene all’ammasso essendo circa dieci volte più vicina delle vere componenti.
La nebulosa
Il New General Catalogue considera Rosetta come un insieme di parti indipendenti. La sigla NGC 2237, spesso utilizzata per identificare l’intera nebulosa, sta ad indicare in realtà soltanto l settore a nordovest dell’ammasso centrale. NGC 2238 è invece un piccolo addensamento appena più a sud e NGC 2239 non è altro che l’ammasso NGC 2244, indicato due volte con nomi diversi a causa di un errore di posizione fatto da John Herschel; ciò contribuisce a causare confusione dato che alcune mappe e atlanti celesti assegnano invece questa sigla all’intera nebulosa. La sigla NGC 2246 infine si riferisce alla sola parte di nordest.
Questa classificazione un po’ caotica rispecchia l’andamento delle osservazioni condotte nell’arco di diversi decenni dopo la scoperta di Herschel. Il primo a parlare di un accenno di nebulosità fu nel 1864 l’astronomo tedesco Albert Marth, seguito dall’americano Lewis Swift (1820-1913) che nel 1871 osservò gran parte della nebulosa e da Edward E. Barnard che all’insaputa degli studi precedenti nel 1884 individuò tutta la regione occidentale (NGC 2237). In seguito ancora Swift, nel 1886, condusse uno studio sistematico trovando vari settori nebulosi anche nel quadrante orientale (NGC 2246), finché negli anni Novanta, insieme a Barnard, non realizzò che tutte le singole nebulosità erano parte di un’unica complessa struttura.
NGC 2244 (A.R. 06 31 53 – Dec. +04 55 48) si trova a 5200 anni luce. La dimensioni angolari fisiche sono di 30 anni luce.
NGC 2237/39 (A.R. 06 31 30 – Dec. +04 58 50) si trova a 5200 anni luce. Le dimensioni angolari fisiche sono di 120 anni luce.
Da: Coelum 155/2012 La rosa d’inverno di Salvatore Albano pagine 54 – 56)

BX34: un piccolo asteroide di passaggio

Oggi un piccolo asteroide passerà vicino alla Terra. Si chiama 2012 BX34 ed è grande 11 metri per 8. Passerà a meno di 60.000 chilometri di distanza dal nostro pianeta alle 15.30 Tempo Universale secondo le stime del Minor Planet Center.
Le dimensioni di un autobus per questo asteroide che sta viaggiando a circa 8.900 metri al secondo.
E’ stato osservato durante il Catalina Sky Survey e durante la Survey di Mt. Lemmon in Arizona oltre che dall’Osservatorio del New Mexico.
Ovviamente nessun rischio di impatto per la Terra.
L’oggetto potrebbe essere visibile con magnitudine 14 nel momento di approccio massimo al nostro pianeta.
Effemeridi per il 28 gennaio ore 00:00 UTC sono
A.R.
12h 27m 45.68s
Declinazione
+28° 34′ 57.5”.
Chi vuol inserire i dati in Stellarium o Perseus, può inserire i seguenti parametri orbitali:
e = 0.3566111962358457
q = 0.4902043365103858
i = 10.53555566043406
node = 306.8049332181906
peri = 335.6467342587662
M = 295.3940306589415
Tempo Perielio = 2456044.093731779580
Periodo = 242.914758507849
n = 1.482001349820693
Q = 1.033615579666082
H = 27.63
Fonte: Universe Today

