Pan, così piccola eppure così potente

Conoscete la luna Pan? È un piccolo satellite naturale di Saturno, anzi il più interno nel sistema di lune del sesto pianeta del Sistema solare. La minuscola (in termini astronomici) luna – scoperta nel 1990 – orbita in apparenza da sola attorno al pianeta gigante all’interno della divisione di Encke, nell’anello A, ma ha un ruolo fondamentale perché la sua particolare orbita in prossimità dell’anello planetario contribuisce a mantenerlo stabile anche se ne modifica la forma e l’estensione. Pan misura solo 28 chilometri di diametro ma contribuisce non poco all’immagine iconica del Signore degli Anelli. Con la sua gravità crea delle vere e proprie onde tra gli anelli A e B che sono facilmente riconoscibili nei colori più chiari o più scuri nella foto. Questa immagine è stata scattata lo scorso 2 luglio dalla sonda di NASA/ESA/ASI Cassini, che orbita attorno al pianeta Saturno e le sue lune dal 2004. La NAC (narrow-angle camera) della navicella ha preso la foto da una distanza di 1,4 milioni di chilometri. Cassini ci regalerà dati e immagini mozzafiato come questa ancora per un anno, perché il 15 settembre 2017 la sonda si getterà – letteralmente – tra gli anelli di Saturno per gli studi finali per poi “immolarsi” nell’atmosfera del pianeta che la distruggerà.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Gaia e la madre di tutte le mappe del cielo

Presentata  in conferenza stampa internazionale da Madrid, a mille giorni dal lancio avvenuto il 19 dicembre 2013, la prima release dei dati (DR1) della missione spaziale Gaia dell’ESA. Dalle 12:30 di oggi liberamente disponibili in rete per scienziati da tutto il mondo, gli oltre 110 miliardi di osservazioni fotometriche e i 9.4 miliardi di osservazioni spettroscopiche raccolte fino a oggi dal telescopio spaziale ESA, e in particolare i dati collezionati da luglio 2014 a settembre 2015, offrono una vista a tutto cielo delle stelle presenti nella nostra Galassia – la Via Lattea – e nelle galassie vicine. Un miliardo di stelle in una sola mappa, quella che vedete qui sotto: la più grande e la più accurata, ha detto in conferenza stampa Anthony Brown della Leiden University, mai prodotta da una singola survey. «Questo primo rilascio dei dati raccolti ci dimostra, dopo neanche 12 mesi di lavoro, che la missione Gaia ha già superato di tre volte la qualità dei risultati della precedente missione europea Hipparcos», sottolinea Mario Lattanzi dell’INAF di Torino, responsabile per l’Italia del DPAC (Data Processing and Analysis Consortium) di Gaia. «Un primo importante successo che vede protagonisti anche gli scienziati italiani e dell’INAF». Scienziati e scienziate. Soprattutto scienziate. Dei cinque membri del team Gaia oggi sul palco dell’ESAC a presentare al mondo la prima messe di dati di questa missione dalla partenza non facile, due sono infatti astrofisiche INAF: Antonella Vallenari, dell’Osservatorio astronomico di Padova, e Gisella Clementini dell’Osservatorio astronomico di Bologna. «Questo è solo l’inizio», promette Clementini riferendosi alle osservazioni fotometriche compiute con Gaia di 3194 stelle variabili – 386 delle quali sono nuove scoperte – come le Cefeidi e RR Lyrae. «Abbiamo misurato la distanza della Grande Nube di Magellano per verificare la qualità dei dati, e i risultati offrono un’anteprima dei notevoli progressi che Gaia ci consentirà presto di raggiungere nella comprensione delle distanze cosmiche». Durante il lavoro di convalida del catalogo, gli scienziati del DPAC hanno condotto anche uno studio sugli ammassi aperti – gruppi di stelle coetanee e relativamente giovani – dal quale si evince chiaramente il miglioramento permesso dai nuovi dati. «Con Hipparcos potevamo analizzare la struttura tridimensionale e la dinamica delle stelle solo nelle Iadi, l’ammasso aperto più vicino al Sole, e misurare le distanze di circa 80 ammassi fino a 1600 anni luce da noi», ricorda Vallenari. «Ma già solo con i primi dati di Gaia riusciamo a misurare le distanze e i moti delle stelle in circa 400 ammassi, spingendoci fino a 4800 anni luce di distanza. Per i 14 ammassi aperti più vicini, i nuovi dati rivelano un grande numero di stelle sorprendentemente lontane dal centro del’ammasso di appartenenza, stelle probabilmente in fuga e destinate a popolare altre regioni della nostra galassia».«La strada fino a oggi non è stata priva di ostacoli: Gaia ha dovuto far fronte a una serie di sfide tecniche che hanno richiesto un notevole sforzo collaborativo per essere superate», dice infine Fred Jansen, il mission manager di Gaia dell’ESA. «Ma ora, mille giorni dopo il lancio e grazie all’enorme lavoro di tutte le persone coinvolte, è con entusiasmo che possiamo presentare al mondo questo primo insieme di dati. E non vediamo l’ora d’arrivare alla prossima release, che mostrerà tutto il potenziale di Gaia nell’esplorazione nostra galassia, in un modo che non abbiamo mai visto prima».
Guarda il servizio video su INAF-TV 
di Marco Malaspina (INAF)

