Scoperta la stella nana bianca più calda

Grazie a osservazioni del telescopio spaziale Hubble, due astronomi delle Università di Tubinga e di Potsdam hanno stabilito un paio di record. Innanzitutto hanno identificatouna stella nana bianca che, sebbene risulti già in fase di raffreddamento, con una temperatura di 250.000 gradi Celsius è risultata la più calda del suo genere mai rilevata nella nostra Galassia. Inoltre, i ricercatori sono stati anche i primi a osservare una nuvola di gas intergalattico catturata dalla Via Lattea, un indizio di come le galassie possano raccogliere materiale “fresco” dallo spazio profondo per formare nuove stelle. I risultati della ricerca sono esposti in uno studio pubblicato sull’ultimo numero della rivista scientifica Astronomy & Astrophysics.

Diagramma della Via Lattea con il Sole, la nana bianca e la nube di gas sulla linea di vista della Grande Nube di Magellano. Crediti: Philipp Richter/University of Potsdam

Diagramma della Via Lattea con il Sole, la nana bianca e la nube di gas sulla linea di vista della Grande Nube di Magellano. Crediti: Philipp Richter/University of Potsdam

Le stelle di massa relativamente piccola verso la fine del loro “ciclo vitale” diventano estremamente calde. Per esempio, il Sole – che appartiene a questa categoria – ha mantenuto una temperatura superficiale piuttosto costante intorno ai 6.000 gradi Celsius fin dalla sua nascita 4,6 miliardi di anni fa. Ma, immediatamente prima di esaurire il combustibile delle reazioni termonucleari, fra altri cinque miliardi di anni, la nostra stella raggiungerà una temperatura trenta volte superiore, riscaldandosi fino a 180.000 gradi, prima di iniziare a raffreddarsi allo stadio di nana bianca. Le simulazioni al computer suggeriscono che le stelle possano diventare ancora più calde; in effetti, la temperatura più alta osservata per una di queste “stelle morenti” è stata misurata attorno ai 200.000 gradi. Dall’interpretazione degli spettri ultravioletti ottenuti dal telescopio spaziale Hubble sulla stella RX J0439.8-6809, gli autori del nuovo studio hanno ottenuto il nuovo record di 250.000 gradi, una temperatura che può essere raggiunta solo da una stella circa cinque volte più massiccia del nostro Sole. Questa nana bianca, ora in fase di raffreddamento, sembra aver raggiunto la sua temperatura massima di 400.000 gradi circa mille anni fa. La composizione chimica di questa rovente piccoletta desta ancora molti dubbi. Le analisi mostrano che sulla sua superficie sono presenti sia carbonio che ossigeno, prodotti della fusione nucleare dell’elio, un processo che avviene normalmente in profondità nel nucleo di una stella. RX J0439.8-6809 era già stata notata più di 20 anni fa come punto molto luminoso nelle immagini a raggi X, a significare un’enorme fonte di calore. Gli scienziati pensarono a una nana bianca che accendeva fuochi nucleari sulla sua superficie con l’idrogeno carpito a una stella compagna. Inoltre, gli astronomi ritenevano che la nana bianca fosse situata nella galassia a noi vicina, la Grande Nube di Magellano. Ora, i nuovi dati di Hubble mostrano invece che la stella si trova all’estrema periferia della Via Lattea, nel cosiddetto alone galattico, allontanandosene a una velocità di 220 chilometri al secondo. Lo spettro ultravioletto della stella conteneva anche un’altra sorpresa, indicando la presenza di gas che non appartiene alla stella, ma facente parte di una “nuvola” giustapposta tra la Via Lattea e RX J0439.8-6809. I ricercatori hanno calcolato che questa nube di gas sta scappando dalla Via Lattea a una velocità attorno ai 150 chilometri al secondo. Gli astronomi conoscevano l’esistenza di gas che viaggiano ad alta velocità in direzione della Grande Nube di Magellano, ma non erano in grado di dire con certezza se si trovassero nella Via Lattea o nella Grande Nube di Magellano. Trovare tale gas nello spettro di RX J0439.8-6809 offre ora la prova che la nube di gas appartiene alla Via Lattea. Tuttavia, e qui sta la vera sorpresa, la sua composizione chimica indica che ha avuto origine dallo spazio intergalattico. Secondo gli autori dello studio, questa è una prova a favore del fatto che le galassie raccolgono nuovo materiale dallo spazio profondo, materiale che possono quindi utilizzare per accendere nuove stelle.

di Stefano Parisini (INAF)

Il nostro indirizzo nell’universo: Laniakea

Laniakea, in lingua hawaiana, significa “immenso Paradiso” ed è il suggestivo nome con cui è stato ribattezzato il superammasso di galassie in cui si trova anche la nostra, la Via Lattea. Quale luogo migliore, qui a Honolulu, durante l’Assemblea Generale della IAU, per parlarne? E infatti stasera Brent Tully,  dell’Istituto di Astronomia dell’Università delle Hawaii ha tenuto un discorso su invito proprio su questa mega struttura cosmica, del diametro di 500 milioni di anni luce e che contiene una massa pari a cento milioni di miliardi di volte quella del Sole, distribuiti in centomila galassie.

