100 anni di Lambda

Celebrità il mondo anniversario della costante cosmologica, introdotta nel 1917 da Albert Einstein che la identificò con la lettera greca Lambda (Λ). Per l’occasione, due articoli pubblicati su  The European Physical Journal H, evidenziano il suo ruolo nella fisica e nella cosmologia negli ultimi 100 anni. È stato detto che per la prima volta quando è stato pensato che l’universo è statico, oggi la costante è considerata la principale considerazione per l’essenza fisica ritenuta responsabile dell’espansione accelerata del nostro universo. La verità è stata accettata, la costante cosmologica è stata per ogni argomento sulla sua vera necessità, sul suo valore e sulla sua natura. Nonostante il lungo dibattito e le ricerche teoriche e sperimentali, ancora oggi sono problemi irrisolti nella comprensione della natura Nel suo articolo,  Bohdan Novosyadlyj , associato alla Università Nazionale di Lviv , in Ucraina, spiega Albert Einstein nel 1917, elaborando il primo modello cosmologico moderno, introducendo la costante cosmologica: allora è necessaria una soluzione statica delle equazioni Einstein, allora ritenuta come la più ragionevole dalla maggior parte degli esperti. Il suo profondo significato fisico, tuttavia, sfuggì ad Einstein. Dopo la scoperta delle prove che hanno avvalorato un universo non statico nel 1929, Einstein si pentì di aver adottato questa considerazione nelle equazioni della Relatività generale. Nel frattempo, altri studi hanno cercato per comprendere il suo pensiero fisico e rendono la sua grandezza. Furono infine modelli alternativi a Lambda che  Michael Turner nel 1998, chiamò genericamente energia oscura  (energia oscura). In un altro articolo,  Cormac O’Raifeartaigh  del  Waterford Institute of Technology, in Irlanda, insieme ai suoi colleghi, ha presentato un’analisi dettagliata della storia dei 100 anni della costante cosmologica. A partire da un’idea statica universale, l’articolo spiega l’idea della costante cosmologica sia stata accantonata in seguito alle osservazioni di Hubble che implicano un’espansione dell’universo. È stato riconsiderato per efficacia l’attuale accelerata dell’universo, misurata per la prima volta con le osservazioni delle Supernove di tipo Ia, nel 1998. Recentemente, la costante ha acquisito un grande significato fisico, poiché ha contribuito a combinare recenti osservazione con la teoria. Nello specifico, è stato d’aiuto per riconciliare la teoria con il fenomeno osservato di recente energia oscura, Media Inaf  ha  conseguito Alessandro Gruppuso , ricercatore dell’Inaf di Bologna, che si occupa da tanti anni di cosmologia teorica ed osservativa, sulla costante cosmologica e sulla sempre affascinante energia oscura.

Perché Albert Einstein ad un certo punto definì l’introduzione della costante cosmologica il suo più grande errore?

Ci sono due motivazioni, una teoria ed una osservativa. Quella teoria è l’insieme della soluzione statica, in cui la teoria di Fisicamente non è accettabile, poiché è la norma di stabilità. Quella osservativa riguarda la scoperta da parte di Hubble dell’espansione dell’universo.

Perché la costante cosmologica rappresenta un problema teorico?

Il termine di costante cosmologica è matematicamente uguale ad un termine di energia di vuoto. Come riportato in uno di questi articoli, è  Lemaitre  ad accorgersi di questa equivalenza. Successivamente  Zel’dovic  mise in Relazione racconto Termine con il vuoto quantistico. Questo è un modo elegante di mantenere la cosmologia in termini di effetti quantistici di vuoto. Purtroppo, calcolando da principi il valore numerico di cui si parla di energia di vuoto, si scopre, con grande imbarazzo, che differisce anche di 120 ordini di grandezza rispetto a quanto ottenuto dalle osservazioni. Si tratta, come diceva  Hawking , del più grosso fallimento di una teoria fisica.

A che punto siamo con la determinazione di questo numero?

Dal punto di vista osservativo, Lambda ha un valore ben misurato e concorde tra vari esperimenti. Essa rappresenta, nel modello cosmologico standard, circa il 70% del budget di energia-materia contenuto nell’universo, come ad esempio misurato dal satellite Planck dell’Esa, per cui lavoro dal 2005. I problemi concettuali associati a una storia costante hanno portato diversi teorici a temi modelli a Lambda, noti come modelli di  energia oscura . Questi modelli, che riproducono alla nostra epoca cosmologica in modo dinamico, sono simili a un Lambda, si differenziano da essa tramite la loro evoluzione temporale. Uno degli obiettivi fondamentali della cosmologia osservativa moderna è proprio quello di testare l’eventuale sviluppo temporale della componente di  energia oscura .