E dal mantello terrestre nacque la Luna

La Luna è nata dalla Terra? Qual è il legame fra il nostro pianeta e il suo satellite naturale? Si profilano sempre più scenari sullaformazione lunare, e di recente Kun WangStein B. Jacobsen, nell’articolo “Potassium isotopic evidence for a high-energy giant impact origin of the Moon” pubblicato oggi su Nature, hanno proposto quello che sembra essere – al momento – il modello più preciso. Concentrandosi sulla datazione isotopica dei campioni di roccia lunare portati sulla Terra dagli astronauti, nel 2015 i geochimici hanno sviluppato una particolare tecnica che permette di analizzare proprio gli isotopi di potassio nelle rocce lunari e terrestri con una precisione 10 volte maggiore rispetto al passato. Grazie a questi esperimenti, i ricercatori hanno potuto chiarire le differenze tra Terra e Luna ipotizzando due diversi scenari per la formazione del satellite.
Secondo il primo modello, un impatto non particolarmente violento ha portato alla creazione di un’atmosfera di silicato intorno alla proto-Terra e alla Luna, mentre la seconda ipotesi prevede un impatto molto più violento che con l’urto ha vaporizzato la maggior parte della proto-Terra, formando un enorme disco di fluidi la cui cristallizzazione ha poi portato alla formazione della Luna. Secondo Wang «i nostri risultati forniscono la prova concreta che l’impatto abbia realmente e in gran parte vaporizzato la Terra».
Per anni il dibattito sulla formazione è stato molto acceso: la Luna è nata da un impatto di un corpo simile a Marte con la Terra? Se sì, questo impatto quanto è stato violento? Da quando è stato possibile studiare nel dettaglio gli isotopi lunari, si è cercato di trovare una risposta, ma gli studi andavano verso soluzioni diverse, spesso contraddittorie. Ad oggi si può dire che le rocce lunari e quelle terrestri, almeno secondo le analisi effettuate finora, sono molto simili.
Dopo anni di ipotesi e modelli di ogni tipo, si è deciso allora di cambiare strada: provare a verificare se la Luna non sia, in realtà, più simile alla Terra che all’oggetto impattatore che ha dato il via alla sua formazione. Un modello risalente al 2007 ha aggiunto all’ipotesi dell’impatto la creazione attorno alla Terra di un’atmosfera composta da vapore di silicato che avrebbe permesso tra la Terra e il disco attorno al protopianeta lo scambio di materiale che poi si è condensato formando la Luna che conosciamo oggi. I ricercatori che hanno avanzato questa proposta, secondo Wang, «partono ancora da un impatto a bassa energia, come il modello originale». Wang ha precisato che, partendo da questa ipotesi, lo scambio di materiale è comunque un processo che richiede molto tempo: il cocktail che ha formato la Luna deve essere avvenuto in un lasso di tempo più breve, perché altrimenti il materiale sarebbe ricaduto sulla Terra ancora in formazione.
Per questo nel 2015 i geochimici sono tornati all’ipotesi dell’impatto estremamente violento, tanto da fondere insieme l’impattatore e il mantello della Terra. Da questo mix sarebbe nata un’atmosfera formata dal denso materiale evaporato dal mantello terrestre che si sarebbe espansa nello spazio su un’area grande 500 volte la Terra. La Luna sarebbe nata proprio all’interno di questa densa atmosfera durante il suo raffreddamento. Il modello in questione potrebbe spiegare perché la Luna e la Terra presentino abbondanze identiche dei tre isotopi stabili dell’ossigeno che troviamo sul nostro pianeta. Dopo l’impatto il mantello della Terra era un insieme di fluidi supercritici, cioè senza legami liquido/gas. Cosa sono? Si tratta di un tipo particolare di materiale che passa attraverso oggetti solidi come il gas, ma che allo stesso tempo dissolve altri materiali come un liquido.