Tully ha guidato un team internazionale di astronomi che hanno studiato in dettaglio la struttura e le proprietà di Laniakea, pubblicando i risultati in un articolo sulla rivista Nature. Grande è stata la sua eco, non solo tra gli addetti ai lavori. «Abbiamo studiato per anni i moti delle galassie nel nostro superammasso, con l’obiettivo di capirne alcune proprietà» ha detto ai microfoni di Media INAF Tully, vincitore nel 2014 dei Gruber Cosmology Prize e Victor Ambartsumian International Prize. «Eravamo a conoscenza che la Via Lattea si trovava all’interno di un grande gruppo di galassie, ma non sapevamo molto di più. Nel nostro lavoro abbiamo ricavato le velocità peculiari delle galassie che lo compongono, ottenendo informazioni fondamentali per capire il loro moto d’insieme, che è governato da una zona di forte attrazione gravitazionale verso cui tutti i componenti sembrano essere diretti. Siamo così riusciti a tracciare i confini del nostro superammasso. Oltre questi limiti, le altre galassie si dirigono in differenti direzioni, verso cioè altri centri di attrazione gravitazionale, formando altri superammassi. E’ un po’ come seguire lo scorrere dell’acqua su un terreno: il liquido scende e si concentra verso le zone più basse, che possono essere pensate come le zone di maggiore attrazione gravitazionale per le galassie. Ma questa è solo una parte della storia. Perfino il nostro superammasso, se visto come una singola entità, ha un suo moto peculiare nell’universo ed è diretto verso una struttura ancora più grande che prende il nome di concentrazione di Shapley. Comunque, se ora volete sapere l’indirizzo di dove viviamo nell’universo, ricordatevi questo nome: Laniakea!» E dalle galassie torniamo con i piedi qui sulla Terra: in mattinata è stato siglato qui al Congress Center di Honolulu un importante accordo per la diffusione della cultura astronomica su scala globale: l’Office of Astronomy for Development (OAD) della IAU aprirà infatti cinque nuovi uffici di coordinamento regionale in Armenia, Colombia, Giordania, Nigeria e Portogallo. Due saranno le principali funzioni di queste strutture: coordinare i progetti del programma “Astronomy for Developement” che si articola in tre differenti aree di interesse (università e ricerca, ragazzi e scuole, grande pubblico) negli stati che ricadono nelle zone di competenza e attivare dei centri linguistici specializzati per gestire al meglio gli aspetti della comunicazione, adattandola alle specifiche realtà culturali delle aree d’interesse. Ciascun ufficio verrà ospitato da uno o più istituti locali e verrà sostenuto da partner regionali. Questi nuovi centri si vanno ad aggiungere a quelli già operativi, ovvero L’Ufficio Regionale dell’Est Asiatico e il Centro linguistico in Cina, l’Ufficio regionale per l’Africa Orientale in Etiopia, l’Ufficio regionale per il Sud Est asiatico in Tailandia e l’Ufficio regionale per l’Africa del sud in Zambia. Nella foto due prospettive del superammasso Laniakea ricostruito al calcolatore. La superficie esterna mostra la regione dominata dalla forza di attrazione gravitazionale esercitata dallo sterminato gruppo di galassie. Crediti: SDvision interactive visualization software by DP at CEA/Saclay, France.
Dall’inviato Marco Galliani (INAF)

