Pleiadi: più vicine che mai, anzi no

Sembra quasi di poterla toccare la Chioccetta che il Pascoli, ne Il gelsomino notturno, immagina zampettare nel cielo notturno seguita da un pigolio di stelle. E dev’essere sembrato vicino per davvero al satellite europeo Hipparcos l’ammasso delle Pleiadi, se dai suoi dati risulta distante appena, si fa per dire, 390 anni luce dal nostro pianeta. Un dato preoccupante per chi, in astronomia, era abituato a figurarselo almeno 40 anni luce più lontano. L’ammasso delle Pleiadi è composto da stelle giovani e calde, molto luminose, formatesi circa 100 milioni di anni fa. Un piccolo laboratorio cosmico per comprendere come possano formarsi simili strutture. E un punto di riferimento per chi si è servito delle Sette sorelle come parametro di riferimento per stimare la distanza di altri ammassi stellari, più lontani. Per verificare la misura di Hipparcos è sceso in campo un gruppo di ricerca guidato da Carl Melis, dell’Università della California, San Diego. Melis e colleghi si sono serviti di una rete mondiale di radiotelescopi per rendere la nuova misurazione più accurata possibile. Un parco mezzi impressionate: Dal Very Long Baseline Array (VLBA), il sistema di dieci radiotelescopi che si estende dalle Hawaii alle Isole Vergini, al Robert C. Byrd Green Bank Telescope in West Virginia, dal William E. Gordon Telescope dell’Osservatorio di Arecibo a Puerto Rico all’Effelsberg Radio Telescope in Germania. Per saperne di più abbiamo raggiunto al telefono Mario Lattanzi dell’INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino e responsabile del gruppo di coordinamento italiano di Gaia, il satellite dell’ESA lanciato alla fine dello scorso anno (che dovrà mappare circa 1,5 miliardi di oggetti nella Galassia), e cui toccherà in qualche modo dare una risposta definitiva alla questione aperta sulla distanza delle Pleiadi. “La rete di radiotelescopi da Terra messa in piedi dal team statunitense fornisce una misura diretta della distanza dell’ammasso, determinata attraverso la misura della parallasse trigonometrica, proprio come per le misure di Hipparcos”, spiega Lattanzi. “La differenza sta nella qualità del dato. La precisione relativa della rete di radiotelescopi statunitensi si aggira attorno all’1%. Decisamente meglio del dato di Hipparcos. Tanto meglio che la differenza fra i due rilevamenti, quello dei radiotelescopi e quello del satellite, non può essere spiegata in termini di margine di errore”. Ed ecco la discrepanza diventa problema, controversia scientifica. Secondo il gruppo di Melis le Pleiadi si trovano a 443 anni luce di distanza. Si tratta della misura più accurata e precisa mai fatta prima d’ora. Il che è un sollievo, perché saremmo abbastanza vicini ai dati precedenti a Hipparcos, su cui si basano una serie di modelli standard di formazione stellare.Cos’è successo però al satellite? In oltre quattro anni di lavoro ha raccolto dati per 118.000 stelle, e le cause di errore sulla misurazione delle Pleiadi resta sconosciuta. Ecco allora che il satellite Gaia, lanciato il 19 dicembre dello scorso anno e appena entrato in fase operativa dopo alcuni mesi di messa a punto tecnica, è destinato a diventare il ‘giudice’ di questa controversia astronomica. “Ci aspettiamo che la misura della parallasse a fine missione sarà migliore di un quarto di mas ovvero 25 micro-secondi-d’arco per le stelle più brillanti della quindicesima magnitudine (ndr: come Hipparcos anche Gaia lavora nella parte visibile dello spettro), che è il caso delle stelle misurate (nel radio) dall’esperimento che ha interessato VLBI”, spiega Lattanzi. “Questa precisione di Gaia promette un errore relativo sulla distanza delle Pleiadi di meno dello 0.3%, quindi almeno tre volte meglio del dato VLBI”.
di Davide Coero Borga (INAF)

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Violento impatto fra due grossi asteroidi

