Il gigante Orione domina ancora: le costellazioni nel mese di febbraio 2014

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 Gemellie 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.
Tutte le altre informazioni sul cielo del mese sono sul sito Astronomia,com nell’articolo di Stefano Simoni

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La mappa climatica di una nana bruna

Una mappa climatica, la prima in assoluto, della superficie della nana bruna più vicina alla Terra, Luhman 16B, una delle due nane brune recentemente scoperte in coppia vicino al Sole. E’ quanto ottenuto da un team di astronomi impiegando il VLT (Very Large Telescope) dell’ESO e i cui risultati sono pubblicati nel numero del 30 gennaio 2014 della rivista Nature con uno studio dal titolo “A global cloud map of the nearest known brown dwarf”. Le nane brune colmano il divario tra i pianeti giganti gassosi, come Giove e Saturno, e le deboli stelle fredde. Non contengono abbastanza massa per dare inizio alla fusione nucleare nel nucleo e possono emettere solo debolmente alle lunghezze d’onda della luce infrarossa. Il primo oggetto confermato come nana bruna è stato trovato solo vent’anni fa e anche ora si conosce solo qualche centinaio di questi oggetti sfuggenti. Ora alcuni astronomi hanno sfruttato le potenzialità del Very Large Telescope non solo per ottenere un’immagine di queste nane brune, ma anche per costruire una mappa delle zone chiare e scure sulla superficie di Luhman 16B. Ian Crossfield, del Max Planck Institute for Astronomy (Heidelberg, Germania), l’autore principale del nuovo articolo, ha riassunto i risultati: ”Le osservazioni precedenti suggerivano che le nane brune potessero avere una superficie a chiazze, ma ora possiamo di fatto costruirne una mappa.  Presto saremo in grado di osservare le nubi che si formano, evolvono, e si dissipano su questa nana bruna – alla fine i meteorologi degli esopianeti potranno prevedere se un visitatore di Luhman 16B potrebbe aspettarsi un cielo limpido o nuvoloso”.  Le nane brune più vicine al Sistema Solare formano una coppia nota come Luhman 16AB, che si trova a 6,6 anni luce dalla Terra nella costellazione australe della Vela. Questa coppia è il terzo sistema più vicino al nostro pianeta, dopo Alfa Centauri e la stella di Barnard, ma è stato scoperto solo all’inizio del 2013 dall’astronomo americano Kevin Luhman su immagini ottenute dal satellite per survey infrarosse WISE. Il nome ufficiale è WISE J104915.57-531906.1. Poichè Luhman aveva già scoperto altre quindici stelle doppie, è stato usato il nome Luhman 16. Seguendo la convenzione per le stelle doppie, Luhman 16A è la più brillante della coppia, mentre la stella secondaria è chiamata Luhman 16B e la coppia viene indicata come Luhman 16AB. La componente più debole, Luhman 16B, aveva già dato indicazioni che la sua luminosità mutasse ogni poche ore durante la rotazione – un indizio che segnalava la presenza di caratteristiche particolari della superficie. Per ottenere la mappa della superficie gli astronomi hanno usato un’abile tecnica: hanno osservato le nane brune con lo strumento CRIRES montato sul VLT e questo ha permesso loro non solo di vedere i cambiamenti di luminosità durante il periodo di rotazione di Luhman 16B, ma anche di vedere se le strutture chiare e scure si spostavano allontanandosi o avvicinandosi all’osservatore. Combinando tutte queste informazioni hanno potuto ricreare la disposizione delle zone chiare e scure sulla superficie.   L’atmosfera delle nane brune è molto simile a quella degli esopianeti caldi giganti, perciò studiando le nane brune, relativamente facili da osservare, gli astronomi possono anche imparare di più sull’atmosfera dei pianeti giovani e giganti – molti dei quali verranno trovati in futuro con il nuovo strumento SPHERE che verrà installato sul VLT nel 2014. Gli esopianeti detti pianeti gioviani caldi si trovano molto vicini alla stella madre, molto luminosa. Questo rende quasi impossibile osservare il debole bagliore del pianeta che viene inondato completamente dalla luce della stella. Nel caso della nane brune, invece, nulla sovrasta il debole bagliore dell’oggetto stesso che diviene così più facile da osservare anche con misure precise e delicate. Crossfield ha concluso con un commento personale: “La nostra mappa delle nane brune ci porta un passo avanti verso l’obiettivo di comprendere i modelli meteorologici negli altri sistemi solari. Fin dall’infanzia sono stato educato ad apprezzare la bellezza e l’utilità delle mappe: mi sembra emozionante che stiamo iniziando a produrre mappe di oggetti che stanno al di là del Sistema Solare”.
di Eleonora Ferroni (INAF)

[Fonte: Eso]

Per saperne di più:

