Ritornano le Perseidi

Attendiamo lo spengersi delle ultime luci del crepuscolo e volgiamo lo sguardo verso Sud. Ci troviamo nel Sagittario, costellazione che occupa la zona della volta celeste nella quale è situato il centro della nostra galassia, la Via Lattea. Se già ad occhio nudo possiamo apprezzare e intuire l’immensità del disco di stelle, oltre 100 miliardi, in cui siamo immersi, già con un binocolo il numero di astri visibili è incalcolabile, e innumerevoli sono le nebulose e gli ammassi stellari che si possono scorgere. Con un telescopio possiamo poi trovare una vera miniera di oggetti del cielo, splendidi soggetti per gli appassionati di astrofotografia. A Sud-Est troviamo invece il Capricorno e l’Acquario, costellazioni relativamente grandi ma prive di stelle brillanti e difficilmente riconoscibili senza l’ausilio di una carta del cielo. A Nord-Ovest la brillante stella Arturo contende a Vega il primato di astro più luminoso: essa fa parte del Bootes, dall’inconfondibile forma ad aquilone. Alla sua sinistra, la piccola costellazione della Corona Boreale. Nei pressi del Triangolo Estivo, formato da Vega Altair e Deneb, possiamo cimentarci nel riconoscimento delle costellazioni minori, come la Freccia (o Saetta) – tra il Cigno e l’Aquila – o il Delfino – facilmente individuabile per la sua forma a rombo – o la ancora più ostica Volpetta. In direzione Nord, la stella polare è come sempre al centro della famiglia delle costellazioni circumpolari. L’Orsa Maggiore e l’Orsa Minore sono accompagnate, procedendo in senso orario, dal Dragone, da Cefeo e, con la caratteristica forma a “W”, da Cassiopea. Infine a Est vedremo sorgere il grande quadrilatero di Pegaso, seguito da Andromeda (da non perdere l’omonima galassia catalogata da Messier come M31) e Perseo, che ritroveremo protagonisti dei cieli autunnali. Ricordiamo che nel Perseo si trova il radiante dello sciame di meteore detto appunto delle Perseidi.

Perseidi

Come tutti gli anni ci prepariamo all’osservazione dello sciame delle Perseidi, residui della disintegrazione progressiva della cometa Swift-Tuttle. Le piccole particelle, scontrandosi a gran velocità con l’atmosfera terrestre, danno luogo a scie luminose di altissimo effetto. Il nome di “Perseidi” è determinato dalla posizione del radiante, il punto sulla volta celeste dal quale sembrano provenire le meteore, situato nella costellazione del Perseo. La denominazione tradizionale di “Lacrime di San Lorenzo” deriva dal fatto che nel XIX secolo il massimo della loro frequenza avveniva il 10 agosto, giorno della ricorrenza del Santo: ai giorni nostri il massimo si è però spostato in avanti di circa due giorni. Per le Perseidi quest’anno si prevede una apparizione oltremodo favorevole con valori di frequenza che dovrebbero raggiungere durante il massimo di attività (notte 12/13 agosto) le 100-120 meteore/h.Occorre ricordare però che tali valori sono teorici, e che in realtà risultano sempre ben minori. Bisogna infatti tenere presente che l’area radiante (vicino alla stella Eta del Perseo) da cui sembrano provenire le meteore non è allo zenit, anzi nelle prime ore della notte è molto bassa sull’orizzonte, e che inoltre nei luoghi da cui si osserva in genere non si raggiunge la magnitudine limite di +6,5 che si riferisce a cieli praticamente ottimali trasparenti e molto scuri. In presenza di foschia o di inquinamento luminoso poi il numero delle meteore effettivamente osservabile diventa del tutto esiguo e limitato solamente a quelle più luminose. Il massimo vero e proprio di attività dello sciame è previsto quest’anno nelle ore mattutine (verso le ore 8) del 13 agosto, quando da noi sarà già giorno, ma in realtà il numero delle Perseidi dovrebbe rivelarsi abbastanza cospicuo per tutta la notte 12/13, essendo previsto che la Terra incontri degli addensamenti di particelle anche dopo la mezzanotte. Dato che l’attività dello sciame è comunque piuttosto intensa anche nelle notti precedenti e seguenti, sarà il caso di osservare per tutto il periodo, soprattutto nelle ore centrali delle notti. Tratto da Il cielo nel mesi di agosto 2015 Stefano Simoni Astronomia.com

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Via Lattea: una stella su tre cambia orbita

