Luci di Natale per la Piccola Nube di Magellano

Hubble può arrivare dove molti falliscono. La potenza del telescopio spaziale di NASA/ESA/ASI riesce a cogliere la magnificenza di oggetti difficili da osservare come questo che potete ammirare nella foto a sinistra. Si tratta della nebulosa NGC 248, un batuffolo di gas e polvere che colora la Piccola Nube di Magellano (la più piccola delle galassie satellite della Via Lattea) a 200 mila anni luce da noi. La nebulosa è osservabile in direzione della Costellazione del Tucano. HST ha catturato due nebulose a emissione “vestite a festa”, scoperte nel 1834 da John Herschel. Insieme formano NGC 248, lunga 60 anni luce e larga 20 anni luce. L’idrogeno ha questo colore rosa intenso a causa delle radiazioni provenienti dalle brillanti stelle centrale che fanno risplendere il gas. La nebulosa è stata studiata nel 2015 nell’ambito del programma osservativo Small Magellanic cloud Investigation of Dust and Gas Evolution (SMIDGE): i ricercatori cercano di capire perché la polvere della Piccola Nube di Magellano sia così diversa da quella della Via Lattea, nonostante l’estrema vicinanza delle due galassie.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Quella trottola di Betelgeuse

Il suo destino è segnato: Betelgeuse, la splendida stella gigante rossa nella costellazione di Orione, protagonista con il suo brillante scintillio del nostro cielo invernale, prima o poi esploderà come una supernova. Difficile dire quando: potrebbe accadere anche domani, o tra qualche decina di migliaio di anni. Gli astronomi da tempo seguono la sua lenta ma inesorabile agonia, che si manifesta con delle notevoli espansioni e contrazioni delle sue dimensioni (che la portano a raggiungere un raggio anche mille volte maggiore del nostro Sole) e, conseguentemente, con marcate variazioni della sua luminosità. Un altro contributo per conoscere meglio le caratteristiche di questa stella e, soprattutto, la sua evoluzione futura, arriva ora da un team di ricercatori guidato da J. Craig Wheeler dell’Università di Austin in Texas che ha indagato le proprietà rotazionali di Betelgeuse scoprendo, a sorpresa, che la stella ruota molto più velocemente di quanto ci si aspettasse. La prassi vuole che quando una stella si espande per diventare una supergigante , diminuisce la sua velocità di rotazione. Il principio fisico è lo stesso che sfruttano i pattinatori per ridurre la rapidità delle loro piroette aprendo le braccia. «Per Betelgeuse invece non sappiamo spiegare la sua velocità di rotazione – dice Wheeler – perché è 150 volte più elevata di qualunque stella isolata conosciuta che si trovi nella stessa fase evolutiva».
Il passo successivo di Wheeler e dei suoi collaboratori è stato quello di dare una interpretazione ragionevole a questa inattesa constatazione. E lo scenario che ne è emerso chiama in causa la presenza in passato di una possibile stella compagna di Betelgeuse, che doveva avere più o meno la massa del Sole, “ingoiata” dalla stella durante la sua espansione. Il materiale della stella compagna fagocitato da Betelgeuse avrebbe trasferito momento angolare agli strati esterni della sua atmosfera, accelerando così la sua rotazione fino al ritmo che oggi osserviamo.
Se questo banchetto stellare è effettivamente stato consumato, alcuni dei suoi resti dovrebbero trovarsi nello spazio attorno a Betelgeuse, che li avrebbe proiettati lontano da sé, con una velocità stimata di circa 10 chilometri al secondo. Così gli astronomi sono andati a ricercare tracce di questo materiale nelle osservazioni nell’infrarosso che il telescopio spaziale Herschel dell’ESA ha compiuto nel 2012 nella zona circostante Betelgeuse. Le riprese in effetti mostrano una regione dove si vedono due gusci di materia in interazione, che potrebbero essere compatibili con materiale espulso da Betelgeuse circa 100 mila anni fa, quando è entrata nella fase di supergigante. È difficile però dare oggi un’interpretazione certa di questa struttura, che potrebbe ad esempio essere il fronte d’urto prodotto dall’atmosfera di Betelgeuse nel suo moto all’interno del mezzo interstellare.  E per questo Wheeler e i suoi colleghi hanno in programma altre indagini per riuscire ad avvalorare la loro ipotesi.
di Marco Galliani (INAF)