L’analisi approfondita degli isotopi del potassio da campioni di roccia lunare e terrestre ha portato ai recenti risultati. Il potassio ha tre isotopi stabili, solo due dei quali – però – sono talmente abbondanti da permetterne l’analisi isotopica. Wang e Jacobsen hanno esaminato sette campioni di rocce lunari, riportati sulla Terra durante diverse missioni sulla Luna, e li hanno messi a paragone con otto campioni di roccia terrestre (in rappresentanza del mantello del nostro pianeta). Cosa hanno scoperto? Le rocce lunari contengono per circa 0,4 parti su mille l’isotopo più pesante del potassio, cioè il potassio-41. Secondo Wang, l’unico processo ad alta temperatura che abbia potuto separare gli isotopi di potassio in questo modo deve essere stata la condensazione incompleta del potassio nel fase di vaporizzazione. Secondo i due ricercatori, inoltre, la fase di condensazione della Luna è avvenuta a una pressione superiore a 10 bar, vale a dire 10 volte la pressione atmosferica a livello del mare sulla Terra. Aver scoperto che, ad arricchire le rocce lunari, è l’isotopo più pesante del potassio escluderebbe il modello del 2007 dell’atmosfera di silicato. Al contrario, gli esperti ritengono più convincente il secondo scenario: materiale proveniente dal mantello terrestre potrebbe essere stato trasferito nello spazio per formare la Luna.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Un’aquila tutta da ammirare nel cielo di settembre

Per ammirarla in tutta la sua bellezza c’è bisogno di un buon telescopio, ma già con un binocolo sufficientemente potente, sotto un cielo buio e lontani dalle luci delle città, potrete individuarne il suo debole chiarore. Stiamo parlando della nebulosa Aquila, anche conosciuta come M 16, che si trova a circa 7000 anni luce da noi, in direzione della costellazione del Serpente, visibile nel cielo di settembre già dalle prime ore della notte, verso sud ovest. Le più spettacolari immagini di questa regione ricca di idrogeno ionizzato e in cui è presente un ammasso aperto di giovani stelle ce le ha regalate il telescopio spaziale Hubble. Le sue riprese, diventate ormai un’icona dell’astronomia, mostrano con un incredibile livello di dettaglio alcuni particolari della nebulosa, che sono stati ribattezzati i Pilastri della Creazione: tre strutture composte da gas e polveri addensate, le cui forme così peculiari sono  state modellate dall’azione del vento stellare delle giovani stelle giganti presenti nel vicino ammasso. All’interno dei pilastri sono stati individuati quelli che potrebbero essere  gli embrioni di nuove stelle che stanno per accendersi. Ma oltre questa nebulosa, il cielo di settembre offre molto altro da ammirare anche solo ad occhio nudo, tra cui alcune splendide congiunzioni e un’eclisse lunare di penombra (questa però molto debole e difficile da percepire). Se siete curiosi saperne di più, potete guardare il video di Media Inaf.
di Marco Galliani (INAF)

