Rosetta fissa l’appuntamento con la cometa: sarà i 12 novembre

L’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha deciso: la sonda Rosetta approderà con Philae sulla superficie della cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko il 12 novembre prossimo. Il luogo di approdo, noto come il sito J, si trova sul “lobo” più piccolo della cometa, la cosiddetta “testa”, ed è stato selezionato dopo sei settimane di analisi da parte degli strumenti a bordo di Rosetta. Il sito J è stato scelto con voto unanime della commissione perché è relativamentepianeggiante (meno di 30° di inclinazione per chilometro quadrato) e fornisce una sufficienteilluminazione a Philae, che ha bisogno della luce solare per ricaricarsi e proseguire le analisi dopo le prime 64 ore di funzionamento autonomo delle sue batterie. Nell’arco delle ultime due settimane il team ESA delle operazioni di volo hanno lavorato intensamente per identificare due traiettorie di approdo, una per il sito J e un’altra per il settore C, che verrà eventualmente utilizzato come sito di backup. In entrambi i casi le manovre, che avranno inizio al mattino, si completeranno nelle prime ore del pomeriggio (ora italiana) del prossimo 12 novembre. Il 14 ottobre avremo conferma definitiva del sito di approdo, quando saranno disponibili ulteriori dati ad alta risoluzione della superficie della cometa. Segnatevi queste date sul calendario, non mancate l’appuntamento con la storia. Sempre il 14 ottobre (o in quella settimana) l’ESA lancerà un concorso pubblico per dare un nome al sito di accometaggio. La sonda Rosetta accompagnerà la cometa per oltre un anno, intersecando le orbite di Giove, nel punto più lontano a quelle di Marte e Terra nel punto più vicino al Sole e una volta girato intorno al Sole riprenderà la sua via verso i confini del sistema Solare. In questo cammino i suoi undici strumenti di bordo analizzeranno in ogni dove la cometa e il suo comportamento, mentre i dieci del lande ci sveleranno i suoi segreti più “profondi”.
di Elisa Nichelli (INAF)