La Via Lattea dell’Universo primordiale

Una nuova simulazione numerica creata da alcuni astrofisici del McWilliams Center for Cosmology presso la Carnegie Mellon University (CMU) e dalla University of California a Berkeley mostra, per la prima volta, che le grandi galassie a disco, un po’ come la nostra galassia, sarebbero state presenti durante le fasi primordiali della storia cosmica. Gli scienziati hanno trovato che 500 milioni di anni dopo il Big Bang l’Universo doveva essere più ordinato e strutturato di quanto si pensasse. Questi risultati, che appariranno sull’Astrophysical Journal Letters, aiuteranno i ricercatori ad utilizzare i telescopi di nuova generazione, come WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope) e JWST (James Webb Space Telescope) verso la ricerca di prove sull’esistenza di queste strutture galattiche primordiali. «Ho una certa soggezione a pensare che galassie come la Via Lattea sono esistite quando l’Universo era ancora giovane», spiega Tiziana Di Matteo della CMU e co-autrice dello studio. «C’è da dire che le osservazioni più profonde realizzate con il telescopio spaziale Hubble hanno coperto solamente piccoli volumi di spazio e hanno permesso di trovare un certo numero di galassie irregolari e ammassate presenti durante le epoche primordiali. Non è poi così sorprendente che in queste regioni limitate dello spazio alcune delle galassie più piccole non abbiano morfologie regolari come le grandi galassie a disco. Analogamente, anche le simulazioni numeriche sono state limitate in termini di scala spaziale per cui è stato possibile fare solo delle previsioni per quelle galassie primordiali più piccole». Di Matteo e il collega Rupert Croft della CMU, altro co-autore dello studio, si sono sempre occupati di “cosmologia virtuale” e hanno costruito alcune delle simulazioni più grandi che siano mai state realizzate. La loro attuale simulazione, chiamata BlueTides, è 100 volte più grande rispetto alle precedenti. La simulazione è così enorme che ha monopolizzato tutta la memoria del supercomputer BlueWater della National Science Foundation (NSF) e sono stati necessari quasi 1 milione di CPU per completarla. Di Matteo, Croft e il loro ex studente Yu Feng, ora ricercatore post-doc alla University of California a Berkely e autore principale dello studio, hanno costruito la simulazione partendo dai vincoli previsti dalla teoria della materia oscura fredda, l’attuale modello cosmologico standard che tenta di spiegare cosa sia accaduto all’Universo subito dopo il Big Bang. Una volta completata la simulazione, i ricercatori hanno analizzato i dati per vedere i risultati, un po’ come i cosmologi osservativi farebbero dopo aver raccolto i dati da un telescopio. La sorpresa è stata quella di trovare un certo numero di galassie a disco appena 500 milioni di anni dopo il Big Bang. Dato che le galassie sono strutture molto grandi e complesse, è opinione comune che esse dovrebbero impiegare molto tempo per formarsi perciò sarebbero rare, se esistessero davvero, nell’Universo primordiale. «Dal punto di vista teorico, pensiamo che quando l’Universo aveva un’età di circa 500 milioni di anni esso doveva essere un luogo alquanto caotico e disordinato», dice Croft. «Le nostre simulazioni hanno invece mostrato che l’Universo delle origini è stato tutt’altro che questo e potrebbe aver contenuto galassie spettacolari e alquanto simmetriche, come la nostra Via Lattea». Inoltre, sempre a partire dalle simulazioni, gli scienziati sono stati in grado di ricavare una serie di parametri relativi alla luminosità, dimensioni angolari, morfologia, colori e numero atteso delle galassie. Quando i telescopi come WFIRST e JWST saranno operativi, sarà possibile dare la caccia a quegli oggetti per verificare se essi descrivono la simulazione BlueTides. Se i risultati delle osservazioni e della simulazione saranno confrontabili potremo affermare di aver ottenuto delle “prove” a favore della teoria della materia oscura fredda. «Stiamo vivendo davvero un momento emozionante nell’ambito della ricerca in cosmologia. Prima, non eravamo in grado di studiare le galassie a disco primordiali con i telescopi perchè le galassie sono troppo deboli e rare. Inoltre, non eravamo in grado di studiarle al computer perchè nessun computer era in grado di soddisfare a queste esigenze. Ora abbiamo la tecnologia per far questo per cui siamo in grado di realizzare le simulazioni grazie ai potenti super computer. Il passo successivo sarà quindi quello di utilizzare i telescopi moderni come WFIRST per eseguire le osservazioni», conclude Di Matteo.
di Corrado Ruscica (INAF)

Galassie nane ultracompatte nel Gruppo Locale

Una galassia nana è una galassia composta da alcuni miliardi di stelle, poche se confrontate con le circa 200/400 miliardi di stelle della Via Lattea, la nostra galassia. La Grande Nube di Magellano, con oltre 30 miliardi di stelle, è a volte classificata come galassia nana. Il suo nome è dovuto al prefisso d (Dwarf, in lingua inglese “nano”) che precede la categoria della galassia. Le galassie nane orbitano normalmente intorno a galassie molto più grandi. Essendo oggetti non molto luminosi, sono note soltanto le galassie nane del Gruppo locale, ovvero dell’ammasso di galassie di cui fanno parte la Via Lattea, la Galassia di Andromeda e la Galassia del Triangolo. La Via Lattea possiede 14 galassie nane conosciute in orbita attorno ad essa. Le galassie nane si differenziano in diverse specie in base alla morfologia:

  • Galassie nane ellittiche (dE)
  • Galassie nane sferoidali (dSph)
  • Galassie Nane Irregolari (dI)

Alcune galassie nane note sono quelle ellittiche del Sagittario e del Cane Maggiore. È stata scoperta recentemente una nuova tipologia: le galassie nane ultra-compatte, caratterizzate da dimensioni molto piccole: 100 – 200 anni luce di diametro.