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Scoperte dodici nuove lune di Giove

Sono dodici le nuove lune di Giove appena scoperte: undici sono “normali” lune esterne e una è invece parecchio “stravagante”. La scoperta porta il numero totale delle lune di Giove a oggi conosciute a settantanove, un numero enorme, più di qualsiasi altro pianeta del nostro Sistema solare. Un gruppo di ricerca guidato da Scott Sheppard di Carnegie ha individuato queste lune nella primavera del 2017, mentre stava dando la caccia a oggetti molto distanti nel Sistema solare, identificabili come possibili pianeti oltre l’orbita di Plutone. Nel 2014, lo stesso gruppo aveva trovato l’oggetto con l’orbita più distante nel nostro Sistema solare ed è stato il primo gruppo a intuire la possibile esistenza di Planet Nine (o Pianeta X): un pianeta massiccio, di fatto ancora sconosciuto, ai margini del nostro Sistema solare, ben oltre Plutone, che potrebbe spiegare la somiglianza delle orbite di diversi piccoli oggetti estremamente distanti. Anche Dave Tholendell’Università delle Hawaii e Chad Trujillo della Northern Arizona University fanno parte del gruppo di ricerca di Planet Nine. «Giove si è trovato vicino al nostro campo di vista, nel quale stavamo effettuando la ricerca di oggetti molto distanti, appartenenti al nostro Sistema solare. La scoperta», spiega Sheppard, «è stata un esempio di serendipità: abbiamo trovato le nuove lune attorno a Giove mentre cercavamo pianeti ai margini del Sistema solare». Gareth Williams dell’International Astronomical Union’s Minor Planet Center ha utilizzato le osservazioni del team per calcolare l’orbita delle lune appena scoperte. «Sono necessarie diverse osservazioni per confermare che un oggetto sta effettivamente orbitando attorno a Giove», ricorda Williams. «Quindi, l’intero processo è durato un anno». Nove delle nuove lune fanno parte di uno gruppo di lune esterne che orbitano in direzione retrograda, ossia  opposta alla direzione di rotazione di Giove. Queste lune retrograde, più distanti, sono raggruppate in almeno tre distinti gruppi orbitali e si pensa siano i resti di tre corpi più grandi che si sono separati durante le collisioni con asteroidi, comete o con altre lune. Le lune retrograde scoperte di recente impiegano circa due anni per orbitare attorno a Giove. Due delle lune scoperte fanno parte di un gruppo di lune più interno che orbitano nella stessa direzione di rotazione del pianeta. Queste lune più interne prograde hanno simili distanze orbitali e angoli di inclinazione, e si pensa che siano frammenti di una luna più grande che si è frantumata. Queste due lune appena scoperte impiegano poco meno di un anno per girare attorno a Giove. «L’altra nostra scoperta è un oggetto veramente bizzarro, con un’orbita come nessun’altra luna gioviana nota» racconta Sheppard. «Probabilmente è anche la luna più piccola di Giove, con meno di un chilometro di diametro». Questa nuova luna “strana” è la più distante e più inclinata del gruppo di lune prograde e impiega circa un anno e mezzo per orbitare attorno a Giove. Quindi, a differenza del più vicino gruppo di lune prograde, questa strana luna prograda ha un’orbita che attraversa le lune retrograde esterne. Di conseguenza, è molto più probabile che avvengano scontri frontali tra la “strana” luna prograda e le lune retrograde, che si muovono in direzioni opposte. «È una situazione instabile», sottolinea Sheppard. «Le collisioni frontali distruggono rapidamente le lune, riducendole in polvere». È possibile che i vari raggruppamenti orbitali di lune che oggi vediamo si siano formati nel lontano passato attraverso questo meccanismo. Il gruppo di ricerca pensa che questa piccola luna prograda possa essere il residuo di una luna prograda più grande, che una volta orbitava attorno a Giove e che si è distrutta in seguito a collisioni frontali, dando origine a lune più piccole, tra cui quella che è stata trovata. Il nome della piccola luna scoperta è Valetudo che, richiamando la mitologia romana, è la pronipote di Giove, dea della salute e dell’igiene. Chiarire le complesse influenze che hanno modellato la storia orbitale della luna può far comprendere agli scienziati come si è evoluto il ​​nostro Sistema solare nei primi anni. Ad esempio, la scoperta che le lune più piccole nei vari gruppi orbitali di Giove sono abbondanti suggerisce che le collisioni che le hanno create si sono verificate dopo l’era della formazione dei pianeti, quando il Sole era ancora circondato da un disco rotante di gas e polvere dal quale i pianeti si sono formati. A causa delle loro dimensioni, da uno a tre chilometri, queste lune sono più influenzate dal gas e dalla polvere circostanti. Se questi materiali fossero stati ancora presenti quando la prima generazione di lune di Giove si scontrò per formare gli attuali raggruppamenti di lune, l’attrazione esercitata da gas e polveri sulle lune più piccole sarebbe stata sufficiente a trascinarle, facendole spiraleggiare verso Giove.
di Maura Sandri (INAF)