Mondi alla fine del mondo

Chadwick Trujillo della Northern Arizona University e Scott Sheppard del Carnegie Institution for Science di Washington, i primi ad avanzare nel 2014 l’ipotesi dell’esistenza di un nono pianeta nel Sistema solare, durante la loro caccia al cosiddetto Planet Nine (Pianeta 9) hanno osservato nuovi corpi celesti finora sconosciuti a grandissima distanza dal Sole. I ricercatori hanno inviato i riferimenti delle loro scoperte al Minor Planet Centerdell’Unione Astronomica Internazionale per una designazione ufficiale, mentre un articolo scientifico in merito è in via di pubblicazione su The Astronomical Journal. Maggiore è il numero di oggetti rintracciati a distanze estreme, più alte divengono le possibilità di vincolare la posizione dell’ineffabile nono pianeta. La posizione precisa e le orbite di piccoli corpi celesti, i cosiddetti oggetti transnettuniani estremi, può aiutare a restringere il campo delle dimensioni e della distanza dal Sole del finora ipotetico nuovo inquilino del Sistema solare. Questo perché la gravità del pianeta influenza i movimenti di questi oggetti più piccoli, che si trovano tutti – come suggerisce il nome – molto al di là dell’orbita di Nettuno. Nel 2014, Sheppard e Trujillo annunciarono la scoperta dell’oggetto transnettuniano 2012 VP113(soprannominato “Biden”), che tracciava la più lontana orbita all’epoca conosciuta nel Sistema solare. Nella stessa occasione, i due ricercatori notarono che tutti i pochi oggetti transnettuniani estremi noti si trovano su orbite tra di loro simili. Questo li indusse a prevedere l’esistenza di un pianeta “perturbante” a più di 200 volte la distanza Terra-Sole: il Pianeta 9, appunto, o anche Pianeta X, viste le incognite sulla sua reale esistenza. Successive ricerche hanno mostrato che questo massiccio nono pianeta ha buone probabilità di esistere, vincolando ulteriori proprietà. Sarebbe fino a 15 volte più massiccio rispetto alla Terra, e il punto più vicino a noi della sua orbita estremamente allungata si troverebbe almeno 200 volte più lontano dal Sole di quanto lo sia la Terra. Detta in altri termini, quando Planet Nine è molto vicino, nel caso che esista veramente, si trova comunque 5 volte più lontano di Plutone. Sheppard e Trujillo, assieme a David Tholen della University of Hawaii, stanno conducendo l’indagine più estesa e approfondita per scoprire oggetti al di là di Nettuno e della Fascia di Kuiper. Finora hanno coperto quasi il 10 per cento del cielo, utilizzando alcune dei telescopi più grandi e avanzati al mondo, come lo statunitense Victor Blanco di 4 metri in Cile e il giapponese Subaru da 8 metri alle Hawaii. «Gli oggetti che si trovano ben di là di Nettuno detengono la chiave per risalire alle origini del nostro Sistema solare e della sua evoluzione», ha spiegato Sheppard. «Anche se riteniamo che ci siano migliaia di questi piccoli corpi, non ne abbiamo ancora trovati molti, perché sono lontanissimi. Questi corpi minori possono portarci a un pianeta ben più grande che crediamo si nasconda là fuori. Più ne scopriamo, meglio saremo in grado di comprendere come funziona il Sistema solare esterno». La lista dei nuovi oggetti trovati comprende 2014 SR349, che possiede caratteristiche orbitali simili a quella degli altri transnettuniani estremi noti. La sua distanza dal Sole varia tra una cinquantina e 240 unità astronomiche. Un altro dei nuovi corpi, 2013 FT28, presenta parametri orbitali per molti aspetti simili alla popolazione già conosciuta; tuttavia, uno dei sei parametri che definiscono la sua traiettoria – un angolo definito come longitudine del nodo ascendente – differisce in maniera non trascurabile rispetto a quella degli altri oggetti. Il terzo di questi “piccoli mondi antichi”, 2014 FE72, si distingue dagli altri in quanto è il primo oggetto della Nube di Oort interna la cui orbita risieda interamente al di fuori di quella di Nettuno. Tale orbita conduce l’oggetto talmente lontano dal Sole – qualcosa come 3 mila volte più lontano di quanto lo sia la Terra – da far supporre agli astronomi che la sua evoluzione orbitale possa essere stata influenzata da altri centri di gravità oltre il Sole, come altre stelle o i moti galattici. Si tratta del primo oggetto di questo genere, dicono i ricercatori, osservato a una tale distanza nel Sistema solare.
di Stefano Parisini (INAF)