Curiosity all’attacco di Mount Sharp

Mentre le ombre della sera si allungavano sui laboratory del JPL della NASA a Pasadena, in California, la sera del 24 settembre scorso, su Marte il rover Curiosity con il suo trapano a percussione si apprestava a trivellare 6,7 centimetri dentro una formazione rocciosa alle pendici del Mount Sharp. I dati e le immagini ricevuti al JPL la mattina seguente hanno confermato il successo dell’operazione, grazie alla quale è stato raccolto un campione di roccia polverizzata, ora in attesa di entrare nella pancia del laboratorio ambulante per le analisi chimiche approfondite. «Questo sito di perforazione è nella parte più bassa dello strato di base della montagna, e da qui abbiamo intenzione di esaminare gli strati superiori, più giovani, esposti nelle vicine colline», ha detto il Deputy Project Scientist di Curiosity Ashwin Vasavada del JPL. «Questo primo sguardo alle rocce sottostanti il Mount Sharp è emozionante, perché si inizierà a delineare un quadro dell’ambiente al momento della formazione della montagna e degli eventi che hanno determinato la sua crescita». Dopo l’atterraggio su Marte nel mese di agosto 2012, e prima di iniziare la lunga marcia verso il Monte Sharp, Curiosity ha trascorso gran parte del primo anno della missione studiando produttivamente un’area molto più vicina al sito di atterraggio, ma in direzione opposta, denominata Yellowknife Bay. Dall’analisi delle rocce perforate in quel sito, la missione ha ricavato lo scenario di un antico fondale lacustre che, più di tre miliardi di anni fa, offriva le sostanze nutritive e un gradiente di energia chimica favorevoli per lo sviluppo di microbi, se mai ne esistessero all’epoca. Da Yellowknife Bay alla base del Mount Sharp, Curiosity ha trotterellato per più di 8 chilometri in circa 15 mesi, con solo poche pause su alcuni punti scientificamente interessanti. Ora, dopo tutta questa guida nel deserto, gli addetti alla missione possono finalmente dedicarsi alla ben più gratificante indagine sistematica degli strati rocciosi. «Abbiamo tirato il freno per studiare questa straordinaria montagna», ha detto il vice Project Manager di Curiosity Jennifer Trosper del JPL. «In definitiva, Curiosity è volato a centinaia di milioni di chilometri proprio per fare questo». Curiosity è arrivato il 19 settembre scorso ad un affioramento chiamato Pahrump Hills, che rappresenta una sezione dell’unità geologica di base della montagna, chiamata formazione Murray. Tre giorni dopo, il rover ha completato una procedura di mini-drill – una perforazione a profondità ridotta – sul bersaglio di foratura selezionato, Confidence Hills, per valutare l’idoneità del sito alla perforazione della roccia. Una prova simile effettuata il mese scorso aveva stabilito che la lastra di roccia presa allora in esame non era abbastanza stabile per sopportare un foratura piena. Confidence Hills ha superato questa prova, in quanto la roccia è più morbida rispetto ai tre precedenti targets che Curiosity ha trapanato per raccogliere campioni.  Tra il test e la vera e propria raccolta del campione di roccia polverizzata, i ricercatori si sono sbizzarriti a utilizzare gli strumenti sul montante centrale e sul braccio robotico di Curiosity per un controllo ravvicinato delle caratteristiche che contraddistinguono geometricamente la superficie delle rocce sedimentarie della formazione Murray. Queste tracce sono formate da accumuli di materiali resistenti, che si presentano sia come grappoli che come dendriti, disposti in ramificazioni ad albero. Studiando le forme e gli ingredienti chimici di questi rivoli fossili, il team spera di ottenere informazioni sulla possibile composizione dei fluidi che scorrevano in questa zona di Marte molto tempo fa. Il prossimo passo sarà quello di far transitare il campione di roccia polverizzata dal portacampioni a un’apposita paletta aperta, che si trova sempre sul braccio del rover, dove può essere visivamente valutata l’adeguata consistenza della polvere per le ulteriori fasi di setacciatura, porzionatura e consegna agli strumenti di laboratorio nascosti nella pancia di Curiosity. Insomma, il boccone non deve intoppare il delicato apparato digerente della sonda marziana, anche perché una lavanda gastrica, da quelle parti, è fuori discussione.
di Stefano Parisini (INAAF) Foto e video sul sito INAF