Tutte le stelle dell’Aquila

La Nebulosa dell’Aquila, con il suo ammasso Ngc 6611, è certamente una delle nebulose più note e osservate, soprattutto grazie alle meravigliose immagini dei Pilastri della Creazione realizzate con il satellite Hubble: pilastri di polveri e gas lunghi alcuni anni luce, modellati dalla radiazione ultravioletta emessa dalle stelle massive di Ngc 6611, e sede di formazione stellare recente. L’ammasso stellare ospita alcune migliaia di stelle mediamente con un milione di anni di età, tra le quali una cinquantina di stelle oltre dieci volte più massive del nostro Sole. La radiazione ultravioletta emessa da queste stelle ha effetti drammatici sulla nube da cui si sono formate e sui dischi protoplanetari (dischi di gas e polveri che orbitano attorno stelle giovani, e da cui si possono formare sistemi planetari) vicini. In una serie di articoli, il team di ricercatori guidato dall’astronomo Mario Giuseppe Guarcello dell’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Palermo, ha sviscerato in ogni suo aspetto la popolazione dell’ammasso. Primo, ha realizzato un’accurata classificazione delle stelle associate a Ngc 6611 e le regioni esterne della Nebulosa dell’Aquila. Secondo, ha caratterizzato la popolazione stellare dell’ammasso. Terzo, ha provato che le stelle massive di Ngc 6611 provocano una rapida erosione dei dischi protoplanetari delle stelle nel nucleo dell’ammasso, influenzando le possibilità che questi possano formare sistemi planetari. Quarto, ha verificato l’esistenza di una direzione lungo la quale è avanzata la formazione stellare nella nebulosa. Quinto, ha studiato le proprietà coronali delle stelle associate a Ngc 6611. Infine, ha identificato una popolazione di stelle con disco protoplanetario osservate grazie alla luce stellare diffusa lungo la direzione di vista dalle polveri associate ai dischi.
Redazione Media Inaf

L’eredità di Planck

Era il 21 marzo 2013 . Scienziati e giornalisti scientifici da tutto il mondo si erano riuniti nella sede dell’Agenzia spaziale europea (Esa) – o si erano collegati  online  – per partecipare al momento in cui la  missione è  stata svelata la sua “immagine” del cosmo . Un’immagine impossibile con la luce visibile ma con le microonde. La luce della luna è inferiore al millesimo di millimetro, la radiazione che sta rilevando misurava onde più lunghe, da pochi decimi di millimetro a pochi millimetri. Ed era una radiazione emessa quando l’universo ebbe inizio.
L’espressione che si usa per indicare questa radiazione nel suo complesso è  fondo cosmico a microonde, o Cmb (dall’inglese  fondo cosmico a microonde ). Misurando le differenze quasi impercettibili che questa radiazione presenta da una regione all’altra del cielo, era possibile leggere nell’immagine determinata da Planck l’età, l’espansione, la storia e il contenuto dell’universo. Niente di meno che il progetto del cosmo
Le attese degli astronomi erano ben note. Già dovute missioni della NASA, Cobe nei primi anni Novanta e Wmap nel decennio successivo, hanno lavorato analoghe ricognizioni del cielo, ottenendo come risultato immagini simili. Immagini, però, che non hanno la precisione e la nitidezza di quelle prodotte da Planck. Grazie per la tua visione avremmo potuto cogliere l’impronta universale primordiale a un livello di dettaglio mai prima prima.
Tutto dipende da quello. Se il nostro modello dell’universo è corretto, Planck lo ha dichiarato con un’accuratezza senza precedenti. Se invece fosse risultato sbagliato, gli scienziati sarebbero stati ripartire da zero.

