Quella luce inesauribile

Cinque secoli fa rivaleggiò con Venere, oggi continua a sfidare la morte. Non è un racconto mitologico: è la storia della supernova Tycho, che dopo la sua esplosione è ancora più luminosa che mai. Per capire quanto, bisogna prendere la velocità del suono e moltiplicarla per 1.000, ottenendo così la forza dell’onda d’urto che sta ancora colpendo i resti di Tycho come reazione inversa all’esplosione. In questa reazione vengono emessi continui raggi X, che rendono lo spettro della supernova luminoso e osservabile. Sono i risultati di una ricerca condotta presso lo Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), che ha scoperto l’origine della brillantezza di Tycho: un’onda d’urto inversa diretta al centro dell’esplosione a Mach 1000, una velocità corrispondente a circa 340.000 metri al secondo. “Non saremmo stati in grado di studiare i resti di una supernova così antica senza un’esplosione opposta che li illuminasse” ha detto Hiroya Yamaguchi, responsabile della ricerca che apparirà nel prossimo numero di The Astrophysical Journal. Tycho fu osservata per la prima volta da Tycho Brahe, l’astronomo danese da cui prese il nome, nel 1572. L’apparizione improvvisa nel cielo di questa “nuova stella” gettò scompiglio nella concezione astronomica del tempo, che considerava l’Universo costante e soprattutto immutabile. Per tutto il tempo in cui fu visibile, circa un anno, la supernova era così luminosa da competere con Venere. Poi sparì così come era comparsa. Oggi gli astronomi sanno che la stella studiata da Brahe era una supernova di tipo Ia, originata dall’esplosione di una nana bianca. Un’esplosione potentissima, che fece schizzare nello spazio elementi come ferro e silicio alla velocità di 5.000 chilometri al secondo. Quando esplodono in supernove, tutte le stelle brillano ancora per diverse settimane o mesi prima di affievolirsi. Eppure il materiale stellare derivante dall’esplosione continua a emettere luce per centinaia di anni, formando quelli che sono i pittoreschi resti di una supernova. Nel caso di Tycho, l’esplosione ha risucchiato anche il materiale gassoso degli strati più esterni di un’altra stella, con caratteristiche simili al Sole. Circa due anni fa le osservazione fatte con Chandra, il telescopio orbitale della NASA, hanno dimostrato la presenza nei resti di Tycho di materiale che emetteva intense radiazioni X. A originarlo sarebbe stata proprio l’onda d’urto provocata dall’esplosione. Ora lo studio del CfA, realizzato utilizzando i dati del satellite giapponese Suzaku, conferma l’ipotesi e ci fornisce l’ordine di grandezza del fenomeno. Se la spinta dell’onda d’urto verso l’interno è di 1.000 Mach, quella verso l’esterno è di circa 300 Mach: questo doppio flusso è l’equivalente cosmico di una sorta di “boom sonico”. E dopo lo scoppio, resta tutto illuminato: “è come la scia della luce dei freni che si accende nel traffico dopo un tamponamento su una strada trafficata”, dice il co-autore della ricerca Randall Smith.

Il trio galattico all’alba dell’Universo

Un gruppo di galassie primitive a 13 miliardi di anni luce di distanza circondate da un involucro di gas caldo ionizzato. E’ quanto scoperto da un team di astronomi utilizzando l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e il telescopio spaziale Hubble.
Si tratta di un sistema triplo estremamente raro ed è stato fotografato nel momento in cui l’Universo aveva “solo” 800 milioni di anni. Proprio per questo motivo fornisce importanti nuove informazioni su quella che comunemente è chiamata l’alba cosmica, quindi la prima fase della formazione delle galassie.
Il trio, ribattezzato col nome di Himiko (in onore di una leggendaria regina del Giappone di quasi duemila anni fa) è stato avvistato per la prima volta nel 2009: sembrava una gigante bolla di gas ionizzato ad altissime temperature. Successivamente i ricercatori hanno indagato più affondo utilizzando il telescopio spaziale Spitzer, scoprendo che poteva trattarsi, invece, di una singola grande galassia. A incuriosire gli astronomi è stata proprio la sua grandezza, 10 volte più grande delle galassie di quel periodo e comparabile per dimensioni alla nostra Via Lattea.
Solo di recente gli esperti hanno capito che si tratta, invece, di un trio di galassie, le cui stelle in via di formazione riscaldano il gas circostante. Queste aree dovrebbero essere ricche di elementi pesanti come il carbonio, silicio e ossigeno, che alimentano la combustione delle giovani e voraci stelle. “Le osservazioni con ALMA hanno invece dimostrato l’assenza completa di carbonio”, ha detto Masami Ouchi, professore associato presso l’Università di Tokyo, la cui ricerca verrà pubblicata su The Astrophysical Journal. “E questo è uno dei tanti misteri di Himiko”. Per questo gli esperti ipotizzano che gran prate del gas presente attorno a Himiko potrebbe essere una miscela primordiale di elementi leggeri come idrogeno ed elio, che sono stati creati durante il Big Bang. Uno dei risultati più importanti dello studio, quindi, è proprio la scoperta dell’assenza di molti elementi pesanti in questa galassia.
Richard Ellis, professore all’Istituto di Tecnologia della California e membro del team di ricerca ha detto che la scoperta è “ancora più interessante perché queste galassie sembrano sul punto di fondersi in una singola galassia molto massiccia, che potrebbe eventualmente evolvere in qualcosa di simile alla Via Lattea”.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Chandra svela il getto di Sgr A*