La stella che soffre di anemia

Non appena confermata la scoperta, all’inizio del 2014, gli Indiana Jones dell’astronomia – gli scienziati che lavorano sulla cosiddetta archeologia galattica – hanno immediatamente manifestato il loro entusiasmo: una stella, la più anemica dell’Universo conosciuto, con l’impronunciabile nome di SMSS J031300.36-670839.3 (SMSS J0313-6708 per gli amici) e la più bassa quantità di ferro mai rilevata.
C’è da capirli: le stelle povere di ferro forniscono indizi importanti sui primi momenti di vita dell’Universo durante il quale si è formata la prima generazione di stelle e galassie.
Ora un team di ricerca guidato da Miho N. Ishigaki del Kavli IPMU, Università di Tokio, fa un passo in più e in un articolo spiega come la formazione di questa affascinante stella, un po’ troppo anemica per passare inosservata, possa essere ricollegata alle grandi esplosioni di supernova avvenute durante le prime fasi dell’Universo. Secondo lo studio presentato dai giapponesi ci sono evidenze che le stelle massicce presenti in questo universo primordiale fossero già in grado di produrre quegli elementi pesanti di cui anche noi (proprio per via di quegli elementi chimici fondamentali alla vita, come il ferro che colora il sangue che ci scorre nelle vene) oggi siamo il risultato.
Nessuna stella “mostruosa” alle origini del cosmo, ma le stesse stelle massicce che anche oggi possiamo avvistare nel cielo.
Al principio l’Universo era popolato solo da elementi leggeri come idrogeno ed elio. Le prime stelle formate erano molto più massive del nostro Sole e hanno avuto vita breve ma piuttosto animata e la loro esplosione ha arricchito l’Universo di elementi pesanti fondamentali alla vita, dal carbonio al calcio, al ferro, passando per azoto, ossigeno, ecc. Una stella poverissima di ferro dev’essere dunque ben più vecchia del Sole. Bisogna andare indietro fino al tempo in cui l’Universo conteneva poche tracce di elementi pesanti.
SMSS J0313-6708 è in assoluto la stella più povera di ferro che sia mai stata trovata. Contiene un decimilionesimo della percentuale di ferro presente nel Sole, cento volte meno delle stelle anemiche precedentemente individuate. Tuttavia la stella non è povera di tutto, contiene carbonio, che non è certo un elemento primordiale. Come ha potuto formarsi?
«Potremmo trovarci di fronte a un reperto fossile antichissimo», spiega Ken’ichi Nomoto del Kavli IPMU. «Le esplosioni di supernova hanno contribuito a formare generazioni di stelle e galassie. Le masse di quelle prime stelle non sono mai state misurabili perché la maggior parte di loro si è estinta molto tempo fa. Siamo di fronte a qualcosa di unico».
Resta da capire com’è che stelle di questa taglia facciano registrare una così grande disparità sulle quantità di altri elementi, come il carbonio, rispetto a ferro e calcio. Un precedente studio condotto daNozomu Tominaga, anche lui del Kavli IPMU, suggerisce che questa peculiarità sia comunque coerente con un modello di supernova in cui gli elementi sintetizzati subiscano un processo di ricaduta. Vale anche per il caso estremo di SMSS J0313-6708?
«Un’abbondanza di materiali analoga a quella riscontrata in SMSS J0313-6708  – dice Patrizia Caraveo direttrice dell’INAF-IASF di Milano – può effettivamente verificarsi quando si genera unasupernova in cui la maggior parte della materia espulsa ricade nel residuo centrale. Ferro e calcio che abitano le profondità delle stelle massicce vengono espulsi insieme al getto, ma una buona parte ricade lungo il piano equatoriale della stella. Sorte diversa per il carbonio che, occupando le regioni più esterne, viene espulso del tutto, o quasi, senza ricadute. Una supernova di questo tipo sarebbe diversa da quelle che osserviamo nell’Universo attuale e non avrebbe prodotto le righe del ferro riportate nello studio recentemente apparso su Nature e del quale ho recentemente scritto su Media INAF».
Un modello che spiegherebbe con successo la scarsa abbondanza di calcio, l’assenza di ferro, la grande quantità di carbonio osservata sulla stella più anemica jnm,
di Davide Coero Borga (INAF)

L’acqua? È più antica del Sole

Non avrà magari il potere di farci tornare tutti bambini, come suggeriva un divertentissimo spot dell’anno scorso, ma certo è che la sua formazione risale all’infanzia del Sistema solare. Anzi, stando a uno studio uscito oggi su Science, addirittura lo precede: una significativa percentuale dell’acqua presente sulla Terra, forse anche più della metà, deriva direttamente da ghiaccio già presente nella nube interstellare dalla quale ha avuto origine lo stesso Sole. E nei corpi più antichi del Sistema solare, poi, come per esempio le comete, la percentuale sale ulteriormente. Come sia avvenuta la sintesi delle molecole d’acqua presenti nel Sistema solare, e in particolare dove e quando atomi d’idrogeno e ossigeno come quelli che escono dai nostri rubinetti abbiano preso ad andare a braccetto, è una domanda con la quale gli scienziati si confrontavano da tempo. Quel che è certo è che siano piovute dal cielo sotto forma di ghiaccio. Ma da quale “nube”? Quella del disco protoplanetario, più recente, nella quale si sono formati asteroidi, comete e pianeti? O quella interstellare, l’antica nube molecolare nella quale lo stesso Sole si è formato? Nel primo caso, il ghiaccio primordiale sarebbe l’esito d’una serie di processi di trasformazione – per esempio di ionizzazione – innescati dal Sole, e dunque avvenuti contestualmente alla formazione dei pianeti. Nel secondo, invece, risalirebbe a un’epoca anteriore. Per arrivare a una datazione certa, un team guidato da Ilse Cleeves, dottoranda in astronomia all’Università del Michigan, ha messo a punto un modello basato sull’abbondanza isotopica deldeuterio, l’isotopo dell’idrogeno che arricchisce l’acqua pesante – o meglio, in questo caso, il “ghiaccio pesante”. Il ghiaccio presente nelle nubi interstellari, a causa delle temperature estremamente basse alle quali si forma, tende infatti a essere assai ricco di deuterio. I ricercatori hanno dunque simulato un disco protoplanetario “vergine” – completamente privo di ghiaccio contenente deuterio – e lo hanno fatto “girare” per un milione di anni, per vedere se fosse in grado di produrre ghiaccio pesante in quantità analoghe a quelle presenti nelle meteoriti, negli oceani terrestri e in quelle vere e proprie capsule temporali che sono le comete. Risultato: niente. Di conseguenza, buona parte dell’acqua presente nel Sistema solare doveva già essersi formata quando il Sole ancora non c’era.  Una conclusione, questa, che incoraggia ulteriormente la ricerca di pianeti abitabili – o magari già abitati da qualche forma di vita – al di fuori del Sistema solare, come sottolinea John Robert Brucato, astrobiologo all’Osservatorio Astrofisico di Arcetri dell’INAF, commentando il lavoro dei colleghi statunitensi. «Poiché il nostro pianeta si è formato in una zona arida del Sistema solare, già sapevamo che tutta l’acqua che troviamo sulla Terra vi è stata trasportata da piccoli corpi, come le comete e gli asteroidi. Con questo lavoro si fa un ulteriore passo in avanti. Si è riuscito, infatti, a capire che l’acqua che oggi costituisce gli oceani terrestri, e che è presente negli altri corpi del Sistema solare, è rimasta praticamente inalterata rispetto a quella presente nel mezzo interstellare. Ovvero, non ha subito trasformazioni durante il processo di formazione dei pianeti. Questo ci permette di capire che le condizioni iniziali che hanno favorito la nascita della vita non sono uniche, cioè non dipendono dalle caratteristiche peculiari del nostro Sistema solare, ma possono essere comuni nello spazio. E dunque presenti», osserva Brucato, «anche in altri sistemi planetari. Questo aumenta ulteriormente la speranza di trovare segni di vita in qualche altro angolo della nostra galassia. Basterà “semplicemente” saperli cercare».
di Marco Malaspina (INAF)