Un universo quasi perfetto: le  release  del 2013 e del 2015

Quando l’immagine venne rivelata, i dati confermarono il modello. Combaciavano così bene con le nostre attese da non lasciarci che una sola conclusione possibile: quello che è stato puntato sull’epoca “un universo quasi perfetto”. Perché  quasi  perfetto? Perché rimanevano comunque alcune anomalie, sulle quali si sarebbero concentrate le ricerche successive.
Trascorsi cinque anni, il consorzio di Planck ha oggi reso pubblica la cosiddetta  release di dati legacy : l’ultima – definitiva – versione dei dati. Il messaggio rimane lo stesso di allora, ed è ancora più forte.
“È questo il principale lascito di Planck”, dice  Jan Tauber , scienziato del progetto Planck  dell’Esa. “Il modello standard della cosmologia ha superato, un oggi, tutti i test. E le misurazioni che lo dimostrano le haute planck “.
Alla base di tutti i miei modelli cosmologici c’è la teoria della relatività generale di Albert Einstein. Per riconciliare le equazioni relativistiche generali con il raggio gamma di osservazioni, il modello standard della cosmologia include l’intervento di due componenti sconosciute. Primo, Una materia Che attrae, nota vieni  materia oscura fredda  ( materia oscura fredda ): un Differenza della materia ordinaria, non interagisce con la luce. Secondo, Una forma di Energia Che respinge, nota vieni  Energia oscura  ( energia oscura): è la responsabile dell’espansione dell’accelerata dell’universo. Insieme alla materia ordinaria che conosciamo, queste due componenti sono risultate essenziali per spiegare il cosmo. Ma si tratta di componenti esotiche: ancora non so cosa sono veramente
Lanciato nel 2009, Planck ha raccolto dati fino al 2013. La sua prima  uscita  – quella all’origineigine dell’universo quasi – risale alla primavera di quell’anno. Si basava solo sulla temperatura della radiazione cosmica di fondo a microonde, e usava solo la prime due  survey  a tutto il cielo della missione. Erano Dati Che fornivano also un’ulteriore prova dell’ Inflazione, la primissima fase di espansione accelerata del cosmo, avvenuta nelle frazioni di secondo inizio della storia dell’universo, in corso le quali vennero sparsi i semi di tutte le future strutture cosmiche. Offrendo una misura quantitativa della distribuzione relativa alle fluttuazioni primordiali, Planck ha fornito la migliore conferma mai dallo scenario inflazionistico.
Oltre a produrre la mappa in temperatura del fondo cosmico a microonde con un’accuratezza senza precedenti, Planck ha misurato la polarizzazione di quella radiazione: una caratteristica che indica se le onde di luce vibrano in una direzione preferenziale. La polarizzazione del fondo cosmico a microonde contiene l’impronta dell’ultima azione avvenuta tra la radiazione e le particelle di materia presenti nell’universo primordiale: porta con sé informazioni aggiuntive e cruciali sulla storia del cosmo. Ma potrebbe anche contenere informazioni sui primissimi istanti del nostro universo, offrendoci dunque indizi per comprenderne la nascita.
La seconda  releaseprodotta nel 2015, raccoglieva tutti i dati raccolti durante l’intera durata della visita, dunque in totale otto  sondaggio tra  cielo. Oltre ai dati in temperatura, conteneva anche i dati in polarizzazione, ma erano accompagnati da un’avvertenza. «Sentivamo che la qualità di alcuni dati di polarizzazione non era buona al punto da poterli impiegare per la cosmologia», ricorda Tauber. Ovviamente ciò non è impedito di usarli anche per la cosmologia, aggiunge, ma alcune delle considerazioni sono tali da giungere all’epoca come richiesto correttamente, ed erano dunque da maneggiare con cautela.
Proprio in questo sta la grande novità della  release finale, questa del 2018. Ora che il consorzio di Planck è una nuova interpretazione dei dati, la maggior parte delle considerazioni è scomparsa: gli scienziati hanno ora la certezza che è la polarizzazione sono determinati in modo accurato. «Finalmente si può usare un modello cosmologico basato sulla temperatura o sulla polarizzazione. E tutti tre », afferma  Reno Mandolesi dell’Università di Ferrara e associato Inaf,  ricercatore principale  dello strumento Lfi (Low Frequency Instrument di Planck.
«Dal 2015 a oggi, altri esperimenti hanno raccolto dati astrofisici, e nuove analisi cosmologiche sono state condotte, combinando le osservazioni della Cmb una scala piccola con quelle di galassie, ammassi di galassie e supernove. Nella maggior parte dei casi hanno rafforzato il modello di Planck e il modello cosmologico sostenuto da Planck », spiega  Jean-Loup Puget, l’  Istituto astrofisico spaziale di Orsay (Francia),  ricercatore principale  dello strumento HFI di Planck.
«Si conclude una missione di grande successo, commenta  Barbara Negri, responsabile dell’Unità esplorazione e osservazione dell’universo dell’Asi. «L’Italia ha partecipato in modo significativo alla ricerca con il monitoraggio e la pre-amplificazione criogenica per il secondo argomento HFI. L’Asi ha fornito un importante supporto alla comunità scientifica coinvolta guidata dal  principale investigatore italiano dello strumento Lfi, Reno Mandolesi, e da Paolo de Bernardis per la partecipazione allo sviluppo HFI, e ha finanziato l’industria italiana per lo sviluppo della strumentazione scientifica » .

