Rosetta insegue la sua cometa piena d’acqua

Come Siding Spring, anche la cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko viaggia nello spazio con un serbatoio carico di acqua e la sonda dell’ESA Rosetta, lanciata il 2 marzo 2004, la sta per raggiungere (nel mese di agosto) per osservarla da vicino. Quello che è stato rilevato di recente è che la cometa, subendo le altissime temperature del Sole nel suo viaggio nel sistema solare, espelle grandi quantità di acqua dal suo nucleo, che altro non è che un denso agglomerato di gas ghiacciati mescolati a polvere. Nonostante la cometa si trovi a 583 milioni di chilometri dal Sole rilascia quasi 2 bicchieri di acqua al secondo (300 ml/s). Le prime osservazioni del vapore acqueo proveniente dalla cometa sono state effettuate con uno strumento a microonde montato su Rosetta (MIRO), lo scorso 6 giugno, quando la sonda era a circa 350mila chilometri dal suo obiettivo. Dopo la prima rilevazione, il vapore è stata trovato ogni volta che MIRO è stato puntato verso la cometa. “Abbiamo sempre saputo che avremmo visto il vapore acqueo provenire dalla cometa, ma siamo rimasti sorpresi da quanto presto lo abbiamo rilevato”, ha detto Sam Gulkis, ricercatore presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California. “A questo ritmo, la cometa riempirebbe una piscina olimpionica in circa 100 giorni. Con l’avvicinarsi verso il Sole, il tasso di produzione di gas aumenterà in modo significativo. Con Rosetta abbiamo un punto di vista unico per osservare questi cambiamenti da vicino e imparare di più sul perché accadono”.  Tra i componenti fondamentali delle comete ricordiamo l’acqua, il monossido di carbonio, metanolo e ammoniaca. MIRO è stato progettato proprio per aiutare a determinare quanto ciascuno di questi elementi sia presente nel nucleo, per comprendere la sua natura e il processo di formazione dei gas. Ed è proprio il getto di questi gas che formano quello che è conosciuto come il “coma”, cioè l’alone che circonda la cometa. Mentre la cometa si avvicina al Sole, il coma si espande e, infine, la pressione del vento solare causerà la nascita di una lunga coda. Nell’agosto del 2015 Rosetta incontrerà da vicino la cometa, che orbita tra la Terra e Marte. Oggi l’orbiter si trova a 72mila km dalla sua destinazione. All’appello mancano ancora sei delle dieci manovre totali da effettuare per posizionare Rosetta sulla scia di Churyumov–Gerasimenko. Si tratta di burning minori per le ultime inserzioni orbitali e la frenata finale: l’obiettivo è farla arrivare a soli 100 km di distanza dalla superficie. Di recente è terminata la fase di commissioning, che ha seguito il risveglio della sonda europea: negli ultimi mesi, uno per uno, tutti gli strumenti hanno ripreso vita dopo oltre due anni di ibernazione. Determinare le variazioni del tasso di produzione del vapore acqueo e di altri gas è di vitale importanza per la pianificazione delle ultime fasi della missione, perché una volta che Rosetta si troverà più vicino alla cometa il deflusso dei gas potrà alterare la sua traiettoria. La sonda infatti dopo la fase di avvicinamento inizierà le manovre per far atterrare, prima volta nella storia, un lander (Philae) sul nocciolo della cometa che, tramite un trapano, effettuerà delle analisi in situ. Una missione questa che vede un significativo contributo italiano.
di Eleonora Ferroni (INAF)

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Galassia che vai, abitabilità che trovi

