Pioggerella di ferro dalle supernovae

C’era una volta un pianeta blu dove, all’improvviso, cominciò a calare per tanti anni un’impercettibile pioggerellina di ferro, che pian piano raggiunse le sue terre e i suoi mari, scendendo fino ai fondali più profondi e lì rimanere per milioni di anni. Non pensate che questo sia l’inizio di una favola per bambini: ne sono fermamente convinti i ricercatori che hanno firmato due lavori presentati nell’ultimo numero della rivistaNature. In entrambi il protagonista è il Ferro-60, o più formalmente 60Fe, un isotopo del più diffuso Ferro-56. Nel primo lavoro, gli scienziati guidati da Anton Wallner dell’Australian National University hanno individuato tracce di questo isotopo in diversi campioni dei sedimenti e delle rocce presi da fondali degli oceani Atlantico, Pacifico e Indiano, indicando che il periodo più probabile in cui si sarebbe depositato è compreso tra 3,2 e 1,7 milioni di anni fa. Il Ferro, così come altri elementi pesanti, viene prodotto durante gli eventi di supernova, ovvero esplosioni di stelle massicce giunte al termine del loro ciclo evolutivo. I resti della stella espulsi a grande velocità in gigantesche nubi di gas e polveri vanno così ad arricchire lo spazio circostante con elementi chimici non presenti nella  materia che costituiva l’universo primordiale. Naturale dunque pensare che più o meno in quel periodo, in vicinanza del nostro pianeta, possa essere esplosa una o più supernovae i cui resti, espandendosi sempre più, abbiano poi incrociato la Terra e depositato su di essa una piccola frazione dei suoi costituenti.
Il non facile compito di risalire ai possibili tempi, posizioni e intensità di queste esplosioni è stato portato avanti nel secondo lavoro pubblicato, sempre nell’ultimo numero di Nature, da Dieter Breitschwerdt dell’Istituto di Tecnologia di Berlino e dal suo team.
Ricostruendo con l’ausilio dei computer le traiettorie più probabili del materiale espulso durante le esplosioni di supernova, i ricercatori sono riusciti a stimare che le “fabbriche” del Ferro-60 trovato nei fondali oceanici sarebbero state due eventi di supernvova avvenuti 2,3 e 1,5 milioni di anni fa, a una distanza compresa tra 300 e 330 anni luce dalla Terra. Ma gli scienziati sono andati oltre, stimando che la massa delle stelle esplose fosse di 9,2 e 8,8 masse solari. Questi due episodi sarebbero solo due di circa 16 supernovae avvenute negli ultimi 13 milioni di anni, in una regione di cielo relativamente piccola. Breitschwerdt e il suo team ritengono che i progenitori di queste Supernovae appartenessero ad un ammasso di stelle che oggi viene identificato con l’associazione stellare Scorpius-Centaurus, un gruppo di astri giovani, massicci e luminosi vicini al Sole.
«Nello studio di Breitschwerdt e collaboratori trovo due interessanti spunti di riflessione, oltre ovviamente ai risultati scientifici che vengono presentati» commenta Massimo Della Valle, direttore dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte. «Questa sequenza di esplosioni stellari avvenute nei nostri dintorni e così ravvicinate tra loro – almeno per i tempi scala che caratterizzano l’evoluzione  delle stelle – è un convincente esempio di quel meccanismo che alcuni miliardi di anni fa potrebbe aver arricchito di elementi pesanti,  come per esempio Carbonio, Ossigeno e Azoto la nebulosa primordiale dalla quale si è originato il nostro Sole,  il Sistema solare e in ultima analisi la vita sulla Terra».
L’articolo indica che circa la metà del 60Fe presente nella crosta dei fondali oceanici della Terra proviene dal materiale espulso durante questi eventi. «Questo risultato – prosegue Della Valle-  ci ricorda che la Terra interagisce costantemente con lo spazio che la circonda:  qualche volta in modo “silente”: quasi non ci accorgiamo delle 100 tonnellate di materiale extraterrestre, in gran parte sotto forma di polveri e piccoli meteoriti, che ogni giorno “piovono” dal cielo. Molto più raramente questa interazione Terra-Cielo può avvenire in modo “catastrofico” attraverso impatti con piccoli asteroidi o comete, che nei casi più estremi possono creare profondi sconvolgimenti al nostro ecosistema.  Le esplosioni stellari appartengono certamente a questo secondo tipo di eventi, ma per fortuna, quelle avvenute negli ultimi 13 milioni di anni  sono avvenute a distanza di sicurezza, come oggi effettivamente dimostrato dai due team di astronomi».
Noi comunque possiamo continuare a stare tranquilli: non sono previste imminenti esplosioni di supernova nelle vicinanze della Terra. Betelgeuse e Antares, le stelle supergiganti più vicine alla Terra e accreditate di finire  la loro evoluzione come supernovae, si trovano entrambe ad oltre 600 anni luce da noi, ad una distanza più che doppia di quelle esplose 13 milioni di anni fa. E poi, chissà quando esploderanno…
di Marco Galliani (INAF)
Guarda il servizio video su INAF-TV