Un enigma irrisolto: il valore della costante di Hubble

È un risultato impressionante: significa che i cosmologi possono essere certi che la loro descrizione dell’universo come un luogo fatto di materia ordinaria, materia oscura fredda ed energia oscura, popolato da strutture il cui seme è stato gettato durante una fase iniziale d’espansione inflazionaria, è in gran parte corretta. Rimangono però alcune stranezze che risultano una spiegazione. Una in particolare è legato all’espansione dell’universo. Un’espansione il cui è il dato dalla definizione di  costante di Hubble .
Per calcolare la costante di Hubble, gli astronomi hanno tradizionalmente fatto affidamento a distanze calibrate presenti nel cosmo. È possibile che la stimolazione in modo indipendente sia stimata in modo indipendente. È una tecnica ben collaudata, sviluppata nel corso del secolo scorso dal lavoro pionieristico di Henrietta Leavitt e passati  applicati, alla fine degli anni Venti, da  Edwin Hubble  e dai suoi collaboratori, che si avvalgono di stelle variabili in galassie distanti e altre riprese riuscirono a dimostrare come l’universo si sta espandendo.
Hubble ha preso il nome, il telescopio spaziale Hubble della NASA e dell ‘ Esa – è  73,5 km / s / Mpc , con un’incertezza di appena il dovuto per cento. L’esoterica unità di misura è la velocità dell’espansione in km / s per ogni antico di parsec (Mpc) di separazione nello spazio, dove un parsec equivale a 3,26 anni luce.
Un secondo metodo per ottenere una stima della stabilità di Hubble si intuisce invece del modello cosmologico che meglio si adatta all’immagine del fondo cosmico a microonde cosmica – quindi a una rappresentazione dell’universo quand’era molto giovane – per fornire una previsione del valore che la costante di Hubble dovrebbe avere oggi. Ebbene, applicato ai dati di Planck questo metodo è un valore più basso:  67,4 km / s / Mpc. E con un margine d’incertezza assai ridotto, inferiore all’uno per cento. Ora, se da una parte è straordinario che ha radicalmente diverso per derivare la costante di Hubble – uno che si basa sull’universo locale e già maturo, l’altro sull’universo distante e ancora in fasce – arrivino i valori simili, considerazione d’altra parte che, in linea di principio, rappresenta l’insieme dei segni d’errore, corrispondente. Ma così non sembra essere. Da qui la ” tensione “, l’anomalia. E la domanda diventa: come conciliare questi due risultati?
Entrambe le parti in causa sono convinte che si tratti di errori nei confronti di metodi per misurare la discrepanza. È quindi possibile che ci sia qualcosa di un po ‘particolare nel nostro ambiente cosmico locale, qualcosa che renda la riflessione nell’ambiente vicino in qualche modo anomala? Per esempio, credo che la nostra galassia si trova in una regione universitaria per cui è molto meno sul media, e questo potrebbe avere qualche effetto sul locale della costante di Hubble. Ma sfortunatamente la maggior parte degli astronomi ritiene che simili peculiarità non siano grandi a sufficienza per risolvere il problema.
«Non esiste una soluzione astrofisica soddisfacente in grado di spiegare la discrepanza. Dunque è forse una nuova fisica ancora da scoprire », dice  Marco Bersanelli  dell’Università di Milano,  vice investigatore principale  dello strumento Lfi. Per “Nuova fisica” s’intende che particelle o forze esotiche possono influenzare i risultati.
Tuttavia, ciò che è successo di più, è una linea di pensiero, perché è adattano così bene alla maggior parte delle osservazioni. «È molto difficile includere una nuova fisica che allevi la tensione è, al tempo stesso, una preoccupazione la descrizione precisa offerta dal modello standard per tutto il resto, che già esistono», spiega François Bouchet  dell’Istituto di astrofisica spaziale di Orsay,  vice investigatore principale  dello strumento Hfi.
Di conseguenza, nessuno è in grado di misurarsi, e il punto interrogativo rimane.
«Meglio, per ora, non entusiasmarci troppo alla possibilità di nuova fisica: potrebbe benissimo essere che la discrepanza, piccola, possa essere spiegata da una combinazione di piccoli errori ed effetti locali. Dovrai comunque migliorare le nostre misurazioni e pensare a modi per spiegarla », conclude Tauber.
Questa è dunque l’eredità di Planck: con il suo universo quasi perfetto, la ricerca ha offerto ai ricercatori una conferma dei loro modelli, tutti i dettagli sono irrisolti sui quali cimentarsi. In altre parole: il meglio di entrambi i mondi.