Dalle Hawaii una mappa record del cielo

Diversi gruppi di astronomi da tutto il mondo hanno partecipato alla creazione della più grande e dettagliata survey digitale del cielo utilizzando i dati raccolti con l’Osservatorio Pan-STARRSalle Hawaii. Il catalogo si basa su 4 anni di osservazioni di 3/4 del cielo notturno e ci fornisce interessanti informazioni su più di 3 miliardi di oggetti, tra stelle, galassie e altre sorgenti di energia. Il direttore dell’Osservatorio a Maui Ken Chambers ha spiegato che «le indagini della survey Pan-STARRS1 permettono a chiunque di accedere a milioni di immagini e utilizzare il database e i cataloghi contenenti misure di precisione di miliardi di stelle e galassie. L’Osservatorio Pan-STARRS ha scoperto numerosi oggetti Near Earth Objects e altri provenienti dalla Fascia di Kuiper, ma anche pianeti solitari tra le stelle». Il catalogo contiene 2 petabyte di dati, che corrispondono a un miliardo di selfie! Pan-STARRS sta per Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System e consiste in un telescopio da 1,8 metri situato sulla sommità del vulcano Haleakala, a Maui. La survey nel visibile e nel vicino infrarosso è iniziata nel 2010 e da allora il telescopio ha scansionato il cielo sopra le Hawaii 12 volte con ognuno dei 5 filtri utilizzati. Il progetto Pan-STARRS1 è stato intrapreso da un consorzio formato da 10 istituzioni di ricerca in quattro paesi, con il supporto della NASA e della National Science Foundation (NSF). Le osservazioni sono state completate nel 2014 e sono stati necessari altri due anni per riuscire a pubblicare online i primi dati, adesso disponibili a tutti. La seconda parte dei dati verrà pubblicata nel 2017, aggiungendo al catalogo nuove immagini. «Pan-STARRS1 ha mappato la nostra galassia, la Via Lattea, a un livello di dettaglio mai raggiunto prima. L’indagine prevede, per la prima volta, una visione profonda e globale di una frazione significativa del piano e del disco – un’area generalmente evitata dalle survey data la complessità di mappare queste regioni dense e polverose», ha spiegato Hans-Walter Rix, del Max Planck Institute. «E Pan-STARRS1 va ben oltre: la combinazione unica di profondità d’immagine, area di raccolta e colori ha permesso di scoprire la maggior parte dei quasar più distanti che si conoscano: questi forniscono la prima prova, nel nostro universo, del fatto che i buchi neri giganti si sono formati al centro delle galassie» Il prossimo passo sarà quello di misurare il redshift (e dunque la distanza) delle galassie e degli altri oggetti individuati. Roberto Saglia, sempre dal Max Planck, ha aggiunto: «Dobbiamo avere queste informazioni per analizzare la distribuzione delle galassie nelle tre dimensioni. Da questa struttura, si potrà dedurre la geometria dell’universo e in seguito vincolare il nostro modello cosmologico standard. Con i dati delle singole epoche, possiamo anche studiare variabilità nella galassie attive lontane».
di Eleonora Ferroni (INAF)

