La Dark Energy Camera ha catturato questa immagine dell’ammasso della Chioma (o Coma cluster, in inglese, conosciuto anche come Abell 1656), un ammasso di galassie che si trova a circa 350 milioni di anni luce, in direzione della costellazione della Chioma di Berenice. L’ammasso prende il nome dai capelli della regina Berenice II d’Egitto, che nel III secolo a.C. sposò Tolomeo III. Pochi giorni dopo le nozze, lo sposo partì per la guerra e Berenice fece voto di tagliarsi i capelli in segno di gratitudine verso gli dèi se il marito fosse tornato vittorioso. Quando Tolomeo tornò sano e salvo, mantenne la promessa e depose i suoi capelli nel tempio. Ma il giorno dopo le sue trecce non c’erano più e la mitologia narra che la chioma di Berenice salì in cielo, vicino alla coda del Leone.

L’immagine mostra l’enorme ammasso di galassie della Chioma. I dati utilizzati per realizzarla sono stati raccolti dalla Dark Energy Camera (DeCam), montata sul telescopio di 4 metri della National Science Foundation (Nsf) statunitense Víctor M. Blanco presso l’Osservatorio Interamericano di Cerro Tololo, un programma del NoirLab della Nsf. La fotocamera da 570 megapixel è stata costruita per realizzare la Dark Energy Survey (Des), un’incredibile serie di osservazioni di 758 notti tra il 2013 e il 2019, il cui scopo è comprendere la natura dell’energia oscura. Crediti: Ctio/ Noirlab/ Doe/ Nsf/ Aura/ D. de Martin & M. Zamani (Nsf Noirlab)

La chioma di Berenice non è importante solo nella mitologia greca: questo insieme di galassie è stato fondamentale per la scoperta dell’esistenza della materia oscura. Quasi un secolo fa, nel 1937, l’astronomo svizzero Fritz Zwicky osservò diverse galassie all’interno dell’ammasso della Chioma e calcolò un’approssimazione della massa dell’ammasso in base alle strutture luminose osservate. Fu allora che si accorse di qualcosa di strano: le galassie all’interno dell’ammasso si comportavano come se l’ammasso contenesse una massa 400 volte superiore a quella suggerita dalle sue stime. In altre parole, sembrava esserci una massa “invisibile”. Questo lo portò a postulare che l’ammasso doveva essere tenuto insieme da grandi quantità di materia “oscura” non osservabile, ma la sua ipotesi sembrò inverosimile a gran parte della comunità astronomica.

Solo negli anni ’80 la maggioranza degli astronomi si convinse dell’esistenza della materia oscura, quando uscirono diversi studi che riportavano la stessa curiosa incongruenza di massa osservata da Zwicky, ma sulla scala di singole galassie piuttosto che di interi ammassi di galassie. Uno di questi studi è stato condotto nel 1970 dagli astronomi statunitensi Kent Ford e Vera C. Rubin, che hanno trovato prove di materia invisibile nella galassia di Andromeda. Nel 1979, gli astronomi Sandra Faber e John Gallagher hanno effettuato un’analisi approfondita del rapporto massa-luce di oltre cinquanta galassie a spirale ed ellittiche, che li ha portati a concludere che “la tesi della massa invisibile nell’universo è molto forte e si sta rafforzando”.

Oggi, l’esistenza della materia oscura e dell’energia oscura è ormai ampiamente accettata e la comprensione della loro natura è uno degli obiettivi principali dell’astrofisica moderna. Un aiuto in questo senso arriverà certamente dall’imminente Legacy Survey of Space and Time (Lsst), che sarà condotta dall’osservatorio Vera C. Rubin – dal nome dell’astronoma che ha contribuito a dimostrare che l’universo è molto più di quanto sembri. Proprio recentemente, nel maggio di quest’anno, dopo vent’anni di lavoro, la fotocamera di Lsst è stata consegnata in Cile: si tratta della più grande fotocamera per l’astrofisica mai costruita, e contribuirà a svelare i misteri dell’universo fotografando, ininterrottamente per dieci anni, l’intero cielo australe.

Gli estesi gruppi di macchie solari, di cui i due maggiori visibili a occhio nudo, dell’11 agosto 2024 associati ad altrettante regioni attive (cliccare per ingrandire). Crediti: A. Carbognani/Inaf-Oas

I brillamenti stellari consistono in un’intensa emissione localizzata di radiazione elettromagnetica nell’atmosfera di una stella: si tratta di eventi analoghi a quelli che avvengono nel Sole. Nella nostra stella i brillamenti sono causati dal rilascio improvviso dell’energia accumulata nei campi magnetici fotosferici tramite eventi di riconnessione magnetica. Più in dettaglio, sappiamo che la fotosfera solare è attraversata da campi magnetici che si muovono e cambiano di intensità nel tempo. Il plasma solare e i campi magnetici sono accoppiati insieme e uno degli effetti è la presenza delle macchie solari, che sono regioni più fredde della fotosfera circostante.

Nella zona delle macchie, il campo magnetico ostacola i moti convettivi che trasportano il calore dall’interno alla superficie del Sole, e quando il trasferimento di calore è meno efficiente il plasma in superficie si raffredda: è questa la causa alla base della formazione dei gruppi di macchie solari. Un altro effetto di questo accoppiamento fra campi magnetici e plasma può essere un brillamento solare: se il campo magnetico che permea la macchia si riorganizza in una configurazione a energia inferiore, l’energia in eccesso che prima era immagazzinata nel campo magnetico viene trasferita al plasma che si trova all’interno e attorno al campo magnetico. Quando ciò accade, il plasma solare viene rapidamente riscaldato e può essere accelerato a velocità relativistiche. Il plasma surriscaldato emette radiazione ultravioletta (Uv) e persino raggi X, producendo un flare (o brillamento), ossia un’intensa emissione breve e localizzata nel tempo e nello spazio di radiazione elettromagnetica.

Considerato che sono le correnti elettriche presenti nel plasma stellare che generano i campi magnetici, i brillamenti sono osservati più frequentemente in stelle con una massa inferiore a 1,5 volte quella del Sole, perché sono queste le stelle che possiedono estese zone convettive superficiali sedi di correnti elettriche: vale la regola che minore è la massa della stella e maggiore è la zona convettiva, di conseguenza più intensi sono i flare generati dalla dinamo stellare. I brillamenti sulle deboli nane rosse di tipo spettrale M sono di particolare interesse a causa dell’elevata attività magnetica di queste stelle, inoltre sono candidate ideali per la rilevazione di esopianeti nella loro zona di abitabilità. Un esempio di questo tipo di stelle è Proxima Centauri, a soli 4 anni luce da noi. Chiaramente, considerato che la zona di abitabilità di una nana rossa è molto vicino alla stella, l’emissione Uv dei brillamenti influisce sull’abitabilità degli eventuali esopianeti in orbita attorno alla stella. Infatti, le energie dei brillamenti caratterizzano sia le “zone di abiogenesi” attorno alla stella, in cui ci possono essere abbastanza fotoni Uv per guidare la chimica prebiotica, sia le “zone di impoverimento dell’ozono”, in cui si ha la distruzione della colonna di ozono nelle atmosfere degli esopianeti abitabili, con conseguente impossibilità per la vita di propagarsi nelle terre emerse.

Rappresentazione artistica di un imponente brillamento di una stella a flare. Crediti: Nasa

Solo i brillamenti con emissioni di energia superiori a 1034 erg, i così detti superflare, possono contribuire a entrambi gli effetti quindi, se la frequenza dei brillamenti è sufficientemente elevata, non è chiaro se questi eventi aiutino o ostacolino lo sviluppo delle molecole complesse necessarie per la vita.

Studi recenti hanno trovato poche stelle che mostrano tassi di superflare (⁠E > 1033 erg) sufficienti a influenzare l’abitabilità degli esopianeti. Tuttavia, le osservazioni sui flare stellari sono state condotte principalmente alle lunghezze d’onda ottiche, che possono comprendere solo una piccola frazione dell’emissione totale di un flare. L’emissione nell’Uv vicino di un flare può derivare dalla cromosfera e dalla fotosfera superiore, mentre l’emissione nell’Uv lontano deriva solo dalla cromosfera superiore e può corrispondere alla fase impulsiva di riscaldamento e compressione del plasma. Quindi studiare i flare nell’ottico non è il modo migliore per decidere che influenza possano avere nell’evoluzione della vita sugli esopianeti attorno alle nane rosse.

Un metodo diretto per studiare l’impatto dei flare sull’abitabilità è la fotometria Uv delle stelle durante i flare. Sotto questo punto di vista, i dati raccolti dal telescopio spaziale della Nasa Galex (Galaxy Evolution Explorer) offrono un’opportunità unica per studiare l’emissione Uv dei flare stellari, perché il satellite ha osservato simultaneamente gran parte del cielo nelle bande dell’Uv lontano (⁠135-175 nm) e dell’Uv vicino (⁠175-275 nm) dal 2003 al 2013. Utilizzando il catalogo di Galex e analizzando un campione di 182 flare verificatisi su 158 stelle che si trovano entro 100 parsec dal Sole è stato trovato che, contrariamente alle aspettative, c’è un eccesso di emissione nell’Uv lontano per tutti i tipi di flare, non solo per i superflare. I risultati dell’analisi mettono quindi in discussione i modelli esistenti sui brillamenti stellari e l’abitabilità degli esopianeti, dimostrando che l’emissione nell’Uv lontano è in media tre volte più intensa di quanto si ritenga normalmente e può raggiungere livelli di energia fino a dodici volte superiori a quelli previsti. Per fare un esempio, una variazione di un fattore tre nell’emissione Uv è la stessa che si ha in estate passando da Oslo, in Norvegia, a Porto Sudan, dove la pelle non protetta può scottarsi in meno di dieci minuti.

La causa esatta di questa intensa emissione nell’Uv lontano rimane poco chiara, evidentemente la radiazione emessa dai flare non è uno spettro continuo con temperatura di corpo nero di 9mila-10mila K come viene considerato nei modelli standard di abitabilità, bensì uno spettro a emissione, con la radiazione emessa a lunghezze d’onda specifiche, indicando così la presenza di atomi come carbonio e azoto. Che conseguenze ha questa scoperta per quanto riguarda l’abitabilità degli esopianeti attorno alle stelle a flare? In un campione di 1228 stelle osservate dalla missione Tess della Nasa, che ricerca pianeti extrasolari con il metodo del transito, è stato scoperto – applicando il modello standard del flare – che l’otto per cento delle sorgenti mostra dei tassi di flare con energie sufficienti per rientrare nella zona di impoverimento dell’ozono e solo l’un per cento rientra nella zona di abiogenesi. Se, invece, questi brillamenti fossero rappresentati da un corpo nero con una temperatura di 13500 K, che ha un’emissione nel lontano Uv più intensa rispetto al modello standard a 10mila K, il numero di stelle a flare che rientrerebbero nella zona di esaurimento dell’ozono aumenterebbe del 60 per cento. Chiaramente questo renderebbe più esiguo il numero di esopianeti appartenenti a stelle a flare in grado di ospitare la vita così come la conosciamo.

Per capire come stanno effettivamente le cose saranno necessari ulteriori dati sui flare stellari a diverse lunghezze d’onda che saranno ripresi usando i prossimi telescopi spaziali specializzati nell’Uv.

Per saperne di più:

• Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Stellar flares are far-ultraviolet luminous”, di Vera L Berger, Jason T Hinkle, Michael A Tucker, Benjamin J Shappee, Jennifer L van Saders, Daniel Huber, Jeffrey W Reep, Xudong Sun e Kai E Yang

Francesco D’Eugenio del Kavli Institute for Cosmology di Cambridge e primo autore dello studio. Crediti: F. D’Eugenio

All’epopea di un atomo di carbonio è dedicato il racconto che conclude Il sistema periodico di Primo Levi, che ci introduce alle peripezie di questo elemento dall’esistenza tumultuosa che si combina e si scombina in sostanze dalle innumerevoli parvenze, volando come anidride carbonica, incatenato nella cellulosa di un cedro, molecola di glucosio che sguazza in un bicchiere di vino, tanto per dirne qualcuna. Punto di partenza del periglioso viaggio è una roccia calcarea, nella quale l’atomo giace incastonato da milioni di anni: “[…] ha già una lunghissima storia cosmica alle spalle, ma la ignoreremo”, ci tiene a comunicarci l’autore. Là dove Levi tace ci porta questa vicenda, che si svolge in un tempo remoto, agli inizi della storia dell’universo, trecentocinquanta milioni di anni dopo il Big Bang. Per quel che ne sappiamo, questo è il tempo in cui si accendono le prime galassie, il cui flebile segnale ha viaggiato indisturbato per miliardi di anni prima di giungere a noi. Di idrogeno e, in minor quantità, di elio e ossigeno si credevano impastate le nubi gassose di questi antichi sistemi. Fino a che quei fotoni che percorrevano leggiadri lo spazio interstellare non hanno avuto l’accidente di schiantarsi sullo specchio del telescopio spaziale James Webb. E così si è scoperto che non proprio questa era la ricetta delle prime galassie.

Di che pasta erano fatte ce lo raccontano alcuni ricercatori guidati da Francesco D’Eugenio del Kavli Institute for Cosmology di Cambridge, in Inghilterra. L’ingrediente mancante era proprio lui: il carbonio. Elemento cardine per le molecole organiche e dunque per la vita sul nostro pianeta, il carbonio è stato rivelato miriadi di volte nell’universo, in galassie più e meno distanti dalla Via Lattea. E però non era mai stato rivelato così lontano e soprattutto così precocemente nella storia cosmica. Gs-z12 si chiama la galassia nella quale l’elemento è stato rinvenuto e dista oltre tredici miliardi di anni luce dalla Terra. Si tratta di fatto della rivelazione più antica di un elemento chimico che non sia idrogeno. Lo studio che riporta la scoperta è stato accettato per la pubblicazione su Astronomy & Astrophysics ed è disponibile su arXiv.

Ci speravano, di vedere delle righe, solo che non si aspettavano quella lì, racconta D’Eugenio a Media Inaf, alludendo alla riga di carbonio nello spettro di Gs-z12. Agli inizi l’universo era costituito quasi interamente da idrogeno, da piccole quantità di elio e da scarse tracce di litio. All’interno delle stelle vengono “cucinati” molti degli elementi più pesanti, denominati metalli in astrofisica, e che vengono sparpagliati nel mezzo interstellare durante le esplosioni di supernova, arricchendo le successive generazioni stellari. Solo di idrogeno e di elio potevano dunque disporre le primissime stelle che si sono accese nell’universo, il che ha un impatto sui processi chimici che accadono al loro interno, diversi da quelli che caratterizzano le stelle generate più avanti come il nostro Sole.

Lo spettro NirSpec della galassia Gs-z12 in cui si nota una riga di emissione del carbonio (C III]). Crediti: D’Eugenio et al., A&A, 2024

«Studi precedenti suggerivano che il carbonio iniziasse a formarsi in gran quantità relativamente tardi, all’incirca un miliardo di anni dopo il Big Bang», ricorda Roberto Maiolino, coautore dell’articolo. «Ora abbiamo trovato che il carbonio si forma molto prima. Potrebbe essere addirittura il metallo più antico di tutti». La scoperta è stata realizzata con lo spettrografo NirSpec e fa parte del programma Jades (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey). Dello stesso programma è la scoperta della galassia più lontana mai osservata, Jades-Gs-z14-0, risalente al maggio scorso. Gs-z12 presenterebbe però delle caratteristiche spettrali differenti rispetto alla sua “collega” più distante, nella quale il carbonio non era stato rivelato.

Dunque c’è il carbonio trecentocinquanta milioni di anni dopo il Big Bang. Gli astronomi non se l’aspettavano, in quanto si pensava che le prime stelle producessero più ossigeno che carbonio. Il fatto che l’ossigeno sia stato solo scarsamente rivelato in Gs-z12 suggerisce che vadano riviste le modalità di funzionamento delle prime stelle. In particolare, si pensa che a quel tempo le supernove possano essere state meno energetiche del previsto, favorendo la diffusione del carbonio, situato negli strati stellari più esterni e dunque meno avvinto alla gravità della stella, a discapito dell’ossigeno. È naturale chiedersi se Gs-z12 sia un oggetto peculiare o se galassie simili possano essere la norma a quelle epoche cosmiche. «Secondo me a quelle epoche abbiamo ancora troppe poche galassie per trarre delle conclusioni. Forse abbiamo trovato un oggetto simile, anche se a redshift più basso. Non mi sbilancio troppo visto che l’analisi è ancora in corso», dice D’Eugenio. «Avremmo bisogno di più informazioni per fare un’analisi più approfondita, ma purtroppo neanche Webb riuscirebbe a ottenere dati migliori in un tempo ragionevole. Forse, in futuro, dati migliori si potranno avere per sorgenti simili a Gs-z12 amplificate da lenti gravitazionali».

Lontanissima e piccina, centomila volte meno massiccia della Via Lattea, ed eppure nel futuro questo oggetto potrebbe evolvere in una galassia non dissimile dalla nostra. Implicazioni ci sarebbero pure riguardo all’insorgenza della vita nell’universo. Il carbonio infatti funge da catalizzatore per la formazione dei grani di polvere che, aggregandosi tra di loro, genererebbero i primi planetesimi, ovvero gli embrioni dei futuri pianeti. Non a caso “elemento della vita” lo definisce Levi. «Queste osservazioni ci dicono che il carbonio può arricchire facilmente il mezzo interstellare nell’universo primordiale, e poiché il carbonio è fondamentale per la vita come la conosciamo, non è necessariamente vero che essa si sia evoluta più tardi nell’universo. Forse la vita è emersa molto prima – benché se ci fosse vita da qualche parte nell’universo potrebbe essersi evoluta in maniera differente da come è avvenuto sulla Terra», conclude D’Eugenio.

Per saperne di più:

• Leggi su arXiv il preprint dell’articolo, in attesa di pubblicazione su Astronomy & Astrophysics, “JADES: Carbon enrichment 350 Myr after the Big Bang in a gas-rich galaxy”, di Francesco D’Eugenio, Roberto Maiolino, Stefano Carniani, Emma Curtis-Lake, Joris Witstok, Jacopo Chevallard, Stephane Charlot, William M. Baker, Santiago Arribas, Kristan Boyett, Andrew J. Bunker, Mirko Curti, Daniel J. Eisenstein, Kevin Hainline, Zhiyuan Ji, Benjamin D. Johnson, Tobias J. Looser, Kimihiko Nakajima, Erica Nelson, Marcia Rieke, Brant Robertson, Jan Scholtz, Renske Smit, Giacomo Venturi, Sandro Tacchella, Hannah Ubler, Christopher N. A. Willmer e Chris Willott

David Meerman Scott e Richard Jurek, “Marketing the Moon. The selling of the Apollo lunar Program”, The Mit Press; Illustrated edition (28 febbraio 2014), 144 pagine, 33,82 €

Ci sono molti modi di festeggiare una ricorrenza importante. Il 20 luglio è caduto il 55esimo anniversario dell’allunaggio di Apollo 11 che ha portato i primi due esseri umani, astronauti del programma Apollo, a camminare sulla Luna. Dal momento che la Nasa ha in corso il programma Artemis per riportare sulla Luna astronauti americani, non solo di sesso maschile e non solo bianchi, sarebbe stato un’ottima occasione per parlare della sorella gemella di Apollo, dea della Luna. Invece la Nasa ha stupito tutti annunciando la cancellazione della sonda Viper, parte del programma di esplorazione e ricerca di ghiaccio lunare, che avrebbe dovuto partire a inizio 2025 a bordo di una missione commerciale di Astrobotic. È difficile capire come mai l’agenzia che ha già investito 450 milioni di dollari nel rover Viper, la cui costruzione è ultimata, e ha un contratto di 323 milioni con Astrobotic per il suo trasporto a destinazione abbia preso una decisione così drastica. In più, visto che il contratto con Astrobotic non può essere cancellato, si rischia di fare partire un modello con la stessa massa del rover, a meno che qualcuno non abbia uno strumento delle giuste dimensioni e del giusto peso, pronto da lanciare. Certo non sembra un bel modo di spegnere le 55 candeline del gigantesco passo per l’umanità, anche considerato che l’industria cinematografica ci ha messo del suo con Fly me to the Moon, una commedia romantica che ripropone, anche se in modo soft, la versione dell’allunaggio ricostruito in un set cinematografico, in caso qualcosa fosse andato male. Mentre questa parte del film, che ovviamente riceverà la maggior parte di attenzione, è pura fiction, molto più interessante è la figura dell’esperta di campagne pubblicitarie che, pur essendo un personaggio inventato, si ispira al sapiente lavoro di marketing che ha portato la Luna nella case degli americani, inizialmente scettici sull’utilità dell’investimento che il governo aveva deciso di fare nel programma spaziale.

Anche se, nel fatidico momento della discesa di Neil Armstrong, il 94 per cento degli apparecchi televisivi americani era sintonizzato sulla telecronaca, il progetto Apollo non aveva sempre goduto di grande popolarità presso il pubblico. Una percentuale tra il 45 ed il 60 per cento degli americani pensava che si stesse spendendo troppo. Dopo tutto la decisione di portare un americano sulla Luna era stata presa da Kennedy per motivi puramente politici volti a dimostrare la superiorità della tecnologia americana su quella sovietica.

Ma un ambizioso e costoso programma, che, nel momento di massimo splendore, ha assorbito oltre il 4 per cento del budget federale Usa, non poteva prescindere dal supporto popolare. Da qui la necessità di fare intervenire esperti di marketing e di pubbliche relazioni per interessare il pubblico.