La nebulosa lampeggiante

Su Media INAF ne parlano spesso (le due news più recenti sono qui e qui), anche perché oltre all’indubbio interesse scientifico che sollevano, le loro immagini sono davvero spettacolari. Le nebulose ad emissione, composte principalmente da idrogeno  caldo e ionizzato (da qui la loro denominazione tecnica H II, dove H sta per idrogeno, II è il termine che ne indica lo stato di ionizzazione, dovuto alla perdita del suo unico elettrone) brillano di luce propria grazie all’intenso flusso di radiazione, soprattutto ultravioletta, prodotta dalle stelle giovani e di grande massa che si trovano al loro interno. Ma perché, nonostante il grande flusso di radiazione ricevuto, queste nebulose, oltre a venire surriscaldate, non vengono spazzate via? A dare una risposta a questo fondamentale quesito che da vari decenni arrovella gli astrofisici ci prova la ricerca guidata da Chris De Pree, direttore del Bradley Observatory presso l’Agnes Scott College negli Stati Uniti, recentemente pubblicata in un articolo sulla rivista The Astrophysical Journal Letters. De Pree e i suoi colleghi, osservando la nebulosa denominata Sgr B2 (Sagittarius B2) con lo Jansky Very Large Array (VLA), un radiotelescopio nel New Mexico, hanno confermato quelle che prima erano solo speculazioni teoriche. Ovvero, che nelle nubi dove stanno formandosi stelle massicce si addensano anche strutture filamentose di gas che assorbono una frazione rilevante della radiazione ultravioletta. Con il risultato che la nebulosa nel suo complesso tende temporaneamente a raffreddarsi e a ridurre la sua luminosità. “Nel vecchio modello teorico, quando si viene a formare una stella di grande massa la regione H II attorno ad essa si ‘accende’ e comincia a espandersi. Tutto era chiaro e ordinato” spiega De Pree. “Ma il gruppo di astrofisici teorici con cui collaboro hanno messo a punto simulazioni che dimostrano come le fasi di accrescimento della stella continuassero durante la sua formazione e che la materia continuasse a cadere verso la stella anche dopo che la regione H II si era formata”. Questo perché il gas interstellare che circonda le stelle massicce non cade uniformemente sulla stella ma invece costituisce concentrazioni filamentose modellate dalla forza di gravità. Quando la radiazione prodotta dalla stella massiccia investe i filamenti, questi ne assorbono principalmente la sua componente ultravioletta, schermando il gas circostante. Considerando questo effetto, si spiega non solo come il gas può continuare a cadere verso le stelle, ma anche perché le nebulose ionizzate osservate con il VLA sono così piccole: esse tendono a contrarsi quando non sono più ionizzate e nel corso del tempo la loro luce sembra tremolare come quella una candela. Queste transizioni in cui il gas passa da uno stato rarefatto a uno di elevata densità e viceversa avvengono  assai rapidamente rispetto agli altri eventi astronomici, addirittura nel giro di poche decine di anni, così come emerge dal confronto delle osservazioni del VLA della regione Sagittario B2 nel 1989 e nel 2012. “La tendenza a lungo termine è sempre la stessa, cioè che le regioni H II si espandono con il tempo”, conclude De Pree. “Ma ad osservarle in modo più accurato diventano più luminose o più deboli in modo ciclico. Misurazioni accurate nel corso del tempo sono in grado di mostrare questo processo più complesso”.
di Marco Galliani (INAF)