Pianeti nettuniani oltre il limite della neve

“Infiniti soli, infiniti mondi…” presagiva Giordano Bruno più di quattro secoli fa. Oggi ci chiediamo come siano fatti, tali infiniti mondi, che abbiamo effettivamente cominciato a enumerare al di fuori del Sistema solare. Un nuovo studio statistico degli esopianeti trovati attraverso una tecnica chiamata delle microlenti gravitazionalisuggerisce che pianeti con una massa simile a quella di Nettuno sono probabilmente il tipo più comune nella fascia più esterna e ghiacciata dei sistemi planetari. Lo studio, recentemente pubblicato su Astrophysical Journal, fornisce la prima indicazione del tipo di pianeti che gli scienziati si aspettano di trovare oltre la linea di neve (snow line, frost line), quella zona più distante dalla stella ospite in cui l’acqua è rimasta allo stato solido durante la formazione planetaria. Una condizione che, aumentando il materiale a disposizione, dovrebbe avere reso più efficiente il meccanismo di formazione di questi corpi celesti. Nel Sistema solare, si ritiene che la linea di neve fosse localizzata a circa 2.7 volte la distanza Terra-Sole, dove oggi si trova la fascia principale degli asteroidi tra Marte e Giove. Contrariamente ad alcune predizioni teoriche, il nuovo studio ha rilevato che i pianeti di massa nettuniana, pari a circa 17 volte quella terrestre, risultano circa 10 volte più comuni dei pianeti di massa gioviana, oltre 300 volte più massicci della Terra, a distanze orbitali paragonabili a quelle di Giove. Le cosiddette microlenti gravitazionali sfruttano gli effetti di curvatura della luce indotta da oggetti massicci, effetti previsti dalla teoria della relatività generale di Einstein. Tale “piegatura” si verifica quando una stella in primo piano, che funge da “lente”, si allinea in modo casuale, secondo il punto di vista dalla Terra, con una stella più distante. Mano a mano che la stella “lente” percorre la sua orbita intorno alla galassia, l’allineamento si sposta nel corso di giorni o settimane, cambiando la luminosità apparente della sorgente. L’analisi precisa di questi cambiamenti fornisce agli astronomi indizi circa la natura della stella “lente”, compresi eventuali pianeti che potrebbe ospitare. Tra il 2007 e il 2012 la collaborazione nippo-neozelandese Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) ha analizzato quasi 1500 eventi di microlente gravitazionale, trovando 22 pianeti, di cui 4 mai rilevati in precedenza. Unendo questi dati con quelli rilevati da studi simili, i ricercatori hanno determinato che per una tipica stella dotata di Sistema planetario, con un massa attorno al 60 per cento di quella del Sole, il pianeta “modello”che risulta dalle microlenti gravitazionali possiede una massa tra 10 e 40 volte quella della Terra. Finora, con le microlenti gravitazionali sono stati scoperti una cinquantina di esopianeti, molti meno rispetto alle migliaia rilevati con altre tecniche, come il transito o le velocità radiali. Poiché gli allineamenti tra stelle sono rari e si verificano in modo casuale, gli astronomi devono osservare milioni di stelle per cogliere i cambiamenti di luminosità che segnalano un evento di microlente gravitazionale. Tuttavia, sottilineano i ricercatori, il metodo delle microlenti detiene un grande potenziale, permettendo di rilevare pianeti centinaia di volte più lontani rispetto ad altri metodi. Inoltre, questa tecnica è in grado di individuare pianeti extrasolari di massa relativamente piccola anche a grandi distanze dalla loro stella ospite, ed è anche abbastanza sensibile da poter trovare pianeti “solitari”, fluttuanti liberamente in mezzo alla galassia senza essere associati a una stella.
di Stefano Parisini (INAF)

Orione, Cane Maggiore, Toro e Gemelli: ecco alcune delle stelle più luminose dell’intera volta celeste

Con l’arrivo dell’inverno entriamo definitivamente nel periodo di migliore osservabilità delle grandi costellazioni che caratterizzeranno i prossimi mesi. Le costellazioni autunnali, povere di stelle brillanti e non sempre facilmente identificabili dal neofita – Capricorno, Acquario, Pesci – si avviano al tramonto nel cielo di Sud – Ovest, sostituite a Sud – Est dall’inconfondibile costellazione di Orione, accompagnata dal Cane Maggiore con la fulgida Sirio, dal Toro, dai Gemelli. In queste costellazioni possiamo individuare alcune delle stelle più luminose dell’intera volta celeste; oltre alla già citata Sirio, ricordiamo la rossa Aldebaran nel Toro, Castore e Polluce nei Gemelli, Procione nel Cane Minore, Capella nell’Auriga. Orione, la più bella costellazione invernale, è caratterizzata dalle tre stelle allineate della cintura ed dai luminosi astri Betelgeuse, Rigel, Bellatrix e Saiph che ne disegnano il contorno. Con piccoli strumenti (è sufficiente anche un buon binocolo) non è difficile individuare la celeberrima nebulosa M42, situata nella spada, poco al di sotto della cintura. Per alcune ore dopo il tramonto è ancora possibile osservare a Ovest alcune costellazioni che abbiamo potuto seguire per il periodo autunnale: il grande quadrilatero di Pegaso, Andromeda con l’omonima galassia, Perseo, la minuscola costellazione del Triangolo, accanto all’altrettanto piccola costellazione zodiacale dell’Ariete. Dalla parte opposta del cielo, in tarda serata si potrà assistere al sorgere del Cancro e, successivamente, del Leone.
A Nord le costellazioni circumpolari compongono un cerchio ideale intorno all’Orsa Minore, con all’estremità la stella polare: in senso antiorario incontriamo Cassiopea, Cefeo, il Dragone, l’Orsa Maggiore e la Giraffa.
Stefano Simoni (Astronomia.com)