Wernher von Braun in un fotogramma tratto da “Man in Space” della serie Disneyland (1955)

Le iniziative di marketing intraprese con successo da Scarlett Johansson corrispondono al vero, come descritto in Marketing the Moon. The selling of the Apollo Lunar Program. È un libro uscito nel 2014 a opera di David Meerman Scott e Richard Jurek, due esperti di marketing, oltre che entusiasti collezionisti di cimeli lunari. La prefazione di Eugene Cernan, l’ultimo uomo sulla Luna, certifica la serietà del libro, che ripercorre la storia degli sforzi per sensibilizzare il pubblico al programma spaziale che avevano avuto in Wernher von Braun un campione assoluto. Convinto che un grande programma spaziale dovesse, prima di tutto, rivolgersi al pubblico, von Braun si inventò divulgatore, arrivando a instaurare una straordinaria collaborazione con Walt Disney culminata nella serie televisiva Disneyland del 1955. I tre episodi – “Man in Space“, “Man and the Moon” e “Mars and Beyond” – della serie, che mescolano interviste a von Braun con degli irresistibili cartoni animati, sono disponibili su YouTube e meritano di essere visti.

Ma quella di von Braun (e Walt Disney) era un’iniziativa culturale. Per vendere la Luna occorreva avere qualcosa da vendere. La Nasa iniziò con l’immagine degli astronauti concessa in esclusiva a Life, rivista che all’epoca andava per la maggiore. Fu un’azione molto ficcante per familiarizzare il pubblico con i nuovi eroi spaziali e con le loro famiglie che divennero protagonisti di una lunga serie di copertine della rivista.

Ma Scott e Jurek raccontano anche storie di prodotti di straordinario successo che continuano a vivere di rendita grazie alla partecipazione al programma Apollo. Come l’orologio Moonwatch, che Omega continua a produrre e a vendere. Dovendo fornire i suoi astronauti di orologi capaci di funzionare nelle condizioni estreme dei voli spaziali, la Nasa fece un bando al quale risposero Rolex, Longines, Omega e Hamilton. Il modello Omega Speedmaster risultò il migliore e venne scelto dalla Nasa. Veniva fornito con due cinturini, uno normale di acciaio e uno a fettuccia con il velcro da indossare sopra la tuta per le passeggiate lunari. Omega commercializzò il primo orologio sulla Luna (Moonwatch) con entrambi i cinturini, permettendo a tutti di immaginarsi vestiti da astronauti come quelli immortalati mentre saltellavano sulla Luna. Le foto erano prodotte dalla Hasselblad 500 EL, la prima voluminosa macchina fotografica sviluppata per lavorare sulla Luna, fissata alla tuta per lasciare le mani libere. Così anche Hasselblad ottenne grande visibilità grazie alla sua partecipazione, tutt’altro che secondaria, al programma Apollo. La stessa cosa avvenne per la Westinghouse Electric’s Aerospace Division che, per poter trasmettere le dirette lunari, mise a punto una telecamera a scansione lenta per non intasare la limitata capacità di trasmissione del modulo lunare verso le antenne terrestri. I fotogrammi arrivarono, riga per riga, all’antenna australiana che li inviò, via satellite, a Houston da dove vennero trasmessi in mondovisione. Uno sforzo immane che la Nasa pianificò per venire incontro ai media che volevano vedere quello che facevano gli astronauti sulla Luna, con buona pace di chi pensa che l’allunaggio sia stato girato in uno studio cinematografico.

Guarda il trailer di Fly Me to the Moon: Le due facce della Luna:

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Incontro stampa presso lo stand Inaf alla Iau Ga di Cape Town. Da sinistra a destra: Roberto Ragazzoni, presidente Inaf; Willy Benz, presidente entrante Iau; Caterina Boccato, responsabile nazionale didattica e divulgazione Inaf e Iau Noc; Angelo Antonelli, chair del Loc Iau Ga 2027. Crediti: Iau

A oltre un secolo dalla prima edizione del 1922, Roma si prepara a tornare al centro della scena astronomica mondiale. Domani, 15 agosto, durante la cerimonia di chiusura della 32ma Assemblea aenerale (Ga) dell’Unione astronomica internazionale (Iau) in corso a Città del Capo (Sudafrica), l’Italia riceverà il testimone per ospitare la 33ma Assemblea generale e sarà quindi confermata la sede già annunciata nel 2022. L’evento, organizzato dall’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), si terrà a Roma dal 9 al 19 agosto 2027 presso l’Auditorium Parco della musica. Sarà un’occasione unica per astronomi, scienziati e appassionati provenienti da tutto il mondo per discutere i più recenti progressi in astronomia, le scoperte più rilevanti e le sfide future che il nostro universo ci riserva. Per l’Inaf sarà soprattutto un’opportunità per mostrare al mondo il nostro contributo alla ricerca e al progresso della società.

«Dalla prima Assemblea generale a Roma nel 1922,», dice Willy Benz, il presidente entrante dell’Unione astronomica internazionale, «la Iau e l’Italia hanno goduto di oltre un secolo di eccellente collaborazione a tutti i livelli. Siamo entusiasti della nostra nuova collaborazione in vista dell’Assemblea generale del 2027 a Roma».

Con 84 paesi membri e oltre 12.000 iscritti, inclusi i membri junior, l’Unione astronomica internazionale è la più grande società di astronomi professionisti al mondo. Fondata nel 1919 in Belgio ma con sede a Parigi, ogni tre anni la Iau riunisce migliaia di astronomi da tutto il mondo in occasione dell’Assemblea generale per due settimane di discussioni sui temi chiave dell’astronomia e dell’astrofisica. Questo incontro, durante il quale uffici, commissioni e divisioni della Iau si riuniscono per formalizzare le loro attività collegiali, è accompagnato da una serie di eventi dedicati al pubblico.

Quest’anno, Città del Capo ha accolto oltre 3500 delegati (in presenza e online) provenienti da 80 paesi per la prima Assemblea generale organizzata nel continente africano nei 105 anni di storia della Iau. Il successo di questo evento è stato reso possibile grazie al contributo collettivo di tutti i partecipanti, promuovendo collaborazione e dialogo tra astronomi e scienziati di tutto il mondo.

Durante la cerimonia di chiusura, il Comitato organizzatore locale e Debra Elmegreen, la presidente uscente della Iau, passeranno ufficialmente il testimone alla delegazione italiana, guidata dal presidente dell’Inaf Roberto Ragazzoni, che salirà sul palco per annunciare la città ospitante della Iau Ga del 2027, aprendo un nuovo capitolo nel panorama dell’astronomia mondiale.

L’Italia è tra i paesi fondatori della Iau e ospita una comunità astronomica di grande rilievo, e ben inserita nel contesto internazionale grazie a numerose collaborazioni. «Sono profondamente grato a tutti i colleghi del Sudafrica per questo passaggio di consegne», commenta Roberto Ragazzoni. «E sono lieto di dare il benvenuto a tutti voi in Italia, la terra di Galileo Galilei, dove ci riuniremo per promuovere e condividere le scoperte rivoluzionarie della ricerca astronomica più recente». L’Assemblea generale del 2027 è un riconoscimento all’eccellenza dell’astrofisica italiana.

La Iau Ga tornerà a Roma dopo 105 anni dalla sua prima edizione, a pochi passi dalle principali attrazioni della capitale italiana. Sarà un’occasione unica per oltre tremila scienziati di discutere e presentare gli ultimi risultati della ricerca astronomica. «La Iau e Roma hanno un rapporto speciale, poiché la prima Assemblea si è tenuta proprio a Roma nel 1922, seguita da una seconda nel 1952», ricorda Angelo Antonelli, presidente del Comitato organizzatore locale della Iau Ga 2027 e ricercatore presso l’Inaf di Roma. «Roma ha una lunga e speciale relazione con l’astronomia, dall’Antica Roma al Medioevo, passando per il Rinascimento fino ai nostri giorni, con i nostri istituti moderni».

Oltre al programma scientifico, saranno organizzati eventi collaterali in collaborazione con il Comune di Roma e la Regione Lazio, per coinvolgere il pubblico locale e i turisti che affolleranno la città ad agosto. Ospitare la prossima Ga a Roma rappresenta un’enorme opportunità per promuovere la cultura attraverso l’astronomia, un campo che ha sempre ispirato e illuminato l’umanità, e per mettere in luce il ruolo di primo piano dell’Inaf sulla scena mondiale.

Scrivere una proposta per ottenere tempo osservativo a un telescopio: uno degli aspetti più competitivi e più complessi del lavoro dell’astronomo. Al contempo, però, fondamentale per avanzare nella ricerca. Per farlo occorrono buone idee, una vasta conoscenza della letteratura scientifica, originalità, capacità di sintesi ed efficacia nella scrittura. Le proposte osservative sono impegnative per chi le scrive e spera di ottenere un sì, ma anche per chi si trova a valutarle, dovendo scegliere fra molti a chi concedere il tempo prezioso degli strumenti. E se gli astronomi – quelli che scrivono, ma anche quelli che valutano – si facessero aiutare da software di intelligenza artificiale generativa come ChatGpt? Se lo stanno chiedendo allo European Southern Observatory (Eso), l’ente responsabile di un gran numero di telescopi europei in Cile, che si trova periodicamente a ricevere e valutare circa 1800 proposte osservative relative a sette telescopi ogni anno. Per rispondere, hanno messo in piedi una serie di simulazioni confrontando le performance e le risposte dell’intelligenza artificiale (AI) con quelle umane. Media Inaf ha raggiunto uno degli autori dello studio, Ferdinando (Nando) Patat, astronomo all’Eso a capo dell’Ufficio dei programmi di osservazione, che coordina la selezione dei progetti scientifici e l’allocazione del tempo al Very Large Telescope (Vlt), per sapere i dettagli.

Ferdinando Patat, originario di Udine, ha conseguito la laurea e il dottorato di ricerca in astronomia presso l’Università di Padova. Dal 1999 fa parte dello staff dello European Southern Observatory (Eso) a Garching, in Germania. Dal 2011 dirige l’Ufficio dei programmi di osservazione, che coordina la selezione dei progetti scientifici e l’allocazione del tempo al Very Large Telescope. Alla ricerca affianca un intenso lavoro di divulgazione, tenendo ogni anno numerose conferenze pubbliche e lezioni nelle scuole. Nel tempo libero collabora con musicisti, attori e scrittori per la promozione della scienza, partecipando a importanti manifestazioni come il Festival della Scienza di Genova e il Campus Party Europe a Berlino. Crediti: Ferdinando Patat/Eso

Il vostro articolo si presenta come una sorta di “messa in guardia” alla comunità scientifica che scrive e valuta le proposte osservative. Sottende un po’ di preoccupazione a riguardo?

«L’esperimento alla base del nostro studio è stato pensato come un primo passo verso una maggiore consapevolezza e l’inizio di una discussione seria sull’utilizzo di sistemi di AI nell’ambito della preparazione e della revisione delle proposte per i nostri telescopi. Più che dalla preoccupazione, è stato motivato da una genuina curiosità e dal desiderio di comprendere il fenomeno e i possibili benefici che questo può portare a Eso e alla comunità che questa organizzazione serve. Fra l’altro, credo che l’articolo, più che mettere in guardia, di fatto aumenterà l’utilizzo di questi nuovi strumenti della comunità, specie in quella fascia che ancora non li conosceva o che, se li conosceva, era diffidente. Se non altro desta la curiosità di provarli. Che è l’unico modo per farsi un’opinione di prima mano».

Esiste un modo per capire se le proposte che vi arrivano abbiano fatto uso di ChatGpt In altre parole, quando valutate i proposal riuscite a rendervene conto?

«La risposta breve è: no. I testi prodotti dai sistemi di intelligenza artificiale conversazionale seguono schemi predeterminati basati sui dati con cui sono stati addestrati. Tuttavia, i modelli di linguaggio sono sviluppati in modo tale da rendere le risposte il più simili possibile a quelle umane, rendendone quindi difficile, se non impossibile, il riconoscimento. Ci sono degli studi che mostrano come l’analisi testuale, ad esempio tramite il conteggio di parole raramente usate in un certo contesto, permetta perlomeno di sospettare che il testo sia stato sintetizzato da un sistema AI. Ciononostante, non si può trarre alcuna conclusione certa. A Eso abbiamo in mente di analizzare i testi dei proposal per capire se (e come) il lessico sia cambiato dopo la comparsa di sistemi come ChatGpt. Ma lo scopo non è quello di identificare i casi che hanno fatto uso di sistemi AI, quanto quello di studiare il fenomeno e aumentare la consapevolezza circa il suo utilizzo. La nostra motivazione principale è garantire che il processo sia equo, e vorremmo cercare di comprendere quale sia l’impatto dei sistemi di AI sulla qualità dei proposal e sul modo in cui vengono valutati».

Per quanto riguarda la revisione delle proposte, invece, l’uso di Chat Gpt è già affermato in alcune realtà? Qual è la posizione e la tendenza della comunità scientifica?

«Non che io sappia. Quello delle macchine che giudicano gli umani è un tema molto controverso che apre scenari abbastanza inquietanti, in cui non solo le proposte vengono scritte dai sistemi di AI, ma ne vengono pure giudicate. È chiaro che quella appena descritta è una situazione estrema, da cui siamo ancora lontani, ma certamente prima o poi dovremo farci i conti, e non solo nell’ambito scientifico, dove tutto sommato la posta in gioco è limitata. Anche se non abbiamo dei dati (e immagino sarà difficile ottenerne), sappiamo che ChatGpt viene usato ad esempio per fare riassunti di proposte, in modo da velocizzare il lavoro di valutazione, specialmente quando il numero di progetti da esaminare è alto.

Personalmente non credo che la comunità scientifica abbia ancora preso posizione nei confronti di questa materia e che, anzi, sia stata colta un po’ alla sprovvista dal rapido sviluppo che i sistemi di AI hanno avuto in questi ultimi anni. Nell’ambito dell’astronomia le maggiori organizzazioni hanno appena iniziato a muoversi in questo campo, almeno dal punto di vista della regolamentazione. A Eso abbiamo da poco introdotto una frase nell’accordo di riservatezza che i referees firmano all’atto di accettare l’incarico: caricare una proposta o parte di essa in sistemi di AI non è permesso e costituisce una violazione della proprietà intellettuale degli autori. Altre organizzazioni stanno modificando in modo simile i loro accordi di riservatezza. Resta naturalmente il problema che, almeno al momento, non c’è modo di assicurarsi che i referees si attengano all’accordo.

Un altro aspetto riguarda l’utilizzo che ChatGpt ed altri sistemi simili fanno del materiale che vi viene caricato. I nostri test hanno mostrato che, almeno al momento, ChatGpt non conserva memoria di una proposta caricata nel sistema dopo che la sessione è terminata. Quello che non possiamo sapere è dove finiscano quei dati e come vengano usati. Finché è chi scrive a caricarli, ne accetta implicitamente le conseguenze, ma quando lo fa chi valuta le implicazioni per l’organizzazione sono potenzialmente gravi».

Quali problemi potrebbe risolvere invece l’uso della AI? Lei pensa che si possa trovare un modo per instaurare una collaborazione vantaggiosa con l’AI?

«Nel contesto della peer-review è implicito un certo livello di sistematicità, che presenta delle componenti sia consce che inconsce. Ad esempio, a parità di qualità oggettiva delle idee esposte (ammesso che tale concetto sia univoco o che addirittura esista) è molto probabile che esprimiamo un giudizio positivo per una proposta scritta con uno stile accattivante, scorrevole, chiaro, conciso e allo stesso tempo completo. Al contrario, è quasi certo che una proposta in cui il caso scientifico (magari anche più importante) viene presentato in modo un po’ confuso, con frasi che richiedono più di una lettura e che sono stilisticamente imperfette, porterà ad un giudizio negativo. In altre parole, la forma gioca un ruolo altrettanto importante quanto quello della sostanza. Mentre in ambito musicale, ad esempio, questo è perfettamente legittimo (una grande composizione va eseguita alla perfezione), ciò non è corretto nel caso scientifico, nel senso che l’idea è più importante del modo in cui viene presentata. Tuttavia, specialmente quando chi fa la valutazione della proposta ne ha altre decine da leggere, è naturale che ciò accada».

Nella forma, chiaramente, rientra anche l’uso della lingua inglese…

«Certo. Un altro esempio concreto, infatti, è quello di due proposte, una scritta da una persona madrelingua e l’altra da una persona non madrelingua. La seconda si trova in posizione nettamente svantaggiata rispetto alla prima, indipendentemente dalla qualità intrinseca del caso scientifico che vi viene presentato. Strumenti che utilizzano l’AI per elaborare il linguaggio naturale possono agire come degli equalizzatori di linguaggio, rimuovendo (almeno in parte) questo svantaggio che nulla ha a che vedere con la qualità e l’importanza delle idee che vengono valutate. In effetti, si sta discutendo di questo aspetto e dei suoi risvolti. La questione non è semplice come sembra. Posso immaginarmi la faccia inorridita di molti colleghi di fronte alla possibilità che le loro proposte passino attraverso un sistema AI che equalizzi il loro linguaggio prima di essere valutate. Perché, in effetti, c’è ed è diffusa la convinzione che il modo un cui viene presentato il caso scientifico faccia parte integrante del merito del caso stesso e del team che lo propone. In aggiunta va detto che, almeno allo stato attuale delle cose, se è vero che un testo scritto male migliora dopo l’intervento dell’AI, è anche vero che un testo scritto molto bene normalmente peggiora. Ma questo potrebbe rapidamente cambiare. Un’altra area in cui i sistemi di AI possono intervenire come equalizzatori è quella delle differenze di linguaggio legate al genere di chi scrive. Diversi studi mostrano che, anche se anonimizzato, il testo scritto da un maschio è in media più assertivo e maggiormente convincente».

Può spiegarci meglio che cosa intende?

«Sì, posso riportare qui di seguito una breve conversazione con ChatGpt.

Nando: Se ti passo un testo puoi riscriverlo come se tu fossi una femmina o un maschio? E basandoti su quali assunzioni in termini di stile e forma?

ChatGpt-4o: Sì, posso riscrivere il testo adottando una prospettiva maschile o femminile. Quando cambio la prospettiva del testo, mi baso su alcune assunzioni in termini di stile e forma che possono riflettere differenze culturali e sociali.

Gli esperimenti mostrano che ci sono alcuni stereotipi nei modelli alla base di ChatGpt che dipendono dal modo (limitato) in cui l’AI è stata addestrata. Ma ancora non abbiamo visto niente».

Tornando all’impiego di ChatGpt nella scrittura: se l’idea alla base della proposta è originale e basata sulla conoscenza della letteratura e degli strumenti, che male c’è a usare Chat Gpt per “aiutarsi” nella scrittura?

«Sono convinto che non ci sia nessun male, atteso che lo strumento venga usato con spirito critico. Abbiamo fatto dei test chiedendo a ChatGpt-4o [la versione più recente di ChatGpt, disponibile dal 13 maggio 2024, ndr] di preparare parti del razionale scientifico a diversi livelli di complessità. A volte i risultati erano sconcertanti, ma presentati in modo tale che, a meno di non essere degli esperti, era difficile coglierne l’erroneità. C’è quindi il pericolo che ci sia un incremento di proposte di bassa qualità, semplicemente perché è facile scriverle. E ciò va ad appesantire un sistema, quello della peer-review, che è già sofferente, senza recare con sé la promessa di maggiori progressi scientifici. Condannare nuove vie senza appello è – ed è sempre stato – uno sbaglio. Oltretutto sarebbe anche antiscientifico. Per il momento i sistemi di AI sono in grado di fornire delle risposte alle nostre domande. Quello che ancora non sanno fare è formulare delle domande a cui ancora nessuno ha pensato, le cui risposte, una volta note, ci farebbero fare dei grandi passi avanti. Fino ad allora, siamo ancora noi a doverci porre le domande. E credo non ci sia alcun male nel farsi aiutare».

Per saperne di più:

• Leggi su arXiv l’articolo del Proceedings for the SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation 2024 “Scientific Text Analysis with Robots applied to observatory proposals“, di T. Jerabkova, H.M.J. Boffin, F. Patat, D. Dorigo, F. Sogni e F. Primas

Pensando all’immensità dello spazio l’idea di trovare qualcosa potrebbe sembrare come dover cercare un ago in un pagliaio. L’esperienza comune suggerirebbe, come anche il modo di dire, che trovare un oggetto piccolo sia molto più difficile che trovarne uno enorme, eppure in astrofisica non è così per tutto, non almeno quando si parla di coppie di buchi neri: con gli interferometri per onde gravitazionali, per esempio, è più facile trovare una coppia di aghi che di mietitrebbie. Un team di ricercatori guidato dal Max-Planck-Institut für Astrophysik (Mpa, in Germania) ha dunque proposto una nuova idea per rilevare le coppie dei buchi neri più grandi – quelli supermassicci – analizzando le onde gravitazionali prodotte dalla fusione di buchi neri piccoli presenti nelle vicinanze: un approccio, illustrato lunedì scorso su Nature Astronomy, che richiederà rilevatori di onde gravitazionali sensibili a frequenze nell’ordine dei decimi di hertz (“deci-Hz”) per studiare coppie di buchi neri che altrimenti rimarrebbero inaccessibili.

Scenario studiato in cui un piccolo buco nero binario (“binario compatto”) risiede nella stessa galassia di un buco nero binario supermassiccio (“SMBHB”). Rilevare modulazioni nel segnale delle onde gravitazionali provenienti dal piccolo buco nero binario potrebbe rivelare indirettamente la presenza del buco nero binario supermassiccio.
Crediti: Lorenz Zwick

Ci sono ancora dei grandi misteri nell’astronomia, e uno di questi è proprio l’origine dei buchi neri supermassicci che si trovano al centro delle galassie: potrebbero essere sempre stati massicci ed essersi formati quando l’universo era ancora molto giovane; oppure potrebbero essere cresciuti nel tempo accrescendo materia ed altri buchi neri. Quando un buco nero supermassiccio sta per divorarne un altro massiccio, la coppia emette onde gravitazionali, ovvero increspature nello spazio tempo che si propagano attraverso l’universo.