File:Hubble sequence.svg

Una Galassia nana ultra-compatta (UCD, Ultra-Compact Dwarf) è una nuova tipologia di galassie nane, scoperta da alcuni astrofisici nel 2003, che hanno pubblicata la notizia su Nature il 29 maggio 2003. Alcune di esse sono state individuate nell’Ammasso della Fornace, a 60 milioni di anni luce di distanza. La loro dimensione varia tra i 100 e 200 anni luce. Nella foto la classificazione delle galassie o  Hubble sequence (Wikipedia).

Risolto il mistero del litio mancante

E’ stato osservato per la prima volta da un team internazionale di astronomi il Litio prodotto nell’esplosione di una stella nova: un tassello importante per spiegare l’evoluzione chimica della Via Lattea. Il Litio è, infatti, uno degli elementi più leggeri ed enigmatici presenti nell’Universo, è terzo nella tavola periodica degli elementi, dopo Idrogeno ed Elio, e in natura il suo nucleo ospita tre protoni e normalmente quattro neutroni. Il Litio è uno degli elementi primordiali, cioè prodotto nella nucleosintesi del Big Bang durante i famosi “primi tre minuti”. Recentemente l’applicazione del modello cosmologico standard ai dati ricavati dal satellite Planck ha permesso di misurare il valore della sua abbondanza primordiale con grande precisione. Prima di queste misure, si pensava che l’abbondanza di Litio osservata nelle stelle più vecchie, nate cioè poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, dovesse riflettere la sua abbondanza primordiale. Ma questo fatto, sorprendentemente, non è stato osservato: le atmosfere delle stelle vecchie, come quelle dell’alone galattico, per esempio, mostrano abbondanze pressoché simili (il famoso Spite plateau) ma con valori del Litio inferiori alle aspettative dei modelli cosmologici. Questa discrepanza ha rappresentato e tuttora rappresenta il problema del Litio primordiale: (http://www.media.inaf.it/2012/09/06/il-problema-del-litio-mancante/) benché si siano suggerite varie soluzioni grazie allo studio dei processi di “mescolamento” (diffusione e mixing turbolento, in linguaggio tecnico) che avvengono all’interno delle stelle e che concorrono a consumare il quantitativo iniziale di Litio dato in dote a ciascuna stella nata dal gas arricchito dalla nucleosintesi del Big Bang. «Negli ultimi 30 anni si è però palesato un secondo problema» – spiega Luca Izzo, primo autore dell’articolo- «l’osservazione delle stelle più giovani mostrava che l’abbondanza di Litio aumentava in modo imprevisto fino a valori dieci volte superiori rispetto a quelli osservati nelle stelle più vecchie e anche superiore rispetto alle abbondanze primordiali. Queste misure, confermate da osservazioni spettroscopiche ripetute negli anni da diversi team di astronomi, rappresentavano un vero rompicapo, in quanto il Litio è un elemento molto “fragile” che oggi sappiamo distruggersi facilmente all’interno delle stelle a temperature relativamente basse (in senso astrofisico) di pochi milioni di gradi». Era quindi evidente che esisteva un altro meccanismo astrofisico, oltre al Big Bang, in grado di produrre il Litio che arricchiva chimicamente il gas della Via Lattea e dal quale successivamente nascevano stelle ricche di questo elemento. Tra i candidati più papabili c’erano innanzitutto le stelle di tipo AGB, i raggi cosmici e le stelle novae, un particolare tipo di esplosioni stellari che avvengono in sistemi binari sulla superficie di una nana bianca che cannibalizza la stella compagna. Mentre nel caso dei raggi cosmici il Litio viene prodotto dalla frammentazione di elementi più pesanti dovuta a protoni accelerati (raggi cosmici per l’appunto), negli altri due meccanismi la formazione del Litio si ha dal decadimento di un isotopo del Berillio (7Be), che è prodotto dalle reazione termonucleari che avvengono nelle stelle. «Modelli di evoluzione chimica della Galassia messi a punto nei primi anni ‘90 assieme a Franca D’Antona e più recentemente con Donatella Romano» – commenta Francesca Matteucci – «hanno mostrato che stelle AGB e raggi cosmici da soli non riuscivano a spiegare la quantità di Litio osservata nelle stelle giovani, per cui il ruolo delle novae, anticipato su base teorica da Sumner Starrfield e collaboratori negli anni ’70 poteva essere la soluzione di questo problema».
Recentemente un team di giapponesi ha riportato la detection di un’abbondanza anomala di 7Be negli spettri della nova V339 Del, che poteva rappresentare una prova, seppure indiretta, della produzione di Litio durante una esplosione di nova (http://www.media.inaf.it/2015/02/18/novae-fabbriche-di-litio-nelluniverso/), ma del Litio, ancora nessuna traccia. «Mancava la smoking gun» – aggiunge Massimo Della Valle – «il nostro team ha invece osservato nei giorni immediatamente successivi all’esplosione della nova V1369 Cen, una riga in assorbimento, che un’analisi dettagliata mostrava corrispondere alla riga del Litio (7Li), spostata verso il blu, per effetto Doppler, di 550 km/s, la stessa velocità misurata per altri elementi come Idrogeno, Ferro, Ossigeno, Sodio e Potassio espulsi dall’esplosione della stella nova. Questa coincidenza non ha lasciato molto spazio ad interpretazioni alternative, che pure sono state prese in considerazione. L’analisi dei dati ha poi permesso di stimare la massa di Litio prodotta dall’intera popolazione delle stelle novae galattiche e risulta essere sufficiente a spiegare l’abbondanza di questo elemento nella Via Lattea». Questo risultato è stato ottenuto grazie all’utilizzo coordinato di diversi telescopi, dislocati nel deserto di Atacama in Cile, dell’ESO/MPI e di università e istituti di ricerca Cileni. Oltre a Luca Izzo post-doc, Sapienza, Roma/ICRANet Pescara, hanno collaborato al lavoro astrofisici provenienti da centri di ricerca italiani e stranieri, tra i quali: Donatella Romano (INAF-Bologna), Elena Mason (INAF-Trieste), Francesca Matteucci (Dipartimento di Fisica, Trieste), Massimo Della Valle (INAF-Napoli), Luca Pasquini (ESO), Leonardo Vanzi (PUC-Chile), Bob Williams (STScI, Baltimore).
Redazione Media Inaf