Uno scrigno stellare nei Gemelli

Messier 35 o M35 in breve è l’ammasso stellare più brillante presente della costellazione dei Gemelli, ben visibile in queste lunghe sere di dicembre, tra est e sud: non è facilissimo da osservare ad occhio nudo, ma già con un piccolo binocolo rivela il gruppo di astri più brillanti che lo compongono. M35 dista da noi circa 1800 anni luce, ha un’estensione di 24 anni luce e si stima che contenga qualcosa come 200 stelle. Ma oltre M35 il cielo di dicembre ci riserverà, nuvole permettendo, lo spettacolo di un brillantissimo Venere nelle prime ore della sera e altri interessanti fenomeni, tra cui le congiunzioni della Luna con lo stesso Venere, su far della sera del 3 dicembre, con Marte la sera del 5 dicembre e con Giove, poco prima dell’alba del 22 dicembre. Se volete saperne di più, non vi resta che guardare il consueto video del cielo del mese pubblicato da MEDIA INAF.
di Marco Galliani

In breve

Causa vari problemi Una Stella per Amica ha avuto un lungo momento di stop. A questo punto non mi resta che ripartire da qui segnalando solo qualche informazione per non avere un vero e proprio “buco nero” nel nostro sito. Tutte queste informazioni e tante altre sono reperibili sul bellissimo sito MEDIA INAF.
Con l’occasione faccio a tutti i miei più cari auguri di Buon Natale e felice 2017.

Esiste una massa limite per i buchi neri supermassivi? È ciò che si sono chiesti due astronomi della Columbia University che hanno realizzato una serie di simulazioni dei processi fisici che avvengono nel disco di accrescimento. I risultati suggeriscono che il gas che si accresce attorno al buco nero centrale durante la sua fase evolutiva non è sufficiente a farlo crescere oltre 10 miliardi di masse solari. Lo studio è pubblicato su ApJ  (MEDIA INAF 4 ottobre 2016).

Proxima b e le sue ambiguità Ricercatori del CNRS francese e della Cornell University hanno realizzato una serie di simulazioni per ricostruire la struttura interna di Proxima b basandosi su modelli che permettono di calcolare il raggio del pianeta e la posizione dei differenti strati di materia. I risultati forniscono valori compresi tra 0,94-1,40 raggi terrestri, indicando che il pianeta potrebbe trovarsi a metà strada tra un corpo celeste più massiccio di Mercurio e un mondo dotato di un singolo grande oceano d’acqua. (MEDIA INAF 10 ottobre 2016)

I pianeti che orbitano attorno a due stelle potrebbero sopravvivere, sorprendentemente, alle ultime e violente fasi evolutive del sistema binario. È quanto emerge da uno studio, pubblicato su Astrophysical Journal, che fa il punto sui cosiddetti pianeti circumbinari, noti anche come mondi di Tatooine, trovando che essi spesso scampano la morte e la distruzione migrando verso orbite più esterne (MEDIA INAF 12 ottobre 2016).

Vuoti cosmici e superammassi Un team di ricercatori dell’Università di Portsmouth ha pubblicato la più grande mappa mai realizzata dei vuoti cosmici e superammassi. Potrà essere utilizzata per misurare l’effetto dovuto all’energia oscura sull’espansione dell’Universo. I risultati sono riportati su ApJ Letters (MEDIA INAF 14 ottobre 2016)

Novità su Venere Le colate laviche dei suoi vulcani e la tormentata atmosfera nell’infrarosso: il pianeta Venere tra gli argomenti presentati nella prima giornata del congresso DPS/EPSC, a Pasadena, in California (MEDIA INAF 18 ottobre 2016).