Lasciano a bocca aperta i risultati dello studio appena pubblicato su The Astrophysical Journal e realizzato da un gruppo di ricerca con i dati raccolti dallo Sloan Digital Sky Survey (vedi MediaINAF): quasi un terzo delle stelle della nostra galassia, la Via Lattea, si troverebbe completamente fuori orbita rispetto all’ultima mappatura disponibile. Una scoperta che ci permette di comprendere meglio i meccanismi di formazione stellare e il loro movimento all’interno della Galassia. «Viviamo in un mondo dove è normale che le persone diventino adulte lontano dal loro luogo di nascita, ora non dobbiamo stupirci se anche le stelle della nostra galassia hanno percorso un lungo tragitto da quando si sono formate», spiega ironicamente Michael Hayden, ricercatore della New Mexico State University e primo autore dello studio. Sono 100.000 le stelle mappate in quattro anni di lavoro grazie allo spettrografo SDSS Apache Point Observatory Galactic Evolution Explorer (APOGEE). La chiave per creare e interpretare la nuova mappatura della Galassia sta tutta nella misurazione degli elementi presenti nell’atmosfera di ogni stella. Dalla composizione chimica è possibile ricostruirne il ciclo vitale e comprendere meglio i meccanismi dell’evoluzione di una stella. «È all’interno del nucleo che una stella produce gli elementi più pesanti, gli stessi elementi che, una volta che la stella muore, tornano nel gas da cui ricomincia il processo di formazione stellare», prosegue Hayden. «Come conseguenza di questa sorta di processo di arricchimento chimico, ogni nuova generazione di stelle possiede una percentuale maggiore di elementi pesanti rispetto alla generazione precedente. Alcune regioni della Galassia hanno avuto un processo di formazione stellare più vigoroso, altrove meno. Ed è grazie a questa distribuzione a macchia di leopardo che gli astronomi possono determinare in quale parte del cielo sia nata una stella». 15 gli elementi mappati da Hayden e colleghi grazie ai dati di APOGEE: carbonio, silicio, ferro e altri. È qui che, a sorpresa, circa il 30 percento delle stelle monitorate è stata scoperta lontana dal luogo in cui si sono formate. Un modello di migrazione radiale delle stelle potrebbe spiegare parzialmente questo disordine venutosi a creare nella Via Lattea. Le irregolarità nel disco galattico potrebbero invece spiegare i movimenti casuali in-and-out. Una prima prova di migrazione stellare era stato precedentemente riscontrato in stelle vicine al Sole. Lo studio è la prima evidenza che del fenomeno partecipa tutta la Galassia.
di Davide Coero Borga (INAF)