Di uomini, sassi e stelle: il fascino dell’archeoastronomia

Uno dei primi istinti dell’uomo è stato quello di contemplare la volta celeste. Una delle prime attività umane è stata l’edificazione di megaliti e costruzioni. Astronomia e architettura hanno viaggiato per migliaia di anni a stretto contatto, e oggi sappiamo che nell’antichità molte popolazioni orientavano i propri edifici secondo particolari allineamenti astronomici, seguendo e analizzando i movimenti del Sole e degli astri. Dallo studio di queste connessioni nasce l’archeoastronomia, una scienza interdisciplinare che per fornire analisi precise deve fare i conti non solo con la posizione delle stelle e con i reperti archeologici, ma anche con l’iconografia, l’interpretazione dei testi e la storia filosofica, religiosa e culturale dell’uomo. Orientamenti astronomici sono stati riscontrati in centinaia di templi e altri edifici religiosi e no di tutto il mondo. Ma quanti di questi allineamenti sono puramente casuali e quanti sono invece il riflesso di una precisa storia culturale? Uno dei primi compiti di un archeoastronomo è proprio quello di dimostrare che gli allineamenti non siano solo frutto del caso. “Per farlo l’archeoastronomia moderna usa tutte le fonti, comprese addirittura, quando ci sono, le fonti etnologiche”, spiega Giulio Magli, professore ordinario alla facoltà di Architettura Civile del Politecnico di Milano, dove tiene l’unico corso universitario di archeoastronomia in Italia. “Per esempio ci sono ancora oggi delle popolazioni rurali che usano il calendario Tzolkin di 260 giorni, il calendario sacro dei Maya di mille anni fa. E gli studiosi dei Maya hanno oggi ormai chiaro il fatto che conoscere l’astronomia e l’archeoastronomia sia un tassello chiave per provare a capire un sito maya”. Quando si parla del rapporto tra monumenti e stelle il pensiero corre inevitabilmente alle piramidi di Giza. “In Egitto il legame dell’architettura con l’astronomia è quello di un’identità culturale che rimane sostanzialmente immutata per tremila anni”, dice Magli. Ma esempi simili si trovano anche nel mondo greco, dove, spiega, “la stragrande maggioranza dei templi è orientata con il sorgere del Sole, come molte chiese cristiane, riflesso anche qui di un profilo culturale molto preciso”. Profilo che nessuno ha mai dimostrato essere presente negli edifici di culto dell’Antica Roma. “Il tempio romano ha tipicamente un’orientazione o casuale o che dipende dall’impianto urbano della città e dalle caratteristiche topografiche. Nessuno ha mai dimostrato una ricorrenza di orientazione nei templi romani, e certo non lo si può fare partendo da una sola città: ci vorrebbe un database completo”, spiega Magli. Il riferimento è alla ricerca presentata qualche giorno fa da Vance Tiede sugli edifici sacri di Pompei. 

“Ma nella cultura romana è soprattutto l’imperatore a essere legato ai moti celesti”, racconta Magli. “Uno degli esempi è il Pantheon, che è costruito in modo tale da celebrare il natale di Roma, il 21 aprile. In quel giorno il fascio di luce che entra dall’oculo colpisce direttamente l’ingresso, a mezzogiorno. Questo fenomeno, che abbiamo studiato Robert Hannah ed io qualche anno fa, era già conosciuto nella tradizione culturale della città, e descritto per esempio nei disegni del 1700 di Giovanni Battista Piranesi”. Relazioni tra la fondazione di Roma, la figura dell’imperatore e la volta celeste sono presenti in diverse costruzioni romane, come ad esempio nella Domus Aurea o nella Meridiana di Augusto. Non è così per quanto riguarda le divinità. “Per i templi  siamo ancora molto lontani dall’avere un database completo e quindi una conoscenza statistica adeguata. Questo nuova analisi dei templi di Pompei può essere interessante dal punto di vista della catalogazione. Mancano però ancora delle informazioni culturali e archeologiche forti per poterne trarre delle conclusioni”. D’altra parte il fatto che un edificio sia allineato con un qualche moto celeste non è di per sé un’evidenza particolarmente significativa vista, banalmente, l’enorme quantità di stelle nel cielo. L’indubbio fascino che si porta dietro questa disciplina, con i suoi echi ancestrali e le suggestioni culturali, porta spesso a forti invasioni di campo da parte di amatori che, anche in buona fede, con le loro ricerche poco rigorose finiscono per complicare il lavoro degli scienziati.”Un esempio classico sono gli Etruschi”, racconta Magli. “Sugli etruschi si trovano in giro le sciocchezze più terrificanti, e fino a poco tempo fa gli etruscologi guardavano con sospetto qualsiasi ricerca di stampo archeastronomico”. Eppure in Italia ci sarebbe molto materiale su cui lavorare. “Nei dintorni di Roma ci sono dei monumenti fantastici: l’acropoli di Circei, l’acropoli di Alatri, le mura di Segni, le mura poligonali di Norba”, monumenti megalitici le cui origini sono ancora incerte e sulle quali un serio studio archeoastronomico potrebbe portare a risultati interessanti. Rimanendo in Italia, uno studio recente, a firma di Stella Vittoria Bertarione e dello stesso Magli, ha da poco analizzato l’orientamento astronomico di Aosta. “È stato un lavoro in forte cooperazione con l’archeologia. In quelle zone gli archeologi hanno scoperto un blocco inciso che si riferisce all’atto di fondazione della città. Aosta, che portava il nome di Augusta Pretoria, venne fondata da Augusto. Lo studio ha dimostrato che la città è orientata verso il sorgere del Sole sul solstizio di inverno e cioè, all’epoca, nel Capricorno, segno associato all’imperatore”.
di Matteo De Giuli (INAF)