Negli ultimi anni sono state rilevate onde gravitazionali da queste fusioni, ma solo provenienti da piccoli buchi neri, che sono i resti delle stelle. Ad oggi, infatti, rilevare i segnali di singole coppie di buchi neri supermassicci è ancora impossibile, in quanto gli attuali interferometri non sono sensibili alle bassissime frequenze delle onde gravitazionali che emettono. I futuri rilevatori in corso di realizzazione – come la missione spaziale Lisa, guidata dall’Esa – dovrebbero risolvere questo problema, anche se rimarrà estremamente impegnativo rilevare le coppie di buchi neri più massicci.

«La nostra idea funziona fondamentalmente come l’ascolto di una stazione radio. Proponiamo di utilizzare il segnale proveniente da coppie di piccoli buchi neri in modo simile a come le onde radio trasportano il segnale. I buchi neri supermassicci sono la musica codificata nella modulazione di frequenza (Fm) del segnale rilevato», spiega Jakob Stegmann, autore principale dello studio e ricercatore post-dottorato al Mpa «L’aspetto innovativo di questa idea è quello di utilizzare le alte frequenze, che sono facili da rilevare, per sondare le frequenze più basse, alle quali non siamo ancora sensibili».

Risultati recenti ottenuti dai pulsar timing array supportano già l’esistenza della fusione di sistemi binari di buchi neri supermassicci. Questa prova è, tuttavia, indiretta e proviene dal segnale collettivo di molte binarie distanti che creano effettivamente rumore di fondo.

Simulazione di due buchi neri supermassicci in collisione che emettono onde gravitazionali che potrebbero essere rilevate con questo nuovo metodo. Crediti: Nasa’s Goddard Space Flight Center/Scott Noble; simulation data, d’Ascoli et al. 2018

Il nuovo metodo proposto per rilevare le fusioni di singole coppie di buchi neri supermassicci sfrutta le piccole perturbazioni che le onde gravitazionali a bassa frequenza da esse emessi – la “musica” della stazione Fm, nell’analogia di Stegmann – imprimono sulle onde gravitazionali a frequenza molto più elevata – la “portante”, sempre nell’analogia – emesse dalla fusione di una coppia di piccoli buchi neri di massa stellare presente nelle vicinanze. Il sistema binario dei piccoli buchi neri funzionerebbe quindi come un “faro” in grado di rivelare l’esistenza della coppia di buchi neri massicci. Captando le minuscole modulazioni di frequenza nei segnali provenienti dai sistemi binari di piccoli buchi neri, gli scienziati potrebbero così identificare i sistemi binari di buchi neri supermassicci fino a oggi nascosti, quelli con masse che vanno da 10 milioni a 100 milioni di volte quella del Sole, anche a grandi distanze.

«Mentre il percorso per il Laser Interferometer Space Antenna (Lisa) è ora impostato, dopo l’adozione da parte dell’Esa lo scorso gennaio», dice Lucio Mayer, coautore dello studio e teorico dei buchi neri all’Università di Zurigo, «la comunità deve valutare la migliore strategia per la prossima generazione di rilevatori gravitazionali, soprattutto su quale gamma di frequenze focalizzarsi – studi come questo portano una forte motivazione a dare priorità alla progettazione di un rilevatore deci-Hz».

«L’articolo presenta un’idea molto bella e intelligente, che è ancora fantascienza finché non avremo un rilevatore di deci-Hz», commenta Selma E. de Mink, direttrice del Mpa, non coinvolta nello studio, «ma abbiamo davvero bisogno di creatività e idee fuori dagli schemi come questa se vogliamo avere la possibilità di risolvere i più grandi misteri dell’universo».

Per saperne di più:

• Leggi sul Nature Astronomy l’articolo “Imprints of massive black-hole binaries on neighbouring decihertz gravitational-wave sources”, di Jakob Stegmann, Lorenz Zwick, Sander M. Vermeulen, Fabio Antonini e Lucio Mayer

Crediti: ariel-datachallenge.space/

Si chiama Ariel Data Challenge 2024 ed è una sfida rivolta a data scientist, astronomi e appassionati di intelligenza artificiale (Ia) di tutto il mondo per contribuire a indagare le atmosfere dei pianeti al di fuori del Sistema solare.

Il concorso, basato sulla missione Ariel dell’Agenzia spaziale europea (Esa) e presentato alla conferenza sull’apprendimento automatico NeurIps 2024, affronterà uno dei problemi di analisi dati più complessi e importanti dell’astronomia: estrarre deboli segnali esoplanetari da osservazioni rumorose effettuate con telescopi spaziali. I partecipanti avranno l’opportunità unica di contribuire alla ricerca d’avanguardia nel campo delle atmosfere degli esopianeti, con un montepremi di ben 50mila dollari.

Questa sfida è stata resa possibile da uno sforzo collaborativo guidato da Ucl Centre for Space Exochemistry Data, che riunisce partner come il Centre National D’études Spatiales (Cnes), l’Università di Cardiff, la Sapienza Università di Roma e l’Institut Astrophysique de Paris. Il concorso è sponsorizzato dal Cnes, in collaborazione con Kaggle Competitions Research Program. Si avvale inoltre del sostegno di un consorzio di agenzie e istituzioni spaziali di primo piano, tra cui l’Agenzia Spaziale del Regno Unito, l’Esa, Stfc Ral Space e Stfc Dirac Hpc Facility.

«Sostenendo questa sfida, puntiamo a trovare nuovi modi di utilizzare l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico per ampliare la nostra comprensione dell’universo», dice Caroline Harper, responsabile della scienza spaziale dell’Agenzia spaziale britannica. «Nella nostra galassia gli esopianeti probabilmente sono più numerosi delle stelle stesse e le tecniche sviluppate attraverso questo prestigioso concorso potrebbero aiutarci ad aprire nuove finestre per conoscere la composizione delle loro atmosfere e persino il loro clima. Gli investimenti dell’Agenzia spaziale britannica nella ricerca scientifica spaziale d’avanguardia sono essenziali per sostenere missioni innovative come questa, che possono portare benefici a persone, imprese e comunità in tutto il mondo. Non vediamo l’ora di vedere i risultati».

«Ogni segnale rumoroso proveniente dai nostri telescopi spaziali potrebbe nascondere la chiave per comprendere atmosfere remote. Il nostro compito è sbloccare questo potenziale con approcci innovativi di apprendimento automatico. Sarà sorprendente vedere cosa si inventerà la comunità dell’intelligenza artificiale», aggiunge Theresa Rank-Lueftinger, scienziata della missione Ariel.

Ariel sarà posto in orbita attorno al Punto di Lagrange 2 (L2), un punto di equilibrio gravitazionale a 1,5 milioni di chilometri dall’orbita della Terra attorno al Sole. Crediti: Esa/Stfc Ral Space/Ucl/Ufficio Europlanet-Science

La missione spaziale Ariel, la cui guida scientifica è affidata a Giovanna Tinetti dell’Ucl, sarà lanciata nel 2029 e completerà una delle più grandi indagini mai effettuate sugli esopianeti, osservando le atmosfere di circa un quinto di quelli conosciuti (a oggi sono oltre 5700 gli esopianeti confermati). Tuttavia, osservare queste atmosfere e ricavarne le proprietà è una sfida formidabile. Questi segnali rappresentano solo una minima parte della luce stellare ricevuta dai sistemi planetari e sono “corrotti” dal rumore strumentale.

La Ariel Data Challenge 2024 si concentra sul superamento dei problemi indotti dalle sorgenti di rumore, come il jitter noise causato dalle vibrazioni dei veicoli spaziali. Questo rumore, insieme ad altri disturbi, complica l’analisi dei dati spettroscopici utilizzati per studiare le atmosfere degli esopianeti. Gli scienziati coinvolti nella missione Ariel sono alla ricerca di nuovi metodi per superare i limiti degli attuali approcci all’analisi dei dati: soluzioni innovative che possano sopprimere efficacemente il rumore ed estrarre i segnali dalle atmosfere degli esopianeti.

Il concorso è aperto fino alla fine di ottobre. I vincitori saranno invitati a presentare le loro soluzioni alla conferenza NeurIps, con un premio in denaro per le prime sei soluzioni. Si tratta della quinta edizione dell’Ariel Machine Learning Data Challenge, dopo le quattro gare degli ultimi cinque anni. L’Ariel Data Challenge attira ogni anno circa duecento partecipanti da tutto il mondo, compresi quelli provenienti dai principali istituti accademici e dalle aziende di intelligenza artificiale. La sfida non è stata concepita per risolvere definitivamente i problemi di analisi dei dati che la missione dovrà affrontare, ma fornisce un forum di discussione, incoraggia future collaborazioni e aiuta il team Ariel a prepararsi con i migliori metodi di analisi dei dati possibili al momento del lancio della missione.

Maggiori dettagli sul concorso e sulle modalità di partecipazione sono disponibili sul sito web della Ariel Data Challenge. Potete seguire @ArielTelescope per ulteriori aggiornamenti.

Guarda su MediaInaf Tv l’intervista del 2022 a Giovanna Tinetti, principal investigator di Ariel:

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Melanie King, Ancient Light, Grizedale, UK, Silver Gelatin Photograph, 2017

Da Ramsgate, cittadina sulla costa sud-orientale dell’Inghilterra, dove risiede, alle Highland scozzesi, dall’Andalusia al Pakistan fino ad Atina, provincia di Frosinone, Melanie King è alla ricerca della luce. Non la luce diurna, che il Sole ci regala ogni giorno, inondando i nostri paesaggi di fotoni “freschi” di appena otto minuti. King cerca la luce antica, partita centinaia, migliaia di anni fa da astri lontani. Per catturarla, su pellicola analogica, visita luoghi con cieli scuri, vagando nel buio e creando lunghe esposizioni fotografiche, dalla durata variabile tra trenta secondi e cinque minuti.

A caccia di luce antica

Niente computer, lo smartphone spento il più possibile per non compromettere l’adattamento degli occhi al buio e mantenere la vista vigile e acuta. «Così posso guardare il cosmo per tutto il tempo dell’esposizione», racconta a Media Inaf l’artista e docente di fotografia alla Canterbury Christ Church University, nel Regno Unito. «Questi momenti mi danno un’opportunità inestimabile: esaminare il cielo notturno, cercando le mie costellazioni, le mie stelle e i miei pianeti preferiti».

Melanie King, artista e docente di fotografia alla Canterbury Christ Church University. Crediti: Look Mum No Computer

Alla prima parte contemplativa in esterno, fa seguito il lavoro in camera oscura. Qui King, che con il suo progetto Ancient light ha recentemente conseguito un dottorato di ricerca presso il Royal College of Art di Londra, entra direttamente in contatto con il materiale fotografico toccato dai fotoni provenienti dalle stelle. «La mia esperienza nella camera oscura è molto simile a quella in un paesaggio stellato», prosegue. «Mi affido al tatto e alla memoria per avvolgere una pellicola in completa oscurità, devo stare lontana dalla luce bianca brillante. Sia sul campo sia all’interno della camera oscura, mi concentro esclusivamente sul processo in corso con distrazioni minime». Lo sviluppo della pellicola può richiedere mezz’ora, altrettanto occorre poi per completare le stampe dall’esposizione alla fase di lavaggio. Consapevole della rarità di metalli come l’argento, usato tradizionalmente nei processi di stampa fotografica, nonché dell’impatto ambientale della loro estrazione, King è passata a processi fotografici sostenibili, utilizzando erbe, alghe e caffenolo – una soluzione a base di carbonato di sodio, fenoli e vitamina C. «Poiché sono più lenti delle loro controparti più pericolose, i tempi di sviluppo possono allungarsi ancora di più».

Quella di King è un’esplorazione del cosmo lenta, che mette al centro il corpo, i sensi. «Gran parte della mia ricerca considera come l’esperienza di un cielo pieno di stelle possa alterare la mia percezione», spiega. «Per esempio, sono più consapevole degli odori e dei suoni, pondero i miei movimenti. Sono in grado di consentire alla luce delle stelle di viaggiare direttamente nella mia retina». Questa esperienza “incarnata” dell’oscurità l’ha aiutata a riflettere su come il cosmo sia intimamente e materialmente legato agli ecosistemi presenti sulla Terra. «Questo mi ha motivato a migliorare la sostenibilità in tutti gli ambiti della mia vita, inclusa la pratica artistica. L’inquinamento luminoso negli ambienti urbani può oscurare la nostra visione del cosmo e le nostre menti possono essere distratte da dispositivi molto luminosi, il che può isolarci dal mondo naturale e dalla nostra visione dell’universo».

Hubble Ultra Deep Field. Crediti: Nasa, Esa, and S. Beckwith (Stsci) and the Hudf Team

Secondo l’artista, se si ha la possibilità di osservare il firmamento da località con cieli scuri, a occhio nudo o attraverso l’oculare di un telescopio, l’esperienza può avere un profondo effetto sul nostro senso di connessione con l’universo. Ma per contemplare la luce più antica, quella che ha viaggiato milioni o addirittura miliardi di anno attraverso la trama del cosmo, la scelta è obbligata. Bisogna volgere lo sguardo allo schermo – del computer, tablet o smartphone – per sfogliare gli archivi dei più potenti osservatori che popolano regioni remote del nostro pianeta fino agli avamposti spaziali, come Hubble space telescope (Hst) e il James Webb Space Telescope (Jwst), i cui scatti immortalano sorgenti così lontane che nessun occhio umano potrà mai vedere.

«Hubble e Jwst ci hanno permesso di scrutare il cosmo più a fondo che mai», constata King. L’Ultra Deep Field, immagine iconica pubblicata nel 2004, è stata realizzata combinando numerose esposizioni di una porzione apparentemente vuota del cielo notturno, per un totale di oltre duecentosettanta ore, pari a undici giorni di osservazioni dell’allora avveniristico Hubble. «Il risultato è una fotografia di circa diecimila galassie mai viste prima, che ha dimostrato la complessità e la vasta portata del cosmo», aggiunge l’artista, che è affascinata dai processi attraverso cui vengono create le immagini astronomiche. «Tali immagini ci consentono anche di concepire quanto sia piccola la frazione di spazio che occupa la Terra. Se comprendiamo quanto sia rara la Terra, questa sensazione può anche aiutarci ad apprezzare le diverse forme di vita e gli ecosistemi che esistono sul nostro pianeta».

Dietro le quinte, da Hubble a Jwst

Melanie King non disdegna le immagini create per il pubblico, anche se le reputa un po’ troppo patinate, nella loro quasi-perfezione, e preferisce ammirare i dati grezzi. «Trovo molto interessante vedere le scie dei raggi cosmici che interagiscono con il sensore», ammette. «È una traccia tangibile e materiale, rende il cosmo e le stelle più vicini». Nel 2017, nell’ambito della sua ricerca, King ha intervistato Zolt Levay, storico esperto di immagini astronomiche che, insieme al suo team allo Space Science Telescope (Stsci) di Baltimora, ha messo a punto la tecnica di elaborazione grafica usata sia per le immagini Hubble sia per quelle di Jwst. L’obiettivo era analizzare la genesi di un altro grande classico: i “Pilastri della Creazione”, tra i primi capolavori sfornati dal telescopio spaziale Hubble (che abbiamo già incontrato nel primo e nel secondo episodio di questa serie).

L’opera Pillars Of Creation, Lenticular Print (2017) di Melanie King, esposta alla mostra ‘To The Edge Of Time’ presso la KU Leuven Gallery, Belgio, 2021

«Ho chiesto a Zolt Levay di descrivere l’esperienza di produzione dell’immagine», ricorda King. «L’immagine grezza era in bianco e nero e costellata di tracce di raggi cosmici. Levay ha utilizzato tecniche sofisticate di elaborazione delle immagini per rimuovere artefatti, evidenziare il contrasto e aggiungere i colori». A valle dello scambio, l’artista realizza una stampa della leggendaria nebulosa. Non una stampa qualsiasi: per affiancare i dati grezzi all’immagine elaborata per il pubblico da Levay e colleghi, sceglie la tecnica della stampa lenticolare. Quella usata in alcune cartoline dove si alternano due immagini, per intenderci: a seconda dell’inclinazione, ne vediamo una anziché un’altra.

«A livello estetico, le immagini grezze sono bellissime, quindi penso che il pubblico sarebbe interessato a vederle per questo motivo», commenta. Del resto, tutti i dati sono accessibili a chiunque, da qualsiasi parte del mondo, attraverso gli archivi online delle agenzie che gestiscono questi osservatori spaziali, e non mancano i citizen scientist che vi si tuffano per dilettarsi con l’elaborazione di immagini tutte loro (ne abbiamo parlato nel terzo episodio di questa serie). «Penso che alle persone piaccia sapere come vengono fatte le cose, quindi sarebbe affascinante per un astronomo o un esperto di elaborazione delle immagini discutere dei loro processi».

Il metodo che porta alla creazione di immagini divulgative a partire dai dati astronomici, perfezionato a Stsci sulle osservazioni di Hubble, è rimasto sostanzialmente invariato ora che all’ormai trentaquattrenne telescopio spaziale si è aggiunto il tanto atteso successore. «L’aspetto visivo delle immagini Jwst è in gran parte guidato dai dati», sottolinea Joe DePasquale, principal science visuals developer presso l’Office of Public Outreach di Stsci, che insieme ad Alyssa Pagan si occupa di trasformare i dati grezzi dei due grandi telescopi spaziali nelle spettacolari immagini che il pubblico può ammirare in rete. «Utilizziamo quasi lo stesso identico approccio che usiamo con Hst all’elaborazione dei dati di Jwst. Ci sono alcune idiosincrasie tipiche di ciascun osservatorio con cui dobbiamo confrontarci, per lo più legate all’andamento del “rumore” che vediamo sullo sfondo, ma anche al trattamento delle stelle luminose e dei loro picchi di diffrazione. Il trattamento di questi artefatti delle immagini è unico per ogni osservatorio, ma il processo complessivo è molto simile».

Alyssa Pagan e Joe DePasquale, esperti di visualizzazione dei dati astronomici allo Space Telescope Science Institute di Baltimora

Come abbiamo già raccontato nei precedenti episodi di questa serie, con l’aiuto di Pagan e DePasquale, gli scintillanti colori delle immagini vengono assegnati tramite un metodo chiamato “ordinamento cromatico”, che mette in relazione i colori alle lunghezze d’onda dei dati a disposizione. «Sia che vengano osservati con Hst o Jwst, i dati delle immagini vengono solitamente presi attraverso diversi filtri per isolare diverse lunghezze d’onda della luce: a volte si tratta di fasce ampie di luce, a volte di regioni molto strette dello spettro», chiarisce DePasquale. «Assegniamo il colore in modo che le lunghezze d’onda più lunghe corrispondano al rosso e, man mano che ci spostiamo verso lunghezze d’onda sempre più corte, utilizziamo assegnazioni di colore verde e blu. La piena ricchezza di colore che vediamo in queste immagini si ottiene fondendo insieme diverse immagini che sono state colorate cromaticamente».

Una questione di prospettiva

Per chi ha fatto scorpacciata di immagini firmate Hubble sin dagli anni Novanta del secolo scorso, il cosmo fotografato da Jwst ha un aspetto nettamente diverso. Ma la differenza principale è da ricercarsi nelle lunghezze d’onda della luce che osservano. «Jwst guarda principalmente all’infrarosso e gli oggetti sembrano parecchio diversi nell’infrarosso rispetto all’ottico: questo è il motivo principale per cui le immagini Hst e Jwst sembrano diverse», nota Travis Rector, professore al Dipartimento di fisica e astronomia della University of Alaska Anchorage, esperto di elaborazione di immagini astronomiche e co-autore del libro Coloring the Universe – An Insider’s Look at Making Spectacular Images of Space. «Un malinteso comune è che esista una “tavolozza di Hubble”. Le tecniche di elaborazione utilizzate per creare immagini da questi due telescopi, così come da altri osservatori, sono in gran parte le stesse. Detto questo, è necessaria una competenza straordinaria per creare immagini di livello così alto come quelle di Jwst. A Joe DePasquale e al suo team va il merito di aver creato immagini davvero spettacolari».

Dettaglio della nebulosa della Carena, osservata con Hubble (a sinistra) e con Jwst (a destra). Crediti: Crediti: Nasa, Esa, and The Hubble Heritage Team; Nasa, Esa, Csa, Stsci

Rector, che si occupa di formazione stellare e di quasar, lavora principalmente con la Dark Energy Camera, una fotocamera a grande campo sul telescopio da quattro metri Víctor M. Blanco presso l’Osservatorio interamericano di Cerro Tololo, in Cile. «Ogni telescopio», precisa, «può essere considerato uno strumento in una cassetta degli attrezzi e tu scegli quello più adatto alla ricerca che stai conducendo». Fa anche parte del team che crea immagini utilizzando i telescopi del centro di ricerca statunitense NoirLab. Se le immagini di Jwst hanno riscosso così tanto successo, sostiene l’astrofisico, è perché «ci hanno mostrato oggetti familiari, come i famosi “Pilastri della creazione”, da una nuova prospettiva. Ricordiamo le immagini originali e questo ci fornisce un punto di vista su ciò che rende diverse le immagini Jwst. È come se le nostre menti dicessero: “L’ho già visto prima, ma mai così».

Concorda anche King, ammaliata da un’immagine che Jwst ha realizzato nel 2022, osservando la stessa porzione di cielo ripresa diciotto anni prima dal suo predecessore nel celebre Ultra Deep Field. Se Hubble aveva impiegato una settimana e mezzo per confezionare questo panorama del cosmo profondo, a Jwst sono bastate appena venti ore. Nemmeno un giorno. «Per me, questa immagine incarna l’importanza di Jwst, in quanto è in grado di sondare più lontano dei precedenti telescopi e su diverse lunghezze d’onda per scoprire i fenomeni cosmici».