Sulle tracce del killer dei dinosauri Ricercatori della Universities Space Research Association hanno studiato la geologia della superficie lunare per comprendere la formazione dei crateri d’impatto sulla Terra. Gli autori si sono concentrati sul cratere lunare Schrödinger, la cui origine sarebbe simile a quella che ha prodotto il cratere Chicxulub sulla Terra, legato all’estinzione dei dinosauri. I risultati su Nature Communications (Media Inaf 20 0ttobre 2016)

Distruzione in atto nella Carena Le ultime immagini ottenute con lo strumento MUSE, montato sul VLT (Very Large Telescope) dell’ESO, mostrano la regione R44 all’interno della Nebulosa Carena, a circa 7500 anni luce da noi. Le stelle massicce all’interno della zona di formazione stellare stanno lentamente distruggendo i pilastri di polvere e gas da cui hanno avuto origine (Media Inaf 2 novembre 2016)

Nuova teoria sull’origine della Luna Ricercatori dell’Università della California a Davis propongono un nuovo scenario per spiegare come la Luna abbia raggiunto l’attuale orbita e perché la sua composizione chimica risulti molto simile a quella del nostro pianeta. Un unico evento produsse una collisione di più alta energia da cui ebbero origine la Terra e la Luna. I risultati, pubblicati su Nature, sollevano alcuni dubbi sulla teoria del grande impatto (Media Inaf 31 ottobre 2016)

Fischia un vento di zaffiri e rubini Una ricerca coordinata dall’Università di Warwick ha rilevato fenomeni meteorologici estremi su un enorme pianeta gassoso fuori del nostro sistema solare. Impetuosi venti equatoriali d’intensità assai variabile spostano grandi quantità di nuvole, probabilmente composte da “corindone”, il minerale che sulla Terra forma rubini e zaffiri. La ricerca è pubblicata sul primo numero della neonata rivista Nature Astronomy  (Media Inaf  12 dicembre 2016)

PSR J1723−2837 è un sistema binario composto da una pulsar al millisecondo e una stella normale di piccola massa. Grazie a uno studio condotto da un osservatorio privato in Sud Africa, un astrofisico e un astrofilo sono riusciti a svelarne alcune peculiarità, tra cui spicca la presenza di macchie sulla stella compagna. (Media Inaf 8 dicembre 2016)