Hawking: il buco nero non esiste. L’analisi di Giovanni Bignami

La fine di un mito? Sembra proprio che stia succedendo ai buchi neri, gli oggetti più strani del cielo, e che per di più il mito su di loro venga adesso infranto da uno dei creatori della moderna teoria fisica dei buchi neri stessi. Stephen Hawking, il settantenne fisico inglese gravemente malato di SLA da decenni, ma ancora lucidissimo, ha appena reso pubblico un suo lavoro nel quale sostiene che sia informazione sia energia possano non solo entrare, ma anche uscire da un buco nero. Esattamente il contrario di quanto sostenuto finora da Hawking stesso, e da tutti gli astrofici del mondo. Cominciamo col dire che il “buco nero”, contrariamente alla immagine popolare, non è affatto un buco. Anzi, è un blocco di materia in uno stato incredibilmente denso, nato, per esempio, dal collasso gravitazionale di una stella pesante decine di volte il Sole. Talmente denso, appunto, che neanche la luce può sfuggire alla sua attrazione gravitazionale, concentrata in un ristretto “orizzonte” vicino alla massa. Perciò è “nero”: non si può vedere (pensavamo finora). Adesso Hawking sostiene che non è neanche nero, perché qualcosa ne può uscire. Lo ha annunciato dapprima ad una conferenza, da lui tenuta via Skype ed un sintetizzatore vocale, nell’agosto scorso, ed ora lo pubblica in un suo lavoro, intitolato spiritosamente “Conservazione dell’informazione e previsioni del tempo per i buchi neri”. In una rara intervista, attraverso la voce del computer, ha detto a Natureche la storia dell’orizzonte impenetrabile dall’interno verso l’esterno è vera solo nella teoria classica, ma che la teoria quantistica permette la fuga di informazione. E aggiunge: “La vera spiegazione del processo richiederebbe una teoria che metta insieme la gravità alle altre forze fondamentali della Natura”. Cioè il Santo Graal della fisica che Einstein stesso non raggiunse e alla quale Hawking, e molti altri, lavorano invano da decenni. Proviamo a capire con un esperimento mentale. Un professore di fisica teorica manda un laureando-astronauta in buco nero. Cosa succede all’infelice (che pur di fare una bella tesi si presta a tutto…)? Si pensava finora che avrebbe felicemente passato l’orizzonte-del-non-ritorno senza accorgersene, per poi venire stirato verso l’interno riducendosi in un lunghissimo spaghetto prima di essere schiacciato sul nucleo infinitamente denso. Alternativamente, avrebbe incontrato una densità di energia così alta da venire bruciato sul posto. In entrambe i casi, rapida fine di una carriera accademica non ancora cominciata. Hawking adesso propone una terza soluzione. Il famoso orizzonte, almeno in qualche caso, non è una barriera insormontabile. La ragione sono le “fluttuazioni quantistiche dello spazio-tempo” (concettino non semplice, ammettiamolo) che ogni tanto passano. Ma allora, se in qualche caso l’orizzonte del buco nero è valicabile dall’interno, il concetto di “buco nero” scompare: non solo non è un buco, ma non è neanche nero… Però quello che potrebbe uscire è tutto diverso da quello che è entrato, irriconoscibile come il testo della Divina Commedia nel mucchietto di ceneri nel quale l’abbiamo bruciata. Per non parlare del laureando. E le previsioni del tempo? C’entrano, perché prevedere cosa uscirà da un buco nero grazie alle fluttuazioni, dice Hawking, è un po’ come fare previsioni del tempo accurate e a lungo termine: possibile, in teoria, ma in pratica troppo difficile. Quaranta anni dopo i suoi primi lavori sulla teoria dei buchi neri, siamo ancora qui ad imparare da Hawking la fisica degli oggetti più affascinanti (e mai visti) del cielo. L’articolo è pubblicata sull’edizione odierna del quotidiano La Stampa.
di Giovanni Bignami (INAF)