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C’è un buco nero di grossa taglia vicino a noi

I buchi neri supermassicci sono giganti cosmici, con masse che vanno da qualche milione fino a miliardi di volte quella del Sole. Si pensa che al centro di quasi tutte le galassie ce ne sia uno, ma quello che ha scoperto di recente un team internazionale di astronomi è senza dubbio un buco nero da record: contiene circa 17 miliardi di soli. La scoperta implica che questi colossi potrebbero essere più comuni di quanto pensiamo. Fino ad oggi i buchi neri supermassicci più grandi che conoscevamo avevano masse pari a 10 miliardi di volte quella del Sole, e si trovavano in galassie molto grandi, all’interno di ammassi di galassie molto densi. L’attuale detentore del record di massa si trova nell’ammasso della Chioma, e contiene circa 21 miliardi di masse solari. Il buco nero appena scoperto si trova invece all’interno della galassia NGC 1600, nella direzione opposta del cielo rispetto all’ammasso della Chioma, in una regione apparentemente scarsa di galassie a circa 200 milioni di anni luce dalla Terra. Tutte queste caratteristiche rendono molto interessante questo gigante, spiega Chung-Pei Ma, professoressa presso l’Università della California, nonché a capo della campagna osservativa MASSIVE dedicata alle galassie vicine e massicce. Se trovare un buco nero di grandi dimensioni in una galassia massiccia e collocata in una regione affollata è abbastanza prevedibile, lo è decisamente meno immaginare di scoprirne in regioni più sgombre dell’Universo. «Gli ammassi ricchi di galassie come quello della Chioma sono molto rari, ma esistono un paio di galassie delle dimensioni di NGC 1600 all’interno di gruppi di media grandezza», dice Ma. «Quindi ora viene da domandarsi se questo oggetto possa rappresentare solo la punta di un iceberg». Un aspetto interessante della scoperta è la precisione con cui conosciamo la stima di massa del buco nero di NGC 1600. Mentre quello scoperto nel 2011 all’interno della galassia NGC 4889, nell’ammasso della Chioma, aveva un limite superiore di 21 miliardi di masse solari e un limite inferiore di 3 miliardi di masse solari, la stima per NGC 1600 è molto più precisa, con un intervallo di masse possibili tra 15.5 e 18.5 miliardi di masse solari. È interessante inoltre notare che le stelle in rotazione attorno al nucleo centrale di NGC 1600 si muovono come se il buco nero appartenesse a un sistema binario. I sistemi di questo tipo sono piuttosto comuni nelle galassie di grandi dimensioni, poiché si ritiene che le galassie crescano attraverso fusioni successive con altre galassie, ognuna delle quali ospita molto probabilmente un buco centrale. Questi buchi neri verrebbero quindi fusi all’interno del nucleo di una nuova e più grande galassia in seguito ad una reciproca danza orbitale, dando luogo a un buco nero più grande ed emettendo onde gravitazionali. La campagna osservativa MASSIVE, iniziata nel 2014, è stata promossa e sostenuta dalla National Science Foundation e ha lo scopo di ottenere stime di massa per stelle, materia oscura e buchi neri centrali appartenenti a 100 galassie massicce e vicine. Più precisamente, si occupa di galassie con più di 300 miliardi di masse solari, ed entro 350 milioni di anni luce di distanza dalla Terra. Il buco nero supermassiccio trovato nella galassia NGC 1600 è uno dei primi successi del progetto, e dimostra ancora una volta il valore della ricerca sistematica del cielo notturno. Se il gruppo di ricercatori si fosse limitato all’osservazione di regioni ad alta densità di galassie, infatti, questa scoperta non sarebbe mai stata possibile. I dati che hanno permesso di scovare il buco nero oversize sono stati raccolti dal telescopio spaziale Hubble e dai telescopi da Terra Gemini alle Hawaii e McDonald Observatory in Texas. Grazie ai dati spettrali raccolti dal telescopio Gemini è stato possibile notare che le stelle localizzate nei pressi del buco nero viaggiano pressoché tutte lungo orbite circolari, con pochissime eccezioni di movimenti radiali verso l’interno o verso l’esterno. Questo potrebbe indicare che le stelle più vicine al buco nero sono state scagliate via da un effetto fionda, simile a quello che sfruttano le sonde spaziali per prendere velocità durante i loro viaggi interplanetari. I dati indicano che il responsabile di questa centrifuga cosmica potrebbe essere un sistema binario di buchi neri. Se, come sembra, NGC 1600 contiene davvero una coppia di buchi neri con una massa totale di 17 miliardi di soli in orbita uno attorno all’altro a una distanza di una frazione di anno luce, gli attualiPulsar Timing Array dedicati alla ricerca onde gravitazionali dovrebbero essere in grado di captare l’emissione di questo sistema, spiega Chung-Pei Ma. Le immagini raccolte dal telescopio spaziale Hubble hanno rivelato che la zona centrale di NGC 1600 è insolitamente debole, indicando una mancanza di stelle vicine al buco nero. Questa caratteristica distingue le galassie massicce da quelle ellittiche standard, che sono molto più brillanti al centro. «Un’impronta tipica di un buco nero binario è la pulizia del nucleo causata da effetti dinamici», dice Ma. Questa caratteristica aiuterà il team di ricercatori a raffinare la campagna osservativa MASSIVE, e a trovare altri buchi neri supermassicci nelle regioni più vicine alla Terra.
di Elisa Nichelli (INAF)