Galassia che vai abitabilità che trovi. Come sulla Terra non è indifferente un continente o un altro per definirne l’abitabilità così vale per le galassie. Stare nella Via Lattea è diverso che avere il proprio eventuale pianeta natio in Andromeda. Come infatti è più facile essere investito da un ciclone sulle coste del Nord America che nella penisola italica, così su Andromeda è più facile essere investiti dall’esplosione di una supernova che nella Via Lattea, e quindi nel primo caso meglio scegliere zone più periferiche. Al di là del colorito paragone, tale risultato è frutto di un’approfondita ricerca pubblicata su MNRAS lo scorso maggio e dal titolo The galactic habitable zone of the Milky Way and M31 from chemical evolution models with gas radial fows” (Spitoni, Matteucci, Sozzetti, 2014, MNRAS, 440, 2588). Infatti secondo questo studio la zona di abitabilità galattica è definita come la regione con sufficientemente alta metallicità per formare sistemi planetari in cui oggetti simili alla Terra possono essere creati e dove la vita può essere in grado di svilupparsi e sostenersi, dopo essere sopravvissuta a eventi di esplosione di supernovae vicine. Modelli di evoluzione chimica sono un utile strumento per studiare le zone di abitabilità in diversi sistemi galattici e nello studio abbiamo predetto le zone di abitabilità della nostra galassia e di Andromeda tramite modelli raffnati di evoluzione chimica. I risultati sono stati ottenuti tenendo conto della distribuzione degli elementi pesanti e dei processi di distruzione da parte di supernova. E’ opportuno ricordare che si suppone che i pianeti abitabili abbiano un’atmosfera simile a quella della Terra. L’esplosione di supernovae vicine ha, infatti, come conseguenza l’emissione di radiazione altamente ionizzante la quale, una volta raggiunta l’atmosfera del pianeta, ha come effetto principale la dissoluzione dello strato di ozono. A questo punto, i raggi ultravioletti provenienti dalla stella attorno a cui orbita il pianeta possono penetrare i vari strati dell’atmosfera procurando danni irreversibili alla vita, fno alla sterilizzazione del pianeta stesso.  Si è visto che nella Via Lattea il numero massimo di stelle che possono ospitare pianeti abitabili si trova a 8.000 parsec (un parsec corrisponde a circa 3.3 anni luce) dal centro Galattico, mentre per Andromeda è localizzato a 16.000 parsec dal suo centro galattico. Quindi dai nostri risultati si evince che, come ci si aspettava, la Terra occupi una zona privilegiata della nostra Galassia per lo sviluppo di forme di vite come noi le intendiamo, mentre nella galassia Andromeda, pianeti con forme di vita simili a quella terrestre potrebbero essere localizzati nella “periferia” della galassia stessa, dato che l’attività di distruzione da parte di supernovae è molto intensa nelle sue regioni centrali.
di Emanuele Spitoni (INAF)

Il migliore dei mondi possibili: secondo gli astronomi è GLIESE 832C

Nelle notti chiare potreste vederla anche dal vostro giardino con un telescopio amatoriale: si chiama Gliese 832, è una nana rossa ad appena 16 anni luce dalla Terra, e secondo gli astronomipotrebbe nascondere il migliore fra i candidati a un pianeta abitabile. La scoperta della Super Terra in orbita attorno a questa stella relativamente vicina è stataannunciata dagli astronomi della University of New South Wales, in Australia, e si basa sui dati di alta qualità forniti da HARPS-TERRA, il Planet Finder Spectrograph e l’UCLES Echelle Spectrograph. Secondo Robert A. Wittenmyer, responsabile del team che ha individuato il nuovo pianeta, Gliese 832C ha una massa cinque volte superiore a quella terrestre ma si stima possa ricevere dalla sua stella una quantità di energia paragonabile a quella che investe il nostro Pianeta grazie alla vicina e costante azione della sua stella madre. Certo una nana rossa brilla debolmente se paragonata alla nostra stella, con una fascia di abilità così vicina da mettere a rischio l’atmosfera di pianeti con un periodo orbitale così breve (per Gliese 832C si tratta di 36 giorni) ma “il pianeta potrebbe avere temperature simili alla Terra, anche se con ampie escursioni stagionali”, si legge nel comunicato stampa del Planetary Habitability Laboratory. Ma, come riportato in un precedente articolo su Media INAF, se il pianeta avesse una atmosfera densa, questa potrebbe surriscaldarlo al punto da trasformarlo in una Super Venere. Secondo il Terra Similarity Index (ESI) – una misura di quanto un oggetto di massa planetaria sia fisicamente simile al nostro Pianeta, dove con valore 1 si intende una piena congruenza con la Terra – Gliese 832C ha ottenuto un punteggio di 0,81. Paragonabile ad altri esopianeti già analizzati in passato come Gliese 667C (ESI = 0,84) e Kepler 62E (ESI = 0,83).  Gliese 832C entra di diritto nella top 3 dei pianeti simili alla Terra e di gran lunga “il più simile alla Terra”, prosegue il comunicato. Anche se, com’è naturale, “bisogna considerare una serie di incognite che potrebbero renderlo inospitale, come la composizione della massa o la presenza di un’atmosfera”. Wittenmyer e colleghi sottolineano che mentre sistemi stellari simili al nostro sono piuttosto rari,quello di Gliese 832 rappresenta con buona approssimazione una versione in miniatura del Sistema Solare, con un pianeta interno simile alla Terra e uno esterno del tutto simile ai nostri pianeti giganti: Gliese 832B, come il freddo Giove e con un periodo di rivoluzione di 9,4 anni, potrebbe aver giocato un ruolo dinamico simile a quello avuto dai giganti gassosi nel Sistema Solare.
di Davide Coero Borga (INAF)