Incontro galattico

Non si tratta propriamente di un evento in attesa di essere osservato da noi astrofili — per gli ovvi motivi che seguono — ma riteniamo sia comunque interessante parlarne.
Certo, non potremo assistervi di persona, ma non tanto perché non abbiamo la fortuna di vivere a lungo come la nostra madre Terra, quanto perché, almeno secondo certe stime, il nostro pianeta fra un paio di miliardi di anni sarà totalmente inabitabile a causa dell’elevato aumento di temperatura del Sole durante l’autunno della sua esistenza.
E’ oramai appurato che tra 4 miliardi di anni (anno più, anno meno) la Via Lattea subirà una collisione con la grande nebulosa di Andromeda (M31), una galassia distante 2.5 milioni di anni luce che si sta avvicinando alla velocità di 400.000 km all’ora (che fanno circa 111 km al secondo). Sia La nostra galassia, sia M31 fanno parte, com’è noto, del cosiddetto Gruppo Locale, comprendente 3 sistemi giganti (le due sunnominate più M33) e una 50-ina di galassie nane alle quali appartengono le 2 Nubi di Magellano.
Difficile è comunque riuscire a stabilire se la collisione sarà frontale o solo di striscio, perché tutto dipende dai moti propri dei due membri coinvolti: basta infatti un’inezia nei movimenti laterali delle 2 galassie — ben al di sotto delle attuali possibilità di misurazione — per indurre un semplice “incontro” ravvicinato, più che uno “scontro” vero e proprio. Ma se questo dovesse di fatto verificarsi, vi sarebbe quasi certamente una ridistribuzione delle orbite della totalità delle stelle che le compongono, senza che tuttavia queste collidano fra loro, a causa delle enormi distanze che le separano.
Il nostro Sole in fase di gigante rossa assisterà all’evento e se potesse osservarlo vedrebbe una scena surreale come quella sopra rappresentata.
Il Galassiere