Hawking: i buchi neri non esistono

I buchi neri sono una sorgente infinita di argomenti di discussione sia per gli astrofisici che cercano di osservarli, sia per i teorici, che cercano di spiegarli attraverso la relatività generale e la fisica quantistica. Hawking è uno degli esponenti di maggior rilievo della seconda categoria e ogni sua opinione va presa nel debito conto, anche perché lui sui buchi neri ha fatto moltissimo. Dopo avere studiato a lungo ciò che succede intorno all’orizzonte degli eventi, il limite invalicabile tra il dentro e il fuori di un buco nero, adesso cerca di superare questo concetto trasformando il muro in una barriera fluttuante che potrebbe anche essere superata. Poter attraversare l’orizzonte degli eventi permetterebbe di risolvere il paradosso dell’informazione, un paradosso creato dalla perdita di informazione che si verifica ogni qual volta la materia cade in un buco nero. In ultima analisi, questo è in contrasto con la seconda legge della termodinamica perché la perdita di informazione porterebbe ad una diminuzione dell’entropia dell’Universo. Considerando cosa succede intorno all’orizzonte degli eventi, anni fa, Hawking aveva proposto un meccanismo per generare coppie di particelle quantisticamente entangled (la radiazione di Hawking) una delle quali cade nel buco nero mentre l’altra fugge via, portando via una piccolissima parte dell’energia del buco nero. Per trasportare informazione la particella che se ne va dovrebbe rompere il suo entanglement con l’altra particella, processo che creerebbe un firewall intorno all’orizzonte degli eventi. Una situazione esemplificata nel famoso esperimento virtuale che si chiede cosa potrebbe succedere ad un eventuale astronauta che avesse la malaugurata idea di avvicinarsi all’orizzonte degli eventi. Morirebbe perchè spaghettificato dalla gravità mostruosa oppure verrebbe incenerito dal firewall? Adesso Hawking propone una terza via (non certo per salvare l’astronauta) che utilizza le fluttuazioni quantistiche della sua radiazione. All’orizzonte degli eventi si formerebbe uno strato turbolento di radiazione di Hawking che permetterebbe la fuga di una frazione delle particelle ed il trasferimento di informazione dal dentro al fuori. Non più un orizzonte invalicabile, ma un orizzonte oscillante. Hawking ha proposto questa idea in una conferenza che ha tenuta nell’agosto 2013 via skype ad un meeting al Kavli Institute for Theoretical Physics a Santa Barbara, California, che ora è un preprint intitolato ‘Information preservation and weather forecasting for black holes’ disponibile in arXiv. Il lavoro, che su Nature News viene descritto come piuttosto vago, non è ancora stato accettato, ma quale referee avrebbe il coraggio di opporsi al grande Hawking? Preservare la seconda legge della termodinamica è rassicurante ma, più prosaicamente, quali sarebbero le conseguenze di questo strato turbolento per quelli che i buchi neri cercano di studiarli attraverso la radiazione che emettono al di là dell’orizzonte degli eventi (invalicabile o oscillante che sia)?
L’articolo di Hawking
di Patrizia Caraveo (INAF)

E se non ci fosse la Luna?