L’osservatorio orbitante a raggi X della NASA Chandra ci stupisce con una nuova scoperta. Un gruppo di ricercatori, utilizzando anche il radio telescopio Very Large Array (VLA), ha finalmente trovato prove quasi certe della presenza di un potente getto proveniente da Sagittarius A* (Sgr A*), il massiccio buco nero al centro della nostra Via Lattea (almeno 4 milioni di volte più massiccio del Sole). Le scrupolose ricerche sono andate avanti per decenni, usando anche altri strumenti, ma mai finora erano riuscite a confermare tale ipotesi. Come nascono questi getti? Gli scienziati ritengono che si formino quando del materiale galattico cade al centro del buco nero, che lo respinge all’esterno. Sgr A* è un buco nero che si trova a 26 mila anni luce dalla Terra e, almeno negli ultimi secoli, è poco attivo (vuol dire che ingloba poco materiale) ed è per questo che il getto non è molto visibile ed è debole. Lo studio è stato effettuato dal settembre 1999 al marzo del 2011, con un totale di 17 giorni di esposizione. I getti di particelle ad alte energie sono stati studiati già in passato e si trovano in tutto l’Universo e sono prodotti da giovani stelle o da buchi neri anche migliaia di volte più grande della nostra galassia. A cosa servono? Trasportano grandi quantità di energia dal centro dell’oggetto e regolano così, in certo senso, la formazione delle nuove stelle in zone limitrofe. Dalle ultime osservazioni si nota che l’asse di rotazione di Sgr A* punta nello stesso verso dell’asse di rotazione della Via Lattera. Questo suggerisce agli studiosi che gas e polvere sono migrati costantemente nel buco nero negli ultimi 10 miliardi di anni. Il getto produce raggi X rilevati da Chandra e le emissioni radio, invece, sono state catturate dal VLA. Le due prove maggiori dell’esistenza del getto sono una linea retta di raggi X che emette gas puntando verso Sgr A * e un’onda d’urto vista nei dati di VLA, dove il getto sembra scontrarsi col gas. Inoltre, lo spettro di Sgr A * assomiglia a quella dei getti provenienti da buchi neri supermassicci in altre galassie.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Le nonne brune

Sono piccole, veloci e molto, molto antiche. Le due stelle appena individuate dal gruppo di astronomi guidati da David Pinfield dell’Università di Hertfordshire potrebbero essere tra le più vecchie nane brune della nostra Galassia. Visibili nelle costellazioni dei Pesci e dell’Idra, le nuove scoperte si muovono a circa 100-200 chilometri al secondo, molto più veloci delle stelle normali o delle altre nane brune conosciute. E probabilmente si sono formate più di dieci miliardi di anni fa, quando la Galassia era ancora molto giovane.
Ma la cosa più affascinante è che le due stelle nane potrebbero essere parte di una vasta popolazione di oggetti celesti mai osservati prima d’ora: in questo caso si tratterebbe solo della “punta di un iceberg”, secondo le parole di David Pinfield. Lo scienziato aggiunge: “Le due nane brune sono un intrigante pezzo di archeologia astronomica. Siamo stati in grado di trovarle solo cercando i più freddi e tenui oggetti possibili individuati da WISE”.
WISE sta per Wide-field Infrared Survey Explorer, un osservatorio della NASA che è stato in orbita dal 2010 al 2011, fornendo agli astronomi una miniera preziosa di informazioni. Per questo le due nuove scoperte hanno preso il suo nome: sono state battezzate rispettivamente WISE 0013+0634 e WISE 0833+0052, e la loro presenza è stata confermata anche da diversi telescopi a terra (Magellano, Gemini, VISTA e UKIRT).
La ricerca, pubblicata su Monthly Notices della Royal Astronomical Society, ha coinvolto astronomi di varie parti del mondo. Tra le firme compare anche Catia Cardoso, ricercatrice dell’Osservatorio Astronomico di Torino dell’INAF. “Abbiamo utilizzato alcuni dati provenienti dal telescopio italiano TNG che sono serviti per la classificazione iniziale delle due stelle”, ha detto Cardoso. “Le stelle si muovevano molto velocemente nel cielo, e così abbiamo capito che appartenevano a popolazioni diverse da quelle che osservavamo normalmente.”
Individuare le due nane brune era infatti impresa tutt’altro che scontata: il cielo infrarosso, in cui si muoveva WISE, è pieno di gas nebulosi, polveri e altre galassie molto lontane dalla Via Lattea. Per questo la squadra di Pinfield ha messo a punto un nuovo metodo, che trae vantaggio dal modo con cui WISE scansionava diverse volte la stessa porzione di cielo. Questo ha permesso agli astronomi di individuare le stelle nane, più fredde e dalla luce più tenue degli altri oggetti celesti rilevati. Analizzando gli spettri infrarossi emesse dalle nane brune si è potuta così stabilire l’età della loro atmosfera, composta quasi interamente da idrogeno e non da altri elementi più pesanti, presenti nelle stelle più giovani.
La veneranda età delle due nuove stelle ha confermato una volta di più come il tempo non abbia un valore univoco nell’Universo: “A quanto pare gli abitanti più vecchi della Galassia si muovono più velocemente di quelli giovani”, ha commentato Pinfield.
di Giulia Bonelli (INAF)