In un’epoca di collasso climatico, in cui ogni anno è ormai il più caldo mai registrato e le temperature record, effetto insieme ad altri eventi meteorologici estremi del riscaldamento globale guidato dalle attività umane, non sorprendono più ma non smettono di preoccupare, immagini come quelle degli Ultra Deep Field forniscono una prospettiva più vasta. «La nostra stella è solo una nella nostra galassia, e la nostra galassia è solo una tra miliardi» riconosce l’artista. «Per quanto ne sappiamo, la Terra è l’unico pianeta che ospita forme di vita complesse e siamo a rischio di autoannientamento».

Travis Rector, professore al Dipartimento di fisica e astronomia della University of Alaska Anchorage

Secondo Rector, che vivendo in uno stato come l’Alaska sperimenta quotidianamente le conseguenze del riscaldamento globale, in quanto l’Artico si sta scaldando a velocità doppia rispetto al resto del mondo, gli astronomi hanno una prospettiva unica e importante sul problema del cambiamento climatico. Per questo è attivo nella divulgazione su questi temi ed è tra i fondatori del gruppo internazionale Astronomers for Planet Earth. «C’è una notevole sovrapposizione nella fisica dell’astronomia e della climatologia, e in questo modo possiamo aiutare le persone a comprendere il problema» osserva. Ma è soprattutto la consapevolezza di quanto piccola e unica sia la Terra, e del fatto che sia davvero l’unico posto in cui l’umanità possa vivere, che mette la comunità astronomica in una posizione d’eccezione. «La frase “Non esiste un Pianeta B”, diventata un grido di battaglia del movimento per il cambiamento climatico, è a tutti gli effetti una dichiarazione astronomica», ribadisce Rector. «Le immagini che facciamo dell’Universo spesso ispirano soggezione e umiltà, il che può aiutare le persone a sviluppare la nostra prospettiva».

Per saperne di più:

• Leggi su Publications of the Astronomical Society of the Pacific l’articolo “The Aesthetics of Astrophysics: How to Make Appealing Color-composite Images that Convey the Science” di Travis A. Rector, Zoltan G. Levay, Lisa M. Frattare, Kimberly K. Arcand e Megan Watzke
• Segui lo speciale di Media Inaf dedicato a Jwst in technicolor

Sono immagini che anticipano il futuro della radioastronomia a basse frequenze, quelle appena arrivate dall’Osservatorio Ska (Skao): mostrano la prima osservazione “a tutto cielo” (all-sky in inglese) di 24 ore effettuata con una singola stazione Ska-Low, un assaggio che conferma la straordinaria sensibilità di questo interferometro. Nel video condiviso ieri da Skao, che potete vedere qui sotto, la Via Lattea – la nostra galassia – attraversa il cielo notturno, a le più luminose sorgenti radio – come le galassie Centaurus A (Ngc 5128), Virgo A (M87) – sono visibili con estrema chiarezza. Il Sole è rilevabile durante il giorno, evidenziando la capacità del telescopio di catturare dettagli su scale temporali diverse.

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Il telescopio Ska-Low sarà l’array a basse frequenze di Skao in Australia occidentale. Il progetto Ska, una volta terminato, sarà il più grande radiotelescopio al mondo, con antenne a bassa frequenza (50 MHz – 350 MHz) in Australia e antenne paraboliche a media frequenza (Ska-Mid) in Sudafrica.

«L’osservazione all-sky di 24 ore a 230 MHz che ha permesso la realizzazione del video sancisce il vero e proprio inizio della prima fase operativa del telescopio Ska-Low (Array Assembly 0.5)», commenta Giulia Macario, ricercatrice all’Inaf di Arcetri e membro del gruppo osservativo Inaf Aavs-Ska-Low. «L’impatto scientifico di queste immagini non ha precedenti, poiché rappresenta un’anteprima delle incredibili capacità di imaging di Ska-Low. La sensibilità della singola stazione già consente di osservare anche radio sorgenti meno brillanti delle famose sorgenti A-Team negli istanti in cui il piano galattico e il Sole sono sotto l’orizzonte. Quando il piano galattico transita (primi 15 secondi del video), la bassa risoluzione raggiungibile dalla stazione (circa 2×2 gradi) permette di apprezzare la spettacolare emissione radio diffusa in tutta la sua estensione, svelando anche dettagli come il North Polar Spur».

Le prime antenne Ska-Low sono state installate in Australia Occidentale. Credito: Skao

L’osservazione arriva dalle prime 256 di ben 131.072 antenne dalla curiosa forma ad “albero di Natale”, alte due metri, che una volta dispiegate tutte comporrann il radiotelescopio Inyarrimanha Ilgari Bundara, l’Osservatorio radioastronomico Murchison (di Csiro), nel paese della comunità Wajarri. Le antenne sono made in Italy, prodotte utilizzando il prototipo ideato e realizzato da Inaf in collaborazione con il Cnr-Ieiit e l’azienda italiana Sirio Antenne.

«Insieme al gruppo osservativo (che vede coinvolti gli osservatori Inaf di Arcetri e Ira di Bologna)», aggiunge Macario, «abbiamo lavorato dal 2019 alla validazione delle performance di sensibilità e polarizzazione delle stazioni prototipo di Ska-Low denominate Aperture Array Verification Systems (Aavs2 e Aavs3), tramite osservazioni di tutto il cielo del tutto analoghe a queste. Questo risultato si basa anche sulle attività svolte e l’esperienza maturata dal nostro team in collaborazione con Skao e Icrar-Cira a Curtin (Perth), ed è molto esaltante e significativo per me e per il tutto il gruppo».

Dopo anni di attesa, questa osservazione non solo mette in luce il potenziale di Ska-Low, ma offre anche uno sguardo affascinante su cosa potremo scoprire quando tutte le 512 stazioni Ska-Low saranno operative e osserveranno il cielo simultaneamente. Si prevede che questo sistema rivoluzionerà la nostra comprensione dell’universo, permettendo osservazioni senza precedenti sia di oggetti cosmici noti che di fenomeni ancora da scoprire. Un esempio? Ska-Low consentirà agli scienziati di testare le teorie di Einstein e di osservare il cosmo con dettagli senza precedenti.

«È incredibile vedere come con la prima vera e propria stazione di Ska-Low si raggiungano le performance attese: il coronamento degli sforzi di un grande team internazionale», conclude emozionata la ricercatrice.

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Guido Chincarini (24 gennaio 1938 – 5 agosto 2024), in occasione del “Golem Day” avvenuto a Merate (LC) lo scorso novembre

È venuto a mancare lo scorso 5 agosto Guido Chincarini, figura chiave della rinascita dell’Osservatorio astronomico di Brera negli anni Novanta, nonché scienziato di spicco dell’astrofisica internazionale.

Laureatosi nel 1960 presso l’Università degli Studi di Padova, Guido ha passato la parte iniziale della sua carriera tra l’Italia (Università di Padova) e gli Stati Uniti (Lick Observatory, University of California, Wesleyan University, Mc Donald Observatory, University of Oklahoma). Rilevanti a livello internazionale i suoi contributi in ambito scientifico, che hanno principalmente riguardato l’astronomia extragalattica, la cosmologia osservativa (di cui è stato figura chiave negli anni Ottanta del secolo passato) e lo sviluppo di strumentazione di avanguardia in campo astronomico.

Ritornato in Italia nel 1985 come professore ordinario (Università degli Studi di Milano), gli è stata affidata la direzione dell’Osservatorio astronomico di Brera, che ha diretto in maniera continuativa fino al 2001. Moltissime delle attività di ricerca per cui l’Osservatorio di Brera è ora famoso nel mondo sono state fortemente volute, impostate e organizzate da Guido durante la sua direzione. Fondamentale inoltre il suo contributo per la riorganizzazione degli uffici amministrativi, e per la creazione, primo tra gli Osservatori in Italia, di un ufficio predisposto alla comunicazione della scienza (Poe Brera) e per la valorizzazione del patrimonio storico e archivistico dell’Osservatorio di Brera

In stretta collaborazione con Oberto Citterio e Paolo Conconi, ha contribuito allo sviluppo delle tecnologie per la produzione delle ottiche per astronomia X, per cui l’Osservatorio ha acquisito una posizione di primo piano a livello internazionale. Quest’ultima attività di ricerca tecnologica è stata prodroma all’ingresso dell’Osservatorio nella missione Swift, di cui ha guidato la partecipazione nazionale nella prima fase della missione.

Come scrive Filippo Zerbi, direttore scientifico dell’Inaf e collaboratore di Guido alla fine degli anni ‘90: «Con Guido viene a mancare un innovatore. Come tutti gli innovatori ha rotto schemi ed equilibri in una comunità astronomica nazionale che faticava, pur tentando, a emanciparsi e a occupare un ruolo di leadership nel contesto internazionale. Un pensatore ortogonale, una persona spesso “contro” ma anche un coach con schemi nuovi, ogni tanto anche temerari, spesso vincenti. Come con ogni allenatore eccellente, il rapporto con giocatori eccellenti può non essere stato facile ma molti ricercatori della mia generazione, e non solo dell’area milanese, sono stati fortemente ispirati dalle azioni di Guido, altri meno. Nelle oggettive e riconosciute difficoltà questo rapporto, a volte conflittuale, ha portato l’astronomia italiana ai livelli a cui Guido intendeva condurla: una valutazione storica obbiettiva non potrà negare il suo enorme impatto costruttivo».

Un breve ricordo di Guido Chincarini

di Giampaolo Vettolani

Ho iniziato a lavorare con Guido dai primi anni Ottanta sulla distribuzione a grande scala delle galassie e degli ammassi, sulle proprietà dei filamenti e dei vuoti e infine su survey di galassie come la Esp a Eso con lo spettrografo multifibra Octopus o l’analisi all sky della distribuzione degli ammassi di galassie, che ha portato nel 1989 alla (ri)scoperta della Shapley concentration, possibile alternativa al Great Attractor come sorgente del moto misurato dal dipolo del fondo a micro-onde. Sono stati anni con tanti risultati e di grande soddisfazione.

Poi gli interessi di Guido si sono andati spostando verso le alte energie (survey X di ammassi e in seguito gamma ray burst) ma comunque mantenendo un occhio attento ai problemi della struttura a grande scala dell’universo, di cui era stato un pioniere quando con Herbert J. Rood, a metà degli anni Settanta, mostrò che l’ammasso di Coma non era isolato ma immerso in un supercluster di galassie.

Negli anni Novanta era diventata chiara la necessità di un salto qualitativo nella strumentazione spettroscopica, sia in termini di sensibilità che di area di cielo esplorabile in una singola esposizione scientifica (multiplex). Questo al fine di ottenere survey di redshift a magnitudini deboli per affrontare il problema dell’evoluzione delle proprietà di clustering e dell’evoluzione delle popolazioni stellari nelle galassie. Queste considerazioni hanno portato nel 1997 alla proposta di dotare il Vlt di Eso di uno strumento per spettrografia di nuova concezione denominato Vimos (Vlt Imager Multi Object Spectrometer) che Guido ha sostenuto in maniera molto incisiva sia scientificamente che gestionalmente, ad esempio gestendo a Merate i fondi per la costruzione in Italia, presso l’Osservatorio di Brera, che aveva diretto sin dal suo rientro in Italia.

Guido era una persona di carattere forte, ma scientificamente molto generoso e con un forte spirito di leadership. Vorrei darne un esempio di cui sono stato testimone diretto. Qualche anno prima della scomparsa di George Abell nel 1983, la catalogazione degli ammassi di galassie che Abell aveva iniziato per completare, con il catalogo sud, il famoso Catalogo di ammassi a nord era a un punto morto. Guido, che era grande amico di Abell e si trovava allora alla University of Oklahoma a Norman (da cui si assentava per lunghi periodi in cui lavorava in Europa a Eso), prese in mano la situazione e assoldò dapprima Harold Corwin del Mac Donald Observatory a Austin (Texas) e un giovane postdoc, Ron(ald) Olowin, a Norman. Guido predispose il piano di lavoro, dicusse con loro la tecnica di identificazione, come fare i conteggi di galassie in ammasso, la scala delle magnitudini e tutto quanto era necessario per realizzare il catalogo sud, incluso l’acquisto di visori stereo per lastre, apparati fotografici, misuratori di coordinate dal suo grant Nsf personale e presentando lui stesso, in seguito, un grant specifico sulla catalogazione. Quando il catalogo era in uno stato avanzato, durante una mia lunga visita a Norman, decidemmo di iniziare un progetto di fotometria ccd per la misura accurata delle magnitudini delle galassie in ammasso. Tornato in Europa preparai una proposta di osservazione per il 2.2 metri di Eso e inviai la bozza a Guido. Avevo riferito nella proposta il catalogo sud come ‘ACCO catalog’, ovvero come Abell Chincarini Corwin Olowin.

Guido mi intimò di usare il nome che poi è diventato l’acronimo con cui è universalmente conosciuto il catalogo sud di ammassi (vicini nella concezione moderna) ‘ACO’, senza Chincarini cioè: doveva essere un tributo a George Abell che aveva iniziato il tutto e un buon biglietto da visita per la carriera dei due coautori che, a detta di Guido, avevano fatto il lavoro tedioso. Guido aveva curato la parte organizzativa e di “basic astronomy” che poteva fare chiunque, diceva lui. Non so quanti nella stessa posizione si comporterebbero egualmente, soprattutto ora in un periodo un cui parecchi lavori sono firmati da centinaia di persone il cui contributo è perlomeno poco chiaro!

Devo tanta parte della mia carriera scientifica a Guido e lo ricorderò sempre come uno dei due maestri che ho avuto nei miei ormai cinquanta anni di lavoro: Giancarlo Setti e Guido Chincarini – che mi hanno insegnato tantissimo e mi hanno guidato con mano ferma, talvolta un poco troppo…, nel lavoro sia scientifico che gestionale.

Avrete forse sentito parlare della coppia di asteroidi Didymos e Dimorphos, protagonisti della prima missione di difesa planetaria della Nasa con lo schianto della sonda Dart sul più piccolo dei due, Dimorphos. Insieme formano un sistema binario in cui – secondo recenti studi – il secondario Dimorphos, quello impattato dalla sonda Dart, ha avuto origine anche grazie all’eiezione di massi dal primo. Su Astronomy & Astrophysics è di oggi la notizia che il satellite Gaia dell’Esa è stato in grado di trovare più di 350 piccoli compagni come Dimorphos attorno ad asteroidi già noti, ma ritenuti solitari.

Infografica che riassume la ricerca di lune attorno ad asteroidi ritenuti singoli, intrapresa dagli autori di un nuovo studio utilizzando i dati della terza Data Release di Gaia. Crediti: ESA/Gaia

Una scoperta tanto preziosa quanto inattesa, questa di Gaia. Tornando a Dart, infatti, sebbene l’obbiettivo principale della missione fosse la deviazione dell’asteroide come test di difesa planetaria, i risultati scientifici ottenuti dall’analisi dei due corpi, e della loro storia come coppia, non sono meno importanti. Gli asteroidi, infatti, sono oggetti utilissimi e unici per studiare la formazione e l’evoluzione del Sistema solare, e quando si trovano in configurazione binaria hanno un valore aggiunto: permettono di studiare come si formano, si scontrano e interagiscono nello spazio corpi diversi.

Secondo la teoria, sistemi simili a Didymos e Dimorphos non dovrebbero essere così rari, o per lo meno, dovrebbero essere più numerosi rispetto a quelli trovati finora. Al di là della difficoltà oggettiva nel trovare minuscoli satelliti in orbita attorno ad asteroidi noti – e già di per sé piccoli – le tecniche osservative a disposizione selezionano solo determinate configurazioni, tralasciando intere classi di oggetti e sistemi.

Fra i vari modi di individuare la presenza di un satellite attorno a un asteroide principale, c’è la cosiddetta ricerca delle anomalie astrometriche periodiche, ovvero di spostamenti nella posizione di un asteroide che risultano anomali rispetto al moto che ci si aspetterebbe se questo fosse solo nello spazio, e periodici, e dunque spiegabili ipotizzando che siano causati dell’influenza gravitazionale di un altro corpo. Isolare questa piccola anomalia nel moto e misurarla è davvero difficile per quasi qualunque telescopio attualmente operativo, sulla Terra e in orbita. Ad eccezione di Gaia, che, come dicevamo, ha azzardato la prima ricerca sistematica di sistemi binari di asteroidi “alla cieca”, ovvero senza alcuna ipotesi di binarietà a priori.

Questa immagine mostra le orbite degli oltre 150mila asteroidi presenti nella release 3 dei dati di Gaia, dalle parti interne del Sistema aolare agli asteroidi troiani alla distanza di Giove, con diversi codici colore. Il cerchio giallo al centro rappresenta il Sole. Il blu rappresenta la parte interna del Sistema solare, dove si trovano gli asteroidi vicini alla Terra. La Fascia principale, tra Marte e Giove, è verde. I troiani di Giove sono rossi. Crediti: Esa/Gaia/Dpac; Cc By-Sa 3.0 Igo

Finora il telescopio spaziale era stato usato solamente per confermare – o smentire – alcuni candidati sospetti e selezionati mediante altre tecniche. Ma la precisione di misura e la capacità dimostrata in questo esercizio ha spinto gli astronomi a tentare il passo successivo, ovvero quello di cercare, in asteroidi ritenuti singoli, la presenza di piccoli compagni.

Uno sforzo che non si è rivelato azzardato, visto che Gaia ne ha già trovati 352.

«Gli asteroidi binari sono difficili da trovare perché sono per lo più corpi piccoli e lontani da noi», spiega Luana Liberato dell’Observatoire de la Côte d’Azur, in Francia, e prima autrice del nuovo studio. «Nonostante ci aspettassimo che poco meno di un sesto degli asteroidi avesse un compagno, finora abbiamo trovato solo 500 asteroidi in sistemi binari. Ma questa scoperta dimostra che ci sono molte lune attorno ad asteroidi là fuori che aspettano solo di essere trovate».

Gli autori hanno analizzato tutti i dati della terza Data release di Gaia, che contiene misure precisissime delle posizioni e dei moti di oltre 150 mila asteroidi. Non solo, il satellite ha anche raccolto dati sulla chimica degli asteroidi, e compilato così la più grande collezione di “spettri di riflettanza” (curve di luce che rivelano il colore e la composizione di un oggetto). La prossima release di dati è prevista non prima della metà del 2026 ma, stando ai risultati già ottenuti, gli astronomi già sperano di trovarci dentro un numero ancora maggiore di orbite di asteroidi da analizzare in cerca di sistemi binari.

E tornando al sistema binario menzionato in apertura, sarà diretta verso Didymos e Dimorphos anche la prossima missione dell’Agenzia spaziale europea, che si leverà in volo il prossimo autunno: Hera. Farà seguito alla missione Dart della Nasa – che, lo dicevamo, nel 2022 si è scontrata con Dimorphos – per produrre un’indagine post-impatto. Sarà la prima sonda a compiere un rendez-vous con un sistema binario di asteroidi.

Per saperne di più:

• Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “Binary asteroid candidates in Gaia DR3 astrometry” di L. Liberato, P. Tanga, D. Mary, K. Minker, B. Carry, F. Spoto, P. Bartczak, B. Sicardy, D. Oszkiewicz e J. Desmars

Illustrazione artistica di una magnetar, circondata dalla bolla di plasma responsabile dell’emissione persistente osservata in alcuni lampi radio veloci. Crediti: Nsf/Aui/Nrao/S. Dagnello

I fast radio burst (Frb), o lampi radio veloci, sono uno dei misteri aperti più recenti dell’astrofisica moderna: in pochi millisecondi rilasciano una quantità di energia tra le più alte osservabili nei fenomeni cosmici. Scoperti poco più di dieci anni fa, questi forti lampi in banda radio provengono da sorgenti per lo più extragalattiche, ma la loro origine è ancora incerta e molti sono gli sforzi della comunità astrofisica di tutto il mondo per cercare di comprendere i processi fisici alla loro origine.

In pochissimi casi, il rapido lampo che caratterizza i fast radio burst coincide con un’emissione persistente, sempre in banda radio. Una nuova ricerca guidata dall’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) ha registrato l’emissione radio persistente più debole mai rilevata finora per un Frb. Si tratta di Frb 20201124A, un lampo radio veloce scoperto nel 2020, la cui sorgente si trova a circa 1,3 miliardi di anni luce da noi. Oltre al lavoro di ricercatori e ricercatrici Inaf, lo studio vede la collaborazione delle Università di Bologna, Trieste e della Calabria, e la partecipazione internazionale di istituti di ricerca e università in Cina, Stati Uniti, Spagna e Germania.

Le osservazioni – rese possibili dal radiotelescopio più sensibile al mondo, il Very Large Array (Vla) negli Stati Uniti – hanno permesso di verificare la predizione teorica che prevede una bolla di plasma all’origine dell’emissione radio persistente dei lampi radio veloci. I risultati sono pubblicati oggi sulla rivista Nature.

«Siamo riusciti a verificare tramite osservazioni che l’emissione persistente che accompagna alcuni fast radio burst si comporta come previsto dal modello di emissione nebulare, ovvero una ‘bolla’ di gas ionizzato che circonda il motore centrale» spiega Gabriele Bruni, ricercatore Inaf a Roma e primo autore dell’articolo. «In particolare, tramite l’osservazione in banda radio di uno dei lampi più vicini, siamo riusciti a misurare la debole emissione persistente proveniente dalla stessa posizione del Frb, estendendo di due ordini di grandezza l’intervallo di flusso radio esplorato finora per questi oggetti».

Il nuovo lavoro aiuta anche a circoscrivere la natura del motore di questi misteriosi lampi. Secondo i nuovi dati, alla base del fenomeno risiederebbe una magnetar (stella di neutroni fortemente magnetizzata) oppure una binaria a raggi X con regime di accrescimento molto alto, ovvero un sistema binario formato da una stella di neutroni o da un buco nero che accresce materiale da una stella compagna a ritmi molto intensi. Sarebbero infatti i venti prodotti dalla magnetar, oppure dal sistema binario X, a “gonfiare” la bolla di plasma che dà origine all’emissione radio persistente. C’è quindi una relazione fisica diretta tra il “motore” del Frb e la bolla, che si trova nelle sue immediate vicinanze.