Due milioni di gradi in un lampo

Prove tecniche di Sole allo SLAC National Accelerator Laboratory di Stanford, negli USA. Non certo per prepararsi alla ‘tintarella’ della prossima estate, ma per ricreare in laboratorio i processi di fusione nucleare che alimentano le stelle. Con la speranza di arrivare, un giorno non troppo lontano, a poter contenere e sfruttare l’immane energia liberata da queste reazioni per produrre elettricità. Un nuovo importante passo verso questo epocale traguardo è stato raggiunto grazie al Linac Coherent Light Source (LCLS), il più potente generatore di fasci laser nei raggi X al mondo.
Bombardando una sottile lamina di alluminio con impulsi rapidissimi di raggi X di altissima energia prodotti dall’LCLS, gli scienziati guidati da Sam Vinko, ricercatore presso la Oxford University sono riusciti a portare, seppure per un tempo brevissimo (circa un milionesimo di miliardesimo di secondo) una piccola frazione della materia di cui era composta a una temperatura di 2 milioni di gradi kelvin.
“L’esperimento rappresenta un significativo passo avanti verso la comprensione dei processi fisici alla base sia della produzione e del comportamento di materia ad altissima densita’ (10^23 elettroni per centimetro cubo) e temperatura (2 milioni di kelvin) che delle sue interazioni con radiazione ad alta energia” commenta Mauro Messerotti, dell’Osservatorio Astronomico di Trieste dell’INAF ed esperto di fisica solare. “È stato infatti dimostrato come sia possibile generare materia ad altissima densità di energia, come quella che si trova nel nocciolo delle stelle ove avvengono i processi che mantengono l’astro in equilibrio termodinamico e meccanico grazie alla produzione di energia per fusione nucleare. Nel corso dei decenni i fisici hanno perseguito l’obiettivo di costruire sistemi in grado di realizzare la fusione nucleare in laboratorio, ma nonostante i continui progressi tale obiettivo si è rivelato molto ostico”.
Infatti nei sistemi di laboratorio sperimentati finora viene generato del plasma, gas ad elevatissima ionizzazione e temperatura, ma non è possibile sfruttarne l’energia perché quella necessaria per contenerlo con campi magnetici è maggiore di quella prodotta e quindi il bilancio energetico è negativo. Anche i sistemi per la fusione a confinamento inerziale, che per la produzione del plasma si basano sul riscaldamento di un bersaglio mediante impulsi laser ad alta energia, non hanno ancora prodotto i risultati sperati.
“Le simulazioni numeriche condotte dagli autori confermano le evidenze sperimentali e consentono di interpretarne meglio alcuni aspetti chiave come il ruolo delle collisioni elettroni-protoni nella termodinamica e nella cinetica del campione di materia prodotto” continua Messerotti. “Si tratta quindi di un risultato sperimentale importante ed originale, in quanto costituisce la base di partenza per ulteriori sperimentazioni, che, oltre ad un aumento della conoscenza sul comportamento della materia in questi stati estremi, auspicabilmente porteranno ad applicazioni nel campo della fusione nucleare in laboratorio”.
di Marco Galliani (INAF)

Tempeste solari

Il Sole si sta lentamente risvegliando dal sonno profondo in cui era caduto circa 3 anni fa. Superata la fase di minimo dell’attività solare, avvenuta attorno alla fine del 2008, l’anno appena trascorso ha visto una rapida ripresa dei brillamenti solari e delle tempeste solari ad essi associati. La vita sulla Terra è protetta dalla presenza del campo magnetico terrestre, la magnetosfera, che deflette le particelle ad alta energia provenienti dal Sole, ma gli effetti di una tempesta solare possono comunque farsi sentire, per esempio danneggiando i satelliti per le telecomunicazioni o inducendo correnti sugli elettrodotti che possono provocare black-out anche di intere regioni. Proprio alcuni giorni fa, il 19 gennaio, una regione attiva sul Sole ha scatenato due esplosioni in rapida successione, che hanno inviato due nubi di plasma dirette verso la Terra. L’onda d’urto associata all’evento ha raggiunto la Terra circa 3 giorni dopo, ma le due nubi in realtà hanno preso la Terra “di striscio”, per così dire, quindi la tempesta geomagnetica associata è stata relativamente debole. Un evento diretto più verso Terra si è verificato poi il 23 gennaio, seguito da un bombardamento di particelle ad alta energia che dal 24 stanno colpendo la magnetosfera terrestre provocando un’altra tempesta geomagnetica di debole intensità e soprattutto spettacolari aurore polari.
Sappiamo che il Sole è in grado di provocare tempeste solari di intensità ben maggiori di queste. Ma cosa possiamo aspettarci nel prossimo futuro? Difficile da dirsi, perché la ripresa dell’attività solare segue un andamento veramente molto irregolare. Gli ultimi anni hanno chiaramente dimostrato che le nostre conoscenze attuali sul ciclo solare non sono sufficiente per permetterci di prevedere in modo attendibile l’evoluzione dei prossimi anni. Nel 2007 infatti, ossia ancora nella fase discendente del precedente ciclo solare (il n°23), il NOAA (National Oceanic & Atmospheric Administration) prevedeva che il massimo del ciclo successivo (il n°24) sarebbe stato di intensità superiore alla media e che si sarebbe verificato attorno al dicembre del 2012. Da qui l’allarme lanciato dai media di tutto il mondo per una possibile “super-tempesta solare” che avrebbe causato chissà quali catastrofi, per l’appunto in accordo con chi crede nella famosa predizione dei Maya della fine del mondo nel dicembre del 2012. Ma il sole ha dimostrato di non essere molto interessato alle predizioni dei Maya: la fase di discesa del ciclo 23 è durata infatti molto più del previsto, e di conseguenza le previsioni fornite dal NOAA, basate sui dati raccolti ogni giorno, hanno dovuto “riadattarsi”, spostando sempre più in là nel tempo la data in cui si prevedeva il massimo del ciclo 24. Il risultato? Secondo le previsioni più recenti non solo il prossimo massimo del ciclo solare si verificherà non prima del febbraio del 2013, ma probabilmente sarà anche il massimo meno intenso degli ultimi 80 anni! Con buona pace dei catastrofisti del 2012.
di Alessandro Bemporad (INAF)