Il mistero della Grande macchia rossa

Uno dei misteri più affascinanti del pianeta Giove è la sua Grande macchia rossa, la grande tempesta anticiclonica (abbastanza potente da inglobare la Terra e altri due pianeti simili) che durerebbe da centinaia di anni. Ciò che si domandano i ricercatori è proprio perché la tempesta è ancora in atto, dato che avrebbe dovuto placarsi alcuni decenni dopo il suo inizio. Pdram Hassanzadeh, un ricercatore di Harvard, e Philip Marcus, un professore della Berkeley, California, avrebbero sviluppato un modello per spiegare il mistero che da anni interroga la comunità scientifica, e lo presenteranno all’American Physical Society’s Division of Fluid Dynamics il prossimo 25 novembre. Molti processi creano vortici come la Macchia Rossa. Hassanzadeh ha spiegato che le turbolenze e le onde limitrofe alla Grande macchia rossa fiaccano l’energia dei suoi venti. Il vortice perde molta energia anche dal calore radiante e, se non bastasse, la Macchia Rossa si trova tra due forti correnti a getto che scorrono in direzioni opposte. Tutto questo non l’ha fermata nel corso dei secoli, anzi. Alcuni ricercatori credono che sono proprio questi piccoli vortici ad alimentare la grande tempesta. “Alcuni modelli computerizzati hanno dimostrato che i grandi vortici sopravvivono più a lungo se sono circondati da altri di più piccole dimensioni, anche se questo non accade così spesso da poterne trarre una teoria”, ha spiegato Marcus. I due ricercatori, allora, hanno sviluppato un nuovo modello per provare, sperano, la loro teoria una volta per tutte. I due esperti sostengono che è diverso dagli altri perché è a 3 dimensioni e ad altissima risoluzione e questo cambierebbe le carte in gioco. Molti modelli si concentrano solo sui venti orizzontali del vortice, dove risiede la maggior parte dell’energia. I vortici, però, hanno anche deiflussi verticali, ma questi hanno molta meno energia e, in passato, sono stati ignorati proprio per questo motivo. Eppure il movimento verticale si rivela la chiave per la persistenza della Grande macchia rossa. Mentre il vortice perde energia, il flusso verticale trasporta gas caldi dall’alto e gas più freddi dal basso verso il centro, ripristinando parte della sua energia perduta. È come una batteria che si rigenera. Il modello prevede anche un flusso radiale, che risucchia venti dalle correnti esterne ad alta velocità verso il centro del vortice: questo porta moltissima energia nuova nel vortice che gli consente di durare più a lungo. Questo modello potrebbe anche essere utilizzato sulla Terra per studiare e spiegare alcuni vortici che si formano nei nostri oceani, come quelli nei pressi dello Stretto di Gibilterra, che spesso durano anni e anni. E non solo. I vortici posso anche influenzare (nello spazio) la formazione di stelle e pianeti aggregando materiale stellare e gas.
di Eleonora Ferroni (INAF)