Aloni sterili e materia oscura

Quanto conosciamo davvero del nostro Universo? La risposta lascia senza parole: solo il 5% del cosmo è stato studiato finora, ciò vuole dire che il restante 95% è ancora da scoprire. Questa larghissima fetta di Universo ancora sconosciuto è costituita da materia ed energia oscura. Di recente la caccia alla materia oscura (che si ritiene costituisca l’85% della massa dell’Universo) ha fatto un altro passo in avanti grazie a nuove simulazioni realizzate da supercomputer che hanno mostrato l’evoluzione del nostro “Universo locale” dal Big Bang ai giorni nostri. Un gruppo di fisici della Durham University (Regno Unito) ha affermato che queste simulazioni potrebbero migliorare la comprensione della misteriosa materia oscura. Carlos Frenk, direttore dell’Istituto di cosmologia computazionale e primo autore dello studio, dice: “Dietro questa ricerca ho perso ore e ore di sonno per 30 anni. La materia oscura è la chiave di tutto ciò che sappiamo delle galassie, ma non ne conosciamo la natura esatta”. Quello che porterà alla soluzione del mistero è approfondire la conoscenza delle galassie e della loro formazione. Gli scienziati ritengono che ammassi di materia oscura (o aloni) hanno intrappolato dall’inizio dei tempi il caldo gas intergalattico diventando così il luogo perfetto per la nascita delle galassie, ma molti non sono mai riusciti a passare alla fase successiva a causa delle forti radiazioni. Ovviamente parliamo di miliardi e miliardi di anni fa: basti pensare che la galassia più antica oggi conosciuta (z8_GND_5296) è nata quando l’universo aveva solo 700 milioni di anni, ossia il 5% della sua età attuale che è di 13.8 miliardi di anni. La teoria cosmologica prevede che il nostro vicinato cosmico dovrebbe essere pieno di milioni di piccoli aloni, ma in realtà sono solo poche decine le piccole galassie osservate attorno alla Via Lattea. Quindi c’è qualcosa là fuori che gioca a nascondino nel buio cosmico. Frenk ha aggiunto: “Sappiamo che non ci può essere una galassia in ogni alone, ma la domanda è: ‘Perché no?’”. Il team di ricerca crede di aver trovato la risposta all’arcano: con le nuove simulazioni EAGLE è stato mostrato come e perché milioni di aloni attorno alla nostra galassia e alla vicina Andromeda non hanno mai prodotto alcuna galassia diventando, in effetti, “ambienti sterili”. Come si suol dire, non tutto è perduto perché, in realtà, da alcuni aloni sono riusciti a mantenere all’interno il gas dal quale poi sono nate delle galassie. I risultati dello studio sono stati presentati all’Astronomical Society’s National Astronomy Meeting di Portsmouth. “Grazie alle nuove simulazioni sappiamo che se le nostre teorie dovessero essere corrette allora l’Universo sarebbe pieno di aloni sterili e incapaci di dar vita a nuove galassie”. La ricerca è stata la prima a simulare l’evoluzione del nostro Gruppo locale di galassie, di cui fanno parte la Via Lattea, Andromeda e molte altre più piccole e isolate. Till Sawala dice: “Quello che abbiamo visto è un autogol cosmico. Sapevamo già che la prima generazione di stelle aveva emesso radiazioni talmente intense da riscaldare il gas intergalattico a temperature più calde rispetto alla superficie del Sole. Dopo di che, il gas era diventato tanto caldo da impedire un’ulteriore formazione stellare lasciando molti aloni con scarse possibilità di formare galassie”. Il ricercatore aggiuge poi che “siamo stati in grado di dimostrare che il riscaldamento cosmico non era semplicemente una lotteria con un paio di fortunati vincitori. Invece, si trattava di un processo di selezione rigoroso e solo gli aloni che sono cresciuti abbastanza velocemente sono risultati idonei per la formazione stellare di seconda generazione”. Lo sguardo ravvicinato sul Gruppo Locale che hanno creato con le simulazioni i ricercatori è parte del progetto EAGLE, uno dei primi tentativi di simulare, dai primi momenti, la nascita delle galassie. Scrutando l’Universo virtuale, gli esperti della Durham University hanno trovato galassie che sembrano straordinariamente simili alla nostra, circondate da innumerevoli aloni di materia oscura, solo una piccola parte delle quali contengono galassie. Queste simulazioni sono state rese possibili grazie all’utilizzo della “Cosmology Machine”, che è parte delle strumentazioni della DiRAC: si tratta di un supercomputer che ha 5000 volte la potenza di un pc casalingo e oltre 10mila volte più memoria.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Se a fare scintille è un asteroide: ecco il salvavita spaziale