Una galassia primordiale nell’Universo locale

Non è un’impresa facile per gli astronomi cercare indizi sul passato del nostro Universo, perché spesso si deve guardare davvero molto lontano con i nostri telescopi. La galassia nana DDO 68, conosciuta tra gli addetti ai lavori anche come UGC 5340, però sembra offrire una rara eccezione agli esperti: forse appare più giovane di quanto non sia in realtà, ma quel che è certo è che si trova relativamente vicina alla nostra galassia, ad appena 39 milioni di anni luce, quando galassie simili, giovani di formazione, si trovano 50 volte più distanti, a miliardi di anni luce dalla Via Lattea. DDO 68 sembra essere relativamente giovane in base alla sua struttura e alla bassa percentuale di elementi pesanti, tuttavia gli astronomi pensano che possa essere più vecchia di quello lasci apparire. Gli astronomi hanno studiato l’evoluzione galattica per anni e anni e Hubble ha permesso di portare a casa importantissime scoperte in questo campo, svelando man mano piccoli segreti della storia dell’Universo. Il telescopio è riuscito a guardare molto indietro del tempo catturando quelle luci tanto lontane da impiegare miliardi di anni per arrivare a noi. La ratio è semplice: più si guarda lontano e più accurate saranno e osservazioni delle galassie più giovani. Studiando galassie di varie epoche gli astronomi hanno scoperto che tra di loro ci sono enormi differenze. Quelle più antiche tendono ad essere più larghe, a causa di diverse collisioni e fusioni con altre galassie che si sono succedute in miliardi di anni. Queste galassie contengono gruppi di stelle di diverso genere, più antiche, giovani, piccole o massicce. Anche la composizione chimica è diversa: le galassie di formazione più recente presentano elementi simili a quelli trovati nell’Universo primordiale, cioè la materia che è stata creata dal Big Bang (idrogeno, elio e un po’ di litio), mentre le galassie più âgées nel corso dei secoli si sono arricchite di elementi pesanti generati durante le diverse ondate di formazione stellare. La galassia nana DDO 68, osservata già in passato con il SAO Telescope, viene considerata dagli esperti una galassia primordiale ma situata nell’Universo locale, quindi quello dove si trova temporalmente anche la Via Lattea. La galassia, infatti, appare povera in elementi pesanti, che altrimenti proverebbero l’esistenza di diverse generazioni passate di stelle. L’immagine che vedete è composta da diverse esposizioni a luce visibile e infrarossa ed è stata scattata con l’Advanced Camera for Surveys di Hubble. Gli esperti hanno utilizzato il telescopio orbitante per studiare le proprietà della luce della galassia e per confermare se ci siano o meno stelle antiche in DDO 68. Qualora venissero scoperte, come in realtà ipotizzano i ricercatori, ciò smentirebbe la prima ipotesi, cioè non stanno davvero osservando una galassia di recente formazione, ma soltanto un oggetto che si finge più giovane. Al contrario, questa potrebbe essere la giovane galassia più vicina a noi. Per avere delle certezze, però, sono necessarie nuove osservazioni e dei nuovi modelli. Anche se per ora le risposte sono vaghe, godiamoci le splendide immagini sul sito INAF.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Stelle soliste cacciate dal gruppo