Speciale pianeti extrasolari

Un Urano extrasolare – Il WM Keck Observatory alle Hawaii e il Telescopio Spaziale Hubble della NASA hanno ottenuto conferme indipendenti della scoperta di un pianeta extrasolare gigante su un’orbita lontana dalla sua stella ospite. Il pianeta è stato scoperto attraverso una tecnica chiamata microlensing gravitazionale. Questa scoperta apre nuove frontiere nella caccia ai pianeti extrasolari giganti, come Giove e Saturno nel Sistema Solare. I risultati di Hubble e Keck sono stati pubblicati in due articoli apparsi sull’edizione del 30 luglio della rivista The Astrophysical Journal. La grande maggioranza dei pianeti extrasolari scoperti finora sono molto vicini alla loro stella, perché gran parte delle tecniche di scoperta attuali favoriscono l’osservazione di segnali provenienti da pianeti con orbite brevi. Ma questo non è vero se si utilizza la tecnica microlensing, che permette di scoprire pianeti più distanti e freddi, su orbite di lungo periodo. Il microlensing gravitazionale si verifica quando una stella prospetticamente in primo piano amplifica la luce di una stella che si trova momenaneamente sullo sfondo. Se la stella in primo piano ospita un sistema planetario, anche i pianeti possono contribuire ad amplificare la luce della stella di sfondo, ma lo faranno per un tempo molto più breve rispetto alla loro stella ospite.  La durata di un intero evento di microlensing è di diversi mesi, mentre la variazione di luminosità dovuta ad un pianeta dura da alcune ore fino a un paio di giorni. Informazioni precise sui tempi di arrivo del segnale e sull’entità di amplificazione della luce possono fornire indizi sulla natura della stella in primo piano e sui suoi pianeti. «Il microlensing è attualmente l’unico metodo per poter rilevare i pianeti vicini al loro luogo di nascita», ha dichiarato Jean-Philippe Beaulieu dell’Institut d’Astrophysique di Parigi. «Infatti i pianeti si formano solitamente a una certa distanza dalla stella centrale, dove l’ambiente è sufficientemente freddo da permettere ai composti volatili di condensare in grani di ghiaccio solidi. Questi grani potranno poi aggregarsi e finiranno per evolvere in pianeti». Il sistema catalogato come OGLE-2005-BLG-169 è stato scoperto nel 2005 dalla collaborazione tra l’Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), il Microlensing Follow-Up Network (MicroFUN), e alcuni membri del Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), tutti gruppi che cercano pianeti extrasolari attraverso la tecnica del microlensing gravitazionale. Senza poter identificare e caratterizzare la stella in primo piano, tuttavia, gli astronomi hanno avuto difficoltà nel determinare le proprietà fisiche del pianeta. Utilizzando il telescopio Hubble e l’Osservatorio Keck, due team di astronomi hanno scoperto che il sistema è costituito da un pianeta delle dimensioni di Urano in orbita a circa 600 milioni di km dalla sua stella madre, un po’ meno rispetto alla distanza media tra Giove e il Sole. La stella ospite, però, è circa il 70% più massiccia del nostro Sole. «Questi allineamenti sono rari, si verificano solo una volta ogni milione anni per un determinato pianeta, così abbiamo pensato che sarebbe stata necessaria un’attesa molto lunga prima che il segnale microlensing planetario potesse essere confermato», ha spiegato David Bennett, a capo del team che ha analizzato i dati di Hubble. «Fortunatamente, il segnale planetario ci permette di prevedere quanto tempo occorre affinché le posizioni apparenti della stella di fondo e di quella in primo piano si separino tra loro, e le nostre osservazioni hanno confermato questa previsione. I dati del Keck e di Hubble, quindi, ci hanno fornito la prima conferma osservativa di un segnale di microlensing planetario». In realtà, il microlensing è uno strumento così potente da essere in grado di scoprire pianeti la cui stella ospite non può essere osservata dalla maggior parte dei telescopi a nostra disposizione. «È notevole pensare che siamo in grado di individuare pianeti in orbita attorno a stelle invisibili, e sarebbe molto interessante saperne qualcosa di più circa le stelle attorno a cui orbitano questi pianeti», ha spiegato Virginie Batista, che ha coordinato l’analisi dei dati provenienti dal Keck. «I telescopi Keck e Hubble ci permettono di individuare queste deboli stelle che ospitano sistemi planetari e di determinare le loro proprietà». I pianeti sono piccoli e deboli rispetto ai loro stella, per questo sono pochi quelli che siamo riusciti ad osservare direttamente al fuori del nostro sistema solare. Gli astronomi spesso si basano su due tecniche indirette per la ricerca di pianeti extrasolari. Il primo metodo rileva i pianeti sfruttando i deboli effetti gravitazionali che questi esercitano sulla loro stella ospite. Una seconda tecnica si basa sulla ricerca di piccoli avvallamenti nella quantità di luce proveniente da una stella dovuti al passaggio del pianeta davanti al disco stellare. Entrambe queste tecniche funzionano meglio quando i pianeti sono o estremamente massicci o quando hanno orbite molto vicine alle loro stelle madri. In questi casi, gli astronomi possono determinare in modo piuttosto affidabile i loro periodi orbitali, che vanno da ore a giorni, fino a un paio d’anni. Ma per comprendere appieno la struttura dei sistemi planetari distanti, gli astronomi devono poter mappare l’intera distribuzione di pianeti intorno ad una stella. Gli astronomi, quindi, hanno bisogno di poter osservare oggetti a grandi distanze dalla, circa alla distanza di Giove dal nostro Sole, e anche più lontano. «È importante capire quanto questi sistemi planetari siano differenti dal nostro sistema solare», ha detto Jay Anderson, dello Space Telescope Science Institute di Baltimora. «Quindi abbiamo bisogno di un censimento il più possibile completo di questi pianeti extrasolari. La tecnica del microlensing gravitazionale è fondamentale per migliorare le nostre conoscenze in materia di modelli di formazione planetaria». Il pianeta del sistema OGLE potrebbe rappresentare un esempio di pianeta “quasi gioviano“, un oggetto che comincia a formare un nucleo simile a quello di Giove, con roccia e ghiaccio e con una massa circa 10 volte quella terrestre, ma poi non riesce a crescere abbastanza velocemente per raccogliere sufficienti quantità di idrogeno ed elio. Così finisce per avere una massa oltre 20 volte inferiore a quella di Giove. «Si stima che i pianeti quasi gioviani come OGLE-2005-BLG-169Lb siano più comuni di quanto non lo sia Giove, soprattutto attorno a stelle meno massicce del Sole. Quindi questo tipo di pianeta dovrebbe essere molto comune», ha spiegato Bennett. I dati iniziali di microlensing relativi a OGLE-2005-BLG-169 avevano indicato un sistema composto da una stella in primo piano, una sullo sfondo, più un pianeta. Ma a causa degli effetti di sfocatura dovuti alla turbolenza della nostra atmosfera, un certo numero di stelle separate tra loro possono trovarsi ad essere sovrapposte l’una all’altra, specialmente in campi affollati come in direzione del centro della galassia. «Il telescopio Hubble e il Keck sono strutture uniche, che forniscono osservazioni con risoluzioni angolari molto alte, che ci permettono di caratterizzare questi pianeti freddi in orbita attorno a stelle molto distanti», ha detto Beaulieu. Le immagini estremamente nitide di Hubble e Keck hanno infatti permesso ai ricercatori di risolvere separatamente la stella di fondo dalle stelle vicine, nel campo molto affollato in direzione del centro della nostra galassia. Anche se le immagini raccolte da Hubble risalgono a 6.5 anni dopo l’evento di lensing, le due stelle si trovavano ancora così vicine, che le loro immagini si fondevano in quella che sembrava un’unica stella allungata. A partire dall’immagine allungata gli astronomi sono stati in grado di misurare le luminosità individuali delle due stelle. Combinando queste informazioni con la curva di luce di microlensing, la luminosità della stella in primo piano rivela le masse e la separazione orbitale del pianeta e la sua stella ospite, così come la distanza del sistema planetario dalla Terra. In questo caso le due stelle sono state osservate con diversi filtri di colore dell’Hubble Wide Field Camera 3 (WFC3), permettendo di ottenere conferme indipendenti delle misure di massa e di distanza. I dati raccolti più di otto anni dopo l’evento di microlensing con la Near Infrared Camera 2 (NIRC2) del Keck 2 hanno fornito una misura precisa del moto relativo tra la stella in primo piano e quella di sfondo. «È la prima volta che siamo in grado di risolvere completamente le due stelle dopo un evento di microlensing. Questo ci ha permesso di discriminare tra due modelli che prevedono la forma attesa per la curva di luce di microlensing», ha spiegato Batista. I dati ottenuti dai telescopi Hubble e Keck stanno fornendo prove a sostegno del metodo di ricerca di pianeti extrasolari che verrà applicato nel progetto spaziale della NASA Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST). WFIRST sfrutterà una nitidezza di immagini paragonabile a quella di Hubble per effettuare ricerca di pianeti extrasolari con la tecnica del microlensing. Il telescopio spaziale sarà in grado di osservare stelle in primo piano che ospitano pianeti anche durante l’avvicinamento prospettico alla stella di sfondo, e subito dopo l’evento di microlensing. «WFIRST otterrà misure simili a quelle di OGLE-2005-BLG-169, e lo farà per tutti gli eventi di microlensing planetari osservabili. Grazie a WFIRST conosceremo le masse e distanze per migliaia di esopianeti», ha concluso Bennett. (Elisa Nichelli – Inaf).