Il ruolo del nostro satellite nell’esistenza della Terra e dei suoi abitanti è molto più centrale di quanto non si pensi. La Terra è legata alla Luna da una parentela strettissima, un vincolo indissolubile che inizia dal momento della loro formazione. Quando la Terra era ancora neonata, di appena poche decine di milioni di anni, lo spazio circostante era zeppo di oggetti insidiosi di varie dimensioni, da pezzetti di roccia fino a corpi molto massicci, che scorrazzavano qua e là, attratti dal Sole e dai vari pianeti in formazione. Le collisioni erano pertanto molto frequenti, a volte destinate a cambiare drasticamente la conformazione dei corpi celesti. Accadde allora che un grosso protopianeta, della massa di Marte,  invece di accasarsi in orbita attorno al Sole, finì con il precipitare sopra la giovanissima Terra. L’impatto fu violentissimo, e scagliò una enorme nube di materiale nello spazio. Questa nube era composta in parte da porzioni del pianeta precipitato, in parte da una grande quantità  di materia terrestre sbalzata lontano dall’urto. La materia espulsa inizialmente formò un anello attorno alla Terra, che poi rapidamente si aggregò, dando origine a un unico corpo celeste in orbita  attorno al pianeta da cui si era generato. La Luna è quindi composta di materiale terrestre; analogamente, anche la Terra ha inglobato parte dell’impattore. Terra e Luna quindi sono parenti molto stretti, e condividono la stessa composizione. Più precisamente, la composizione della Luna è molto simile a quella degli strati terrestri superficiali, costituiti prevalentemente da elementi leggeri. Questo dato è in realtà una forte   evidenza a supporto del meccanismo di formazione lunare sopradescritto, in quanto al momento del “grande urto”, gli elementi più pesanti, come ferro e nickel, erano già scesi in profondità a comporre il nucleo terrestre, e pertanto non sono stati scagliati nello spazio dall’impatto. Per giocare un po’ con l’immaginazione, proviamo a pensare a come sarebbe la Terra senza un satellite con le stesse proprietà della Luna, tralasciando per un attimo l’enorme perdita artistica. Una delle prime conseguenze che probabilmente verrà subito in mente a molti è l’assenza delle maree oceaniche. Come è noto, il ritmico alzarsi e abbassarsi del livello dei mari è causato dall’attrazione gravitazionale che la Luna esercita sulla Terra, che risulta particolarmente evidente sulle acque terrestri (ma non solo, pensiamo infatti alla forma ovoidale della Terra, causata appunto dallo stiramento prodotto dalla gravità lunare).  Anche il Sole esercita un effetto mareale, ma nonostante la sua enorme massa confrontata con il satellite, le grandi distanze che ci separano da lui rendono l’influsso molto più debole. La Luna si trova infatti a quasi 400000 km da noi (1 secondo luce), mentre la nostra stella è a quasi 150 milioni di km (8 minuti luce). Gli scienziati ritengono che le maree abbiano giocato un ruolo molto importante nella nascita della vita biologica sul nostro pianeta. Si ritiene infatti che la vita si sviluppi meglio, e con più rapidità, in regioni con condizioni ambientali critiche, capaci di stimolare il miglioramento intellettuale e genetico. Troppa tranquillità, insomma, non giova, poiché la ripetitività può portare all’apatia, e quindi alla distruzione delle forme di vita.  Le zone delle grandi maree potrebbero quindi aver rappresentato i laboratori più efficienti per lo sviluppo della vita biologica. Dobbiamo anche tener presente che all’inizio la Luna era molto più vicina alla Terra (si stima che inizialmente si trovasse solo ad alcune decine di migliaia di KM), e quindi gli effetti mareali sulle acque erano molto più marcati di oggi. Per effetto della gravità terrestre sul satellite, la Luna si è gradualmente allontanata dalla sua sorella maggiore, e lo fa ancora, a un tasso di circa 4 cm all’anno. Al nostro satellite dobbiamo anche la relativa stabilità climatica di cui godiamo, che ha permesso alla vita di prosperare. Nonostante periodici e inevitabili sbalzi climatici, la Terra è un luogo accogliente e “affidabile”. Ciò avviene grazie al regolare alternarsi delle stagioni. Le stagioni si verificano perché l’asse dirotazione della Terra (rotazione su se stessa) non è perpendicolare al suo piano orbitale, chiamato eclittica (il percorso di  rivoluzione intorno al Sole), ma forma con esso un angolo di circa 23°; ciò comporta  durante l’anno una variazione dell’inclinazione dei raggi solari che la Terra riceve. Questo angolo davvero ideale è stato prodotto al momento dell’impatto che formò la Luna. Ed è sempre la Luna che, dopo averla creata, mantiene invariata questa propizia inclinazione anche oggi, esercitando sull’orbita terrestre un effetto di stabilizzazione, evitando cambiamenti orbitali che risulterebbero dannosi per il mantenimento della vita. Ammettendo di essere vivi anche senza il nostro satellite, come ce la caveremmo? Come sarebbe ad esempio un mondo le cui notti sono sempre totalmente buie? Che effetti avrebbe avuto sulle strategie di caccia degli animali, e sulla sopravvivenza dell’uomo? E ancora, senza il nostro affidabile satellite, come avrebbero potuto gli astronomi conoscere il Sole? Ancora oggi, alcuni aspetti della fisica solare possono essere approfonditi solo durante le eclissi totali di Sole, fenomeni di estremo fascino non solo per la loro bellezza, ma anche perché sono rese possibili da una meravigliosa “coincidenza” cosmica. La Luna e il Sole hanno, infatti, le stesse dimensioni angolari apparenti (la prima è piccola ma molto vicina, il secondo è enorme ma molto lontano, una fortunatissima combinazione di parametri che conferisce ai due corpi celesti osservati dalla Terra  lo stesso diametro apparente). E’ per questo che, durante le eclissi totali, la minuscola Luna riesce ad occultare, per qualche minuto, il maestoso Sole, lasciandone scoperta solo l’atmosfera, la corona, che in quei brevi momenti può essere catturata dai telescopi e dalle attrezzature degli astronomi. Infine, se non fossimo stati invogliati dalla presenza di un obiettivo abbordabile, sufficientemente vicino per essere raggiunto in qualche giorno di viaggio, e sufficientemente “ospitale” da permettere a esseri umani di camminarci sopra, che futuro avrebbe avuto l’esplorazione spaziale? Avremmo investito ugualmente tanto nella tecnologia e nelle competenze che hanno portato alla creazione di una stazione spaziale dove uomini e donne possono vivere per mesi, e a progetti di esplorazione umana di Marte e di altri luoghi remoti del sistema solare? Senza le missioni Apollo non saremmo in possesso di tutte le informazioni preziosissime sul nostro satellite, ma soprattutto forse sarebbe mancato lo stimolo e l’entusiasmo per iniziare la conquista dell’ultima frontiera, lo spazio, per dirla come Star Trek. Insomma, il nostro modesto satellite si fa conoscere dai più solo come una graziosa musa ispiratrice da ammirare, ma dietro le quinte ha lavorato, e lavora non poco, per noi. Grazie, dolce Luna!
di Francesco Diodati (Astronomia.com)