Chiunque sia stato, quel che è certo è che ha sollevato un bel polverone. Chi ne è stato testimone, dice il comunicato stampa della NASA, ne è rimasto addirittura scioccato. Ma cos’è successo di così catastrofico? Una collisione di quelle serie: se la ricostruzione della dinamica dell’incidente proposta sulle pagine di Science è corretta, si tratterebbe d’un frontale fra due asteroidi. Di quelli grossi. Due tir protoplanetari di massa sufficiente a dar vita, con i rottami prodotti dall’impatto, a un pianeta roccioso nuovo di zecca. Teatro dello scontro è una stella da bollino rosso, NGC 2547-ID8. Situata nella costellazione delle Vele a circa 1.200 anni luce da noi, con i suoi 35 milioni di anni d’età è ancora una bambina. Là attorno, dunque, tutto deve ancora accadere: in media occorrono infatti circa 100 milioni di anni per arrivare a pianeti rocciosi pienamente formati. Perciò gli astronomi già sapevano che valeva la pena tenerla d’occhio. Dal maggio 2012 l’avevano così posta sotto stretta osservazione, orientando la telecamera a infrarossi del telescopio spaziale Spitzer in quella direzione molto di frequente, anche una volta al giorno. Dall’agosto 2012 al gennaio del 2013 la sorveglianza venne forzatamente interrotta a causa del Sole, che si era messo di mezzo, rischiando di accecare il sensibilissimo occhio del telescopio. Ma non appena Spitzer poté tornare a volgere il suo sguardo verso la stella, lo scenario che si parò innanzi agli scienziati si presentò drammaticamente cambiato: NGC 2547-ID8 appariva circondata da una massa di detriti che prima non c’era, frammenti di materiale planetario che avevano tutta l’aria di essere i rottami d’una recente collisione. «Riteniamo che due grandi asteroidi si siano schiantati l’uno contro l’altro, sollevando un’enorme nube di grani di polvere – grani con dimensioni come quelle di una sabbia finissima – che si stanno ora frantumando a vicenda, allontanandosi lentamente dalla stella», ricostruisce il primo autore dello studio pubblicato sull’ultimo numero di Science, Huan Meng, dottorando presso l’Università dell’Arizona, a Tucson. Già in passato Spitzer aveva osservato i resti di possibili collisioni fra asteroidi, ma questa è la prima volta in cui gli scienziati hanno a disposizione i dati sia prima che dopo l’impatto planetario. Dati che consentono di approfondire la dinamica del processo violento all’origine, si ritiene, della formazione di pianeti rocciosi come il nostro. La stessa Luna, del resto, sembra essere il prodotto di un gigantesco impatto fra una proto-Terra e un oggetto delle dimensioni di Marte. «Stiamo assistendo alla formazione d’un pianeta roccioso proprio sotto ai nostri occhi», dice uno dei coautori dell’articolo, George Rieke, anch’egli dell’Università dell’Arizona. «È un’occasione unica per studiare questo processo praticamente in tempo reale».
di Marco Malaspina (INAF)