Le antiche stelle-trottola di Omega Centauri

Negli ammassi globulari, enormi agglomerati  che contano centinaia di migliaia di stelle e dislocati nella nostra Galassia, esistono generazioni “multiple’’ di stelle, cronologicamente molto vicine, ma di composizione chimica profondamente diversa. In Omega Centauri, il più ricco e splendido tra gli oggetti celesti di questo tipo, è stata scoperta già da dieci anni la presenza di una generazione, composta da un gran numero di stelle, in cui la concentrazione di elio è assai maggiore di quella presente nella materia primordiale prodotta in seguito al Big Bang. Uno studio internazionale guidato da ricercatori INAF e pubblicato oggi in anteprima sul sito web della rivista Nature aggiunge nuovi e importanti risultati per ricostruire la storia della formazione di queste popolazioni “multiple” negli ammassi stellari. Dall’analisi capillare delle stelle calde di Omega Centauri osservate nell’ultravioletto con il telescopio spaziale Hubble delle agenzie spaziali NASA ed ESA, gli autori hanno mostrato come l’esistenza di questo gruppo implichi una rapidissima rotazione dei loro progenitori, contrariamente a quanto accade per le altre stelle. Queste stelle, dette “del blue hook”, appartengono a uno stadio evolutivo avanzato delle stelle super­-ricche d​i elio, ed alcune loro peculiarità indicano che si siano formate nel gas chimicamente anomalo, perso nei venti stellari dalle stelle primordiali, che si è accumulato nelle zone più centrali e dense dell’ammasso. Qui le stelle sono vicinissime tra loro e le perturbazioni gravitazionali, importanti soprattutto nelle prime fasi di evoluzione, possono distruggere l’esteso disco di accrescimento che solitamente accompagna la formazione stellare e che, come un giroscopio, stabilizza la stella neonata in lenta rotazione. «La frequenza degli incontri tra stelle e dischi protostellari alle alte densità stellari previste durante la formazione della ‘seconda generazione’ di astri in Omega Centauri, è alta» spiega Marco Tailo, studente di Dottorato presso l’Università “La Sapienza’’ di Roma e associato INAF, primo autore della lettera. «Se la perdita del disco avviene nel primo milione di anni di vita della stella, quando è ancora estesa e poco densa, la sua successiva contrazione la fa accelerare fino a velocità di rotazione così alte da modificarne sensibilmente l’evoluzione successiva, quella che oggi la fa diventare una delle anomale stelle del blue hook». Gruppi italiani, a Padova e Bologna, hanno la leadership della ricerca osservativa nello studio delle popolazioni multiple degli ammassi globulari. Francesca D’Antona, corresponding author della lettera e associata INAF, spiega che «il gruppo dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Roma ha avuto un ruolo predominante nello studio dei modelli stellari per la formazione delle anomalie chimiche nelle popolazioni multiple e nel predire la presenza di popolazioni con alta concentrazione di elio. Quest’ultimo lavoro è stato possibile unendo sinergicamente le competenze nel calcolo di modelli stellari di Paolo Ventura e del suo team, presso l’INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, con quelle nel calcolo di modelli dinamici delle stelle degli ammassi di Enrico Vesperini all’Università dell’Indiana».
di Marco Galliani (INAF)

 

Civiltà aliene: nessuna traccia nell’universo vicino (scansionate 100 mila galassie)

Se là fuori esiste una civiltà aliena tecnologicamente evoluta non lo possiamo certo sapere. Ma se ci fosse è probabile che l’emissione nel medio infrarosso dovuta al massiccio utilizzo di energia possa essere rilevata dai nostri telescopi.
Così suggeriva il fisico teorico Freeman Dyson nel lontano 1960: è plausibile che una civiltà sufficientemente evoluta da viaggiare nello spazio debba utilizzare considerevoli quantità di energia ricavate dalle stelle che popolano la sua galassia di appartenenza. Energia necessaria per alimentare la propria tecnologia, la flotta spaziale, le telecomunicazioni e chissà che diavolo non riusciamo a immaginare. Energia ben visibile nella lunghezza del medio infrarosso.
Ebbene un gruppo di ricercatori ha raccolto questa sfida e servendosi dei dati raccolti dal telescopio spaziale NASA WISE  ha deciso di fare la prova del nove, verificando le emissioni di 100.000 galassie nella fetta di universo a ridosso della Via Lattea.
«L’idea alla base della nostra ricerca – spiega Jason T. Wright del Center for Exoplanets and Habitable Worlds, Pennsylvania State University – è che, se un’intera galassia fosse colonizzata da una civiltà evoluta capace di muoversi agilmente nello spazio, l’energia prodotta dalle tecnologie aliene dovrebbe essere rilevabile nell’infrarosso, compito per il quale WISE è stato progettato ad hoc. Anche se finora i suoi dati sono stati utilizzati esclusivamente a fini astronomici».
Di ET però non c’è traccia: la scansione di 100.000 galassie ha dato esito negativo. Questi i risultati dello studio di G-HAT, la Glimpsing Heat from Alien Technologies Survey, appena pubblicati su The Astronomical Journal.
Roger Griffith, primo firmatario dello studio, ricercatore della Pennsylvania State University, assicura che il catalogo dati di WISE è stato perlustrato da cima a fondo. Quasi 100 milioni di voci, da cui sono state tirate fuori le 100 mila immagini migliori. Risultato: almeno 50 galassie presentano un’insolita attività nella radiazione media infrarossa. Se c’è qualche cosa che esce dalla norma lo dovremmo sapere a breve.
Nell’attesa ci portiamo a casa un risultato scientifico nuovo e interessante: nell’universo vicino non c’è traccia di civiltà aliene tanto evolute da popolare una galassia. E di tempo ne avrebbero avuto per sviluppare tecnologie d’avanguardia. «O gli extraterrestri non esistono, o non utilizzano ancora livelli di energia tali da essere individuati dai nostri telescopi», taglia corto Wright.
O forse, più semplicemente, se la godono comodi sul divano di casa.
di Davide Coero Borga (INAF)