Scorre invisibile dentro gli elettrodomestici che utilizziamo, scivola zitta dietro battiscopa, mura domestiche, e persino nello spazio siderale: è l’elettricità. E se sulla Terra dietro le prese elettriche c’è sempre un salvavita che rimedia alle nostre sbadataggini, nel mezzo del Sistema Solare può bastare un asteroide sovraccarico per prendere una scossa indimenticabile. Con il pericolo invisibile della corrente elettrica non si scherza e alla NASA c’è chi lavora sodo per evitare che sonde e astronauti finiscano per essere attraversati da un fastidioso quanto inaspettato flusso di elettroni. È così che i ricercatori dell’agenzia spaziale statunitense hanno sviluppato un software in grado di prevedere il risultato dell’interazione tra plasma, radiazione solare e superficie degli asteroidi con una precisione di dettaglio senza precedenti. Sponsor del progetto è il Solar System Exploration Research Virtual Institute (SSERVI), ex NASA Lunar Science Institute, che già nel passato ha rivolto uno sguardo attento al mondo invisibile degli asteroidi elettrici. Lo spazio, insomma, potrà anche apparire vuoto a una prima occhiata, ma non si tratta di totale assenza di materia. E in tempi in cui agenzie spaziali e società minerarie sognano di agganciare asteoridi per uso scientifico e commerciale, certo vale la pena spendere qualche minuto a riflettere sugli incidenti in cui c’è il rischio di inciampare. Specie se prendono i contorni di un brutto corto circuito. Il vento solare soffia dalla superficie della nostra stella a milioni di chilometri orari e permea l’intero Sistema Solare, formando mulinelli e vortici nella sua scia. Il campo magnetico trasportato dal plasma prende curve, spigoli e urti ogni qual volta incontra un altro campo magnetico che circonda un oggetto. Anche la Terra, ben avvolta nella sua magnetosfera di tanto in tanto subisce i duri contraccolpi del Sole, inquieto, in forma di vere e proprie tempeste elettromagnetiche capaci di mettere KO la più sofisticata delle tecnologie o la rete elettrica che le alimenta. Su oggetti privi di atmosfera come lune e asteroidi le cose vanno anche peggio:  la nebbia di elettroni espulsa dal Sole fa sì che le superfici illuminate assumano una forte carica positiva, mentre le zone rimaste in ombra cercano di porre rimedio alla ridistribuzione di particelle subatomiche con una decisa carica negativa. Il plasma solare è un gas elettricamente conduttivo dove il materiale magmatico estruso dalla stella viene sbriciolato in minuscole particelle, relativamente leggere, cariche elettricamente e migliaia di volte più massicce. Michael Zimmerman, responsabile di progetto della Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory di Laurel, nel Maryland, riassume così i risultati del lavoro svolto dal suo team di ricerca: “Il nostro, è il primo modello a fornire un’immagine precisa della complessa interazione fra attività solare e oggetti di relativamente piccola dimensione, come gli asteroidi. Merito di un software capace di elaborare simulazioni con efficacia e in tempi brevi”. “Conoscere a fondo la disposizione delle cariche elettriche sulla superficie di un asteroide può aiutarci a individuare le aree per gestire in totale sicurezza un primo contatto con l’oggetto, senza farci male”, spiega William Farrell del NASA Goddard Space Flight Center di Greenbelt. “Se un astronauta agganciato a un veicolo spaziale esposto alla luce del Sole (e quindi presumibilmente carico positivamente) ha un contatto con la superficie in ombra di un asteroide, potrebbe fungere da ponte elettrico e venire attraversato da un flusso di elettroni”. Resta da capire se si tratta di un pizzicotto sopportabile come quello che sulla Terra sperimentiamo con la portiera dell’auto, nella secca stagione invernale, o è qualcosa di più serio, capace di compromettere la riuscita di una missione spaziale. Trattandosi di elettrostatica, inoltre, almeno stando a quanto suggerisce lo studio, bisognerebbe calcolare le probabilità che fenomeni così particolari possano avere luogo. Il modello NASA mostra fenomeni già osservati in passato, ad esempio sulla Luna. Insomma, come con qualsiasi altro modello a computer, i dati devono essere confermati da misure reali.
di Davide Coero Borga (INAF)