Non basta dire “simil Terra” per dimensione – I recenti risultati di Kepler ci hanno detto che è possibile trovare pianeti extrasolari di dimensioni simili alla Terra nella zona abitabile della loro stella madre. Molto più difficile è, però, determinare la massa di questi pianeti e probabilmente lo si potrà ottenere solo con le misure delle velocità radiali. Il segnale che proviene dalle stelle è infatti perturbato dall’attività stellare, dove fattori come la granulosità, le pulsazioni, moti convettivi e regioni attive producono variazioni sulle velocità radiali almeno 10 volte maggiori che l’effetto gravitazionale del pianeta. Quindi prima di poter caratterizzare un gemello della Terra bisogna capire profondamente come l’attività stellare influisca sulle velocità radiali. Per questo bisognerebbe osservare una stella continuamente per diversi anni con uno strumento preciso come Harps-N e un riferimento stabile come l’Astro Comb (entrambi installati al TNG). Non potendo studiare di notte esclusivamente una stella, non resta che osservare le stelle di giorno a partire dal Sole. L’intuizione è venuta a David Phillips e a Xavier Dumusque che con il loro gruppo del Centro per l’Astrofisica Harvard –Smithsonian, in collaborazione con l’Osservatorio di Ginevra e la Fundacion Galileo Galilei – INAF hanno cominciato un esperimento innovativo al Telescopio Nazionale Galileo. Le simulazioni fatte dimostrano che osservare il Sole per almeno due ore al giorno per due anni con Harps-N e l’Astro Comb permetterebbe di determinare l’effetto gravitazionale di Venere sul Sole. Questa misura sarebbe la prova definitiva che osservare un pianeta simile alla Terra nel prossimo futuro è veramente possibile, potendolo identificare effettivamente come tale. I risultati sperati sono duplici: da una parte osservare il Sole come se fosse una stella lontana e misurarne le variazioni in velocità radiale confrontando i dati con gli attuali satelliti in orbita attorno al Sole come SOHO, SDO, SOURCE, così da capire e caratterizzare ogni sorgente di variazione della velocità radiale, così da usare le indicazioni ottenute per le osservazioni di altre stelle; dall’altra dimostrare che Harps-N e l’Astro Comb al TNG hanno precisione e stabilità fondamentali per misurare velocità radiali inferiori ai 10cm/s, capaci quindi di caratterizzare la presenza di pianeti extrasolari gemelli alla Terra, cioè simili in massa e in dimensioni e orbitanti nella cosiddetta zona abitabile. Redazione Media Inaf