Una rara nana bruna : la fredda HD 19467 B

È da considerarsi un importante traguardo quello raggiunto da un team di ricercatori dell’Università di Notre Dame che ha scattato una foto a un rarissimo tipo di nana bruna, che può servire come punto di riferimento per lo studio di oggetti con masse che si trovano tra quelle delle stelle e quelle dei pianeti.  HD 19467 B è stata fotografata dai telescopi Keck, sulla sommità del vulcano Mauna Kea, nelle isole Hawaii. I primi dati sono arrivati dalla survey TRENDS(TaRgetting bENchmark-objects with Doppler Spectroscopy) che usa ottiche adattive per contrastare l’effetto dell’atmosfera terrestre e per rilevare oggetti più antichi e deboli in orbita attorno a stelle vicine a noi. Misurazioni più precise, però, sono state effettuate all’Osservatorio Keck.  Le nane brune emettono una luce molto debole e fioca perché non brucia più idrogeno e si raffredda rapidamente. HD 19467 B è una nana bruna della classe spettrale T: le principali classi di questa tipologia di stella sono M, L, T e Y, dove quelle di classe M sono le più calde e quelle di classe Y le più fredde. Si tratta della compagna più debole (100.000 volte più fioca) e fredda di una vicina stella simile al Sole. I dati precisi della sua velocità radiale sono stati ottenuti grazie a HIRES (High Resolution Echelle Spectrometer), il più più grande e più complesso degli strumenti principali del telescopio I di Keck, che misura l’intensità di ogni colore dello spettro di luce di un oggetto. La scoperta e lo studio, documentato su  Astrophysical Journal, hanno necessitato ben 17 anni di ricerca, dal 1996. Le osservazioni mostrano un’accelerazione a lungo termine, che indica che il compagno di piccola massa era attratto alla stella madre. Altre immagini sono state scattate nel 2013 con NIRC2 (Near Infrared Camera), uno strumento, montato sul secondo telescopio, così sensibile da riuscire (se fosse possibile) a rilevare la fiamma di una candela sulla Luna. “Questo oggetto è molto antico e freddo. Continuando con le osservazioni follow-up potremo usare questa stella come laboratorio per testare diversi modelli atmosferici”, ha detto Justin R. Crepp, primo autore dello studio. “Se siamo fortunati riusciremo anche a scattare immagini dirette di pianeti simili alla Terra. Poi, dallo spettro di luce, potremmo anche essere in grado di dire con certezza da cosa è composto il pianeta, la sua massa, il raggio, l’età e altro proprietà fisiche”.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Novità sulla nostra Galassia

Un team di scienziati capeggiato da Ivan Minchev del Liebniz Institute for Astrophysics di Posdam (AIP) e al quale hanno partecipato, tra gli altri, Ulisse Munaridell’INAF-Osservatorio Astronomico di Padova e Alessandro Siviero dell’Università di Padova, ha trovato un modo per ricostruire la storia evolutiva della nostra galassia con un livello di dettaglio mai raggiunto prima. Per i risultati ottenuti è stato decisivo lo studio di stelle vicine al Sole condotto dal consorzio RAVE (RAdial Velocity Experiment) a cui partecipano anche l’INAF e il Dipartimento di Fisica e Astronomia di Padova. Gli astronomi si sono concentrati sul comprendere la relazione che c’è tra i moti “verticali” delle stelle, i moti cioè perpendicolari al disco galattico, e la loro età. Siccome però la determinazione diretta dell’età delle stelle è difficile essi hanno analizzato invece la composizione chimica delle stelle dalla quale sappiamo che più alto è il rapporto di magnesio su ferro [Mg/Fe] più la stella è vecchia. Per effettuare questo studio il team  si è avvalso, come detto, dei dati che RAVE ha acquisito per le stelle vicino al Sole. Si è scoperto che la regola empirica “più una stella è vecchia più veloce essa si muove su e giù attraverso il disco” non si applica alle stelle con un rapporto [Mg/Fe] molto alto. Contrariamente quindi a quanto ci si aspettava c’è un brusco calo di velocità “verticale” nelle stelle molto vecchie. Per comprendere questa soprendente osservazione gli astronomi hanno sviluppato un modello per risalire all’origine di questi astri vecchi e lenti. Alla fine hanno trovato che probabilmente all’origine di ciò vi sono delle “piccole” collisioni galattiche. E’ noto che la Via Lattea, nel corso della sua storia, abbia subito centinaia e centinaia di collisioni con galassie più piccole, collisioni che non state efficaci nel mescolare le regioni massiccie vicine al centro galattico. Tuttavia esse possono aver innescato la formazione dei bracci di spirale e di conseguenza una migrazione di stelle dal centro alle parti più esterne dove si trova il Sole. Questo processo di “migrazione radiale” può essere stato in grado di trasportare verso l’esterno le stelle vecchie (che presentano un alto rapporto[Mg/Fe]) mantenendone una bassa velocità “verticale”. Perciò la migliore spiegazione del perchè le stelle più vecchie vicino al Sole abbiano velocità verticali basse è che esse siano state strappate dal centro galattico dalle passate collisoni.  La differenza poi tra le velocità di queste stelle e di quelle originate vicino al Sole svelerebbe quanto massiccie e numerose devono essere state le galassie satellite con cui la Via Lattea si è scontrata e mescolata. E questo ci potrà dare dettagli inediti dell’evoluzione galattica.
di Caterina Boccato (INAF)