Il cluster ribelle e fuori posto

Sembra proprio che l’ammasso stellare Kim 2 abbia perso la strada per casa, come un cucciolo smarrito che cerca il padrone. Un gruppo di astronomi guidato da Dongwon Kim, dell’Australian National University (ANU), ha scoperto un piccolo e distante agglomerato di stelle che sembra stranamente fuori posto. Kim 2 è stato localizzato ai confini estremi della nostra galassia, la Via Lattea, proprio dove gli esperti non hanno mai osservato un cluster così piccolo. La scoperta è stata fatta nell’ambito della Stromlo Milky Way Satellite Survey portata avanti dall’ANU. «La luce di questo ammasso è tenue, molto tenue», ha detto Kim «ed è 10 volte più distante rispetto alla media degli altri ammassi stellari nell’alone che circonda la Via Lattea», ha aggiunto Dougal Mackey. Pensate agli ammassi globulari come a delle città sferiche di stelle che formano un vasto ed esteso alone intorno al nucleo della nostra galassia: i cluster più luminosi possono essere facilmente osservati con i telescopi amatoriali. Tuttavia, per scoprire Kim 2 è stato necessario usare diversi tra i più grandi e potenti telescopi al mondo. Il piccolo ammasso Kim 2 è stato localizzato utilizzando la Dark Energy Camera (DECam) montato sul Blanco Telescope (4 metri) del Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) in Cile. «Questa scoperta getta nuova luce sulla formazione ed evoluzione della Via Lattea», ha detto Daniel Evans, direttore del programma della National Science Foundation per il Gemini Observatory. «E’ bello vedere così tanti telescopi che si uniscono per produrre questo risultato, come anche lo stesso Gemini Observatory con la sua incredibile potenza». Le osservazioni ultra-profonde effettuate con lo spettrografo Gemini Multi-Object (in modalità di imaging) hanno confermato che il nuovo ammasso globulare è uno dei meno visibili tra quelli mai trovati nella Via Lattea. Altri sette ammassi globulari sono relativamente poco luminosi, ma questo è decisamente il più lontano mai osservato sul bordo della nostra galassia. Kim 2 ha da 10 a 20 volte meno stelle rispetto a qualsiasi altro ammasso nell’alone esterno. Inoltre, la densità delle sue stelle è meno della metà se paragonato agli altri ammassi nella stessa gamma di luminosità. L’esistenza del cluster è stata confermata per la prima volta studiando un’area di 500 gradi quadrati osservata con la DECam. «Questi oggetti sono otticamente sfuggente per essere visto ad occhio nudo», ha sottolineato Helmut Jerjen. Nell’immagine sopra, le stelle del cluster appaiono come piccoli spruzzi di vernice «e si guarda attraverso loro senza notarle affatto. Si nascondono nel mare di stelle della Via Lattea. I programmi informatici sofisticati sono i nostri strumenti per trovarle», ha aggiunto. Le immagini mostrano la prova di una significativa perdita di massa nel corso della storia di Kim 2. Le simulazioni al computer prevedono che, in conseguenza della loro evoluzione nel corso di molti miliardi di anni, tra cui la lenta perdita di alcune stelle a causa della forza gravitazionale della Via Lattea, ammassi stellari simili dovrebbero organizzarsi in modo tale che le loro stelle più massicce si concentrino verso il centro. «Questa ‘segregazione di massa’ è stata difficile da osservare, soprattutto in cluster di massa bassa, ma i dati raccolti da Gemini hanno rivelato che Kim 2 sembra aver perso molta della sua massa iniziale», ha aggiunto Gary Da Costa. Cosa capiamo da questo? Un numero considerevole di ammassi globulari di bassa luminosità esisteva già quando la galassia era giovane, ma la maggior parte di loro potrebbe essere evaporata a causa di complessi processi dinamici interni. Allora perché Kim 2 è sopravvissuto senza scomparire nel nulla? Uno scenario possibile è che Kim 2 non sia in realtà un vero e proprio membro della famiglia globulare della Via Lattea, ma un ammasso di stelle originariamente situato in una galassia nana satellite che poi in seguito è stato assorbito dall’alone della Via Lattea. A supporto di questa ipotesi gli esperti hanno detto che le stelle di Kim 2 sembrano più ricche di elementi più pesanti rispetto agli altri ammassi globulari nell’alone esterno e sono relativamente più giovani rispetto ai più antichi ammassi globulari della Via Lattea. Kim 2, quindi, sarebbe sfuggito alll’influenza distruttiva delle forze mareali della Via Lattea, sopravvivendo fino all’epoca attuale. La scoperta di Kim 2 ci suggerisce che c’è ancora un elevato numero di oggetti astronomici interessanti da scoprire nell’emisfero australe ed è proprio questo l’obiettivo dei ricercatori che lavorano alla Stromlo Milky Way Satellite Survey.
di Eleonora Ferroni (INAF)