Roccioso e a soli 23 anni luce – Nei cieli dell’emisfero boreale, visibile per tutto l’autunno alle nostre latitudini, splende la costellazione di Cassiopea. Molto ben riconoscibile dalle sue stelle cinque stelle brillanti che compongono una doppia V (W), questa regione del cielo ospita anche una stella meno appariscente, ma comunque visibile anche ad occhio nudo sotto cieli bui e sereni. Il suo nome, poco accattivante, ma che ricorderemo a lungo è HD 219134. A prima vista indistinguibile da migliaia di altre, questa stella nascondeva un segreto che è stato appena svelato da un team internazionale che comprende anche molti ricercatori dell’INAF e dell’Università di Padova: un pianeta roccioso transitante, che eclissa ad intervalli regolari il disco della propria stella madre. Il suo anno, ovvero il periodo orbitale, dura appena tre giorni, il che rende la sua temperatura incandescente. Non è esattamente un gemello della Terra in senso stretto quindi, ma comunque un oggetto raro e prezioso per gli astronomi: ospitato da una stella brillante (di quinta magnitudine) e a soli 21 anni-luce da noi. «E’ il pianeta roccioso confermato più vicino a noi, il che spalanca prospettive emozionanti per studiarne l’atmosfera in un prossimo futuro» spiega Giusi Micela, direttore dell’Osservatorio Astronomico di Palermo dell’INAF e membro del team che ha portato a questo risultato, ora in via di pubblicazione della rivista Astronomy & Astrophysics a primo nome di Ati Motalebi, ricercatrice dell’Osservatorio di Ginevra, che ha coordinato per questa ricerca il consorzio internazionale. La stella è una cosiddetta nana di tipo K, ovvero simile al nostro Sole ma leggermente più fredda e più piccola. Ma è vicinissima a noi. «Il pianeta è stato scoperto con il nostro Telescopio Nazionale Galileo» dichiara Emilio Molinari, direttore del TNG, «nell’ambito di un programma di ricerca di pianeti rocciosi, simili alla Terra, condotto con il miglior cacciatore di pianeti attualmente disponibile a Terra, HARPS-N, montato appunto sul nostro telescopio italiano. Questo risultato è di grande soddisfazione e per noi e per tutto l’INAF, che ha scelto di investire risorse in uno strumento all’avanguardia nella ricerca di pianeti extrasolari». Il nuovo mondo, chiamato HD 219134b, è stato infatti scoperto grazie ad HARPS-N, il “cacciatore di pianeti”, uno strumento spettroscopico montato sul TNG nell’isola di La Palma alle Canarie. HARPS-N è stato sviluppato e installato da una vasta collaborazione internazionale che include partner italiani assieme all’osservatorio di Ginevra, un consorzio di Università Inglesi e al Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (USA). Questo strumento è in grado di misurare la velocità radiale della stella ospitante con una precisione che non ha rivali in tutto l’emisfero boreale, ed è ciò che ha permesso di individuare il pianeta grazie al minuscolo “dondolio” che la sua presenza induce gravitazionalmente sulla stella. Tale misura consente di ricavare la massa del pianeta, che in questo caso è di quattro volte e mezza quella terrestre. E’ un pianeta un po’ più grande della Terra, ma molto più piccolo di Urano e Nettuno. Gli astronomi chiamano questi pianeti, non presenti nel nostro Sistema Solare “superterre”. HARPS-N ci da indicazioni sulla massa del pianeta, ma il team di ricercatori responsabile della ricerca non si è accontentato. Ha voluto cercare anche il segnale (raro) del passaggio “transito” del pianeta di fronte alla sua stella ospite. Perché sapevano che solo in quel modo potevano misurare il raggio del pianeta, quindi il suo volume. Noto volume e massa si ha la densità, quindi si può stabilire se il pianeta è roccioso come la Terra, o gassoso come Giove. Questa ricerca ha richiesto la potenza di fuoco di un altro strumento senza rivali nel suo campo: il telescopio spaziale Spitzer, operato dalla NASA, che lavora nelle lunghezze d’onda infrarosse al di fuori delle sorgenti di disturbo presenti nella nostra atmosfera. Fortuna audace iuvat. Misurando la luminosità di HD 219134 durante la finestra temporale predetta, Spitzer ha misurato in effetti una minuscola diminuzione di luce, della durata di poche ore: il transito di HD 219134b. Dall’entità di questa diminuzione si è stabilito che il raggio del pianeta è appena 1.6 volte il raggio terrestre, il che combinato con la massa misurata da HARPS-N, porta a una densità di circa 6 g/cm³. Un valore molto simile alla Terra, il che conferma HD 219134b a pieno titolo come una superterra, eccitando la fantasia di tutti noi. Le sorprese non si sono fermate ad HD 219134b, che si è rivelato essere solo il membro più interno di un sistema planetario composto di ben altri tre pianeti, scoperti tramite un’analisi approfondita delle velocità radiali di HARPS-N. Questi pianeti sono rispettivamente un’altra superterra di 2.7 masse terresti su un’orbita di 6.8 giorni di periodo, un pianeta nettuniano di 9 masse terrestri e 47 giorni di periodo, e infine un pianeta gigante (62 masse terrestri, circa due terzi del nostro Saturno) molto più distante, con ben tre anni di periodo. «La struttura compatta del sistema planetario interno attorno a HD219134 conferma i risultati ottenuti su altri sistemi planetari,  ma questa volta scoperto alle porte del nostro Sistema Solare» commenta Alessandro Sozzetti dell’INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino. «E’ un risultato senza precedenti. E’ il pianeta più vicino a noi roccioso, con caratteristiche molto simili a quelli della Terra. Appena abbiamo avuto la conferma della scoperta ho pensato: ecco, abbiamo la sceneggiatura perfetta per il prossimo film di Spielberg» dice Giampaolo Piotto, dell’Università di Padova, membro del team che ha portato a questa scoperta, che aggiunge  «E’ un pianeta incandescente, non ospitale alla vita, ma quello che è più importante è che è ormai chiaro che ci stiamo avvicinando sempre più alla individuazione di un pianeta analogo alla Terra. Non ci siamo ancora, ma con ESA stiamo costruendo un satellite (PLATO) che sicuramente raggiungerà lo scopo. Ci vorranno ancora dieci anni, ma alla fine siamo certi troveremo un’altra Terra, probabilmente vicina a noi…» Redazione Media Inaf

 