The DarkSide of the universe

Si apre un nuovo capitolo nell’accesa corsa all’individuazione della materia oscura, l’elusivo ‘ingrediente’ che, secondo le attuali teorie, costituirebbe il 20-25 per cento della massa totale dell’universo e che non è ancora stato identificato né caratterizzato. Gli scienziati per ora possono solo fare ipotesi e sperano che gli esperimenti più recenti possano finalmente dare indicazioni certe sulla natura della materia oscura. Qualche mese fa avevamo dato notizia dei primi risultati di LUX (Large Underground Xenon experiment), l’apparato installato nel cuore di una miniera d’oro nel Sud Dakota, Stati Uniti. Ad affiancarlo ora in questa avvincente caccia c’è anche DarkSide-50, un rivelatore recentemente entrato in funzione in una delle camere sotterranee dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) in Abruzzo. Così come LUX, DarkSide-50 è stato progettato per individuare le sfuggenti WIMPS, particelle massicce debolmente interagenti con la materia ordinaria che sono tra le maggiori indiziate quali costituenti della materia oscura. E come il suo ‘collega’ oltreoceano, DarkSide è stato installato nelle viscere di una montagna per ridurre al minimo effetti spuri dovuti ai raggi cosmici. Il programma di ricerca vede un’ampia collaborazione internazionale, con 17 istituti americani, l’INFN  e altri centri in Italia, Francia, Polonia, Ucraina, Russia e Cina. “Viviamo un po’ la situazione della ricerca del Bosone di Higgs come era 10 anni fa” dice Peter Meyers, professore di fisica all’Università di Princeton e uno degli scienziati alla guida del progetto. “Abbiamo una buona idea di cosa cercare, ma non sappiamo esattamente dove o quando la troveremo”. “L’INFN ha contribuito in maniera determinante all’installazione dell’esperimento in quello che è uno dei suoi laboratori di eccellenza”, aggiunge Gioacchino Ranucci, Dirigente Tecnologo della sezione INFN di Milano, coinvolto nella gestione del progetto. “DarkSide-50 rappresenta un altro tassello della fattiva, pluriennale cooperazione Italia-USA al Gran Sasso, culminata in particolare nello sviluppo di tecniche di rivelazione di particelle a livelli di radiopurezza mai raggiunti in precedenza, ed ampiamente riutilizzate e potenziate nella costruzione dell’apparato”. Per riuscire nell’impresa è stato progettato un sistema composto da un rivelatore a doppio stadio grande all’incirca come una borsa per la spesa, contenente 38 litri di argon puro che è stato liquefatto raffreddandolo fino alla temperatura di meno 186 celsius. La parte attiva del rivelatore, avvolta in una struttura di Teflon, contiene 150 chilogrammi di argon (di cui 50 attivi, da qui il nome DarkSide-50). Nella parte superiore e inferiore del recipiente che accoglie il rivelatore sono state installati i fotorivelatori in grado di captare la luce prodotta dall’urto di una WIMPcon gli atomi ultrapuri di argon. Tutto il dispositivo è alloggiato all’interno di una sfera di acciaio delle dimensioni di una stanza e riempita con 30.000 litri di liquido scintillatore. A sua volta la sfera è sospesa tramite dei supporti all’interno di un grande serbatoio cilindrico alto 10 metri (più o meno una casa di tre piani) e con un diametro di 11 riempito con un milione di litri di acqua depurata. Questa complessa architettura è stata pensata per ridurre al minimo tutte le interferenze nel rivelatore prodotte da fenomeni non riconducibili alle interazioni di WIMP, come particelle associate ai raggi cosmici, prodotte dalla radioattività naturale presente nelle rocce o addirittura nei materiali di cui è composto l’apparato stesso. Così, il segnale prodotto da una WIMP che impatta un nucleo di argon viene registrato solo dal rivelatore a doppio stadio di DarkSide-50 mentre altre particelle in transito nell’apparato, come ad esempio neutroni e muoni, possono interagire sia con l’argon che con il liquido scintillatore o l’acqua. Il controllo della coincidenza temporale con cui questi segnali verranno registrati nei vari ambienti dell’apparato permetterà agli scienziati di distinguere le WIMP dalle altre particelle. “Il progetto è innovativo in tutte le sue componenti” sottolinea Cristiano Galbiati, professore all’Università di Princeton. “Il nostro obiettivo è dimostrare che l’argon da sorgenti sotterranee è l’elemento migliore per la caccia alla materia oscura. Grazie al supporto di INFN, NSF e DOE DarkSide è il primo esperimento a fare uso di un veto per neutroni”.
di Marco Galliani (INAF)

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