Mercurio si sta ancora restringendo

Terremoti anche su Mercurio. Una nuova analisi dei dati raccolti dalla sonda NASA MESSENGER ha rivelato che Mercurio, il più piccolo pianeta del Sistema solare, si sta ancora restringendo a causa del raffreddamento interno, rendendolo l’unico, oltre alla Terra, a presentare un’attività tettonica recente. Le immagini ottenute a distanza ravvicinata da MESSENGER hanno rivelato la presenza di piccole scarpate di linea di faglia lungo la superficie di Mercurio. Gli autori del nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature Geoscience, ritengono che le ridotte dimensioni di queste fratture siano indice di una loro recente formazione.«Estendendosi per pochi chilometri di lunghezza e con profondità di qualche decina di metri» spiega Maria Banks del Planetary Science Institute, fra gli autori delle ricerca, «queste scarpate di faglia su piccola scala sono diversi ordini di grandezza più piccole delle ben più grandi scarpate precedentemente riscontrate sulla superficie di Mercurio. Sono invece di dimensioni paragonabili a scarpate di faglia molto giovani individuate sulla superficie lunare e attribuite al restringimento della Luna». Mercurio ha un mantello più sottile rispetto agli altri pianeti rocciosi del Sistema solare. Si tratta di  un unico rigido strato roccioso, senza placche come la Terra, cha ha impedito l’attività vulcanica a partire da 3.5 miliardi di anni fa. Il raffreddamento del nucleo, ha portato il pianeta a contrarsi di circa 7 chilometri negli ultimi 4 miliardi di anni, un restringimento che ha modificato profondamente il volto del pianeta. La superficie di Mercurio si è spaccata, con alcune regioni che si sono rialzate lungo le linee di faglia, affiorando in forma di scarpate lunghe centinaia di chilometri ed alte fino a 1.5 chilometri, scoperte per la prima volta dalla sonda Mariner 10 negli anni ’70 e, molto più recentemente, studiate in dettaglio dalla missione MESSENGER. Proprio nelle immagini raccolte da MESSENGER negli ultimi 18 mesi di attività, prima di esaurire definitivamente il carburante nell’aprile 2015, gli scienziati hanno potuto osservare una serie di scarpate decine di volte più piccole di quelle identificate da Mariner 10. Scarpate così piccole sarebbero state eliminate molto rapidamente dagli impatti di meteoriti e comete, il che suggerisce che queste formazioni siano molto giovani, in termini geologici. «La giovane età di queste piccole scarpate permette a Mercurio di unirsi alla Terra nella famiglia dei pianeti tettonicamente attivi», commenta Tom Watters del Center for Earth and Planetary Studies allo Smithsonian Institution, primo autore del  nuovo studio. «Ancora oggi, nuove faglie si formano sulla superficie di Mercurio, mentre l’interno continua a raffreddarsi, contraendo il pianeta». Gli scienziati suppongono che Mercurio possa attualmente essere caratterizzato da attività di natura sismica. Future missioni potrebbero essere in grado di confermare questi sospetti, posizionando dei sismometri sulla superficie del pianeta, che rilevino le scosse sismiche associabili alle piccole faglie. Come fu fatto dalle missioni Apollo sulla Luna, dove i sismometri satellite terremoti poco profondi di magnitudine prossima alla 5 della scala Richter. «È per questo motivo che esploriamo», dice in conclusione Jim Green, direttore della Divisione di scienze planetarie della NASA. «Per anni gli scienziati hanno creduto che l’attività tettonica di Mercurio risalisse a un lontano passato. È emozionante sapere che questo piccolo mondo,  non tanto più grande della nostra Luna, è attivo ancora oggi».
di Stefano Parisini (INAF)