Philae ci svela le comete

Il 12 novembre 2014 il mondo intero ha trattenuto il respiro mentre la sonda Philae si appoggiava per la prima volta nella storia dell’umanità sulla superficie di una cometa, la 67P/Churyumov-Gerasimenko. In uno speciale pubblicato oggi sulla rivista Science vengono presentati sette studi grazie ai quali è possibile conoscere nel dettaglio i dati mandati a terra da Philae e ciò che questi dati ci svelano sulla natura delle comete. In un resoconto dettagliato, Jens Biele e i suoi collaboratori descrivono i momenti critici della discesa di Philae su 67P, dei suoi rimbalzi da Agilkia, la zona prevista per l’atterraggio, e del suo aggancio ad una regione con una superficie più dura più lontana. L’analisi delle differenti reazioni all’urto delle superfici, basate sulle traiettorie di rimbalzo, fornisce informazioni preziose sull’evoluzione delle comete e potrebbe migliorare la progettazione delle future missioni. In passato, gli scienziati che hanno cercato di valutare la solidità della superficie di una cometa hanno dovuto affidarsi a osservazioni indirette, con le quali era possibile ottenere misure entro intervalli di incertezza molto ampi, e questo aveva sollevato interrogativi sulla possibilità che una sonda sarebbe stata o meno in grado di attraccare su un materiale potenzialmente molto rarefatto. Dopo aver analizzato il profilo di profondità delle orme lasciate dal lander sulla superficie della cometa, il team di scienziati guidato da Biele ritiene che i piedi di Philae siano entrati in contatto inizialmente con una superficie granulosa e morbida, di circa 25 centimetri di spessore, e poi con uno strato più duro sottostante.Questa stratificazione comporta una resistenza alla compressione di circa 1 kilopascal, mentre quella Agilkia supera i 2 megapascal (2.000 kilopascal), contribuendo alla ragione per cui solo una gamba è stata in grado di ancorarsi a quest’ultima superficie, e solo parzialmente. «Con il segnale ricevuto da Philae a metà giugno aumenta la nostra speranza che possa essere riattivato per continuare questa entusiasmante avventura con nuove misure scientifiche e immagini. Grazie a questi nuovi dati potremmo rilevare dei cambiamenti della superficie, oppure uno spostamento della sonda Philae rispetto alla posizione raggiunta otto mesi fa», dichiara Stephan Ulamec, Lander Manager presso l’Agenzia Spaziale Tedesca, DLR, in Germania. Nell’articolo scritto da Wlodek Kofman e i suoi collaboratori, si riporta che la composizione della testa della cometa sembra essere abbastanza omogenea. Per farsi un’idea più chiara di come siano fatti gli strati interni di 67P, il team ha utilizzato lo strumento CONSERT (Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission) inviando segnali elettromagnetici attraverso il nucleo della cometa verso Rosetta, posizionata sul lato opposto. I segnali ricevuti da Rosetta non mostravano uno schema tipico dovuto alla dispersione del segnale, e questo indica che l’interno della cometa è uniforme. Il team ha utilizzato queste misurazioni elettromagnetiche per determinare anche che 67P ha un rapporto polvere/ghiaccio che va da 0.4 a 2.6 e una porosità molto elevata: tra il 75 e l’85%. La ricerca condotta da Fred Goesmann e colleghi riguarda un’ulteriore analisi della composizione di 67P, realizzata utilizzando lo strumento COSAC (COmetary SAmpling and Composition). COSAC è stato progettato per identificare i composti organici presenti nella cometa allo scopo di raggiungere una comprensione più profonda dell’origine della vita sulla Terra. Alcuni scienziati ritengono infatti che le comete abbiano portato sulla Terra dei materiali che si sono rivelati importanti per la sua evoluzione chimica e biologica. Il dispositivo ha raccolto materiale cometario quando si trovava a 10 km dalla superficie del nucleo, in seguito al primo rimbalzo, e nel sito accometaggio finale. Questa analisi ha permesso di individuare sedici composti organici, quattro dei quali (isocianato di metile, acetone, propionaldeide, e acetammide) non erano mai stati osservati nelle comete prima d’ora. In uno studio correlato, Ian Wright e il suo team hanno analizzato i composti organici di 67P utilizzando Ptolemy, uno strumento che misura i rapporti tra isotopi stabili. I loro risultati indicano la presenza sulla superficie della cometa di un polimero indotto dalla radiazione nonché l’assenza di composti aromatici, come ad esempio il benzene. In uno studio di Jean-Pierre Bibring e colleghi, la superficie di 67P è stata analizzata con l’ausilio di immagini panoramiche scattate da sette camere, che costituiscono il Comet Infrared and Visbile Analyser (CIVA). La raccolta di immagini, scattate da poco dopo il primo rimbalzo di Philae fino al touchdown, rivelano una superficie ricca di fratture con presenza di rocce riflettenti e strutture che mostrano grande varietà in scale di dimensione. Tutte queste informazioni offrono spunti inediti per lo studio di questo tipo di materia spaziale primitiva. Con l’avvicinamento di Philae a 67P, le sequenze di immagini realizzate prima da lontano e poi da vicino hanno rivelato un quadro più chiaro della geografia della cometa. L’analisi effettuata da di Stefano Mottola e i suoi collaboratori delle immagini raccolte durante la discesa dal Rosetta Lander Imaging System (ROLIS) suggerisce che il paesaggio di 67P è stato progressivamente modellato dall’erosione. Massi sporgenti e aree granulose sono circondati da depressioni che ricordano quelle osservate sulla Terra, risultato dell’erosione del vento e della successiva deposizione di materiale. Gli autori ipotizzano che parte dell’erosione avvenga da “getti”, ovvero dall’espulsione di particelle di terreno dovuta all’impatto di “proiettili” (piccoli corpi che hanno colpito la superficie a grandi velocità). Questa ipotesi è confermata da numerose simulazioni. «Questi primi dati pionieristici, raccolti direttamente sulla superficie di un cometa, stanno modificando profondamente la nostra visione di questi corpi celesti e ci forniscono informazioni sempre più dettagliate sulla storia del Sistema Solare», spiega Jean-Pierre Bibring ricercatore e principal investigator dello strumento CIVA presso l’Institut d’Astrophysique Spatiale di Orsay, in Francia. «La riattivazione ci permetterebbe anche di completare la caratterizzazione del composizione elementare, isotopica e molecolare del materiale cometario, specialmente nelle sue fasi refrattarie, grazie agli strumenti APXS, CIVA-M, Ptolemy e COSAC» Infine, per determinare le proprietà termiche e meccaniche di 67P, Tilman Spohn e colleghi hanno analizzato i dati provenienti dallo strumento Multi Purpose Sensors for Surface and Subsurface Science (MUPUS) a bordo di Philae. A causa dell’imprevisto luogo di attracco finale, i sensori non sono stati in grado di penetrare la superficie, troppo dura per ottenere letture di temperatura degli strati più profondi; tuttavia, i dati che è stato possibile raccogliere rivelano che la temperatura della superficie esposta al sole varia tra 90 e 130° K (da -183 a -143° C). Analizzando la composizione del terreno e la sua inerzia termica, ovvero la capacità del materiale di variare la propria temperatura in base a sollecitazioni esterne, il team ha scoperto che la superficie nel punto di approdo finale è coperto da uno strato di polvere di ghiaccio molto compatta, con una porosità che va dal 30 al 65%. «Queste osservazioni estremamente accurate, ottenute da un paio di posizioni differenti, rafforzano ulteriormente le numerose misurazioni effettuate in remoto da Rosetta che hanno coperto l’intero nucleo cometario nell’arco dell’ultimo anno», afferma Nicolas Altobelli, project scientist di Rosetta presso l’ESA. «Con il rapido avvicinamento del perielio, siamo impegnati nel monitoraggio dell’attività della cometa da una distanza di sicurezza e continuiamo la ricerca di eventuali variazioni delle caratteristiche superficiali, sperando che Philae sarà in grado di inviare nuovi pacchetti di dati, con informazioni complementari, dalla sua posizione sulla superficie».
di Elisa Nichelli (INAF)