Energia solare in tempo reale

Energia solare in tempo reale. È quanto è riuscito a fare l’esperimento dell’INFN, Borexino, installato ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, che ha trovato la perfetta corrispondenza tra l’energia rilasciata oggi al centro della nostra stella e quella prodotta centomila anni fa. Il risultato è pubblicato nel numero di questa settimana della rivista Nature. Un risultato che rappresenta una “prima volta” nella storia dell’indagine scientifica della nostra stella. Borexino è riuscito a realizzare in tempo reale la misura dell’energia del Sole rivelando i neutrini prodotti da reazioni nucleari all’interno della massa solare: queste particelle, infatti, impiegano solamente pochi secondi a uscire da essa e otto minuti per arrivare fino a noi. Le precedenti misure dell’energia solare, invece, erano sempre state realizzate sulle radiazioni (fotoni) che attualmente illuminano e scaldano la Terra e che si riferiscono alle stesse reazioni nucleari, ma avvenute centomila anni fa: è questo, infatti, il tempo che l’energia mediamente impiega per attraversare la densa materia solare e raggiungere la sua superficie. Il confronto fra la misura dei neutrini pubblicata da Borexino e le precedenti misure riguardanti l’emissione di energia raggiante dal Sole ha mostrato che l’attività solare non è cambiata negli ultimi centomila anni. «Grazie ai risultati di questa nuova ricerca di Borexino tocchiamo con mano, mediante i neutrini prodotti nella reazione protone-protone (p-p), che è la catena di fusioni nucleari p-p a far funzionare il Sole, fornendo proprio l’energia che si misura con i fotoni: insomma questo prova che il Sole è una grande centrale a fusione nucleare», commenta Gianpaolo Bellini tra i padri dell’esperimento Borexino, dell’Università di Milano. Il rivelatore Borexino, installato nei Laboratori sotterranei del Gran Sasso dell’INFN, è riuscito a misurare il flusso di neutrini prodotti all’interno del Sole nella reazione di fusione di due nuclei di idrogeno per formare un nucleo di deuterio: questa è la reazione iniziale del ciclo di fusioni nucleari che produce complessivamente circa il 99% dell’energia solare. Fino ad ora, Borexino era riuscito a misurare i neutrini da reazioni nucleari che facevano parte della catena originata da questa reazione o appartenenti a catene secondarie, che contribuiscono in modo decisamente minore alla produzione energetica solare, ma che sono stati fondamentali per la scoperta di alcune cruciali proprietà fisiche di questa evanescente particella elementare, il neutrino. La difficoltà della misura ora realizzata è dovuta all’energia estremamente ridotta di questi neutrini (hanno infatti un’energia massima di 420 keV), la più piccola rispetto agli altri neutrini emessi dal Sole, che pure hanno livelli energetici così bassi da rendere quasi proibitiva la loro misura, e che solo Borexino è riuscito e riesce a misurare. Queste performance fanno di Borexino un rivelatore unico al mondo, grazie alle tecnologie d’avanguardia impiegate nella sua costruzione, che gli hanno permesso di studiare non solo i neutrini emessi dal Sole, ma anche quelli prodotti dalla nostra Terra. L’esperimento Borexino, frutto di una collaborazione fra Italia, Germania, Francia, Polonia, Stati Uniti e Russia, prenderà dati almeno per ancora quattro anni, migliorando la precisione delle misure già fatte e affrontandone altre di grande importanza sia per la fisica delle particelle, sia per l’astrofisica.
di Sara Cacciarini e Antonella Varaschin(INAF)