La campagna osservativa è stata condotta a seguito di un altro lavoro guidato da Luigi Piro dell’Inaf, coautore del nuovo articolo, nel quale era stata individuata l’emissione persistente nella galassia ospite di questo Frb, ma non ancora con una determinazione della posizione sufficientemente precisa da permettere di associare tra loro i due fenomeni. «In questo nuovo lavoro, abbiamo condotto una campagna a risoluzione spaziale più elevata con il Vla, accompagnata anche da osservazioni in diverse bande con l’interferometro Noema e il Gran Telescopio Canarias (GranTeCan), che ci hanno permesso di ricostruire il quadro generale della galassia e scoprire la presenza di una sorgente radio compatta – la bolla di plasma del Frb – immersa nella regione di formazione stellare» aggiunge Piro. «Nel frattempo, è stato pubblicato anche il modello teorico sulla nebulosa, permettendoci di testarne la validità e, infine, di confermare il modello stesso».

Gran parte del lavoro è stato dedicato a escludere che l’emissione radio persistente provenisse proprio da una regione di formazione stellare, e che quindi non fosse legata fisicamente alla sorgente del Frb. A questo scopo, le osservazioni fatte con Noema in banda millimetrica hanno misurato la quantità di polveri, che tracciano le regioni di formazione stellare “oscurate”, e quelle fatte con il GranTeCan in banda ottica hanno misurato l’emissione da idrogeno ionizzato, anch’esso un tracciante del tasso di formazione di stelle.

«Le osservazioni ottiche sono state un elemento importante per studiare la regione del Frb a una risoluzione spaziale simile al radio» nota la coautrice Eliana Palazzi dell’Inaf di Bologna. «Poter mappare l’emissione dell’idrogeno con questo dettaglio ci ha permesso di derivare un tasso di formazione locale di stelle che è risultato essere troppo basso per giustificare l’emissione radio continua».

La maggior parte dei fast radio burst non presenta emissione persistente. Finora, questo tipo di emissione era stata associata soltanto a due Frb, ma a un regime di luminosità che non permetteva di verificare il modello proposto. Nel caso di Frb20201124A, invece, la sua distanza sì grande ma non eccessiva ha permesso di misurare l’emissione persistente nonostante la bassa luminosità. Capire la natura dell’emissione persistente permette di aggiungere una tessera al puzzle sulla natura di queste misteriose sorgenti cosmiche.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature l’articolo “A nebular origin for the persistent radio emission of fast radio bursts”, di Gabriele Bruni, Luigi Piro, Yuan-Pei Yang, Salvatore Quai, Bing Zhang, Eliana Palazzi, Luciano Nicastro, Chiara Feruglio, Roberta Tripodi, Brendan O’Connor, Angela Gardini, Sandra Savaglio, Andrea Rossi, A. M. Nicuesa Guelbenzu, Rosita Paladino

Vista globale della superficie di Venere, centrata a 180 gradi di longitudine est. I mosaici radar ottenuti con la sonda Magellano sono stati mappati su un globo simulato al computer per creare questa immagine. Le lacune nei dati sono riempite con i dati del Pioneer Venus Orbiter o con un valore medio costante. Il colore simulato viene utilizzato per migliorare la struttura su piccola scala. Le tonalità si basano sulle immagini a colori registrate dalle navicelle sovietiche Venera 13 e 14. Crediti: Nasa/Jet Propulsion Laboratory-Caltech

Una nuova ricerca ha rivelato che Venere, spesso considerato il gemello inospitale della Terra, potrebbe condividere una sorprendente storia geologica con il nostro pianeta. Gli scienziati hanno scoperto che i vasti altopiani di Venere, noti come tessere (perché il terreno è frammentato e ricorda le tessere di un mosaico), potrebbero essersi formati attraverso processi simili a quelli che hanno creato i primi continenti della Terra, miliardi di anni fa.

Lo studio internazionale, guidato da Fabio Capitanio della Monash University School of Earth, Atmosphere and Environment, in collaborazione con la Nasa, è stato pubblicato a inizio agosto sulla rivista Nature Geoscience. «Lo studio mette in discussione la nostra comprensione di come si evolvono i pianeti», spiega Capitanio. «Non ci aspettavamo che Venere, con la sua temperatura superficiale di 460°C e la mancanza di tettonica a placche, possedesse caratteristiche geologiche così complesse».

Utilizzando simulazioni al computer ad alte prestazioni e i dati della sonda Magellano, i ricercatori hanno modellato la formazione di Ishtar Terra, il più grande altopiano di Venere. Situato nei pressi del polo nord, la sua estensione territoriale è approssimativamente pari a quella degli Stati Uniti d’America e si eleva di circa 4 chilometri rispetto al livello medio superficiale. I risultati suggeriscono che Ishtar Terra e altre tessere potrebbero essersi sollevate attraverso un processo simile alla formazione dei cratoni terrestri, gli antichi nuclei dei nostri continenti.

«Questa scoperta fornisce un’affascinante nuova prospettiva su Venere e sui suoi potenziali legami con la Terra primordiale», dice Capitanio. «Le caratteristiche che abbiamo trovato su Venere sono sorprendentemente simili ai primi continenti terrestri, il che suggerisce che le dinamiche del passato di Venere potrebbero essere state più simili a quelle della Terra di quanto si pensasse».

Capire come si sono formati questi “continenti” su Venere potrebbe far luce sull’evoluzione dei pianeti rocciosi, compreso il nostro. I cratoni della Terra contengono indizi cruciali sull’emergere della topografia, dell’atmosfera e persino della vita. «Studiando caratteristiche simili su Venere, speriamo di svelare i segreti della storia iniziale della Terra», conclude Capitanio. «La nostra ricerca ha aperto la strada a future missioni su Venere, come DaVinci, Veritas ed EnVision. Queste missioni forniranno ulteriori approfondimenti sulla storia geologica di Venere e sul suo legame con la Terra».

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Geoscience l’articolo “Ishtar Terra highlands on Venus raised by craton-like formation mechanisms” di Fabio A. Capitanio, Madeleine Kerr, Dave R. Stegman & Suzanne E. Smrekar

Rendering artistico di un astronauta che lavora sulla superficie lunare durante una futura missione. Crediti: Nasa

Pur non avendo aria respirabile, la Luna ha un accenno di atmosfera. Dagli anni Ottanta gli astronomi hanno osservato un sottilissimo strato di atomi che “rimbalzano” sulla superficie lunare. Questa sottile atmosfera – tecnicamente nota come esosfera – è probabilmente il prodotto di un qualche tipo di agente atmosferico spaziale ma è sempre stato difficile stabilire con certezza quale sia il processo coinvolto.

Ora, gli scienziati del Mit e dell’Università di Chicago affermano di aver identificato il processo principale che ha formato l’atmosfera lunare e continua tuttora a sostenerla. In uno studio pubblicato su Science Advances, il team riferisce che l’atmosfera lunare è principalmente il prodotto della vaporizzazione da impatto.

Nel loro studio, i ricercatori hanno analizzato campioni di suolo lunare raccolti dagli astronauti durante le missioni Apollo della Nasa. La loro analisi suggerisce che, nel corso dei 4,5 miliardi di anni di storia della Luna, la sua superficie è stata continuamente bombardata, prima da massicci meteoriti e poi, più recentemente, da micrometeoroidi, grandi come grani di polvere. Questi impatti costanti hanno smosso il suolo lunare, vaporizzando alcuni atomi al contatto e facendo volare in aria le particelle. Alcuni atomi vengono espulsi nello spazio, mentre altri rimangono sospesi sulla Luna, formando una tenue atmosfera che viene costantemente rifornita quando altri meteoriti continuano a colpire la superficie.

Ma vediamo come è avvenuta la scoperta.

Nel 2013 la Nasa inviò un orbiter intorno alla Luna per effettuare una dettagliata ricognizione atmosferica. Il Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (Ladee, pronunciato laddie) aveva il compito di raccogliere a distanza informazioni sulla sottile atmosfera lunare, sulle condizioni della superficie e su eventuali influenze ambientali sulla polvere lunare. Gli scienziati speravano che le misurazioni della sonda sulla composizione del suolo e dell’atmosfera potessero essere correlate a determinati processi di erosione spaziale che avrebbero potuto spiegare come si è formata l’atmosfera lunare.

Già all’epoca sospettavano che due processi meteorologici spaziali avessero un ruolo nella formazione dell’atmosfera lunare: la vaporizzazione da impatto e lo sputtering ionico, un fenomeno che coinvolge il vento solare, che trasporta particelle cariche energetiche dal Sole attraverso lo spazio. Quando queste particelle colpiscono la superficie lunare, possono trasferire la loro energia agli atomi del suolo e farli schizzare in aria.

«In base ai dati di Ladee, sembra che entrambi i processi svolgano un ruolo importante», spiega Nicole Nie del Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences del Mit. «Per esempio, è emerso che durante le piogge di meteoriti si vedono più atomi nell’atmosfera, il che significa che gli impatti hanno un effetto. Ma ha anche mostrato che quando la Luna è protetta dai raggi del Sole, come durante un’eclissi, ci sono cambiamenti negli atomi dell’atmosfera, il che significa che anche il Sole ha un impatto».

Per individuare con maggiore precisione le origini dell’atmosfera lunare, Nie ha preso in considerazione i campioni di suolo lunare raccolti dagli astronauti durante le missioni Apollo della Nasa. Insieme ai suoi colleghi dell’Università di Chicago ha acquisito 10 campioni di suolo lunare, ognuno dei quali misurava circa 100 milligrammi, una quantità minima che, secondo le sue stime, potrebbe stare in una singola goccia di pioggia. Da ogni campione ha cercato di isolare due elementi: il potassio e il rubidio. Entrambi gli elementi sono volatili, cioè facilmente vaporizzabili con urti e sputtering ionico.

Ogni elemento esiste sotto forma di diversi isotopi, dove un isotopo è una variazione dello stesso elemento che presenta lo stesso numero di protoni ma un numero leggermente diverso di neutroni. Per esempio, il potassio può esistere in tre isotopi, ognuno dei quali ha un neutrone in più ed è leggermente più pesante del precedente. Allo stesso modo, esistono due isotopi del rubidio.

Il team ha pensato che se l’atmosfera lunare fosse costituita da atomi che sono stati vaporizzati e sospesi nell’aria, gli isotopi più leggeri dovrebbero essere trasportati più facilmente, mentre quelli più pesanti avrebbero maggiori probabilità di depositarsi al suolo. Inoltre, la vaporizzazione da impatto e lo sputtering di ioni dovrebbero determinare proporzioni isotopiche molto diverse nel suolo. In particolare, il rapporto specifico tra isotopi leggeri e pesanti che rimangono nel suolo, sia per il potassio che per il rubidio, dovrebbe rivelare il processo principale che contribuisce alle origini dell’atmosfera lunare.

Tenendo conto di tutto ciò, Nie ha analizzato i campioni Apollo dapprima frantumandoli in polvere fine, poi sciogliendo le polveri in acidi per purificare e isolare le soluzioni contenenti potassio e rubidio. Successivamente, ha fatto passare queste soluzioni attraverso uno spettrometro di massa per misurare i vari isotopi di potassio e rubidio presenti in ogni campione.

Alla fine, il team ha scoperto che i terreni contenevano soprattutto isotopi pesanti di potassio e rubidio. I ricercatori sono stati in grado di quantificare il rapporto tra isotopi pesanti e leggeri sia del potassio che del rubidio e, confrontando i due elementi, hanno scoperto che la vaporizzazione da impatto è molto probabilmente il processo dominante attraverso il quale gli atomi vengono vaporizzati e trasportati a formare l’atmosfera lunare.

All’origine della sottile atmosfera lunare potrebbe esserci (A) la vaporizzazione da impatto di meteoriti, (B) lo sputtering ionico da vento solare e (C) il desorbimento stimolato dai fotoni. La vaporizzazione da impatto e lo sputtering ionico del vento solare liberano gli atomi dalle rocce, mentre la (C) rilascia solo gli atomi adsorbiti debolmente legati. Una volta che gli atomi sono stati rilasciati da (B) o (A), una frazione di essi viene persa nello spazio attraverso la fuga gravitazionale (D). La (C) non provoca alcuna fuga gravitazionale a causa della sua bassa energia. Gli atomi che non fuggono direttamente nello spazio possono rimbalzare più volte sulla superficie lunare finché non vengono persi nello spazio o reimpiantati sulla superficie lunare tramite (E) fotoionizzazione o (F) essere intrappolati in modo permanente sulla superficie lunare. Crediti: Science Advaces, Nie et al.

«Con la vaporizzazione da impatto, la maggior parte degli atomi rimane nell’atmosfera lunare, mentre con lo sputtering ionico molti atomi vengono espulsi nello spazio», spiega Nie. «Grazie al nostro studio, ora possiamo quantificare il ruolo di entrambi i processi e dire che il contributo relativo della vaporizzazione da impatto rispetto allo sputtering ionico è di circa 70:30 o più». In altre parole, il 70% o più dell’atmosfera lunare è il prodotto dell’impatto di meteoriti, mentre il restante 30% è una conseguenza del vento solare.

«La scoperta di un effetto così sottile è notevole, grazie all’idea innovativa di combinare le misurazioni degli isotopi di potassio e rubidio con un’attenta modellazione quantitativa», afferma Justin Hu, postdoc che studia i suoli lunari all’Università di Cambridge, che non ha partecipato allo studio. «Questa scoperta va oltre la comprensione della storia della Luna, poiché tali processi potrebbero verificarsi ed essere più significativi su altre lune e asteroidi, che sono al centro di molte missioni di ritorno programmate».

«Senza questi campioni Apollo, non saremmo stati in grado di ottenere dati precisi e fare misure quantitative per capire le cose in modo più dettagliato», afferma Nie. «È importante riportare campioni dalla Luna e da altri corpi planetari, in modo da poter tracciare immagini più chiare della formazione e dell’evoluzione del Sistema solare».

Per saperne di più:

• Leggi su Science Advances l’articolo “Lunar soil record of atmosphere loss over eons” di Nicole X. Nie, Nicolas Dauphas, Zhe J. Zhang, Timo Hopp e Menelaos Sarantos

Da sinistra: Charles Takalana (capo della segreteria della Società astronomica africana), Debra Elmegreen (presidente Iau), Piero Benvenuti (segretario generale Iau) e Kevin Govender (chair dell’Assemblea generale). Crediti: Iau/Bradley Urion

Da oggi, martedì 6, fino al 15 agosto oltre duemila astronomi professionisti provenienti da 82 paesi – circa 70 gli italiani, una cinquantina dei quali dell’Istituto nazionale di astrofisica – si riuniscono a Città del Capo, in Sudafrica, per l’Assemblea generale della Iau, l’Unione astronomica internazionale. È la prima volta, nei 105 anni di storia della Iau, che l’Assemblea generale si tiene nel continente africano. L’edizione successiva, quella del 2027, si svolgerà invece qui in Italia, a Roma.

Durante i dieci giorni dell’Assemblea i partecipanti potranno condividere il loro lavoro in diversi ambiti, confrontandosi su temi d’attualità come il modo in cui la storia dell’universo sta venendo riscritta grazie alle immagini del telescopio spaziale James Webb, i nuovi metodi per scoprire pianeti al di fuori del Sistema solare, gli sforzi necessari per proteggere i cieli bui dall’inquinamento luminoso e il ruolo dell’astronomia nello sviluppo globale.

«Il mondo intero si riunisce a Città del Capo per le prossime due settimane, di persona o virtualmente, per la 32esima Assemblea generale della Iau, la prima nel continente africano nei nostri 105 anni di storia», ricorda Debra Elmegreen, presidente della Iau. «Siamo entusiasti di celebrare la ricca storia dell’astronomia in Africa presentando le nostre ricerche, avviando nuove collaborazioni, facendo rete, condividendo l’astronomia con il pubblico ed esplorando le bellezze locali».

Oggi il Sudafrica ospita diversi osservatori di livello mondiale, tra cui il Southern African Large Telescope (Salt), che con il suo specchio primario da 10 metri è il più grande telescopio ottico singolo dell’emisfero australe. Inoltre, l’array a media radiofrequenza (Ska-Mid) dello Square Kilometre Array Observatory (Skao), attualmente in costruzione in Sudafrica, diventerà una volta completato il telescopio a media radiofrequenza più potente al mondo.

Lo stand Inaf in allestimenti alla General Assembly della Iau, a Cape Town. Crediti: C. Badia/Inaf

Il programma scientifico prevede oltre duemila presentazioni suddivise in sei simposi, dodici focus meetings e altre sessioni dedicate organizzate da divisioni, uffici, commissioni e gruppi di lavoro della Iau. Per due settimane la conferenza offrirà ai ricercatori una piattaforma stimolante per lo scambio di conoscenze, la creazione di nuove collaborazioni e il progresso della nostra comprensione dell’universo.

L’incontro metterà anche in evidenza gli obiettivi del piano strategico della Iau e il modo in cui sta realizzando la sua missione di promuovere e salvaguardare l’astronomia in tutti i suoi aspetti. In particolare, la conferenza illustrerà le attività delle divisioni e degli uffici scientifici della Iau per lo sviluppo, la divulgazione, l’istruzione e il sostegno ai giovani astronomi. Un altro punto all’ordine del giorno sarà il Centro Iau per la protezione del cielo buio e silenzioso dalle interferenze delle costellazioni satellitari (Cps).

L’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) è presente con un suo stand, dal quale a partire da oggi arriveranno sui nostri canali social – in particolare su X e su Instagram – aggiornamenti e interviste con gli astronomi presenti sul posto.

Impressione artistica di un esopianeta con una civiltà extraterrestre avanzata. Le strutture sulla destra sono pannelli solari orbitanti che raccolgono la luce dalla stella madre e la convertono in elettricità che viene poi trasmessa alla superficie tramite microonde. L’esopianeta a sinistra illustra altre potenziali caratteristiche tecnologiche: luci di città (strutture circolari luminose) sul lato notturno e nuvole multicolori sul lato diurno che rappresentano varie forme di inquinamento, come il biossido di azoto prodotto dalla combustione di combustibili fossili o i clorofluorocarburi usati nella refrigerazione. Crediti: Nasa/Jay Freidlander

Per coloro che si occupano di valutare il potenziale di vita extraterrestre degli esopianeti, una delle sfide ricorrenti è quella di determinare la probabilità dell’esistenza di vita microbica, di vita complessa o di una civiltà così avanzata da poterne individuare le tecnofirme, ossia la prova di alterazioni ambientali provocate dalla tecnologia di quella civiltà.

Un articolo recentemente pubblicato su The Astrophysical Journal analizza una tecnofirma in particolare – quella indotta dalla presenza di pannelli solari – e ipotizza che, se esistessero civiltà extraterrestri avanzate, uno dei motivi per cui potrebbero essere difficili da individuare è che il loro fabbisogno energetico potrebbe essere relativamente modesto. Se la loro cultura, la loro tecnologia e le dimensioni della popolazione non richiedessero grandi quantità di energia, non avrebbero bisogno di costruire enormi strutture di raccolta dell’energia che potrebbero essere rilevate dai nostri telescopi, attuali o futuri. Tali strutture, sulla base della nostra esperienza, potrebbero essere costituite da pannelli solari che coprono una porzione significativa della superficie del loro pianeta o da megastrutture orbitanti che sfruttano la maggior parte dell’energia della loro stella madre, entrambe in grado di essere individuate dal Sistema solare.

I ricercatori hanno utilizzato modelli al computer e dati satellitari per simulare un pianeta simile alla Terra con vari livelli di copertura di pannelli solari in silicio. Le celle fotovoltaiche a base di silicio hanno un’elevata riflettanza nell’ultravioletto-visibile (Uv-Vis) e nel vicino infrarosso, all’interno della gamma di lunghezze d’onda di una missione spaziale come, ad esempio, Habitable Worlds Observatory (Hwo) della Nasa. Lo studio ipotizza che i presunti extraterrestri costruiscano pannelli solari in silicio perché è relativamente abbondante rispetto ad altri elementi utilizzati per l’energia solare, come germanio, gallio o arsenico. Inoltre, il silicio è in grado di convertire in elettricità la luce emessa dalle stelle simili al Sole ed è conveniente estrarlo e produrlo in celle solari.

Assumendo che sia utilizzata solo energia solare per fornire il fabbisogno energetico umano del 2022 con una copertura terrestre del 2,4 per cento circa, e proiettando la futura domanda di energia ipotizzando vari scenari di crescita, valutano la rilevabilità dei pannelli solari con un telescopio da 8 metri simile a quello di Hwo. Con l’orientamento di osservazione più favorevole e concentrandosi sul forte margine di assorbimento nell’Uv-Vis (0,34-0,52 μm), hanno scoperto che sono necessarie diverse centinaia di ore di osservazione per raggiungere un rapporto segnale/rumore pari a 5 per un pianeta simile alla Terra in orbita attorno a una stella simile al Sole a 30 anni luce di distanza, anche con una copertura di pannelli solari pari al ∼23 per cento.

Tuttavia, il fabbisogno di 30 miliardi di esseri umani con uno standard di vita elevato è pari solo all’8,9 per cento di copertura dei pannelli solari. «Abbiamo scoperto che anche se la nostra attuale popolazione di circa 8 miliardi di persone si stabilizzasse a 30 miliardi con un elevato tenore di vita e utilizzassimo solo l’energia solare per l’alimentazione, consumeremmo comunque molta meno energia di quella fornita da tutta la luce solare che illumina il nostro pianeta», dice Ravi Kopparapu del Goddard Space Flight Center, autore principale del lavoro.