Si fa presto a dire abitabile

Per cercare mondi abitabili, la definizione di “zona Goldilocks” comincia a stare un po’ troppo larga. È tempo di prendere in considerazione criteri più restrittivi, propone uno studio uscito su Science Advances firmato da Jun Korenaga, professore di geologia e geofisica alla Yale University. Per decenni si è ritenuto che il fattore chiave per determinare se un pianeta possa o meno ospitare la vita sia la distanza dalla stella madre. Nel Sistema solare, per esempio, Venere si trova troppo vicino al Sole e Marte troppo lontano, mentre la Terra è alla distanza giusta: orbita in quella che gli scienziati chiamano zona abitabile, o “zona Goldilocks”. Ma si è anche presunto che i pianeti fossero in grado di autoregolare la propria temperatura interna attraverso i movimenti convettivi del mantello –  lo spostamento sotterraneo di rocce causato dal riscaldamento e dal raffreddamento. Un pianeta potrebbe essere inizialmente troppo freddo, o troppo caldo, ma nel lungo periodo si stabilizzerebbe a una temperatura giusta. Ed è proprio questa seconda supposizione a non trovare riscontro nel quadro teorico messo a punto da Korenaga per spiegare il grado di autoregolazione che ci si può attendere dai moti convettivi del mantello. «Se mettiamo insieme tutti i dati scientifici di cui disponiamo su come la Terra s’è evoluta negli ultimi miliardi di anni e cerchiamo di dar loro un senso, finiremo per renderci conto che la convezione del mantello è abbastanza indifferente alla temperatura interna del pianeta», dice infatti il geofisico di Yale, suggerendo che l’autoregolazione sia improbabile per pianeti simili alla Terra. «L’assenza del meccanismo d’autoregolazione ha implicazioni enormi per l’abitabilità d’un pianeta», spiega Korenaga. «Gli studi sulla formazione planetaria suggeriscono che nell’evoluzione di pianeti come la Terra giochino un ruolo importante gli impatti, grandi e numerosi, ed è noto che gli esiti d’un processo così casuale possono essere i più diversi». Ora, in presenza d’un’azione autoregolante dovuta alla convezione del mantello, dice Korenaga, una siffatta varietà in dimensioni e temperatura interna non ostacolerebbe l’evoluzione planetaria. «Quello che diamo per scontato sul nostro pianeta, come per esempio gli oceani e i continenti», aggiunge però Korenaga, «non esisterebbe se la temperatura interna della Terra non fosse stata compresa entro un determinato intervallo. Questo significa che l’inizio della storia della Terra non può essere stato né troppo caldo né troppo freddo».
Redazione Media Inaf