Alluminio: custode dei segreti del cosmo

Un nuovo passo avanti nella comprensione dei processi di nucleosintesi all’interno delle stelle. E’ quanto ottenuto grazie ad un nuovo studio dei fisici dell’Università di York, che getta nuova luce sul ruolo che le stelle massicce hanno svolto durante la formazione del Sistema Solare e svolgono tutt’oggi nell’evoluzione della Via Lattea. Protagonista della ricerca: l’alluminio radioattivo, un elemento che emette radiazioni gamma durante il naturale processo di decadimento permettendo agli astronomi di tracciarne una mappatura più che completa all’interno della nostra galassia. Ed è studiando come l’alluminio venga prodotto all’interno di una stella massicia che gli scienziati hanno potuto mettere ordine fra le ipotesi precedentemente avanzate (e in contrasto tra loro) riguardo il tasso di produzione dell’elemento per fusione nucleare. Con il sostegno del Science and Technologies Research Council (STFC), il gruppo di ricerca dell’Università di York ha proceduto alla misurazione della fusione di elio e sodio in due acceleratori di particelle messi a disposizione da Canada e Danimarca. Il tasso di produzione dell’alluminio radioattivo è stato così determinato con uno scarto di un fattore 2. Un miglioramento senza precedenti se si pensa che i dati precedenti contemplavano uno scarto di un fattore 100. L’alluminio radioattivo decade in circa un milione di anni. Un tempo relativamente breve dal punto di vista astrofisico, se si tiene conto che la vita di una stella massiccia è di circa 19 milioni di anni. Questo significa che ora ci sono più elementi per analizzare la mappatura della radiazione gamma della Galassia. Possiamo ricavare un quadro più preciso delle attività recenti di stelle massicce. Le evidenze raccolte circa il decadimento dell’alluminio radioattivo sembrano suggerire che materiale proveniente da stelle massicce abbia in qualche misura contaminato la nube di gas da cui ha avuto origine il Sistema Solare. «Questa ricerca porta alla luce prove chiare e inequivocabili che processi di nucleosintesi stanno ancora avvenendo all’interno delle stelle che popolano la Via Lattea», spiega Alison Laird, lettore dell’Università di York, dipartimento fisica, e primo autore di uno dei due articoli che accompagnano la ricerca. «Ora possiamo meglio comprendere quei processi che all’interno delle stelle conducono alla produzione di alluminio. Si apre una porta sulla ricerca del ruolo che le stelle massicce hanno nei processi di evoluzione della Galassia e hanno avuto in passato nella formazione del Sistema Solare».
di Davide Coero Borga (INAF)

 