Ricreati in laboratorio i “semi” dei campi magnetici protogalattici

Poi dicono che l’universo, in laboratorio, non lo puoi ricreare. Be’, qui ci sono andati vicino. Volevano studiare i processi che si nascondono dietro alla formazione dei campi magnetici galattici. Il modello comunemente accettato prevede che si siano sviluppati per amplificazione, tramite processi dinamo e/o turbolenti, d’una sorta di piccoli “semi” presenti nell’universo primordiale. Fino ad arrivare alle dimensioni su larga scala oggi osservabili: i campi magnetici delle galassie, appunto.
Ma come metterlo alla prova, questo modello? Non soddisfatti dalle simulazioni, troppo dispendiose in termini di potenza di calcolo a causa della complessità e della non linearità dei fenomeni coinvolti, alcuni ricercatori hanno deciso di tornare all’approccio sperimentale. Tentando dunque di ricreare, seppur in miniatura, i “semi magnetici” iniziali postulati dal modello. Un po’ come nel famoso esperimento di Miller-Urey, quello condotto negli anni Cinquanta per mostrare come sia possibile produrre sostanze organiche a partire da un brodo primordiale di molecole più semplici. Ma se allora, per simulare i fulmini, fu sufficiente qualche scarica elettrica, in quest’occasione, per scolpire nel carbonio i semi dei campi magnetici, si è dovuto far ricorso alle maniere forti.
«Abbiamo condotto questi esperimenti presso il laboratorio LULI, a Parigi, dove abbiamo usato laser molto potenti per generare onde d’urto non simmetriche. Onde d’urto simili a quelle che si hanno durante la formazione delle strutture nelle fasi iniziali dell’universo», spiega Gianluca Gregori, dell’Università di Oxford, primo autore dell’articolo appena pubblicato su Nature.
I laser presenti in facility come quella del LULI, o presso il Lawrence Livermore National Laboratory, sono i più potenti al mondo, progettati per innescare reazioni di fusione termonucleare, come quelle che avvengono nel Sole. Il team guidato da Gregori, invece, li ha usati per riscaldare carbonio a temperature molto elevate, nell’ordine di un centinaio di elettronvolt (dunque, circa un milione di gradi): temperature sufficienti a generare, attraverso l’espansione, un’onda d’urto asimmetrica. E quindi a produrre su piccola scala, tramite un effetto noto come “Biermann battery“ minuscoli semi di campi magnetici.
«Ciò che siamo riusciti così a dimostrare», continua Gregori, «è che uno dei processi considerati plausibili per la formazione dei campi magnetici nell’universo primordiale è compatibile con i dati nel nostro esperimento. Un risultato, dunque, che mostra quanto i metodi numerici utilizzati attualmente siano validi. Al tempo stesso, introduce un nuovo tipo di ricerca: in cui non c’è soltanto il computer, per rispondere a domande di interesse astrofisico, ma si può anche fare ricorso a veri e propri esperimenti».
di Marco Malaspina (INAF)