Nuovi studi di modellazione compiuti da Alan Boss del Carnegie Institution for Science – un’organizzazione privata non-profit con sede a Washington, DC – dimostrano che la maggior parte delle stelle che vediamo si sono formate dalla disgregazione di gruppi instabili di protostelle di nuova formazione. Queste protostelle nascono da piroettanti nubi di polveri e gas, che fungono da vivai per gli astri nascenti. Il nuovo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, evidenzia come solo rari concentrati di più protostelle riescono a mantenere un equilibrio e divenire dei maturi sistemi multi-stellari, mentre la maggioranza di questi aggregati continua a espellere stelle fino al raggiungimento della stabilità, quando si riducono a stelle singole o binarie.
Circa i due terzi di tutte le stelle nel raggio di 81 anni luce (25 parsec) dalla Terra sono binarie o parte di sistemi multi-stellari. Tra le stelle più giovani e nelle popolazioni protostellari si riscontra una maggiore frequenza di sistemi multi-stellari rispetti a quelle più anziane. Un’evidenza che ben si lega con i risultati delle simulazioni al calcolatore di Boss, ovvero che molte stelle singole nascono in realtà come sistemi binari o multi-stellari da cui vengono espulse stelle per raggiungere una stabilità gravitazionale.
I gruppi di protostelle si formano quando il nucleo di una nube molecolare collassa a causa della sua stessa gravità e si frantuma, un processo chiamato frammentazione. Le forze fisiche coinvolte in questo collasso cosmico sono di grande interesse per gli scienziati, perché possono dirci molto sui cicli di vita delle stelle e su come il nostro stesso Sole potrebbe essere nato. Una forza che influenza il collasso è il campo magnetico, che sfilaccia le nubi, potenzialmente soffocando il processo di frammentazione.
Il lavoro di Boss dimostra che quando una nube collassa il processo di frammentazione dipende dalla forza iniziale del campo magnetico, in contrasto con la forza di gravità che causa il collasso. Al di sopra di una certa intensità del campo magnetico si formano protostelle singole, mentre al di sotto di tale intensità la nube si frammenta in più protostelle. Questo secondo scenario è evidentemente piuttosto comune, considerando il gran numero di sistemi binari e multi-stellari, a cui bisogna aggiungere il fatto che le stelle si possono formare sia attraverso questo meccanismo, nonché attraverso l’espulsione da un ammasso.
«Quando guardiamo il cielo notturno» ha detto Boss «l’occhio umano non è in grado di vedere che le stelle binarie sono la regola, non l’eccezione. Questi nuovi calcoli aiutano a spiegare perché i sistemi stellari binari sono così abbondanti».
di Stefano Parisini (INAF)