Una corona più grande per il Sole

La corona solare, ovvero la porzione più esterna dell’atmosfera che avvolge la nostra stella, è molto più estesa di quanto finora ritenuto. Grazie alle osservazioni della missione STEREO della NASA gli scienziati sono riusciti a determinarne i nuovi confini, che ora sono stati fissati alla considerevole distanza di otto milioni di chilometri dalla superficie del Sole. Questi risultati, pubblicati in un articolo sulla rivista The Astrophysical Journal, contribuiscono a definire il limite interno dell’eliosfera, la bolla di plasma generata dal vento solare che ingloba la Terra e gli altri pianeti , tracciando l’estensione del Sistema solare nella sua interezza. “Abbiamo monitorato la propagazione di onde di tipo sonoro nelle zone più esterne della corona e le abbiamo usate per mappare la struttura della tenue atmosfera solare” spiega Craig DeForest, ricercatore del Southwest Research Institute di Boulder, negli Stati Uniti, primo autore della ricerca. “Non possiamo ascoltare i suoni direttamente nello spazio vuoto, ma tramite accurate analisi abbiamo seguito le loro oscillazioni mentre attraversano la corona”. Le onde osservate dai ricercatori sono di tipo magnetosonico (o di Alfvén), un incrocio tra quelle sonore e quelle magnetiche. A differenza delle onde sonore sulla Terra, che oscillano diverse centinaia o migliaia di volte al secondo, le onde magnetosoniche identificate con le osservazioni di STEREO sono molto più ‘pigre’: impiegano infatti ben quattro ore per compiere una sola oscillazione e si propagano all’interno di materiale solare connesso direttamente alla nostra stella fino alla distanza di otto milioni di chilometri. Oltre questo limite, le propaggini dell’atmosfera solare si staccano definitivamente e si propagano nello spazio interplanetario in un flusso costante, ovvero il vento solare.
di Marco Galliani (INAF)