Le ipotesi alla base dello studio sono piuttosto forti. I ricercatori assumono che un’ipotetica civiltà extraterrestre si affidi esclusivamente all’energia solare. Se venissero utilizzate altre fonti di energia, come la fusione nucleare, la tecnofirma del silicio si ridurrebbe considerevolmente, rendendo la civiltà ancora più difficile da individuare. Lo studio ipotizza inoltre che la popolazione a un certo punto si stabilizzi. Se questo non dovesse accadere per qualsiasi motivo, forse saranno spinti a espandersi sempre di più nello spazio. Infine, è impossibile sapere se una civiltà avanzata possa utilizzare qualcosa che non abbiamo ancora immaginato e che richiede una quantità di energia molto più elevata.

Nello studio, i ricercatori discutono anche della necessità di concetti come civiltà di Kardeshev di tipo I/II – rispettivamente, una civiltà in grado di utilizzare tutta l’energia disponibile sul pianeta d’origine (4×1016 watt) e una civiltà in grado di raccogliere tutta l’energia della stella del proprio sistema planetario (4×1026 watt) mediante mega strutture, come sfere di Dyson. Anche con una popolazione molto più numerosa di quella attuale, l’uso di energia della civiltà umana sarebbe di ordini di grandezza inferiore alla soglia per provocare un riscaldamento termico diretto o per raggiungere la scala di una civiltà di tipo Kardashev I. Qualsiasi civiltà extraterrestre che raggiunga livelli di popolazione sostenibili potrebbe anche trovare un limite alla sua necessità di espandersi, il che suggerisce che una civiltà che si espande su tutta la galassia, come immaginato nel paradosso di Fermi, potrebbe non esistere.

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Detectability of Solar Panels as a Technosignature” di Ravi Kopparapu, Vincent Kofman, Jacob Haqq-Misra, Vivaswan Kopparapu e Manasvi Lingam

Immagine che mostra le zone danneggiate dei parasole del telescopio spaziale Nicer, cerchiate in rosso. All’interno del cerchio più in basso, si possono vedere addirittura i cerchi concentrici degli specchi che convogliano la radiazione nel rivelatore. Senza parasole, il rivelatore viene colpito anche dalla radiazione solare e non consente di effettuare le osservazioni in banda X per cui è progettato. Crediti: Nasa/Sultan Alneyadi

Da un anno il telescopio spaziale a raggi X della Nasa Nicer, che vive ancorato alla Stazione spaziale internazionale, funziona a metà: di notte osserva e raccoglie dati di qualità, di giorno non riesce a fare quasi nulla. Da maggio 2023, infatti, il telescopio ha una “perdita di luce” nei suoi frangisole che lascia passare la luce solare, impedendo le osservazioni e rischiando di danneggiare le ottiche del telescopio. In poco più di un anno, la Nasa ha progettato, costruito e spedito sulla Stazione spaziale internazionale dei particolari cerotti che andranno a suturare il danno. Saranno posizionati sulle zone danneggiate direttamente dagli astronauti che per l’occasione faranno un’attività extraveicolare nello spazio.

La zona danneggiata di Nicer (acronimo di Neutron star Interior Composition Explorer), la vedete nell’immagine di apertura (cliccare per ingrandire), cerchiata in rosso. Come tutti i telescopi a raggi X, Nicer osserva attraverso dei concentratori di raggi X a forma di cilindro; ne ha 56, ciascuno dei quali dotato di 24 specchi annidati e progettati per convogliare i raggi X in un rivelatore. Davanti al concentratore si trova un sottile filtro (500 volte più sottile di un capello umano), chiamato scudo termico, che blocca la luce solare e in particolare le lunghezze d’onda infrarosse, ultraviolette e ottiche. Il concentratore è sormontato da un pezzo circolare cavo di carbonio composito, chiamato parasole, con sei segmenti che ricordano una torta a fette. Il danno più grande agli scudi ha le dimensioni di un francobollo, gli altri sono grandi circa quanto la testa di uno spillo. Durante le ore diurne della stazione, le parti danneggiate lasciano entrare la luce solare, che raggiunge i rivelatori saturando i sensori e interferendo con le osservazioni.

Nonostante si trovi attaccato alla Stazione spaziale, comunque, Nicer non è stato progettato per essere sottoposto a manutenzione o riparazione. È stato installato in modo robotizzato e viene gestito a distanza.

Due parasoli contenenti 12 “toppe” per riparare i danni del telescopio spaziale Nicer. Solamente cinque serviranno durante la servicing mission degli astronauti della Stazione spaziale internazionale. Crediti: Nasa/Sophia Roberts

«La possibilità di una riparazione è stata una sfida entusiasmante», racconta Keith Gendreau, principal investigator di Nicer al Goddard Space Flight Center della Nasa a Greenbelt, nel Maryland. «Abbiamo preso in considerazione soluzioni sia per la passeggiata spaziale che per la robotica, cercando di capire come installare le toppe utilizzando ciò che è già presente sul telescopio e nei kit di strumenti della stazione spaziale».

Dopo molti mesi di riflessione, è stata scelta la passeggiata spaziale, e il kit di riparazione è stato spedito sulla Stazione spaziale domenica scorsa a bordo della 21esima missione commerciale di rifornimento. La soluzione, dicevamo, è abbastanza semplice. Consiste di cinque toppe, ciascuna a forma di “fetta di torta” (ne potete vedere una nell’immagine qui sopra), che devono essere inserite nei parasole direttamente dagli astronauti e copriranno le aree più danneggiate del telescopio. La Nasa ne ha comunque spedite 12, di toppe, in modo da poterne avere di ricambio se necessario.

Nicer sarà il primo telescopio a raggi X in orbita a essere riparato dagli astronauti e il quarto osservatorio scientifico a essere riparato nello spazio in assoluto. Vi daremo aggiornamenti sulla passeggiata spaziale degli astronauti non appena verrà eseguita.

Guarda il video del lancio sul canale YouTube della Nasa:

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Il 24 luglio 2024, lo specchio secondario da 3,5 metri dell’Osservatorio Vera C. Rubin è stato installato sul Simonyi Survey Telescope. Lo specchio secondario è il primo “pezzo di vetro” ad essere installato nella sua posizione finale sul telescopio. Crediti: Osservatorio Rubin/Nsf/Aura/S. MacBride

Importante passo avanti nella realizzazione dell’Osservatorio Vera C. Rubin, in Cile: l’ultima settimana di luglio è stata completata l’installazione dello specchio secondario da 3.5 metri di diametro. Si tratta del primo componente permanente del sistema ottico del telescopio, che comprende anche uno specchio primario da 8.4 metri e la fotocamera digitale da 3.2 gigapixel Lsst, la più grande del mondo.

Lo specchio secondario di Rubin è uno fra i più grandi specchi convessi mai realizzati. Prodotto dalla Corning Advanced Optics di Canton, New York, utilizzando il vetro Corning® Ule® (Ultra-Low Expansion Glass), è uno specchio monolitico di dieci centimetri di spessore. Consegnato allo stato grezzo nel 2009, è rimasto parcheggiato per cinque anni alla Harvard University prima di essere lucidato e rifinito alla L3Harris Technologies di Rochester (New York), che ha anche progettato e costruito l’intera cella dello specchio secondario, formata da una piastra di montaggio in acciaio rigido, 72 attuatori assiali e sei tangenti (che sostengono e correggono la forma del sottile specchio per compensare la forza di gravità), elettronica, sensori, sistema di controllo termico e sistema di controllo dello specchio. La superficie riflettente è stata poi rivestita nel 2019 con un sottile strato d’argento, mentre l’integrazione nella cella è avvenuta all’inizio del mese scorso.

«Lavorare di nuovo con lo specchio dopo cinque anni è estremamente emozionante, perché sembra davvero di essere in dirittura d’arrivo», dice Sandrine Thomas, vicedirettrice per la costruzione dell’Osservatorio Rubin. «Ora abbiamo il primo componente in vetro sul telescopio, un importante passo avanti verso la scienza rivoluzionaria del Rubin».

We officially have glass on the telescope!

Last week, Rubin Observatory staff safely installed the 3.5-meter secondary mirror—the first glass to be installed on the telescope!

: t.co/F1EbOu8yPD pic.twitter.com/sl5rTIBH56

— Rubin Observatory (@VRubinObs) August 1, 2024

Nelle prossime settimane il team del telescopio reinstallerà la cosiddetta commissioning camera, una versione ridota della fotocamera Lsst che verrà utilizzata per condurre una serie di campagne di test sul sistema ottico, compresi entrambi gli specchi. Il team si concentrerà inoltre sulla preparazione dell’assemblaggio dello specchio primario per l’integrazione, in agosto, e della fotocamera Lsst, che sarà installata sul telescopio entro fine anno.

Anche gli astronomi e i tecnologi dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) hanno avuto un ruolo decisivo nel conseguimento di questo importante risultato: a inizio anno, infatti, un team guidato da Gabriele Rodeghiero – e che comprende Rodolfo Canestrari, Felice Cusano, Enrico Giro e Luca Rosignoli – ha preso parte alla campagna di test, in Cile, verificando che la cella dello specchio secondario del telescopio, conclusa la spedizione dalla ditta costruttrice al sito osservativo, funzionasse ancora come previsto.

Altrettanto importante si preannuncia la partecipazione dell’Inaf alla campagna scientifica del Vera Rubin, la Legacy Survey of Space and Time (Lsst), con inizio previsto all’inizio del 2025. «Oltre duecento ricercatori italiani hanno manifestato interesse a lavorare sui dati della survey», ricorda infatti Claudia M. Raiteri dell’Inaf di Torino, program manager della partecipazione italiana alla survey. «L’Inaf guida la partecipazione italiana a Rubin-Lsst, coordinata da Massimo Brescia dell’Università Federico II di Napoli, finanziando un programma di 23 contributi in-kind, che danno diritto a un centinaio di data right per ricercatori anziani e circa quattrocento data right per giovani ricercatori per tutti i dieci anni della survey».

Guarda il video della missione Inaf a Cerro Pachón dello scorso febbraio:

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Base lunare basata sul concetto di stampa 3D. Una volta assemblate, le cupole gonfiate vengono ricoperte da uno strato di regolite lunare stampato in 3D da robot che aiutano a proteggere gli occupanti dalle radiazioni spaziali e dai micrometeoriti. Crediti: Esa/Foster + Partners

Per proteggere la biodiversità del pianeta, una soluzione innovativa potrebbe essere un biorepository lunare. L’idea, illustrata in un recente articolo pubblicato sulla rivista BioScience, si propone di creare un deposito passivo e a lungo termine per campioni crioconservati delle specie animali più a rischio della Terra.

Guidato da Mary Hagedorn del National Zoo and Conservation Biology Institute dello Smithsonian, il team di ricercatori prevede di sfruttare le temperature naturalmente fredde della Luna, in particolare nelle regioni permanentemente in ombra vicino ai poli, che rimangono costantemente al di sotto dei -196 gradi Celsius. Queste condizioni sono ideali per la conservazione a lungo termine di campioni biologici senza la necessità di intervento umano o di alimentazione, due fattori che potrebbero minacciare la resilienza dei depositi sulla Terra. Una simile struttura lunare sarebbe preservata anche dai disastri naturali terrestri, dai cambiamenti climatici e dai conflitti geopolitici.

Un primo obiettivo nello sviluppo di un biorepository lunare sarebbe la crioconservazione di campioni di pelle animale con cellule di fibroblasti. I ricercatori hanno già iniziato a sviluppare protocolli utilizzando il Goby stellato (Asterropteryx semipunctata) – un piccolo pesce appartenente alla famiglia dei Gobiidae, nativo dell’Indo-Pacifico, dall’area del Mar Rosso fino alle isole Hawaii, Line e Tuamoto – come specie esemplare, a cui ne seguiranno altre. Gli autori prevedono di sfruttare il campionamento su scala continentale attualmente in corso presso la National 190 Ecological Observatory Network (Neon) della National Science Foundation come fonte per il futuro sviluppo di cellule di fibroblasti.

Diagramma di flusso proposto per creare cellule crioconservate e testarle nello spazio. (a) Campionamento delle pinne pelviche del Goby stellato. (b) Le pinne e i campioni di Dna possono essere conservati in un biorepository. (c) Un biorepository terrestre, come lo Smithsonian National Museum of Natural History, dove i campioni crioconservati possono essere tenuti per decenni o potenzialmente più a lungo prima del lancio nello spazio. (d) Fibroblasti di pinne espansi in laboratorio. (e) Cellule di fibroblasti crioconservate. (f) Cellule crioconservate e imballaggi criogenici testati sulla Terra per verificarne la robustezza in condizioni spaziali. (g) I campioni crioconservati pronti per lo spazio vengono inviati alla Stazione Spaziale Internazionale per essere testati e poi riportati sulla Terra per l’analisi della vitalità e delle modifiche al Dna. Crediti: BioScience, Hagedorn et al.

Le sfide da affrontare per realizzare una simile banca sono diverse: sviluppare un imballaggio robusto per il trasporto nello spazio, attenuare gli effetti delle radiazioni e la creazione di un complesso quadro di governance internazionale per il deposito. Gli autori invitano a un’ampia collaborazione tra nazioni, agenzie e parti interessate internazionali per realizzare questo programma decennale. I prossimi passi prevedono l’espansione delle partnership, in particolare con le agenzie di ricerca spaziale, e la conduzione di ulteriori test sulla Terra e a bordo della Stazione spaziale internazionale.

Nonostante le sfide da superare, gli autori sottolineano che la necessità di agire è impellente: «A causa di una miriade di fattori antropici, un’alta percentuale di specie ed ecosistemi si trova ad affrontare minacce di destabilizzazione ed estinzione che stanno accelerando più velocemente della nostra capacità di salvare queste specie nel loro ambiente naturale».

Per saperne di più:

• Leggi su BioScience l’articolo “Safeguarding earth’s biodiversity by creating a lunar biorepository” di Mary Hagedorn, Lynne R Parenti, Robert A Craddock, Pierre Comizzoli, Paula Mabee, Bonnie Meinke, Susan M Wolf, John C Bischof, Rebecca D Sandlin, Shannon N Tessier, Mehmet Toner

In piedi da sinistra: Riccardo Di Cicco, Mattia Bertocchi, Isabel Manaigo, Andrea Mineo, Lorenzo Contrisciani, Sofia Spiga, Davide Barberi. Davanti: Claudio Nicolai, Francesco Tropenscovino, Marco Rosiello, Asia Lo Presti, Alessandro Di Giovanni, Sebastiano Cristallo, Alessandro Fabi. Crediti: Marco Citossi

Tredici di ragazzi appassionati di astronomia hanno appena terminato uno stage di una settimana all’Osservatorio astrofisico di Asiago (VI), dal 29 luglio al 3 agosto, durante il quale hanno potuto sperimentare in prima persona – con lezioni, laboratori, esercizi e telescopi – la vita degli astronomi. Si tratta dei partecipanti junior dei Campionati italiani di astronomia che hanno disputato la finale nazionale – una competizione agguerritissima che tutti i partecipanti meriterebbero di vincere – ma non sono stati ammessi alla fase successiva. Chi non ce l’ha fatta è stato dunque invitato a uno stage estivo come premio e, soprattutto, come aiuto alla preparazione per la prossima edizione dei Campionati.

Durante lo stage sono stati affrontati diversi argomenti astronomici per esercizio, per approfondimento e anche un po’ per divertimento: la descrizione degli strumenti e dei programmi di ricerca della sede di Asiago, lezioni e laboratori di spettroscopia e fotometria, la storia della longitudine e della misura del tempo, un fantasioso quiz sull’utilizzo dell’astrolabio, esperimenti di ottica geometrica e una chiacchierata sull’aurora dello scorso dieci maggio e sull’inquinamento luminoso. Nel programma anche la caratterizzazione di un reticolo di diffrazione (di cui i ragazzi hanno calcolato il passo, ovvero la distanza tra le fenditure: 50 micron), la visita al telescopio Galileo (122 cm), l’utilizzo dei telescopi della sede del Pennar e di Ekar, la visione con successiva discussione dei film The Martian sulla colonizzazione di Marte e The first man sulla storia delle missioni Apollo.

Mercoledì mattina è arrivato il momento atteso da tutti: la visita ai telescopi Copernico (182 cm) e Schmidt (67/92 cm), dopo un’ora e mezza di salita per raggiungere a piedi la sede di cima Ekar. Entrare nella cupola del telescopio ottico più grande presente sul suolo italiano è sempre emozionante e alcuni ragazzi hanno ammesso che lo vorrebbero sul tetto di casa (meglio non dire ai genitori quanto pesa).

Il meteo è stato abbastanza clemente così, oltre alle serate osservative ai telescopi, un pomeriggio durante uno squarcio tra le nuvole i ragazzi hanno potuto mettere l’occhio all’oculare e osservare macchie solari e protuberanze sulla superficie del Sole. Le attività interessanti (e divertenti) non sono mancate: la classica serata pizza e gelato ad Asiago e poi l’orienteering astronomico a squadre “alla ricerca dello spettro perduto” – novità di quest’anno. Per aggiudicarsi l’ambito premio (prodotti tipici dell’Altopiano e gadget astronomici), i ragazzi hanno dovuto individuare nove indizi indicati sulla mappa, risolvere esercizi e riconoscere alcune costellazioni dell’emisfero australe per scoprire dove era nascosto lo spettro del Sole ripreso da Joseph von Fraunhofer nel 1814.

«La sede di Asiago», dice Lina Tomasella, coordinatrice della sede e responsabile dei telescopi di cima Ekar, «con i suoi tre telescopi operativi, le aule, le foresterie, il museo degli strumenti e il ricchissimo archivio storico delle lastre fotografiche rappresenta un eccezionale polo astronomico dove i ragazzi possono fare lezione e venire a stretto contatto con l’astronomia osservativa in una splendida cornice naturale. La sede ospita frequentemente scuole di astrofisica, Pcto e stage estivi per studenti grazie alla collaborazione tra l’Inaf e l’Università di Padova, che condividono spazi, telescopi e strumenti, offrendo ai ragazzi l’opportunità di stare giorno e notte in osservatorio e utilizzare i telescopi. Prendere dati in cielo ed elaborarli in prima persona non è cosa di tutti i giorni». I ragazzi hanno alloggiato in tre grandi appartamenti presso la foresteria della sede del Pennar dell’Osservatorio, accompagnati da chi scrive e da Marco Citossi, dell’Inaf di Trieste, e aiutati per lo svolgimento delle attività da Daniele Spiga e Andrea Reguitti dell’Inaf di Brera.

Apparizione in cielo di una Perseide

È giunto il momento delle Perseidi, di eredità cometarie in forma di minuscoli frammenti di polveri che, entrando nell’atmosfera terrestre, creano un incredibile spettacolo di scie luminose che a volte sono colorate e solcano il cielo per parecchi gradi. Più conosciute come lacrime di San Lorenzo, le Perseidi sono grani di polveri lasciati lungo la sua orbita dalla cometa Swift-Tuttle. Per osservarle non sono necessari strumenti particolari. L’occhio nudo è lo strumento perfetto. Occorre trovare un posto al buio lontano dalle luci cittadine e una posizione comoda in modo da osservare il cielo il più possibile senza stancarsi. Il picco dello sciame è aspettato per il 12 del mese, dunque le sere migliori per osservarle sono intorno a questa data. E quindi la notte tra l’11 e il 12 di agosto e quella tra il 12 e il 13, ma potrebbero esser viste anche gli altri giorni. La Luna in questo periodo è prossima al primo quarto e tramonterà verso le dieci di sera, perciò non disturberà di molto le osservazioni, che potranno essere compiute per tutta la durata della notte.

Saturno prossimo all’occultazione da parte della Luna il 21 agosto 2024. Simulazione ottenuta con il software Stellarium

In questo mese la Luna si traveste da maga e farà sparire – prospetticamente, s’intende – il pianeta Saturno. Dall’Italia l’occultazione sarà visibile la mattina del 21, prima del sorgere del Sole tra le 5:29 e le 6:36 ora locale. Gli istanti precisi di inizio e fine dipenderanno dal luogo di osservazione, con la Luna quasi piena e Saturno che sparirà dal lato luminoso e riapparirà nella piccola parte di lembo non illuminato dal Sole. La riapparizione sarà resa complicata dalla Luna prossima al tramonto e con il cielo rischiarato dal sorgere del sole.

La Luna concederà il bis, sempre il 21 ma questa volta di sera, occultando Nettuno, questa volta visibile solo dal sud Italia. L’occultazione piuttosto radente del pianeta blu inizierà alle 23:09 e finirà alle 23:49 ora locale e sarà possibile seguirla attraverso un telescopio, anche se la luminosità del nostro satellite renderà complicata l’osservazione del pianeta.

Una bellissima congiunzione tra Giove e Marte sarà visibile la notte del 14 agosto. I due astri sorgeranno praticamente insieme verso l’una e un quarto del mattino ad est nord-est e la coppia di pianeti sarà visibile fino all’alba verso est sparendo poi nelle luci del Sole ormai sorto.

Simulazione con il software Stellarium della congiunzione del 14 agosto 2024 tra Giove e Marte in un bellissimo campo stellare con la costellazione del Toro e le Pleiadi

Le notti del 27 e del 28 vedranno verso est una bella situazione con la Luna prossima prima a Giove e poi a Marte. Visibile a notte fonda fino all’alba.

Ad agosto la Via Lattea sarà sempre ben visibile in cieli bui, senza luna, e lontano dalle luci artificiali. La costellazione del Cigno sarà ben alta prossima allo zenith, così pure quella della Lira. Invece lo Scorpione, oramai al tramonto verso sud-ovest, farà spazio ad Andromeda e al quadrato di Pegaso verso est. L’ammasso globulare M15, o grande ammasso di Pegaso, sarà ben posizionato in cielo nelle notti senza luna, nella prima metà del mese, così pure poco più sotto M2. Annunciando l”arrivo dei prossimi mesi inizierà a farsi notare anche a occhio nudo la grande galassia di Andromeda.