L’espansione cosmica è universale

Secondo uno studio guidato da un gruppo di ricercatori dello University College di Londra (UCL), l’Universo si espande in maniera uniforme: lo spazio non si dilata in una direzione privilegiata né ruota attorno a un ipotetico asse. Gli autori, guidati da Daniela Saadeh della UCL, hanno analizzato la radiazione cosmica di fondo, la luce più antica che siamo in grado di osservare, che mostra come l’Universo si espande allo stesso modo in tutte le direzioni, un fatto che va a favore del modello standard della cosmologia. I risultati sono pubblicati su Physical Review Letters. Per anni, gli scienziati hanno sostenuto che l’Universo può essere o omogeneo e isotropo, cioè apparire mediamente uguale in tutte le direzioni, o anisotropo, cioè mostrarsi ancora uniforme ma nascondendo nella sua trama cosmica una sorta di direzione “privilegiata”. Per capire il concetto di anisotropia, possiamo prendere come esempio un cristallo di diamante. Quest’ultimo possiede una densità uniforme ma i suoi atomi sono tutti allineati in determinate direzioni. Pensiamo ora a un pezzo di legno: al di là delle sue increspature superficiali, si tratta di una singola sostanza, cioè un blocco uniforme. Il legno, come tutti i materiali fibrosi, è fortemente anisotropo. In altre parole, diciamo che un materiale è anisotropo se le proprietà fisiche differiscono quando vengono misurate lungo diversi assi di riferimento. L’idea che l’Universo sia anisotropo venne avanzata in risposta ad alcune evidenze che erano in disaccordo con le proprietà di omogeneità e isotropia, così come erano state assunte dalle osservazioni. Ma ora sembra che l’ipotesi dell’Universo anisotropo abbia problemi ben più grandi di cui preoccuparsi. Nel 1543, Copernico affermò che la Terra non si trova al centro dell’Universo e mise in evidenza il fatto che il nostro pianeta orbita attorno al Sole e non viceversa. Ciò causò la nascita del principio Copernicano secondo cui non esiste una posizione speciale nel nostro Universo. Nel 20° secolo, con l’avvento della relatività generale e la scoperta dell’espansione dell’Universo in tutte le direzioni, quell’idea si sviluppò in quello che oggi chiamiamo principio cosmologico secondo cui l’Universo appare uguale in tutte le direzioni. Si tratta di una ipotesi solida e da allora abbiamo basato ogni modello cosmologico, che tenta di spiegare l’origine e l’espansione dell’Universo, assumendo che l’Universo sia davvero isotropo. Ma negli ultimi dieci anni, alcuni fatti hanno messo in dubbio questa idea. Quando si considerano scale molto piccole, si trova che la materia non è distribuita in modo uniforme. Ad esempio, i sistemi stellari, le galassie e gli ammassi di galassie sono sparsi nello spazio cosmico formando agglomerati di materia che, secondo alcuni scienziati, potrebbe essere l’indicazione della presenza di qualche tipo di forza che abbia “spinto”, per così dire, queste strutture in determinate posizioni. Ma ciò deriva dal fatto che l’Universo si originò dal Big Bang come una sorta di “zuppa omogenea” di particelle subatomiche. Una volta che l’Universo subì una rapida espansione esponenziale, chiamata inflazione, minuscole fluttuazioni quantistiche presenti nella “zuppa cosmica primordiale” si amplificarono, raggiungendo dimensioni gigantesche e causando variazioni di densità che avrebbero dato luogo successivamente alla formazione di quei siti cosmici da cui sarebbero emerse le strutture cosmiche (stelle, galassie, ammassi di galassie). Ora, il modello standard della cosmologia si basa sull’assunzione che queste variazioni di densità sono significative su scale molto piccole, mentre si possono considerare trascurabili su scale più grandi. Ma che succede se l’Universo ha la struttura di un cristallo di diamante e presenti una direzione privilegiata, intrinseca alla sua intera struttura, indipendentemente da quanto siamo in grado di zoomare? Qui è dove entra in gioco l’ipotesi dell’anisotropa, che divenne sempre più forte agli inizi degli anni 2000 quando il satellite della NASA WMAP rivelò strane anomalie (dette bump) nella radiazione cosmica di fondo che poi nessuno è stato in grado di spiegare. Infatti, esiste una regione nel nostro Universo che sta creando qualche problema agli scienziati al punto che è stata letteralmente definita “asse del diavolo”, anche se molti la considerano una pura fluttuazione statistica. Dunque, per scoprire una volta per tutte quale scenario descriva meglio la realtà, un gruppo di cosmologi della University College di Londra ha deciso di analizzare la luce più antica che siamo in grado di osservare: stiamo parlando della radiazione cosmica di fondo, la “eco” del Big Bang. Anzichè cercare delle anomalie nella radiazione cosmica, come appunto l’asse del diavolo, i ricercatori hanno tentato di trovare eventuali tracce della presenza di una direzione privilegiata dell’espansione cosmica. «Abbiamo analizzato la temperatura e la polarizzazione della radiazione cosmica sfruttando i dati di Planck», spiega Daniela Saadeh della UCL e autrice principale dello studio. Gli autori, coadiuvati dai colleghi dell’Imperial College di Londra, hanno