L’esotico oggetto ai confini del Sistema Solare

Qualcosa di strano vaga alla periferia del Sistema solare. Il suo nome è 2002 UX25 ed è un KBO (Kuiper Belt Object), un oggetto celeste del diametro di circa 650 chilometri, come molti altri  in quella regione che si estende oltre orbita di Nettuno che prende il nome di Fascia di Kuiper. Cos’ha dunque di così strano 2002 UX25? La sua densità, che è minore di quella dell’acqua pura. Se riuscissimo ad adagiare questo grande sasso spaziale in una enorme vasca piena d’acqua, questo riuscirebbe a galleggiare. A scoprire la sorprendente caratteristica che rende 2002 UX25 il più grande oggetto solido del Sistema Solare con una densità così bassa è stato Mike Brown, planetologo del California Institute of Technology di Pasadena, il cui articolo è stato accettato per la pubblicazione sulla rivista The Astrophysical Journal Letters.
Un oggetto di simili dimensioni e così leggero porta un certo scompiglio nell’attuale classificazione dei KBO. Infatti, quelli con un diametro minore di 350 chilometri hanno tipicamente densità inferiori a quella dell’acqua mentre quelli con diametri maggiori di 800 chilometri presentano densità maggiori. Vero è che 2002 UX25 si pone proprio nella terra di mezzo tra le due categorie, ma il fatto che la sua densità sia di ben il 18 per cento più bassa di quella dell’acqua solleva comunque molte domande sui processi di formazione degli oggetti di questo tipo che popolano il Sistema solare esterno. Domande, queste e molte altre, a cui i planetologi cercheranno di dare risposte con le missioni presenti e future dedicate allo studio dei corpi celesti più remoti del nostro sistema planetario. La sonda New Horizons della NASA è nel pieno del suo lungo viaggio verso Plutone, che raggiungerà nel 2015. Seppure ‘declassato’ a pianeta nano, Plutone continua a sorprendere gli scienziati. Come nel luglio dello scorso anno, quando le immagini del telescopio spaziale Hubble permisero di scoprire la sua quinta luna, dal diametro di appena una ventina di chilometri, recentemente battezzata Stige dalla International Astronomical Union. L’interesse per questa zona del Sistema Solare è alto anche in Europa. ODINUS (Origins, Dynamics and Interiors of Neptunian and Uranian Systems) dedicata allo studio di Urano e Nettuno è tra i candidati per la seconda delle missioni di classe L previste dal piano Cosmic Vision 2015-2025 dell’Agenzia Spaziale europea (la prima è stata già assegnata alla missione JUICE verso Giove e le sue lune) e vede una importante partecipazione di personale dell’Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziale dell’INAF. A breve dovrebbe arrivare la decisione ufficiale dell’ESA che potrebbe sancirne l’approvazione definitiva.
di Marco Galliani (INAF)

La vita ha il colore viola

Un gruppo di ricercatori avrebbe trovato un indizio fondamentale nella ricerca di vita aliena nell’Universo: trovare i pianeti viola. I primi “terrestri” che abitavano sul nostro pianeta 3 miliardi di anni fa erano, secondo gli esperti, dei batteri di color violaceo. Gli scienziati ipotizzano che simili batteri possano esistere anche su pianeti extra-solari e quindi possano essere riconosciuti proprio dal loro colore. Di recente una ricercatrice della NASA ha raccolto gli spettri dei diversi tipi di pigmenti fotosintetici terrestri che, assorbendo specifiche lunghezze d’onda della radiazione solare, danno una “colorazione” tipica alla luce riflessa dal pianeta. Un’impronta inconfondibile che può teoricamente essere rilevata anche su mondi alieni. E poi altri recenti studi andrebbero alla ricerca dei gas presenti nelle atmosfere di altri pianeti per provare la vita aliena. Il gruppo di ricercatori guidato da Esther Sanromá, dell’Istituto di Astrofisica delle Canarie, ha centrato la nuova ricerca sui batteri alieni, perché sulla Terra sono sopravvissuti a lungo prima dell’arrivo della vita intelligente e sopravvivranno anche dopo. La ricerca punta sul cercare un segno, una “firma” visibile della presenza di questi batteri al di fuori del nostro Sistema Solare. Per fare ciò gli studiosi hanno creato un modello della Terra nei primi momenti di vita, scoprendo che se i microbi viola fioriscono sulla terra ferma o lungo le coste ricche di nutrienti, producono un segnale visibile grazie alla luce totale riflessa dal pianeta. Se vivono solo negli oceani, il colore è più difficile da vedere. Tutte queste e future teorie potrebbero essere confermate o smentite dopo il lancio del James Webb Space Telescope nel 2018, che potrebbe misurare il segnale all’infrarosso, sempre che il pianeta in questione non sia troppo lontano. La stella madre, inoltre, non dovrebbe essere troppo grande e luminosa tanto da eclissare il pianeta.
di Eleonora Ferroni (INAF)

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