 

Tess: pronto a scovare nuovi esopianeti

A distanza di pochi mesi dal suo decollo, avvenuto giovedì 19 aprile dalla base militare di Cape Canaveral in Florida, negli Stati Uniti, il cacciatore di esopianeti Tess è già pronto per fornirci i primi dati del suo bottino di caccia. Il satellite, infatti, dovrebbe trasmettere la sua prima serie di dati scientifici a partire dal mese di agosto prossimo, e successivamente, periodicamente ogni 13,5 giorni, momento nel quale il satellite si trova più vicino alla Terra. Il Tess Science Team del Massachusetts Institute of Technology (Mit) inizierà ad analizzare il bottino, alla ricerca di nuovi esopianeti, immediatamente dopo l’arrivo della prima serie di dati. Paul Hertz, direttore del dipartimento di astrofisica della Nasa presso la sede centrale di Washington, ha commentato: «Sono eccitato dal fatto che la nostra nuova missione per la ricerca di esopianeti sia pronta per iniziare a sondare ciò che si trova oltre il nostro Sistema solare, alla scoperta di nuovi mondi. Ora che sappiamo che ci sono più pianeti che stelle nel nostro universo, attendo con ansia gli strani e fantastici mondi che siamo destinati a scoprire». Commenta così invece Isabella Pagano, dell’Inaf di Catania, responsabile scientifico in Italia delle missioni Cheops e Plato dell’Esa: «Tess inizia a produrre dati scientifici proprio negli stessi giorni in cui Kepler ha smesso di funzionare. Si realizza quindi un passaggio di consegne simbolico tra il più efficiente cacciatore di pianeti disponibile ad oggi (Kepler) e Tess, che con i suoi 4 piccoli telescopi, scruterà l’intero cielo alla ricerca di pianeti attorno alle stelle più brillanti (e quindi a noi vicine) e ci dirà quali tra questi pianeti potrebbero avere un’atmosfera interessante da studiare con i potenti spettrografi di Jwst e Elt». Tess è l’ultimo nato tra i satelliti della Nasa per la ricerca dei cosiddetti esopianeti, i pianeti al di fuori del nostro sistema solare. Ma come farà Tess a scovare questi pianeti? Il satellite sfrutterà un metodo che utilizza le stelle: il metodo dei transiti. Questo sistema si basa sulla rilevazione dell’attenuazione periodica del flusso luminoso in arrivo da una stella che avviene quando un pianeta transita davanti al suo disco. Tess trascorrerà infatti i prossimi due anni monitorando proprio le stelle più vicine e più brillanti, alla ricerca di variazioni periodiche della loro luce emessa. Queste variazioni potrebbero essere l’indizio che un pianeta stia passando davanti alla sua stella. Utilizzando questo metodo, si prevede che Tess trovi migliaia di esopianeti, alcuni dei quali potrebbero potenzialmente supportare la vita.
Su Media Inaf tutti gli articoli dedicati alla missione TESS
di Giuseppe Fiasconaro (INAF)