Uno spettro di vapore

l pianeta, o meglio l’esopianeta, HAT-P-11b ha un raggio pari a quattro volte quello terrestre e appartiene alla classe di pianeti extrasolari classificati come giganti gassosi.
La classe di esopianeti cui appartiene il  nostro “osservato speciale” ricorda per taglia e composizione Nettuno, di cui HAT-P-11b supera di poco la massa e la dimensione, e per questo sono chiamati anche “Neptune-sized”, per distinguerli daigiganti gassosi più grandi, i “Jupiter-sized” o pianeti gioviani. I Neptune-sized rispetto ai loro colleghi più grandi sono composti principalmente da elementi meno volatili dell’idrogeno e dell’elio, come acqua, metano o ammoniaca.
Ma non è certo questa la notizia: la scoperta fatta da un team di scienziati, guidato da Jonathan Fraine dell’Università del Maryland e pubblicata sulla rivista Nature, è che nella sua atmosfera sarebbe presente del vapore acqueo. È infatti la prima volta che viene “scoperto” nell’atmosfera di un pianeta della sua taglia, dove scoperto vuole significare che per stanarlo è stato necessario un immenso lavoro di osservazione e analisi incrociata dei dati disponibili.
«HAT-P-11b è un pianeta di dimensione e massa poco più grandi di quelle di Nettuno – commenta Isabella Pagano, ricercatrice dell’INAF – Osservatorio Astrofisico di Catania ed esperta di pianeti extra sistema solare – che orbita a distanza ravvicinata attorno a una stella più fredda del Sole. Un anno su HAT-P-11b dura poco meno di 5 dei nostri giorni.  É la prima volta che si riesce a misurare la presenza di vapor d’acqua nell’atmosfera di un pianeta di questa taglia. Questo è stato possibile grazie ai dati raccolti da ben tre satelliti: Hubble, Spitzer e Kepler. In particolare, l’uso dei dati ad altissima precisione fotometrica di Kepler, combinati ai dati infrarossi di Spitzer, ha permesso di escludere che la banda del vapor d’acqua osservata con Hubble fosse generata dalle macchie, simili alle macchie solari, che sono presenti sulla superficie  della stella. Senza questo riscontro, l’attribuzione del vapor d’acqua alla atmosfera del pianeta sarebbe rimasta molto dubbia».
La tecnica della trasmissione spettroscopica fino ad oggi aveva permesso di rilevare lo spettro di assorbimento molecolare e atomico nei pianeti giganti gassosi extrasolari, detti anche pianeti gioviani, ovvero quelli che hanno una massa almeno alcune decine di volte superiore a quella terrestre.
Le osservazioni effettuate attraverso la medesima tecnica su pianeti di dimensioni minori, quelli appunto delle dimensioni di Nettuno, durante il loro transito davanti alla stella madre, avevano rivelato solo spettri alquanto privi di righe e bande di assorbimento.
HAT-P-11B invece mostra una ben definita banda dell’acqua; l’ampiezza dello spettro di assorbimento dell’acqua (circa 250 parti per milione) indica che l’atmosfera del pianeta al di sotto dell’altitudine corrispondente a 1 millibar sarebbe prevalentemente chiara e sufficientemente ricca in idrogeno. Lo spettro osservato indicherebbe un’atmosfera nella quale la presenza di elementi pesanti sarebbe pari a circa 700 volte quella del Sole.
Il risultato sarebbe coerente con la teoria dell’accrescimento del nucleo dei pianeti in formazione, secondo la quale attorno ad un nucleo roccioso o ghiacciato si andrebbero accumulando gas ricchi di idrogeno derivanti dalla nebulosa protoplanetaria.
«Le misure fatte fino ad oggi – conclude Isabella Pagano – hanno mostrato che i pianeti simili a HAT-P-11b possiedono atmosfere ricche di molecole ad alto peso molecolare, oppure ricche di nubi, oppure ancora contenenti piccole particelle che, diffondendo la luce, rendono il cielo azzurro (es. GJ 3470b). HAT-P-11b invece ha un’atmosfera leggera, ad alto contenuto di idrogeno. Questo risultato indica che la varietà nella composizione delle atmosfere planetarie è “la regola”. Serve quindi un esteso lavoro di raccolta dati, di analisi e di modellizzazione per avere una descrizione esauriente della formazione e architettura dei sistemi planetari e dei singoli pianeti. E mentre la NASA, in collaborazione con l’ESA,  sta per mettere sul campo il James Webb Space Telescope, che tra gli altri compiti investigherà l’atmosfera di un certo numero di pianeti, l’Europa è pronta a schierare nel prossimo decennio E-ELT ePLATO che, da terra l’uno e dallo spazio l’altro, offriranno una straordinaria sinergia per comprendere la composizione e l’evoluzione delle atmosfere dei pianeti di altri mondi».
di Francesco Aloisio (INAF)

Voci precedenti più vecchie