L’impronta chimica primordiale: nuovi indizi sulla formazione delle prime stelle

Nuovi indizi sulla formazione delle prime stelle e galassie, sono quelli rilevati dal un gruppo di archeologi galattici. Gli indizi sono stati ottenuti osservando le caratteristiche chimiche di stelle “fossili” presenti nell’alone, interno ed esterno, che circonda la nostra galassia. “Sappiamo – dice Daniela Carollo ricercatrice della Macquarie University (Australia) e dell’INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino – che alcune di queste stelle fossili sono molto vicine a come doveva essere fatta una stella formata dal solo materiale prodotto dal Big Bang, e per questo pensiamo che in loro vi sia la testimonianza dei primi eventi di nucleosintesi dell’Universo”, avvenuti all’interno delle prime stelle . L’alone interno ed esterno della Via Lattea sono due distinte popolazioni stellari che differiscono nelle loro proprietà cinematiche, orbitali e composizione chimica, scoperta questa effettuata nel 2007 dalla stessa Carollo e un team di americani e australiani. Sia nell’alone interno che esterno della Via Lattea vi sono stelle ricche di carbonio e povere di metallo, le cosiddette stelle CEMP (carbon-enhanced metal-poor). Alcune di queste stelle sono nate prima che si formasse la nostra galassia e sono caratterizzate da una scarsa presenza di metalli rispetto al nostro Sole e un grande quantitativo di carbonio nella loro atmosfera. Presentano inoltre una caratteristica presenza di elementi chimici leggeri come il magnesio, il calcio e l’ossigeno. Il team di astronomi, italiani, australiani e americani, ha inoltre evidenziato come le stelle CEMP dell’alone esterno avessero una scarsa presenza di metalli più pesanti del ferro e fosse invece il contrario per l’alone interno. Le prime vengono chiamate le stelle CEMP-no e le seconde CEMP-s. “E’ la differenza di caratteristiche tra la popolazione interna ed esterna dell’alone che rivela molto circa la formazione delle galassie e delle prime stelle” sottolinea la Carollo. “Le prime stelle sono apparse circa 200-400 milioni di anni dopo il Big Bang, composte dagli elementi che il Big Bang aveva prodotto, idrogeno ed elio. Questa primordiale popolazione non è mai stata osservata, ma ha lasciato la propria impronta chimica nelle generazioni successive di stelle”. “Crediamo – continua Daniela Carollo – che questa impronta appartenga in particolare alla classe di stelle CEMP-no. Infatti quasi tutte le stelle più carenti di metallo nella Via Lattea appartengono a questa categoria, inclusa la stella più antica e piu’ povera di metalli della Via Lattea recentemente scoperta e vecchia 13.6 miliardi di anni. La maggior parte delle stelle povere di metallo CEMP-no sono nate prima che si formasse la Via Lattea, nella nube di gas primordiale inquinato dagli elementi chimici prodotti dall’esplosione delle prime stelle”. Più pura è quindi l’impronta chimica, cioé più bassa è la presenza di metalli pesanti, più vecchia è la stella e più vicino all’inizio dell’universo si è formata”. Insomma una parte significativa delle stelle che si trovano nella componente di alone esterno della nostra galassia hanno l’impronta chimica delle prime stelle. Le CEMP-no e le CEMP-s hanno differenti progenitori. Nel caso delle CEMP-no l’esplosione come supernova delle prime stelle massicce (10-60 volte più massive del Sole). I progenitori delle CEMP-s sono state invece stelle di massa intermedia con una compagna di piccola massa con la quale ha avuto un trasferimento di massa. “Capire la formazione delle stelle CEMP-no e CEMP-s e la loro struttura chimica ci dice quanto massicce fossero le nubi di gas primordiale e quante stelle fossero presenti”, aggiunge Daniela Carollo. La scoperta suggerisce che le nubi di gas che hanno formato l’alone interno della Galassia erano molto grandi e affollati di stelle 2-3 volte la massa del Sole, mentre le nubi di gas che hanno formato l’alone esterno erano piccole e contenenti una o poche stelle massicce che hanno vissuto un breve periodo (qualche milione di anni), prima di esplodere come supernova di bassa energia e produrre la sequenza di elementi chimici osservati nelle stelle CEMP-no.
di Francesco Rea (INAF)

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