Il fascino dei tunnel spazio – temporali

Ricordate il famoso wormhole di cui tanto si è parlato per il film campione d’incassi Interstellar? Si tratta di un trucchetto della relatività generale,come ha scritto qualche tempo fa Giovanni Bignami, presidente dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), commentando proprio il film a cui ha collaborato il fisico teorico Kip Thorne.

Alcuni ricercatori, tra cui anche un esperto della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste, Paolo Salucci, hanno portato alla comunità scientifica la loro proposta: la Via Lattea potrebbe essere un wormhole, quindi un cunicolo spazio-temporale per poter viaggiare nello spazio. E se ciò fosse vero allora la nostra galassia sarebbe, come dicono i due studiosi, “stabile e navigabile”. L’ipotesi è stata avanzata in uno studio pubblicato su Annals of Physics e condotto proprio con la partecipazione della SISSA. Salucci ha detto: «Se uniamo la mappa realizzata sulla materia oscura nella Via Lattea con il più recente modello del Big Bang per spiegare la i primi momenti dell’Universo e si ipotizza l’esistenza dei tunnel spazio-temporali (ndr, appunto i wormhole) ciò che otteniamo è che la nostra galassia potrebbe davvero contenere uno di questi tunnel e che potrebbe anche essere grande come la galassia stessa». Secondo l’astrofisico «potremmo anche viaggiare attraverso questo tunnel dal momento che, in base ai nostri calcoli, potrebbe essere navigabile». Insomma, proprio come quello che nel film apparirebbe vicino al pianeta Giove. L’esistenza di questi cunicoli, che vengono chiamati anche Ponti di Einstein-Rosen, non è ancora stata provata e finora si tratta solo di teorie  – che ben si prestano a finire in qualche film sui viaggi spaziali come l’ultimo di Christopher Nolan. Anche se solo di recente hanno riguadagnato la luce dei riflettori, gli astrofisici e i fisici teorici hanno studiato questi tunnel per anni, si può dire sin dal 1916 quando lo scienziato Ludwig Flamm li teorizzò per la prima volta. Salucci ha spiegato ironicamente: «Quello che abbiamo cercato di fare nel nostro studio è stato risolvere l’equazione a cui l’astrofisica ‘Murph’ (ndr – personaggio nel film e figlia del protagonista) stava lavorando. Chiaramente lo abbiamo fatto molto prima che il film uscisse». Di certo si tratta di un’affermazione che può far discutere e creare “fazioni” tra gli scienziati. Salucci infatti ha spiegato: «Ovviamente non pretendiamo che la nostra galassia sia sicuramente un wormhole, ma diciamo semplicemente che, secondo i modelli teorici, questa ipotesi esiste». E ha sottolineato che «in linea di principio, potremmo effettuare dei test con due galassie – la nostra galassia e un’altra molto vicina come, per esempio, la Nube di Magellano – ma siamo ancora molto lontani da qualsiasi possibilità effettiva». Per adesso gli astrofisici si sono limitati a combinare le equazioni sulla relatività generale con una mappa molto dettagliata della distribuzione della materia oscura nella Via Lattea: «la mappa l’abbiamo ottenuta con uno studio condotto nel 2013», ha aggiunto Salucci dicendo anche che «la nostra ricerca è interessante perché propone una riflessione più complessa sulla materia oscura», mistero che a lungo gli esperti hanno cercato (e cercano ancora oggi) di svelare. «La materia oscura – ha concluso Salucci – potrebbe essere un’altra dimensione, forse anche un importante sistema di trasporto galattico». Nella foto: simulazione di un wormhole. Crediti: Davide e Paolo Salucci, della SISSA di Trieste.
di Eleonora Ferroni )INAF)

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