Guarda su MediaInaf Tv la videoguida al cielo del mese a cura di Fabrizio Villa:

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Quante cose si imparano, dagli scontri. È così nelle relazioni fra noi umani, relazioni che proprio da un conflitto ben gestito possono maturare ed evolvere. È così nel microcosmo della fisica delle particelle, dove per sondare la natura della materia si usano acceleratori con lo scopo di generare collisioni ad altissima energia. Ed è così anche nel macrocosmo dell’astrofisica: l’esempio più recente arriva dalla coppia di ammassi di galassie Macs J0018.5+1626, immense strutture formate da migliaia di galassie a miliardi di anni luce di distanza da noi. Assistendo allo scontro frontale tra i due ammassi della coppia, un team di astronomi guidato da Emily Silich del Caltech e dall’astronoma italiana Elena Bellomi – originaria di Castelletto Stura, in provincia di Cuneo, ma oggi ricercatrice all’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, negli Stati Uniti – è riuscito in un’imopresa senza precedenti: “osservare” in modo diretto il disaccoppiamento delle velocità della materia oscura e di quella ordinaria. Scoprendo, come riportato in un articolo pubblicato a metà giugno su The Astrophysical Journal, che la materia oscura si lascia alle spalle la materia ordinaria.

Rappresentazione artistica della collisione tra due enormi ammassi di galassie. Man mano che la collisione procede, la materia oscura negli ammassi di galassie (blu) sopravanza le nubi di gas caldo associate, o materia ordinaria (arancione). Crediti: W.M. Keck Observatory/Adam Makarenko

Ciò che hanno visto, analizzando decenni di dati osservativi raccolti con i telescopi più disparati, è che durante la collisione fra i due ammassi le singole galassie, separate dalle immense distanze dello spazio intergalattico, s’incrociano senza entrare in collisione. Così non è per il grosso della materia normale, vale a dire il gas intergalattico: lo scontro qui avviene eccome, il gas diventa turbolento e si surriscalda. E se vi state chiedendo in tutto questo dove sia la materia oscura, è presto detto: non si è vista direttamente, altrimenti non sarebbe materia oscura, ma l’assunto degli autori dello studio è che durante la collisione si comporti in modo analogo alle galassie, che dunque possono essere considerate un cosiddetto proxy per la materia oscura. Riassumendo: il gas intergalattico è la materia ordinaria, le galassie – pur essendo anch’esse materia ordinaria – qui rappresentano la materia oscura, e quel che si è visto è che durante lo scontro quest’ultima sopravanza la prima.

E perché avviene? Entrambe le forme di materia interagiscono gravitazionalmente, ma solo la materia ordinaria interagisce anche elettromagneticamente, ed è proprio l’interazione elettromagnetica a rallentare il gas intergalattico durante la collisione. Così, mentre la materia ordinaria – il gas, appunto – rimane impantanata, la materia oscura presente abbondanza – ne costituisce l’85 per cento – in ciascuno dei due ammassi supera indenne la zona d’impatto. Provate a immaginare uno scontro frontale fra due camion che trasportano sabbia, suggerisce Silich, prima autrice dello studio. «La materia oscura è come la sabbia, e vola avanti». A differenza dei due camion accartocciati uno sull’altro, che rappresentano invece la materia ordinaria.

La scoperta, come dicevamo, è stata possibile grazie ai dati – alcuni risalenti a decine d’anni fa – di numerosi telescopi: il Caltech Submillimeter Observatory (recentemente rimosso dal suo sito di Maunakea, alle Hawaii, per essere trasferito in Cile), il Keck Observatory sempre di Maunakea, i telescopi spaziali Chandra (raggi X), Hubble (ottico e Uv), Herschel (infrarosso) e Planck (microonde) e, di nuovo da terra, Alma, in Cile.

«Lo studio che abbiamo condotto su Macs J0018.5 vogliamo ripeterlo in futuro su altri cinque o sei ammassi di galassie», dice Bellomi a Media Inaf, «ci stiamo già lavorando, e chissà cosa scopriremo, vista la sorpresa che ci ha regalato questo».

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “ICM-SHOX. Paper I: Methodology overview and discovery of a gas–dark matter velocity decoupling in the MACS J0018.5+1626 merger”, di Emily M. Silich, Elena Bellomi, Jack Sayers, John ZuHone, Urmila Chadayammuri, Sunil Golwala, David Hughes, Alfredo Montaña, Tony Mroczkowski, Daisuke Nagai, David Sánchez, S. A. Stanford, Grant Wilson, Michael Zemcov e Adi Zitrin

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Crateri sulla superficie marziana formatisi in seguito al primo impatto di un meteorite rilevato dal lander Mars Insight della Nasa, nel 2021. L’immagine presenta colori modificati per rendere i dettagli più visibili all’occhio umano, ed è stata scattata dal Mars Reconnaissance Orbiter della Nasa. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/University of Arizona.

Nonostante sulla superficie di Marte l’esploratore robotico Insight della Nasa sia inattivo dalla fine del 2022, i suoi dati continuano a produrre nuove scoperte sulla Terra. Insight è infatti dotato di uno strumento chiamato Seis (Seismic Experiment for Interior Structure), un sismografo estremamente sensibile in grado di misurare i minimi movimenti del suolo, utilizzato per registrare eventi sismici probabilmente causati da impatti di meteoriti, i cosiddetti marsquakes (o martemoti). Il lander InSight ha raccolto dati sismici dal momento dell’atterraggio nel 2018 fino a quando i suoi pannelli solari, come previsto, si sono ricoperti di polvere al punto da non poter più generare energia.

Ora, grazie ai dati di Insight, risulta da due studi indipendenti, pubblicati su Nature Astronomy e Science Advances, che la frequenza degli impatti da meteoriti su Marte sia molto superiore a quanto si pensava in precedenza. Il tasso dei marsquakes rilevati da Seis supera infatti le stime precedenti basate sulle immagini satellitari della superficie di Marte.

Secondo i ricercatori, questi dati sismici sono particolarmente significativi perché rappresentano un modo molto più accurato e diretto per misurare i tassi di impatto dei meteoriti e potrebbero permettere una datazione di maggiore precisione delle superfici planetarie del Sistema Solare. In passato, infatti, è stato utilizzato il numero di crateri presenti sulla superficie come “orologio cosmico” basandosi su un semplice assunto: le superfici più vecchie presentano un numero maggiore di crateri rispetto a quelle più giovani. Sembrerebbe invece che i segnali sismici possano fornire una stima molto più accurata del numero degli impatti, rendendo quindi più precisa la regolazione dell’orologio.

Per calcolare l’età planetaria con questo metodo, gli scienziati hanno tradizionalmente utilizzato modelli basati sui crateri della Luna, ma per Marte questi modelli devono essere adattati – oltre che alla dimensione e alla posizione del pianeta – alla presenza dell’atmosfera, che potrebbe impedire agli impattatori più piccoli di colpire la superficie.
Con questo nuovo studio, i ricercatori hanno identificato un nuovo modello di segnali sismici prodotto dall’impatto di meteoriti che si distinguono per una proporzione insolitamente maggiore di onde ad alta frequenza rispetto ai segnali sismici tipici, oltre che per altre caratteristiche, e sono noti come marsquakes ad altissima frequenza. Utilizzando questo nuovo metodo per rilevare gli impatti, i ricercatori hanno contato molti più eventi rispetto a quanto previsto dalle immagini satellitari, in particolare per impatti che producono crateri di soli pochi metri di diametro.

I segnali sismici ottenuti da Insight suggeriscono che Marte viene colpito ogni anno da circa trecento meteoriti delle dimensioni di un pallone da basket, i cui impatti producono crateri di oltre otto metri di diametro sulla superficie del Pianeta rosso. Per i crateri larghi meno di 60 metri, gli scienziati sono stati in grado di stimare la frequenza di formazione di nuovi crateri utilizzando le immagini satellitari, ma il numero di crateri osservati con questo metodo è molto inferiore a quello previsto dai dati sismici.

«Utilizzando i dati sismici per comprendere meglio la frequenza con cui i meteoriti colpiscono Marte e il modo in cui questi impatti modificano la sua superficie, possiamo iniziare a ricostruire una linea temporale della storia geologica e dell’evoluzione del Pianeta rosso», spiega Natalia Wojcicka dell’Imperial College di Londra, coautrice dello studio pubblicato su Nature Astronomy. «Si potrebbe pensare a una sorta di “orologio cosmico” che ci aiuti a datare le superfici marziane e forse, più avanti, altri pianeti del Sistema solare».

«Ascoltare gli impatti sembra essere più efficace che cercarli, se vogliamo capire quanto spesso si verificano» ha dichiarato Gareth Collins dell’Imperial College di Londra, tra gli autori dello stesso studio.

Il lander della Nasa Mars Insight. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

A rafforzare questi risultati complessivi c’è anche un secondo studio in cui è coinvolto lo stesso gruppo di ricerca, pubblicato su Science Advances. In questo caso, per stimare la frequenza degli impatti su Marte sono state utilizzate le immagini e i segnali atmosferici registrati da InSight, e nonostante l’utilizzo di metodi diversi, entrambi gli studi sono giunti a conclusioni simili. Per la precisione, secondo lo studio pubblicato su Science Advances i tassi di impatto da meteoriti sulla superficie marziana potrebbero essere da due a dieci volte superiori a quelli stimati in precedenza, a seconda delle dimensioni dei meteoroidi. La frequenza di queste collisioni cosmiche mette in discussione le nozioni esistenti sulla frequenza con cui i meteoroidi colpiscono la superficie marziana e suggerisce la necessità di rivedere gli attuali modelli di craterizzazione marziana per incorporare tassi di impatto più elevati, soprattutto da meteoroidi più piccoli.

«I nostri risultati si basano su un piccolo numero di esempi a nostra disposizione, ma la stima dell’attuale tasso di impatto suggerisce che il pianeta viene colpito molto più frequentemente di quanto possiamo vedere usando solo le immagini», dice la prima autrice dello studio Ingrid Daubar, della Brown University (Usa). «Questo ci obbligherà a ripensare alcuni dei modelli che la comunità scientifica utilizza per stimare l’età delle superfici planetarie dell’intero Sistema solare».

Prima dei dati di Seis a bordo di Insight, i nuovi impatti su Marte erano stati individuati con immagini scattate in diversi periodi da telecamere in orbita intorno al pianeta. Senza Seis, molti impatti sarebbero potuti passare altrimenti inosservati, e per individuarli il team di ricerca ha confrontato i dati sismici con le immagini riprese dal Mars Reconnaissance Orbiter della Nasa. Questo duplice approccio, che prevede l’utilizzo di dati sismici e immagini orbitali, ha permesso di confermare che i segnali sismici sono stati causati da impatti e di effettuare un controllo incrociato delle loro scoperte per garantirne l’accuratezza.

Sei degli otto nuovi crateri individuati dai ricercatori in questo modo, si trovano vicini al luogo in cui staziona il lander InSight. I due impatti più distanti identificati dai dati sono ritenuti i due più grandi mai rilevati dagli scienziati, anche dopo decenni di osservazione dall’orbita. Questi ultimi due impatti hanno generato un cratere delle dimensioni di un campo da calcio e sono avvenuti a soli novantasette giorni di distanza l’uno dall’altro, sottolineando la maggiore frequenza di questo tipo di eventi geologici.

«Ci aspetteremmo un impatto di queste dimensioni forse una volta ogni due decenni, ma qui ne abbiamo due a distanza di poco più di novanta giorni l’uno dall’altro», osserva Daubar. «Potrebbe trattarsi di una coincidenza assurda, ma la probabilità che sia solo una coincidenza è davvero molto bassa. È più probabile che i due grandi impatti siano collegati, oppure che il tasso di impatto su Marte sia molto più alto di quanto pensassimo».

Tutte le nuove informazioni acquisite finora risulteranno importanti anche per valutare i potenziali pericoli a cui saranno esposte le future missioni di esplorazione planetaria, sia robotiche che umane.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “A new estimate of the impact rate on Mars from Very High Frequency marsquake statistics” di Géraldine Zenhäusern, Natalia Wójcicka, Simon C. Stähler, Gareth S. Collins, Ingrid J. Daubar, Martin Knapmeyer, Savas Ceylan, John F. Clinton e Domenico Giardini
• Leggi su Science Advances l’articolo “Seismically detected cratering on Mars: Enhanced recent impact flux?” di Ingrid J. Daubar, Raphaël F. Garcia, Alexander E. Stott, Benjamin Fernando, Gareth S. Collins, Colin M. Dundas, Natalia Wójcicka, Géraldine Zenhäusern, Alfred S. McEwen, Simon Matthew Golombek, Constantinos Charalambous, Domenico Giardini, Philippe Lognonné e W. Bruce Banerdt

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Quaranta immagini di galassie dalla forma disparata, osservate con Euclid. Crediti: Esa/Euclid/Euclid Consortium/Nasa, CC BY-SA 3.0 IGO or ESA Standard Licence

“Più veloce, più in alto, più forte”. È il famoso motto delle Olimpiadi, e se state seguendo le gare in questi giorni avrete forse sentito che da qualche anno il Comitato Olimpico Internazionale vi ha aggiunto un nuovo, importante elemento: “insieme”. A sottolineare il valore unificante dello sport. Anche nella scienza, l’unione fa notoriamente la forza, e non solo all’interno dei team di ricerca ma – sempre più spesso – anche in collaborazione con il pubblico, grazie alla citizen science.

Ne è un esempio il nuovo progetto Galaxy Zoo lanciato oggi, grazie al quale anche voi potrete aiutare ricercatori e ricercatrici della missione Euclid dell’Agenzia spaziale europea (Esa) a identificare le forme di centinaia di migliaia di galassie osservate dal nuovo telescopio spaziale che studia il “lato oscuro” dell’Universo. Queste classificazioni saranno fondamentali per comprendere come la forma delle galassie si sia evoluta nel tempo, cosa ha causato questi cambiamenti e perché.

Galaxy Zoo è uno dei progetti di citizen science più famosi al mondo. Lanciato nel 2007 da un team di astronomi che chiese aiuto al pubblico per classificare le forme di un milione di galassie nelle immagini della Sloan Digital Sky Survey, è cresciuto negli ultimi diciassette anni, coinvolgendo oltre quattrocentomila persone e ampliando il bacino di galassie da visionare, con immagini provenienti da altri osservatori, sia a terra che in orbita, come i telescopi spaziali Hubble e Jwst. Non poteva mancare anche Euclid.

«Dalla morfologia e dai colori delle galassie, possiamo derivare informazioni cruciali per capire come le galassie si siano formate e trasformate nel corso della loro esistenza, ad esempio attraverso l’interazione con l’ambiente in cui vivono e le fusioni, o merging, con altre galassie», spiega a Media Inaf Crescenzo Tortora, ricercatore dell’Istituto nazionale di astrofisica a Napoli e membro del working group che, all’interno della Euclid Collaboration, si occupa di caratterizzare la morfologia, le dimensioni, e la forma delle galassie osservate. È proprio questo gruppo che ha progettato il nuovo progetto di citizen science e che ne userà i prodotti. «Il modo più semplice per caratterizzare la morfologia delle galassie è l’ispezione visuale, assegnando etichette a ciascuna galassia: ad esempio, se ha bracci a spirale, e quanti, se ha un disco, un bulge, compagne attorno a lei, eccetera. Tuttavia, l’ispezione visuale di miliardi di galassie, come quelle che osserveremo grazie a Euclid, sarebbe proibitiva per gli astrofisici, richiedendo anni di lavoro continuo. Pensate: se immaginiamo che ogni galassia richieda almeno 5 secondi per poter essere etichettata, un singolo astrofisico dovrebbe dedicare almeno 2 mesi di lavoro ininterrotto, senza dormire o mangiare, per classificare 1 milione di galassie».

Fortunatamente, l’intelligenza artificiale viene in aiuto. «Codici di intelligenza artificiale come ZooBot, che utilizzeremo in Euclid, una volta addestrati su galassie etichettate da esseri umani, permettono di classificare enormi quantità di dati, mai visti prima da occhio umano, in tempi molto brevi», prosegue Tortora. «Tuttavia, ZooBot ha bisogno di imparare da una grande quantità di esempi già classificati ed etichettati da esseri umani. Attraverso il progetto di citizen science Euclid Zoo, chiediamo aiuto alla gente comune: non esperti ma interessati, curiosi e desiderosi di contribuire a qualcosa di grande. Centinaia, migliaia di volontari potranno divertirsi a fare gli astrofisici, etichettando centinaia di migliaia di galassie, aiutando a svolgere molto più velocemente un lavoro che i soli astrofisici non potrebbero fare da soli».

Dopo il lancio, il primo luglio 2023, Euclid ha iniziato la sua survey scientifica lo scorso febbraio e si prevede che, nel corso dei prossimi sei anni, invierà sulla Terra circa 100 Gigabyte di dati al giorno. Nella sua missione di mappare l’Universo, Euclid riprenderà centinaia di migliaia di galassie distanti, di cui si può avere un’anteprima sbirciando sullo sfondo nelle spettacolari prime immagini rilasciate alla fine dell’anno scorso e poi ancora lo scorso maggio.

La collaborazione Euclid condividerà i primi cataloghi di dati veri e propri con la comunità scientifica a partire dal 2025. Nel frattempo questo primo set di dati, con decine di migliaia di galassie selezionate da oltre ottocentomila immagini, è stato reso disponibile sulla piattaforma Zooniverse. Qui, l’algoritmo di intelligenza artificiale ZooBot, sviluppato dal team di Zooniverse, esamina per primo le immagini di Euclid, attribuendo un’etichetta a quelle “più facili” – galassie di cui esistono già molti esempi nelle survey precedenti. Quando ZooBot non è sicuro della classificazione di una galassia, magari a causa della presenza di strutture complesse oppure troppo deboli nell’immagine, la mostra agli utenti di Galaxy Zoo per raccogliere le loro classificazioni umane, che aiuteranno ZooBot a migliorare.

Per questo, ogni citizen scientist che aiuterà il team di Euclid classificando la forma delle galassie su Galaxy Zoo potrà ammirare una miriade di immagini inedite raccolte da Euclid e, chissà, potrebbe addirittura essere la prima umana o il primo umano a posare gli occhi sull’immagine di una certa galassia. Sulla piattaforma, accanto alle immagini, i volontari riceveranno una serie di domande, per esempio: “Questa galassia è rotonda?” oppure “Ci sono segni di bracci a spirale?”. Una volta addestrato su queste classificazioni umane, ZooBot verrà integrato nei cataloghi di Euclid per classificare in dettaglio centinaia di milioni di galassie, contribuendo a creare il più grande catalogo scientifico mai realizzato.

Per saperne di più:

• Visita il sito del progetto Galaxy Zoo sulla piattaforma Zooniverse

Impressione artistica di una trappola di polvere. Crediti: Nova Astronomie

Le macromolecole organiche sono considerate i mattoni della vita, in quanto sono di importanza cruciale per la composizione del carbonio e dell’azoto della Terra.

Gli scienziati planetari da tempo ipotizzano che le macromolecole organiche che hanno reso la Terra adatta alla vita provengano dalle cosiddette condriti, blocchi rocciosi da cui si è formata la Terra circa 4,6 miliardi di anni fa e che oggi conosciamo come meteoriti. Si sono formate nelle fasi iniziali, dall’accumulo di polvere e piccole particelle nel disco protoplanetario, intorno a una giovane stella.

Ma come si sono formate le macromolecole in questi agglomerati di sassolini?

In uno studio pubblicato su Nature Astronomy, un gruppo di ricercatori guidato da Niels Ligterink presenta ora una spiegazione. «La materia macromolecolare in quanto tale è responsabile della composizione di carbonio e azoto della Terra e fornisce le condizioni per la vita», spiega Ligterink, primo autore dello studio, che ha lavorato presso lo Space Research and Planetary Sciences dell’Università di Berna fino alla fine di giugno 2024 e ora è alla Technical University, nei Paesi Bassi. «Finora, tuttavia, non era chiaro dove si formasse questa materia macromolecolare nello spazio».

Per lo studio attuale, i ricercatori hanno combinato nel loro modello due fenomeni già noti. Il primo è il fenomeno per cui nel disco di polvere che orbita attorno a una giovane stella esistono regioni in cui si accumulano polvere e ghiaccio. In queste trappole di polvere o ghiaccio, la polvere ghiacciata non rimane ferma, ma si muove verso l’alto e verso il basso, e avvengono importanti meccanismi per la formazione dei cosiddetti planetesimi, precursori e mattoni dei pianeti.

Il secondo fenomeno riguarda la forte irradiazione, ad esempio da parte della luce stellare, di semplici miscele di ghiaccio. Le ricerche di laboratorio hanno indicato che l’irraggiamento può formare molecole molto complesse di centinaia di atomi. Queste molecole contengono principalmente atomi di carbonio e possono essere paragonate alla fuliggine nera e al grafene.

Secondo i ricercatori, se esistessero delle trappole di polvere esposte a un’intensa luce stellare, le macromolecole organiche potrebbero formarsi anche lì. Per verificare la loro ipotesi, hanno creato un modello che ha permesso di calcolare diverse condizioni.

Rappresentazione artistica del disco di formazione planetaria intorno alla stella Irs 48, nota come Oph-Irs 48. Crediti: Eso/L. Calçada

Il modello ha dimostrato che, nelle giuste condizioni, la formazione di macromolecole è effettivamente possibile in pochi decenni. «Ci aspettavamo questo risultato, naturalmente, ma è stata una bella sorpresa che fosse così ovvio», dice Ligterink. «Spero che la ricerca presti maggiore attenzione all’effetto delle radiazioni pesanti sui processi chimici complessi. La maggior parte dei ricercatori si concentra su molecole organiche relativamente piccole, delle dimensioni di qualche decina di atomi, mentre le condriti, i mattoni dei pianeti, contengono per lo più grandi macromolecole».