La formazione stellare nelle galassie primordiali

Utilizzando il telescopio APEX, un gruppo di astronomi ha scoperto il legame finora più forte tra le esplosioni di formazione stellare nei primordi dell’Universo e le galassie più massicce dei giorni nostri. Le galassie, che all’inizio dell Universo producevano incredibili quantità di stelle, hanno visto la nascita di nuove stelle scemare improvvisamente divenendo così galassie massicce – ma passive – con le stelle che sono a mano a mano invecchiate fino ai giorni nostri. Gli astronomi pensano anche di aver individuato un possibile colpevole per la fine improvvisa della produzione stellare: l’emergere dei buchi neri supermassicci.
Gli astronomi hanno combinato le osservazioni della camera LABOCA sul telesocopio APEX (Atacama Pathfinder Experiment) di 12 metri operato dall’ESO con misure effettuate dal VLT (Very Large Telescope) dell’ESO, dal telescopio spaziale Spitzer della NASA e da altri strumenti per scoprire come galassie brillanti e lontane si riuniscano in gruppi o ammassi.
Più le galassie sono vicine tra loro (“clustering” in inglese) e maggiore è la massa degli aloni di materia oscura – quella materia invisibile che rappresenta la gran parte della massa di una galassia – che le ospitano. I nuovi risultati sono le misure più accurate del “clustering” mai eseguite per questo tipo di galassie.
Le galassie sono così distanti che la loro luce ha impiegato circa 10 miliardi di anni a raggiungerci e perciò ci appiano com’erano circa 10 miliardi di anni fa (Queste galassie lontane sono note come galassie sub millimetriche. Sono galassie dell’Universo primordiale, molto brillanti, in cui sta avvenendo una intensa formazione stellare. A causa dell’estrema distanza, la luce infrarossa prodotta dai grani di polvere scaldati dalla radiazione stellare viene spostata verso il rosso, a lunghezze d’onda maggiori e perciò le galassie con polvere sono osservate più agevolmente nella banda di lunghezza d’onda sub millimetrica). In queste istantanee dell’Universo primordiale le galassie sperimentano la più intensa fase di formazione stellare nota, che va sotto il nome di “starburst” o esplosione stellare.
Misurando la massa degli aloni di materia oscura intorno alle galassie e usando simulazioni numeriche per studiarne la crescita nel tempo, gli astronomi hanno scoperto che queste lontane galassie “starburst” dei primordi sono alla fine diventate galassie ellittiche giganti, le galassie più massicce dell’Universo odierno.
“Questa è la prima volta in cui siamo in grado di mostrare chiaramente questo legame tra le galassie con la più energetica formazione stellare nel primo Universo e le galassie massicce dei nostri giorni”, spiega Ryan Hickox (Dartmouth College, USA e Durham University, UK), lo scienziato a capo dell’equipe.
Inoltre le nuove osservazioni indicano che la fase di formazione stellare più intensa in queste galassie lontane dura appena 100 milioni di anni — un tempo molto breve in termini cosmologici — eppure in questo breve arco di tempo esse riescono a raddoppiare la quantità di stelle. La fine improvvisa di questa rapida crescita costituisce un altro episodio della stoira delle galassie non ancora chiaro agli astronomi.
“Sappiamo che le galassie ellittiche massicce hanno smesso di produrre stelle in modo abbastanza improvviso molto tempo fa e ora mostrano solo un’evoluzione passiva. Gli scienziati si chiedono cosa sia sufficientemente potente da spegnere la formazione stellare in un’intera galassia”, dice Julie Wardlow (University of California at Irvine, USA e Durham University, UK), un’altra componente dell’equipe.
I risultati di questa equipe forniscono una possibile spiegazione: in quel momento della storia del cosmo, le galassie “starburst” erano raggruppate in modo molto simile ai quasar, mostrando che le une abitavano lo stesso tipo di aloni di materia oscura degli altri. I quasar sono tra gli oggetti più potenti dell’Universo — fari galattici che emettono radiazione molto intensa alimentata da un buco nero supermassiccio al centro.
Le prove si accumulano a suggerire che la formazione stellare intensa finisca anche con l’alimentare i quasar fornendo enormi quantità di materia come carburante per il buco nero. Il quasar a sua volta emette poderosi fasci di energia che potrebbero spazzare via il gas residuo nella galassia — la materia prima per le nuove stelle — e questo pone efficacemente termine alla fase di formazione stellare.
“In breve, i giorni di gloria di intensa formazione stellare delle galassie segnano anche la loro fine, alimentando il gigantesco buco nero al loro centro, che rapidamente poi spazza via o distrugge le nubi in cui si formano le stelle”, spiega David Alexander (Durham University, UK), un membro dell’equipe.
APEX
Il telescopio APEX da 12 metri di diametro si trova sulla piana di Chajnantor, sulle Ande cilene. APEX è un precursore di ALMA, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un nuovo telescopio rivoluzionario, sempre sulla piana di Chajnantor, che l’ESO, insieme ai suoi partner internazionali, sta costruendo e gestirà. APEX è costituito da una singola antenna, prototipo di quelle di ALMA. I due telescopi sono tra loro complementari: ad esempio APEX può individuare in ampie zone di cielo molte sorgenti che ALMA potrà poi studiare in dettaglio. APEX è una collaborazione tra il Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), l’Onsala Space Observatory (OSO) e l’ESO.
Fonte: ESO

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