L’infanzia turbolenta di una super galassia

Assistere alla nascita di un bambino è una delle esperienze più emozionanti della vita. Pensate, allora, come dev’essere stato per un gruppo di astronomi fare da spettatori alle prime fasi della formazione di una galassia massiccia, processo finora solo teorizzato. Il cantiere cosmico, soprannominato Sparky, è un nucleo galattico denso e sfolgorante, illuminato da milioni di stelle appena nate e che si sono formate a un ritmo a dir poco velocissimo. La scoperta è stata realizzata grazie ai dati ottenuti dal telescopio orbitante di NASA/ESA Hubble, da Spitzer della NASA e dall’osservatorio spaziale dell’ESA Herschel, mentre a Terra è stato utilizzato il W.M. Keck Observatory alle Hawaii. Lo studio è stato pubblicato di recente su Nature. Gli astronomi hanno osservato il centro pulsante della galassia, GOODS-N-774,  come appariva in un’epoca prossima a quella della sua formazione, 11 miliardi di anni fa (“solo” tre miliardi di anni dopo il Big Bang). Gli esperti ritengono che la galassia compatta abbia poi continuato a crescere, magari diventando una galassia ellittica gigante. “Non avevamo mai assistito a un processo di formazione simile e in grado che di creare una galassia così densa”, ha spiegato Erica Nelson della Yale University a New Haven, Connecticut, prima autrice dello studio. “Abbiamo il sospetto che questo sia un caso eccezionale nell’Universo primordiale. L’Universo che conosciamo oggi non sarebbe in grado di formare un simile nucleo galattico”. Paragonata alla Via Lattea, la galassia avvistata da Hubble, Spitzer ed Herschel è molto meno estesa ma già contiene una massa circa doppia di quella posseduta dalla nostra Galassia, tutta concentrata, sotto forma di stelle, gas e polveri, in una regione di soli 6.000 anni luce di diametro(basti pensare che la Via Lattea ha un diametro di circa 100.000 anni luce). La galassia appena scoperta può essere la capofila di una popolazione molto più grande di oggetti simili che sono, però, oscurati dalla polvere. “Sono ambienti molto estremi”, ha detto Nelson. “È come una fucina medievale dove si forgiano nuove stelle: c’è un sacco di turbolenza e movimenti caotici. Se fossimo al suo interno, il cielo che vedremmo sarebbe illuminato dalla luce delle giovani stelle e sarebbe attraversato da polvere, gas e resti di astri esplosi”. Dopo averne determinato le dimensioni con le immagini di Hubble, il team ha indagato tra i dati d’archivio dei telescopi nell’infrarosso Spitzer e Herschel per capire quale sia stato a quell’epoca il tasso di formazione stellare della galassia. I risultati indicano che Sparky sta producendo circa 300 stelle ogni anno (in confronto, la Via Lattea produce circa 10 stelle all’anno). Il ritmo è davvero forsennato e gli scienziati hanno anche trovato una spiegazione: sembrerebbe che il centro galattico si sia formato all’interno di un pozzo gravitazionale di materia oscura, una forma invisibile di materia che costituisce l’impalcatura su cui si sono formate le galassie nell’Universo primordiale. Enormi quantità di gas confluirebbero all’interno di questo pozzo innescando così la formazione stellare. L’enorme quantità di gas e polveri all’interno di una regione di formazione stellare estrema come questa può spiegare perché queste galassie compatte hanno eluso la caccia condotta loro dagli astronomi fino ad ora. La formazione di nuove stelle produce come ‘effetto collaterale’ anche la massiccia emissione nello spazio di polvere, che si accumula all’interno della galassia bloccando quasi completamente, come un gigantesco bozzolo, la luce delle stelle al suo interno. Sparky, infatti, era a malapena visibile e la sua scoperta ha richiesto l’unione di diversi strumenti: la Wide Field Camera 3 di Hubble, e poi Spitzer e Herschel che hanno osservato nella banda infrarossa le fasi di crescita della galassia. Gli esperti pensano che Sparky abbia mantenuto questo ritmo forsennato di formazione stellare per oltre un miliardo di anni. Poi, la galassia avrebbe rallentato la produzione fino a fermarsi. Con il passare del tempo GOODS-N-774 avrebbe fagocitato galassie satelliti più piccole, espandendosi verso così nei successivi 10 miliardi di anni, fino ad arrivare, nell’epoca attuale, a delle dimensioni mastodontiche. “Abbiamo cercato questa galassia per anni, e finalmente siamo riusciti a individuarla”, ha detto un membro del team di ricerca Pieter van Dokkum, dell’Università di Yale. “Adesso sospettiamo ci siano altre galassie come questa che sono ancora più deboli nel vicino infrarosso”. Sicuramente con i telescopi a raggi infrarossi del futuro, come il James Webb Space Telescope della NASA, gli scienziati riusciranno a “scavare” nella polvere cosmica per trovare altri oggetti simili.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Storia del clima marziano