Ferro e titanio: l’atmosfera infernale di Kelt-9b

Si respira aria pesante, su Kelt-9b. A leggerne gli ingredienti, più che un’atmosfera pare un ferramenta: ferro e titanio. Entrambi allo stato gassoso. A scoprirlo è stato lo spettrografo Harps-N in dotazione al Tng, il Telescopio nazionale Galileo dell’Inaf alle Canarie, nell’osservatorio dell’isola di La Palma, a 2400 metri di altitudine sull’Oceano atlantico. I risultati sono pubblicati oggi su Nature in uno studio guidato da Jens Hoeijmakers dell’università di Ginevra e firmato, fra gli altri, dal direttore dell’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Cagliari, Emilio Molinari. La scoperta di Kelt-9b risale allo scorso anno ed è opera di un team americano che indagò su una stella chiamata Kelt-9 e situata a 650 anni luce dalla Terra, nella costellazione del Cigno. Con una temperatura di oltre 10mila gradi in superficie, la stella Kelt-9 è quasi due volte più calda del Sole e ha una massa di poco più del doppio. Intorno a questa stella gialla, dalle dimensioni molto comuni nella nostra galassia, orbita appunto questo gigantesco mondo gassoso, Kelt-9b: pur avendo quasi tre volte la massa di Giove, Kelt-9b gira vorticosamente intorno alla sua stella: essendole vicinissimo – appena 5 milioni di km, un trentesimo della distanza fra la Terra e il Sole – lassù un “anno” dura solo 36 ore. Tutto questo spiega la sua altissima temperatura superficiale: oltre 4.000 gradi. Non è caldo come il Sole, ma è comunque più caldo di molte stelle come, per esempio, le nane rosse. Fin qui era arrivato lo studio americano, di per sé abbastanza clamoroso. Su Kelt-9b si sono poi concentrate le ricerche di un team guidato da ricercatori dell’università di Ginevra, team che si è avvalso dei fisici teorici dell’università di Berna e degli astrofisici del Tng per approfondire l’osservazione tramite spettrografia. I teorici di Berna hanno prima di tutto simulato matematicamente l’atmosfera del pianeta in base ai dati fisici fino a quel momento conosciuti, arrivando così a prevedere che a quella temperatura si sarebbe potuto trovare del ferro allo stato gassoso, praticamente sotto forma di atomi liberi, non facenti parte di molecole complesse. Le osservazioni eseguite con Harps-N hanno ora confermato questo sospetto. Grazie alla scomposizione dello spettro elettromagnetico, sulla superficie della calda e impenetrabile atmosfera di Kelt-9b si sono effettivamente potute individuare le righe del ferro. E, a sorpresa, si è osservato anche il titanio, anch’esso allo stato essenziale per via della scissione dei legami atomici dovuta alla collisione di particelle molto calde ed energetiche. Lo spettrografo Harps-N – acronimo di High Accuracy Radial velocity Planet Searcher North, strumento con un gemello ‘S’ nell’emisfero meridionale, in Cile – è stato installato sul Tng nel 2012, quando a guidare il gioiello tecnologico dell’Inaf c’era Emilio Molinari, oggi direttore dell’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Cagliari. «Queste osservazioni sono nate da una richiesta sporadica di tipo ”Ddt” – director’s discretionary time, ovvero condotta in intervalli di tempo concessi a discrezione del direttore – che ha richiesto solo una notte di osservazioni, in quanto mirava a un progetto definito e molto preciso. Il risultato è stato spettacolare e dimostra, come abbiamo verificato negli ultimi anni, quanto sia importante la flessibilità per questo tipo di strumenti», dice Molinari. «Osservazioni di questo tipo, rapide, su un target preciso, vengono spesso richieste improvvisamente e con urgenza per seguire qualche fenomeno che in poche ore potrebbe non lasciare più traccia di sé. Per questo è importante che sia gli strumenti che i relativi team tecnici e scientifici siano sempre pronti a eventi di questo genere che sono, per la verità, sempre più frequenti». Ma come si è riusciti a osservare realmente l’atmosfera di un oggetto così piccolo e così lontano? A oggi, l’unico modo è un’osservazione in “transito”, ovvero durante uno dei passaggi del pianeta tra la stella ospite e le lenti del telescopio osservatore. Durante il transito, una piccola frazione della luce proveniente dalla stella filtra attraverso l’atmosfera del pianeta e l’analisi di questa luce filtrata può rivelare la composizione chimica dell’atmosfera e trovare gli elementi presenti, in questo caso ferro e titanio. Il Tng è dotato anche di un ulteriore spettrografo, appena costruito, chiamato Giano: uno strumento che lavora a lunghezze d’onda dell’infrarosso ed è in grado di affiancare le osservazioni aumentando le “firme” atmosferiche che potranno essere rivelate. «Ci sono diversi gruppi interessati a osservare questo pianeta con il Telescopio nazionale Galileo, perché è l’unico che ha entrambi gli strumenti. Strumenti che possono osservare contemporaneamente. Sapere e potere reagire in modo flessibile a eventi di questo genere è una qualità che non tutti gli osservatori hanno, e averla può produrre risultati davvero notevoli», conclude Molinari.
di Paolo Soletta (INAF)