Fabbriche cosmiche di buchi neri binari

Quando le onde gravitazionali saranno rivelate per la prima volta qui sulla Terra, gli astronomi potranno “udire” non solo le perturbazioni dello spaziotempo ma almeno 5 volte più collisioni di buchi neri rispetto a quanto previsto. È quanto emerge da uno studio guidato da un gruppo di astrofisici della Northwestern University secondo cui sarà possibile ricavare preziose informazioni sulla natura dei buchi neri e sulla relatività generale, aprendo così una nuova finestra sull’Universo. I risultati sono pubblicati su Physical Review Letters. La fusione (merger) di due buchi neri è un processo alquanto violento ed esotico, uno dei più ricercati nell’ambito della ricerca astronomica. Tuttavia, dato che i merger non emettono luce di alcun tipo, trovare questi eventi così elusivi risulta complicato. Il processo di collisione dei buchi neri produce una enorme quantità di energia sotto forma di onde gravitazionali. I primi osservatori in grado di rivelare direttamente questi “segnali gravitazionali”, deformazioni nel tessuto dello spaziotempo inizialmente predette da Albert Einstein circa un secolo fa, cominceranno una campagna di osservazioni già a partire dalla fine di quest’anno. In particolare, Advanced LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) è proprio uno di questi osservatori di nuova generazione che saranno dedicati alla rivelazione di onde gravitazionali. Si tratta di un esperimento di fisica su larga scala concepito per rivelare direttamente onde gravitazionali di origine cosmica, il cui inizio delle attività è previsto entro la fine dell’anno. «Questa informazione permetterà agli astrofisici di comprendere meglio la natura dei buchi neri e la teoria della gravità di Einstein», spiega Frederic A. Rasio, un astrofisico teorico del Dipartimento di Fisica e Astronomia presso il Northwestern’s Weinberg College of Arts and Sciences e co-autore dello studio. «Il nostro lavoro suggerisce che i nuovi osservatori dedicati alla ricerca di onde gravitazionali riveleranno un numero maggiore di eventi rispetto a quanto ci aspettiamo, il che è molto eccitante». Carl L. Rodriguez, studente di dottorato e autore principale dello studio, e colleghi hanno realizzato una serie di simulazioni numeriche per vedere come un ammasso globulare agisca da sorgente dominante di coppie di buchi neri, producendo centinaia di merger nel corso della vita dell’ammasso (che è di circa 12 miliardi di anni). Confrontando i modelli con le osservazioni di ammassi più recenti presenti nella Via Lattea e in altre galassie, i ricercatori arrivano a due importanti conclusioni: gli ammassi globulari, insiemi stellari sferici costituiti fino a qualche milione di stelle estremamente addensate e presenti negli aloni galattici, potrebbero essere delle vere e proprie “fabbriche cosmiche” di coppie di coppie di buchi neri, cioè sistemi binari in orbita ravvicinata; l’elevato potere esplorativo dei nuovi telescopi potrebbe permettere di rivelare almeno 100 binarie di buchi neri in fase di merging all’anno (ricordiamo che quando due buchi neri arrivano alla fusione viene emesso un burst, cioè emissione di energia di breve durata sotto forma di onde gravitazionali). «Le onde gravitazionali ci permetteranno di ascoltare per la prima volta l’Universo grazie alla formazione di deformazioni nella struttura dello spaziotempo. Finora, tutte le osservazioni sono state condotte con i telescopi. Ma la rivelazione delle onde gravitazionali cambierà il modo di osservare l’Universo. La parte migliore è che possiamo ‘ascoltare’ cose che non potremo mai vedere, come appunto il processo di fusione di due buchi neri, il nostro oggetto di studio», conclude Rodríguez.
di Corrado Ruscica (INAF)

 

Aurore dove non te lo aspetti

Pensavate che le aurore fossero un fenomeno tipico solo sui pianeti del nostro Sistema solare? Un gruppo di astronomi ha dimostrato il contrario utilizzando il Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), uno dei più importanti osservatori di radioastronomia del mondo, costituito da 27 antenne radio poste in una configurazione a Y sulla Piana di San Agustin, New Mexico. L’aurora individuata dagli esperti (la scoperta è stata pubblicata su Nature) è molto simile a quello che sulla Terra chiamiamo luci del Nord, insomma l’aurora boreale, ma 10 mila volte più potente di ogni altra aurora osservata finora. Fino a qui tutto normale, potreste pensare. La particolarità della scoperta (realizzata anche nel campo ottico con il telescopio Hale in California e il telescopio Keck alle Hawaii) sta nel fatto che questa volta l’aurora non è stata osservata su un pianeta (o in questo caso un esopianeta), bensì ma su una stella di piccola massa – una nana bruna chiamata LSR J1835+3259. Secondo quanto appurato dagli scienziati, la scoperta rivela un divario tra l’attività magnetica di stelle più massicce con quella di nane brune e pianeti. «Tutta l’attività magnetica che vediamo in questo oggetto può essere spiegata da potenti aurore», ha spiegato Gregg Hallinan, del California Institute of Technology (Caltech). «Ciò indica che l’attività aurorale sostituisce l’attività coronale (simile a quella del Sole, ndr) su nane brune e oggetti più piccoli». Osservando sia in radio che nell’ottico, gli esperti hanno scoperto che l’oggetto in questione – a 18 anni luce dalla Terra – presenta caratteristiche del tutto particolari e uniche, rispetto ad altre stelle. Le nane brune vengono anche chiamate stelle mancate, perché si tratta di oggetti troppo massicci per essere un pianeta ma allo stesso tempo troppo piccoli per riuscire ad attivare la reazioni termonucleari, “il motore” delle stelle. L’atmosfera attorno a LSR J1835+3259 (nane brune e stelle molto fredde presentano un guscio esterno) è ciò che supporta l’attività aurorale. La scoperta si inserisce nella vasta attività di ricerca sui pianeti extrasolari. I ricercatori hanno affermato che l’aurora su questa particolare nana bruna sembra essere innescata da un processo dinamo simile a quello visto sui grandi pianeti del nostro Sistema solare, e quindi diverso da ciò che causa le aurore sulla Terra (cioè l’interazione del campo magnetico con in venti solari). Hallinan ha aggiunto che il fenomeno osservato su LSR J1835+3259 è simile «all’aurora su Giove (vedi Media INAF, ndr), per esempio, ma migliaia di volte più potente. Questo ci dice che potrebbe essere possibile rilevare queste attività dai pianeti extrasolari, molti dei quali sono di molto più massicci di Giove».
di Eleonora Ferroni (INAF)

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