Oggi è un territorio asciutto e gelido. E certo anche Curiosity sarebbe d’accordo nel definirlo un luogo decisamente inospitale. Ma è possibile che in un lontano passato, il Pianeta rosso sia stato un posto caldo, umido, ospitale? La vita ha potuto svilupparsi sulla superficie marziana? E se sì, a quando risale il cattivo tempo – nel senso meteorologico – del Marte che conosciamo? La risposta a questa raffica di domande che da anni attanagliano scienziati di mezzo mondo potrebbe arrivare da una nuova e sorprendente ricerca in corso presso il National High Magnetic Field Laboratory, fornendo elementi conclusivi anche per una eventuale e futura colonizzazione di Marte. Analizzando le tracce chimiche intrappolate all’interno di un antico meteorite di origine marziana, conosciuto come Black Beauty, il gruppo di ricerca internazionale guidato dal professor Munir Humayun della Florida State University è riuscito a ricostruire la storia passata, e a tratti incredibile, del clima sul pianeta rosso. La scoperta di un violento e brusco cambiamento climatico nella storia marziana è stata appena pubblicata da Nature Geoscience con il titolo: Record of the ancient Martian hydrosphere and atmosphere preserved in zircon from a Martian meteorite. Cosa significhi è presto detto: i ricercatori hanno trovato prove di un importante cambiamento climatico fra i campioni di minerali custoditi nello scuro e lucido frammento di meteorite, ritrovato dai beduini nel 2011 in mezzo al deserto del Sahara. In tutti e cinque i frammenti appartenenti a NWA 7533, questa la sigla tecnica del meteorite, sono presenti schegge di zircone: una struttura minerale piuttosto abbondante nella crosta terrestre e che si forma durante il raffreddamento di estrusi lavici. Non un semplice sasso insomma ma, come spiega Munir Humayun: “Un minerale capace di intrappolare nella sua struttura tutto quello che lo circonda. Trovare uno zircone è come trovare un orologio, tiene traccia del tempo trascorso fin dalla sua formazione”. È così che il gruppo di ricerca di Humayun ha scoperto, non senza sorpresa, che gli zirconi presenti nei campioni marziani hanno qualcosa come 4,4 miliardi di anni di età. Si sono dunque formati quando Marte era piuttosto giovane, un tempo in cui il pianeta potrebbe anche essere stato in grado di sostenere la vita. “Oggi sappiamo che all’epoca c’era acqua in abbondanza su Marte, ma qualcosa ha cambiato in modo drastico le cose”, spiega Humayun. “Il pianeta che conosciamo adesso, un deserto gelido e asciutto, è figlio di un sistema climatico che resiste immutato da almeno 1,7 miliardi di anni. L’acqua latita dai cicli climatici del Pianeta rosso da un tempo molto lungo”. Il mistero del clima marziano sta tutto negli zirconi. Essi contengono ossigeno, un elemento con tre isotopi (gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno identico numero di protoni ma differente quantità di neutroni). Su Marte l’ossigeno è presente in atmosfera, nell’idrosfera e nel suolo roccioso. I raggi ultravioletti provenienti dal Sole incidono in maniera determinante sulla distribuzione dei tre isotopi nella sottile atmosfera che avvolge il pianeta. Così, quando il vapore acqueo si condensa nel terreno a termine del ciclo, le rocce fungono da registratori naturali del clima marziano. Un pianeta caldo e umido deve avere un’atmosfera densa e capace di filtrare in maniera efficace l’ultravioletto, che quindi non può incidere sulla distribuzione degli isotopi di ossigeno. Così è, invece, da quasi due miliardi di anni. Per misurare le proporzioni degli isotopi di ossigeno negli zirconi è stato coinvolto un secondo gruppo di ricerca, guidato dal professor Alexander Nemchin. Si sono serviti dell’attrezzatura NordSIMS dello Swedish Museum of Natural History. “È grazie a questi dati precisi che adesso abbiamo una traccia isotopica di come il clima sia cambiato”, spiega Humayun. Il clima su Marte ha subito un cambiamento drastico. Ora sappiamo quando. Ma non il perché.
di Davide Coero Borga (INAF)