Sorpresa: le stelle massicce sono più del previsto

Un gruppo di scienziati, con a capo l’astronomo Zhi-Yu Zhang dell’Università di Edimburgo, ha usato il telescopio Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) per studiare l’universo remoto, e in particolare stimare la proporzione di stelle massicce in quattro galassie di tipo “starburst” lontane e ricche di gas. Queste galassie vengono viste quando l’universo era molto più giovane di adesso, così che è improbabile che le galassie neonate abbiano già subìto molti episodi di formazione stellare, che potrebbero altrimenti confondere i risultati. Zhang e il suo gruppo hanno sviluppato una nuova tecnica – analoga alla datazione al radiocarbonio (nota anche come metodo del Carbonio-14) – per misurare l’abbondanza di diversi tipi di monossido di carbonio in quattro galassie starburst molto distanti e avvolte dalla polvere. Hanno osservato il rapporto tra due tipi di monossido di carbonio che contengono diversi isotopi. «Gli isotopi di carbonio e di ossigeno hanno origini diverse», spiega Zhang. «18O  (Ossigeno-18, ndr)  è prodotto soprattutto nelle stelle massicce, mentre 13C (Carbonio-13, ndr) viene prodotto soprattutto nelle stelle piccole o intermedie». Grazie alla nuova tecnica, l’equipe ha potuto scrutare attraverso la polvere di queste galassie e per la prima volta stabilire la massa delle stelle. La massa di una stella è il fattore principale che ne determina l’evoluzione. Le stelle massicce brillano intensamente e vivono vite brevi, mentre quelle meno massicce, come il Sole, hanno una luminosità più modesta, ma durano miliardi di anni. Conoscere la proporzione di stelle di massa diversa che si formano in una galassia, perciò, è alla base della comprensione della formazione ed evoluzione delle galassie in tutta la storia dell’Universo. Di conseguenza, ci fornisce indizi cruciali sugli elementi chimici disponibili per formare nuove stelle e pianeti e, in definitiva, il numero di buchi neri “seme” che possono fondersi per formare i buchi neri supermassicci che vediamo oggi nel centro di molte galassie. La co-autrice Donatella Romano, dell’Inaf-Osservatorio di astrofisica e scienza dello spazio di Bologna, spiega cos’hanno trovato: «Il rapporto tra 18O e 13C era circa dieci volte più alto in queste galassie starburstnell’universo primordiale che nelle galassie come la Via Lattea, indicando che all’interno di queste galassie starburst si trova una proporzione decisamente maggiore di stelle massicce». La scoperta di Alma viene corroborata da un’altra scoperta nell’Universo locale. Un gruppo di scienziati, con a capo Fabian Schneider dell’Università di Oxford, Regno Unito, ha effettuto misure spettroscopiche con il Vlt (Very Large Telescope) dell’Eso di circa 800 stelle nella zona di formazione stellare 30 Doradus, nella Grande Nube di Magellano, con lo scopo di studiare la distribuzione globale delle età stellari e della loro massa iniziale. Schneider spiega: «Abbiamo trovato circa il 30 per cento in più del previsto di stelle con masse oltre le 30 volte la massa del Sole e circa il 70 per cento in più del previsto sopra le 60 masse solari. I nostri risultati sono una sfida al precedente limite di 150 masse solari per il massimo della massa iniziale delle stelle e suggeriscono addirittura che le stelle possano avere masse iniziali fino a 300 masse solari!» Rob Ivison, coautore del nuovo articolo con i dati di Alma, conclude: «I nostri risultati ci portano a mettere in discussione la nostra comprensione della storia cosmica. Gli astronomi che costruiscono modelli dell’Universo devono tornare a pensare e progettare modelli, con un maggior grado di sofisticazione».
Redazione ESO

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