M48, l’ammasso stellare nell’Idra

Per osservarlo a occhio nudo in queste sere d’aprile ci vuole un cielo limpido e scuro, lontano da luci artificiali, oltre ovviamente a un’ottima vista. Ed anche così apparirà come una debole macchiolina luminosa. Per cominciare a percepire la vera natura di ammasso stellare di Messier 48, o M48 in breve, c’è però bisogno almeno di un buon binocolo: solo così si riusciranno a distinguere le stelle principali che lo compongono, che sono poco meno di un centinaio. M48, che si trova in direzione della costellazione dell’Idra, verso sud ovest, è un ammasso aperto distante da noi 1500 anni luce e con un diametro di circa 23 anni luce. È stato scoperto da Charles Messier nel 1771 anche se, per un suo errore nel riportare i dati della posizione, venne identificato come oggetto numero 48 del celebre catalogo solo nel 1934 grazie all’astronomo tedesco Oswald Thomas. Ma oltre M48 il cielo di aprile ci offrirà, meteo permettendo, altri interessanti fenomeni, come le congiunzioni della luna con Giove, Marte e Saturno. Per saperne di più, non vi resta che guardare il video su Media Inaf.
di Marco Galliani (INAF)

20 mila stelle per trovare ET

L’Istituto SETI si rimette in gioco con una nuova sfida “extra” interessante. I ricercatori sono infatti di nuovo a caccia di segnali radio provenienti, chissà, da civiltà aliene. L’obiettivo, come sempre, è solo uno: provare la presenza di intelligenze extraterrestri là fuori, da qualche parte nell’Universo. Gli esperti del SETI scandaglieranno ben 20 mila nane rosse (scelte da una lista di 70 mila stelle) alla ricerca di questi segnali.
«Le nane rosse hanno ricevuto una scarsa attenzione da parte degli scienziati del SETI in passato», ha osservato Jon Richards. «Questo perché ricercatori ragionevolmente ipotizzato che altre specie intelligenti si troverebbero su pianeti orbitanti attorno a stelle simili al Sole». Evidentemente, non avendo trovato finora segnali che confermano questa teoria, i ricercatori devono allargare il loro punti di vista.
Alcuni pianeti nella zona abitabile delle nane rosse, seppur in rotazione sincrona con la loro stella, potrebbero davvero essere abitabili… almeno in teoria. Se su questi pianeti ci fossero oceani e un’atmosfera, il calore verrebbe stato trasportato dal lato illuminato a quello buio e quindi una frazione significativa del pianeta sarebbe abitabile. Secondo i dati raccolti gli ultimi anni, quasi la metà delle nane rosse analizzate avrebbe pianeti nella loro zona abitabile. E se ancora non bastasse, ricordiamo che tre stelle su quattro sono nane rosse, come ha ricordato Seth Shostak. Il trucco sta nell’osservare un gruppo preciso di stelle, quelle più vicine a noi, così l’eventuale segnale potrebbe essere più forte.
Le nane rosse sembrano essere il posto giusto dove cercare vita intelligente. Gli esperti ricordano che queste stelle sono miliardi di anni più antiche delle stelle simili al Sole e dunque, osserva Shostak, «sistemi più antichi hanno avuto più tempo per formare specie intelligenti».
I ricercatori stanno sfruttando le capacità dell’Allen Telescope Array: 42 antenne gestite dal progetto SETI, nella California del Nord, in grado di osservare tre stelle contemporaneamente durante ogni sessione. La ricerca dovrebbe durare due anni. Gerry Harp ha spiegato: «Esamineremo i sistemi scelti su più bande di frequenza tra 1 e 10 GHz. Circa la metà di quelle bande si trovano a “frequenze magiche”, situate cioè in porzioni del quadrante radio in qualche modo legate a costanti matematiche fondamentali. È ragionevole supporre che gli extraterrestri, volendo attirare l’attenzione, provino a generare segnali a frequenze speciali».
Per saperne di più:

  • Vai al sito del progetto SETI

Per conoscere Seth Shostak, guarda l’intervista che rilasciò nel 2010 a INAF-TV

Janssen, l’esopianeta bifronte (un emisfero di lava l’altro solido)

Utilizzando i dati dal telescopio spaziale Spitzer della NASA, un gruppo internazionale di ricercatori ha esaminato la “super-Terra” 55 Cancri e, in orbita sincrona attorno a una stella simile al Sole a 40 anni luce di distanza dal Sistema solare verso la costellazione del Cancro, mappando la temperatura del pianeta durante un’orbita completa. Il nuovo studio, pubblicato su Nature, ha rilevato che la temperatura sul lato caldo può oltrepassare i 2400 gradi Celsius, mentre sul lato “freddo” si aggira attorno ai 1100 gradi. Secondo i ricercatori, questa gigantesca escursione termica è compatibile con fenomeni di vulcanesimo. Nella faccia “diurna”, quella sempre rivolta verso la stella, troveremmo colate di lava liquida, mentre il lato “nascosto” sarebbe ricoperto di roccia lavica solidificata. Scoperto nel 2004, 55 Cancri e, grazie alla sua relativa vicinanza, è uno fra gli esopianeti più studiati. In realtà dovremmo chiamarlo con il nuovo nome attribuito dall’Unione Astronomica Internazionale attraverso il concorso NameExoWorlds: Janssen, in onore dell’olandese Zacharias Janssen, fra i personaggi di fine Cinquecento accreditati per l’invenzione del telescopio ottico, nonché del microscopio. Il pianeta Janssen, dunque, con una massa 8 volte e mezzo quella terrestre e con un diametro circa il doppio di quello del nostro pianeta, orbita strettamente attorno alla sua stella, 55 Cancri A, compiendo un giro completo in meno di un giorno terrestre. Da quando Janssen è stato scoperto, i ricercatori ne hanno tracciato profili assai diversi: pianeta oceano, piccolo gigante gassoso, pianeta diamante, super-Terra vulcanica… Uno studio europeo, pubblicato poche settimane fa, aveva poi rilevato per la prima volta i gas dell’atmosfera di questa super-Terra, trovando la presenza di idrogeno ed elio ma non quella di vapore acqueo, confermando di avere a che fare con un pianeta ancora più esotico di quanto si potesse immaginare. «Non sappiamo ancora esattamente di cosa sia composto il pianeta», dice Brice-Olivier Demory deiCavendish Laboratory all’Università di Cambridge, primo autore del nuovo studio. «I nostri risultati aggiungono un’altra tessera al mosaico, per comprendere l’esatta natura di questo enigmatico corpo celeste». Sulla base delle nuove misure nella banda infrarossa, il lato “diurno” del pianeta dovrebbe essere quasi completamente liquefatto, mentre quello “notturno” – mai rivolto verso la stella – risulta quasi completamente solido. Quindi, al contrario di quello che succede sulla Terra grazie all’atmosfera, non si verifica un’efficace ricircolo del calore tra i due emisferi. Secondo Demory e colleghi, l’enorme escursione termica tra i due emisferi potrebbe indicare unatotale o parziale mancanza di atmosfera, vaporizzate dalle temperature estreme del lato caldo del pianeta. Temperature che racchiudono un ulteriore mistero: le osservazioni rivelano una fonte sconosciuta di calore che rende il pianeta più caldo di quanto sarebbe prevedibile basandosi esclusivamente sulla radiazione proveniente dalla stella. Rimane dunque da chiarire quale sia la fonte di questo misterioso calore “extra” su Janssen. Un’ipotesi è che il pianeta sia circondato da una nube di polveri e gas, che potrebbe spiegare alcune delle “stranezze” nei dati rilevati. Per esserne certi gli scienziati dovranno però attendere almeno il 2018, quando verrà messo in orbita il successore dei telescopi spaziali Hubble e Spitzer, il James Webb Space Telescope, che permetterà di scrutare i pianeti al di fuori del Sistema solare con un livello di precisione attualmente irraggiungibile.
di Stefano Parisini INAF
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