utilizzato i dati della radiazione cosmica ricavati dal satellite Planck dell’ESA tra il 2009 e il 2013. Inoltre, grazie alla recente pubblicazione da parte del team di Planck dei dati relativi alla polarizzazione della radiazione cosmica, è stato possibile ottenere, per la prima volta, una visione complementare dello stato fisico dell’Universo primordiale che gli stessi autori del presente studio sono stati in grado di elaborare. «Abbiamo confrontato i dati reali relativi alla radiazione cosmica con le nostre predizioni per un modello di Universo anisotropo», continua Saadeh. Gli astronomi hanno quindi costruito una serie di modelli che riproducono diversi scenari di espansione e rotazione dello spazio, includendo anche l’informazione relativa alla polarizzazione. Successivamente, questi modelli sono stati messi a confronto con i dati reali della mappa del cielo ottenuta da Planck, in modo da vedere se si manifestano in essa segnali peculiari riconducibili a scenari cosmologici diversi da quello standard. «Abbiamo simulato vari segnali che si sarebbero manifestati nella radiazione cosmica di fondo nel caso in cui lo spazio avesse proprietà diverse in direzioni differenti», fa notare Saadeh. «Per segnali intendiamo l’eventuale presenza di ‘macchie’ calde e fredde che si protendono lungo un particolare asse oppure possibili distorsioni a forma di spirale. Abbiamo concluso che non esiste alcuna evidenza di particolari segnali riconducibili a questa ipotesi di anisotropia e che quindi riteniamo alquanto buona l’assunzione secondo cui l’Universo risulta isotropo su larga scala. Quindi, il nostro lavoro rappresenta, finora, la migliore evidenza a favore dell’ipotesi che l’Universo sia uniforme in tutte le direzioni». Alcuni lavori precedenti lavori si sono basati su modelli di anisotropie rappresentate da una rotazione (in gergo vector mode anisotropy). Gli autori del presente studio hanno invece seguito un approccio più generale che include modelli anisotropi basati su uno spettro più ampio di geometrie che può assumere lo spazio (scalari, vettori e tensori). I ricercatori hanno così provato a variare i parametri di questo modello più generico confrontandolo con i dati forniti dal satellite Planck, le cui misure di polarizzazione sono estremamente sensibili ai modelli anisotropi. «La nostra attuale comprensione dell’Universo si basa sull’assunzione che non esista una direzione privilegiata, anche se c’è un elevato numero di modi permessi dalla relatività di Einstein che rendono possibile l’esistenza di Universi che ruotano e si dilatano», dice Saadeh. I risultati delle simulazioni mostrano che questi modelli (anisotropi) sono inconsistenti con le osservazioni. «Non si può mai escluderlo completamente, ma ora possiamo dire che la probabilità che l’Universo preferisca espandersi in una certa direzione rispetto a un’altra è pari a 1 su 121 mila», dice Saadeh. «Perciò è importante che abbiamo dimostrato che il nostro Universo si espande in tutte le direzioni». In un certo senso, si tratta di una piccola delusione perché un universo non omogeneo e isotropo supporterebbe le uniche reali soluzioni delle equazioni di campo di Einstein, quell’insieme di 10 equazioni della relatività generale che descrivono l’interazione fondamentale della gravità come risultato della curvatura dello spazio causata dalla presenza di materia ed energia. Queste soluzioni, proposte dal matematico di origine italiana Luigi Bianchi verso la fine del 19esimo secolo, consentono l’esistenza di un Universo anisotropo, ma se questa assunzione non è vera, come sembra, allora gli scienziati dovranno scoprire un modo tutto nuovo per spiegare i risultati delle equazioni di campo di Einstein. «L’interessante lavoro di Daniela Saadeh e collaboratori affronta una delle tematiche fondamentali della cosmologia», spiega a Media INAF Carlo Burigana, ricercatore dell’INAF presso l’Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica (IASF) di Bologna. «Gli autori estendono le analisi della Collaborazione Planck, con cui sono consistenti, migliorando i vincoli esistenti per i modelli di Bianchi e mostrando come l’analisi accurata delle anisotropie di polarizzazione del fondo cosmico, oltre alla possibilità di sondare la fisica dello stato primordiale dell’Universo, permette di comprendere la geometria dell’Universo. Viene dimostrato ancora una volta la grande legacy scientifica del satellite Planck dell’ESA e la rilevanza della radiazione cosmica di fondo nel dare risposte a quesiti cruciali». Insomma, gli attuali modelli cosmologici assumono l’ipotesi che l’Universo si comporti in maniera identica in ogni direzione. Se questa ipotesi non fosse vera, dovremmo certamente considerare in modo differente molte cose. «Se l’Universo fosse anisotropo, dovremmo rivedere molti calcoli sulla sua storia e contenuto. Tuttavia, l’elevata qualità dei dati forniti da Planck è stata un’occasione d’oro perché ha permesso di verificare il modello standard della cosmologia. Siamo molto contenti che il nostro lavoro vendichi in qualche modo ciò che i cosmologi hanno ipotizzato finora. Per ora», conclude Saadeh, «la cosmologia é al sicuro».