Clima nuvoloso su WISE J0855-0714

La molecola dell’acqua è una delle più abbondanti dell’universo ed è stata trovata evidenza della sua presenza in quasi tutte le classi di oggetti celesti. Quello che ancora mancava era evidenza dell’esistenza di nubi di vapor d’acqua (o meglio di cristalli di ghiaccio). Nubi di ammoniaca, metano e di acido solforico sono state rivelate sui pianeti del sistema solare, ma le nubi d’acqua sono specifiche della Terra e fanno qualche saltuaria ed evanescente comparsa su Marte. Dati nel vicino infrarosso, raccolti dal telescopio Magellan Baade di 6,5 m in Cile, sembrerebbero suggerire la presenza di nubi di cristalli di ghiaccio in una nana bruna dal nome poco eccitante di WISE J0855-0714, perché scoperta dei dati del satellite NASA WISE. La nana bruna in questione è un oggetto isolato, grossomodo delle dimensione di Giove, ma da 3 a 10 volte più massivo del nostro pianeta gigante. Spicca nella classe delle stelle che non sono riuscite ad accendersi per la sua temperatura decisamente freddina, poco sotto il punto di congelamento dell’acqua, e per la sua vicinanza al sistema solare, appena 7,3 anni luce. Risulta quindi il quarto oggetto celeste più vicino al sole, dopo Alpha Centauri, La stella di Barnard e Luhman 16. WISE J0855-0714 è interessante perché offre la possibilità di osservare un oggetto isolato, non molto diverso da un pianeta gigante, senza l’ingombrante presenza di una stella. Un’occasione unica che ha scatenato l’interesse di Jacqueline Faherty che, dopo anni dedicati allo studio dell’emissione ottica delle stelle di neutroni, si è convertita alle nane brune. I limiti superiori ricavati da tre notti di osservazione rendono WISE J0855-0714 la nana bruna più rossa mai studiata e, quando paragonati alle previsioni calcolate sulla base di modelli di atmosfere con e senza nubi di acqua o di acido solforico, sembrano indicare la presenza di nubi di cristalli di ghiaccio. Gli entusiasti autori si spingono fino a dire che il loro limite superiore sembra escludere una copertura nuvolosa superiore al 50%, ma ammettono che per validare le loro conclusioni occorrerà poter misurare lo spettro della nana bruna. Un compito che solo il JWST potrà portare a termine quando, finalmente, sarà operativo in orbita.
di Patrizia Caraveo (INAF)

I resti di supernova Puppis A

Quella che appare come una nube impetuosa è un’onda d’urto irregolare, che si estende nello spazio per circa 10 anni luce, generata da una supernova la cui deflagrazione sarebbe stata osservata dalla Terra 3.700 anni fa. Ciò che vediamo oggi è quanto resta dell’esplosione, il cosiddetto supernova remnant (SNR): una struttura chiamata Puppis A (dal nome della costellazione in cui si trova, quella della Poppa), a circa 7.000 anni luce da noi. Le delicate tinte color pastello dell’immagine rivelano la vicinanza, quasi una fusione, fra le strutture che emettono a infrarossi e quelle che emettono a raggi X. La luce infrarossa, in particolare, è prodotta dalle particelle di polvere calda, ed è qui rappresentata nelle tonalità del rosso e del verde. In blu, invece, l’emissione in banda X, dovuta al materiale surriscaldato dall’onda d’urto della supernova. Nelle regioni in cui le emissioni a diverse lunghezze d’onda tendono a mescolarsi, ecco che l’immagine assume un incarnato più tenue e più chiaro. Là dove entra in collisione con le nuvole di polvere e di gas che riempiono lo spazio interstellare circostante, l’onda d’urto sembra invece diventare incandescente. Analizzando il bagliore infrarosso, gli astronomi sono giunti a concludere che la quantità totale di polvere presente nella regione è pari a circa un quarto della massa del nostro Sole. I dati raccolti dallo spettrografo a infrarossi a bordo di Spitzer mostrano come l’onda d’urto stia frantumando i fragili grani di polvere che riempiono lo spazio circostante. È proprio con esplosioni di supernova come questa che vengono forgiati gli elementi pesanti, destinati a loro volta a diventare materia prima per successive generazioni di stelle e pianeti. Studiare come i resti di supernova si espandono nella galassia, e il modo in cui interagiscono con la materia che incontrano, fornisce dunque indizi importanti sulle nostre origini.
Fonte: Supernova Seen In Two Lights (NASA/JPL)

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