«È davvero fantastico poter utilizzare un modello basato su osservazioni per spiegare come si formano le molecole di grandi dimensioni», afferma la coautrice Nienke van der Marel dell’Università di Leiden, nei Paesi Bassi. Undici anni fa, lei e i suoi colleghi sono stati i primi a dimostrare in modo convincente l’esistenza delle trappole di polvere. «La nostra ricerca è una combinazione unica di astrochimica, osservazioni con il radiotelescopio Alma, lavoro di laboratorio, evoluzione della polvere e studio di meteoriti del nostro sistema solare».

In futuro, i ricercatori intendono studiare come i diversi tipi di trappole per la polvere reagiscano in modo diverso alle radiazioni e ai flussi di polvere in movimento. «Questo li aiuterà a saperne di più sulla probabilità di vita intorno a diversi tipi di esopianeti e stelle», conclude Ligterink.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “The rapid formation of macromolecules in irradiated ice of protoplanetary disk dust traps” di Niels F.W. Ligterink, Paola Pinilla, Nienke van der Marel, Jeroen Terwisscha van Scheltinga, Alice S. Booth, Conel M. O’D. Alexander, My E.I. Riebe

L’incendio che si è sviluppato oggi nel primo pomeriggio a Roma, sulla collina di Monte Mario, ha costretto all’evacuazione anche il personale presente all’Osservatorio astronomico di Parco Mellini, sede centrale dell’Istituto nazionale di astrofisica. Nella sede, al momento dell’incendio, era in corso la riunione d’insediamento del Consiglio di amministrazione.

Incendio Roma: evacuati palazzi e Osservatorio astronomico. In azione un elicottero e quattro squadre di vigili del fuoco #ANSA t.co/e7oxwb0v8s

— Ansa Roma&Lazio (@AnsaRomaLazio) July 31, 2024

Abbiamo raggiunto in serata al telefono il presidente dell’Istituto, Roberto Ragazzoni, in auto insieme al direttore generale Gaetano Telesio e a uno dei membri del CdA, Angelo Antonelli, di rientro verso Roma dalla sede Inaf di Monte Porzio, dove si erano trasferiti nel pomeriggio a seguito dell’evacuazione della sede di Monte Mario.

La sede centrale dell’Inaf, in alto a destra, avvolta dal fumo, vista dalla palazzina Rai di via Teulada. Crediti: Nicoletta Piu

«Eravamo nella Sala Copernicana, ci apprestavamo alla discussione preliminare dei temi all’ordine del giorno del cosiddetto “pre-CdA”, non ci eravamo accorti dell’incendio, sono stati i colleghi a dare l’allarme», dice Ragazzoni. «Abbiamo subito capito che la situazione – seppur non immediatamente pericolosa, visto che le fiamme erano ancora lontane – era seria, c’era molto fumo. Dopo una rapida consultazione telefonica con l’Rspp – il responsabile del servizio di prevenzione e protezione – e il direttore generale abbiamo deciso che era il caso di evacuare la sede, inizialmente proprio per il fumo, che stava già invadendo la zona dell’Osservatorio. È stata un’evacuazione svolta con relativa calma, nell’arco di poco più di mezz’ora. Successivamente l’incendio ha mutato direzione, ma nel frattempo le forze dell’ordine avevano chiuso la strada di accesso alla sede».

«La situazione si è complicata quando già avevamo lasciato l’Osservatorio», continua Ragazzoni. «Noi in particolare, per continuare i lavori del CdA, siamo andati nella sede Inaf di Monte Porzio. Ora siamo di ritorno verso Roma, non so esattamente quale sia al momento la situazione, ma l’evacuazione è terminata regolarmente e nessuno dei nostri colleghi è rimasto coinvolto. Siamo in attesa di aggiornamenti a breve, per capire domani mattina cosa fare».

Riprese dalla sede centrale Inaf durante l’incendio. Crediti: Marco Galliani/Inaf

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Aggiornamento di giovedì 1° agosto: alcune fotografie di Andrea Merlo e Roberto Ragazzoni

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Immagine ripresa da Hmi (Helioseismic and Magnetic Imager) della grande macchia solare che si è verificata il 5 maggio 2024, nel continuo (luce bianca). Hmi è progettato per studiare le oscillazioni e il campo magnetico sulla superficie solare, la fotosfera. È uno dei tre strumenti di Sdo che osservano il Sole quasi continuamente, raccogliendo circa un terabyte di dati al giorno. Osserva l’intero disco solare a 6173 Å con una risoluzione di 1 arcsecondo. Crediti: Nasa/Sdo, Hmi

L’attuale ciclo solare – il ciclo 25, perché è il venticinquesimo dal 1755, anno in cui è iniziata la registrazione dell’attività delle macchie solari – è iniziato nel 2019. Si prevede che non terminerà prima di sei anni, ma i primi segnali dell’inizio del prossimo ciclo solare sono stati individuati dai ricercatori dell’Università di Birmingham e presentati al Royal Astronomical Society’s National Astronomy Meeting di Hull.

Il ciclo in corso è ora al suo picco, o massimo solare, previsto durare fino alla metà del 2025. In questo periodo le macchie solari, i brillamenti e le espulsioni di massa coronale sono più frequenti e c’è un’impennata di energia elettromagnetica verso la Terra che rende visibili le aurore più spesso e a quote più basse, come abbiamo potuto constatare a fine maggio, eccezionalmente anche alle nostre latitudini.

Per studiare la struttura e la dinamica interna del Sole gli astronomi usano l’eliosismologia, concettualmente analoga alla geosismologia e all’astrosismologia, che si occupano rispettivamente delle oscillazioni della Terra e delle stelle.

L’immagine che vedete qui sotto – ottenuta dai dati relativi alle oscillazioni solari – mostra la rotazione del Sole alle varie latitudini rispetto alla media degli ultimi 29 anni: le bande rosse e gialle rappresentano le regioni in cui è stata più veloce, quelle blu e verdi dove è stata più lenta. Per ogni ciclo solare, c’è una fascia di rotazione più veloce che scende verso l’equatore. Queste bande (oscillazione torsionale solare), che ruotano più velocemente o più lentamente, durante il ciclo undecennale di attività si spostano verso l’equatore del Sole e i suoi poli. Le fasce a rotazione più rapida tendono a manifestarsi prima dell’inizio ufficiale del ciclo solare successivo.

Questa mappa mostra a quali latitudini la rotazione è stata più veloce (in rosso e giallo) o più lenta (in blu e verde) rispetto alla media degli ultimi 29 anni, come si evince dall’analisi delle onde sonore (eliosismologia). Per ogni ciclo solare, c’è una fascia di rotazione più veloce che scende verso l’equatore. Le linee gialle mostrano le aree in cui i campi magnetici sono più concentrati. In particolare, è possibile vedere l’intero ciclo solare 23 e 24 e la prima metà del ciclo 25. Per ogni ciclo, la banda di rotazione più veloce inizia molto prima dell’attività magnetica di quel ciclo. All’estrema destra della figura, un po’ di rosso indica quello che secondo il team è l’inizio della banda di rotazione veloce per il ciclo 26. Crediti: Rachel Howe

Ed è proprio qui, in questo grafico e nei dati delle fasce di rotazione, che un gruppo internazionale di ricercatori ha scoperto una debole indicazione che il prossimo ciclo solare sta già iniziando a manifestarsi. «Se si torna indietro di un ciclo solare – 11 anni – sul grafico si può vedere qualcosa di simile che sembra unirsi alla forma che abbiamo visto nel 2017. Questa forma è poi diventata una caratteristica dell’attuale ciclo solare, il ciclo 25», afferma Rachel Howe, dell’Università di Birmingham. «Probabilmente stiamo vedendo le prime tracce del ciclo 26, che non inizierà ufficialmente prima del 2030, circa».

Immagine ripresa da Hmi (Helioseismic and Magnetic Imager) della grande macchia solare che si è verificata il 5 maggio 2024 che visualizza il campo magnetico. Crediti: Nasa/Sdo, Hmi

I segnali di oscillazione torsionale solare sono stati studiati utilizzando i dati eliosismici del Global Oscillation Network Group (Gong), del Michelson Doppler Imager (Mdi) a bordo del Solar and Heliospheric Observatory e dall’Helioseismic and Magnetic Imager (Hmi) a bordo del Solar Dynamics Observatory (Sdo), dal 1995.

I dati coprono i primi quattro anni dei cicli solari 23, 24 e 25, e permettono di confrontare le fasi ascendenti di questi cicli. Howe ha seguito i cambiamenti nella rotazione del Sole per circa 25 anni, quando gli scienziati disponevano solo di una parte dei dati del ciclo solare 23 provenienti da Gong e Mdi. Così, ha potuto osservare lo schema della materia che si muove più velocemente alla deriva verso l’equatore, insieme alle macchie solari.

Da allora, i ricercatori hanno osservato lo schema ripetersi (non esattamente) con l’arrivo e la fine del ciclo 24 e di nuovo con la crescita del ciclo 25. «Con ulteriori dati, spero che potremo capire meglio il ruolo di questi flussi nell’intricata danza del plasma e dei campi magnetici che formano il ciclo solare».

Infografica su meteore e meteoriti (cliccare per ingrandire). Crediti: Sorvegliati spaziali/Inaf

L’atmosfera terrestre è continuamente bombardata da corpi celesti che, per effetto dell’attrito con l’atmosfera stessa, aumentano la propria temperatura e bruciano, emettendo radiazione. Questi oggetti, detti comunemente meteore, sono tipicamente osservati da telescopi terrestri per ricostruirne massa, direzione e flusso attraverso la rivelazione della luce emessa nello spettro visibile. L’opportunità di analizzare questi oggetti celesti dallo spazio presenta notevoli vantaggi, tra cui la possibilità di effettuare una campagna osservativa con ampio campo di vista e di lunga durata, indipendente dalle condizioni atmosferiche a terra. La collaborazione Jem-Euso ha recentemente confermato le potenzialità di questo approccio, con la pubblicazione sulla rivista Astronomy & Astrophysics della mappatura di 24mila meteore osservate sistematicamente per la prima volta dallo spazio nella banda ultravioletta con il rivelatore Mini-Euso (Multiwavelength Imaging New Instrument for the Extreme Universe Space Observatory).

Il telescopio Mini-Euso è stato installato nel 2019 sulla Stazione spaziale internazionale (Iss) dove, da ormai cinque anni, sta registrando l’emissione ultravioletta di origine cosmica, atmosferica e terrestre da una finestra, collocata all’interno del modulo Zvezda, orientata verso la Terra, e che consente a Mini-Euso di misurare tale radiazione.

Il telescopio Mini-Euso. Crediti: Jem-Euso Collaboration

Mini-Euso è un telescopio dell’Agenzia spaziale italiana (Asi), sviluppato grazie a una collaborazione internazionale guidata dall’Infn. L’Asi ha selezionato il telescopio per la missione Beyond di Luca Parmitano. La collaborazione italiana Mini-Euso coinvolge le sezioni Infn di Roma Tor Vergata e Torino, i Laboratori nazionali Infn di Frascati, Inaf – Osservatorio astrofisico di Torino, il Dipartimento di fisica dell’Università di Roma Tor Vergata e dell’Università di Torino, Kayser Italia e il contributo attivo di ricercatori e tecnologi dell’Asi.

«La tecnologia innovativa di rivelatori sensibili alla radiazione Uv accoppiati a un sistema di acquisizione dati ottimizzato per effettuare osservazioni su diverse scale temporali ha permesso di catturare la luce prodotta dalle emissioni di questi piccoli oggetti che hanno attraversato l’atmosfera terrestre a grandissima velocità, per ricostruirne le proprietà in termine di direzione, emissioni luminose e massa», dice Dario Barghini (Inaf, Infn e Università di Torino), responsabile dell’analisi. «Questo ci ha permesso», aggiunge Marco Casolino (Infn), principal investigator della missione, «non solo di fornire un catalogo sistematico di meteore, ma anche di confermare, con un approccio innovativo e indipendente dalle campagne di osservazione terrestre, i modelli relativi al flusso atteso di questi oggetti cosmici».

Obiettivi scientifici dell’esperimento Mini-Euso. Crediti: Jem-Euso Collaboration.

I risultati pubblicati sono basati sull’analisi delle prime 40 sessioni di presa dati (a oggi Mini-Euso conta più di cento sessioni effettuate). «I dati raccolti da Mini-Euso potrebbero contenere altre informazioni utili per testare ulteriormente questi modelli consolidati e identificarne i più attendibili. A tal fine, i ricercatori stanno continuando l’analisi dei dati non solo per migliorare i risultati già ottenuti, integrando il catalogo con le più recenti osservazioni, ma anche investigando se tra i dati si possa identificare la presenza di eventi atipici, come meteore di origine interstellare, o evidenza di nuovi stati estremamente densi di materia, predetti ma mai osservati finora, e comunemente indicati come nucleariti», commenta Valerio Vagelli, project scientist dell’Asi per Mini-Euso.

Grazie all’analisi dei dati raccolti si attendono probabili nuovi risultati a disposizione della comunità scientifica. «I risultati prodotti dall’analisi dei dati raccolti dal telescopio Mini-Euso sulla Iss confermano le competenze nazionali nello sviluppo e operazione di questo tipo di strumentazione per la misura di radiazione ultravioletta dallo spazio. La collocazione dello strumento su un laboratorio orbitante, insieme alla fitta e prestigiosa rete di collaborazioni internazionali, offrono altresì l’opportunità per investigazioni scientifiche in campi differenti e complementari quali l’osservazione della Terra, lo studio del Sistema solare, la fisica fondamentale, fino ad applicazioni di interesse per la sicurezza spaziale come il monitoraggio di detriti spaziali», conclude Marino Crisconio, responsabile di programma dell’Asi per Mini-Euso.

Per saperne di più:

• Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “Observation of meteors from space with the Mini-EUSO detector on board the International Space Station”, di D. Barghini, M. Battisti, A. Belov, M. Bertaina, S. Bertone, F. Bisconti, C. Blaksley, S. Blin, K. Bolmgren, G. Cambiè, F. Capel, M. Casolino, A. Cellino, I. Churilo, A. G. Coretti, M. Crisconi, C. De La Taille, T. Ebisuzak, J. Eser, F. Fenu, G. Filippatos, M. A. Franceschi, C. Fuglesang, D. Gardiol, A. Golzio, P. Gorodetzky, F. Kajino, H. Kasuga, P. Klimov5, V. Kungel19, V. Kuznetsov12, M. Manfrin2,3, L. Marcelli7, G. Mascetti13, W. Marszał, M. Mignone, H. Miyamoto, A. Murashov, T. Napolitano, H. Ohmori, A. Olinto, E. Parizot, P. Picozza, L. W. Piotrowski, Z. Plebaniak, G. Prévôt, E. Reali, F. Reynaud, M. Ricci, G. Romoli, N. Sakaki, S. Sharakin, K. Shinozaki, J. Szabelski, Y. Takizawa, V. Vagelli, G. Valentini, M. Vrabel, L. Wiencke e M. Zotov

Grafico delle temperature medie globali dell’aria a due metri dal suolo pubblicati da Era5 del programma Copernico (cliccare per ingreandire). Nel grafico, in grigio sono riportate le medie globali nel periodo 1991-2020, in arancio i dati dello scorso anno, in rosso scuro i dati del 2024. I dati sono aggiornati alla data del 28 luglio 2024, e hanno registrato un record di temperatura il 22 luglio scorso (il picco più alto, in rosso scuro). Crediti: C3S/Ecmwf

Secondo i dati raccolti dai satelliti della Nasa e dell’Esa sulla temperatura media giornaliera globale dell’aria, il 22 luglio 2024 è stato il giorno più caldo mai registrato: 17.16 °C. Quasi un grado (+0.90 per la precisione) in più rispetto alla media globale dal 1991 al 2020 e 0.18 gradi in più dell’anno scorso – che già registrava un’aumento apprezzabile rispetto alla media dell’ultimo trentennio. Record ai quali ci dobbiamo abituare, e che forse nemmeno più stupiscono. Record dei quali, però, dovremmo seriamente preoccuparci, specialmente se nulla lascia sperare in un’inversione di tendenza.

Il grafico che vedete riportato sulla destra raccoglie i dati di una rianalisi climatica di Era5 da parte del Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine (o European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, Ecmwf) per il programma Copernicus Climate Change Service (C3S). Il grafico mostra la temperatura globale media dell’aria a due metri dal suolo relativa all’anno in corso (rosso scuro), al 2023 (arancio) e al periodo 1991-2020. È evidente anche a una prima occhiata come le rilevazioni degli ultimi due anni si collochino nettamente sopra la media degli ultimi trenta.

July 22, 2024 was the hottest day on record. Average global temperatures for July 21 & 23 also exceeded the previous record.

The preliminary finding comes from @NASA atmospheric models that combine millions of land, sea, air & satellite observations. t.co/qZoqWphzAd pic.twitter.com/8LRyrxxcYG

— NASA Climate (@NASAClimate) July 29, 2024

Nel grafico in basso a sinistra, invece, si riporta l’anomalia delle temperature rispetto allo scorso anno, e alla media degli ultimi trent’anni (utilizzando gli stessi colori). Qui è ancora più evidente come gli ultimi 12 mesi costituiscano un unico, inquietante, filone di record. Solo guardando all’ultimo mese, anche il 21 e il 23 luglio hanno superato il precedente record giornaliero, stabilito appena un anno fa, a luglio 2023.

Grafico che mostra le anomalie di temperatura rispetto alla media del periodo 1991-2020 (in grigio) e rispetto al 2023 (in arancio). I dati del 2024 sono invece riportati in rosso scuro. Gli ultimi 12 mesi sono stati costantemente sopra la media delle temperature globali, e un’ultima registrazione da record a livello globale è stata registrata il 22 luglio 2024. Crediti: C3S/Ecmwf

«In un anno che è stato il più caldo mai registrato, queste ultime due settimane sono state particolarmente brutali», ha dichiarato l’amministratore della Nasa Bill Nelson, riferendosi ai dati pubblicati dall’agenzia spaziale degli Stati Uniti, basati sulle analisi del Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications, Version 2 (Merra-2) e del Goddard Earth Observing System Forward Processing (Geos-Fp), in accordo con quelli europei. «Attraverso le nostre oltre due dozzine di satelliti per l’osservazione della Terra e oltre sessant’anni di dati, la Nasa sta fornendo analisi critiche su come il nostro pianeta sta cambiando e su come le comunità locali possono prepararsi, adattarsi e rimanere al sicuro».

Queste temperature da record, ripeterlo è doveroso quanto ormai pleonastico, fanno parte di una tendenza al riscaldamento a lungo termine guidata dalle attività umane, in primo luogo l’emissione di gas serra. Il monitoraggio del riscaldamento globale è uno sforzo congiunto delle agenzie spaziali di tutto il mondo, che rendono pubblici i loro risultati avvertendo, periodicamente, sui giorni e i periodi record. Uno sforzo che dovrebbe essere utilizzato e canalizzato nella ricerca di provvedimenti non solo palliativi, ma anche risolutivi da parte dei cittadini e dei decisori politici a livello globale.

Correzioni del 30/07/2024: il nome in italiano dell’Ecmwf è Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine, non a medio raggio come inizialmente tradotto. Abbiamo anche aggiunto il valore della temperatura relativa al 22 luglio (17.16 °C.), non esplicitato nei grafici.

immagine ad alta risoluzione di Dimorphos. Il conteggio dei massi e la misura delle loro dimensioni su Dimorphos, e sull’asteroide principale Didymos, ha permesso di comprendere che essi hanno origine da un progenitore comune e che Dimorphos ha ereditato i propri massi dal compagno più grande. Crediti: Nasa/Johns Hopkins Apl

Dopo l’impatto della sonda della Nasa Dart il 26 settembre 2022 contro Dimorphos, la luna del sistema binario di asteroidi near-Earth (65803) Didymos, gli occhi degli esperti si sono concentrati sugli effetti dell’esperimento di difesa planetaria. L’obiettivo era testare la possibilità di deviare un corpo vagante come un asteroide nel caso in cui costituisca una minaccia per il nostro pianeta. Eventualità, questa, che dipende anche dalle caratteristiche geologiche del corpo, dalla sua dinamica, e più in generale dalla sua storia. Nature Communications ha pubblicato oggi un’edizione speciale a tema “Difesa planetaria, detriti spaziali e asteroidi Near-Earth” contenente, fra gli altri, cinque articoli che analizzano le caratteristiche e la storia geologica dei due asteroidi near-Earth di tipo S osservati dalla missione Dart-LiciaCube, Didymos e Dimorphos. Coautori di tutti, e primi autori di due, Alice Lucchetti e Maurizio Pajola dell’Inaf di Padova. Agli articoli hanno partecipato anche ulteriori ricercatrici e ricercatori dell’Inaf, dell’Agenzia spaziale italiana (Asi), di Ifac-Cnr, del Politecnico di Milano e delle università di Bologna e Parthenope. I due articoli a guida Inaf si focalizzano, rispettivamente, sull’analisi delle fratture presenti nei massi dell’asteroide Dimorphos – causate da shock termici fra il giorno e la notte – e sul processo di formazione dei due asteroidi, tramite l’identificazione e l’analisi dei massi sulla loro superficie.

Anamnesi e storia famigliare di Didymos e Dimorphos

Osservare da vicino la superficie di un asteroide e analizzarne la geologia può dire molto sulla sua storia di formazione. Utilizzando le immagini ad alta risoluzione di Didymos e Dimorphos riprese dalla missione della Nasa Dart pochi istanti prima dello schianto su Dimorphos, Pajola e il suo team hanno identificato tutti i massi visibili sulla superficie dell’asteroide primario Didymos (per un totale di 169) e dell’asteroide secondario Dimorphos (per un totale di 4734), ricavandone le dimensioni. Hanno poi studiato la distribuzione in taglia di questi massi (in gergo scientifico chiamata Sfd, dall’inglese size-frequency distribution) contando quanti massi più grandi di una data dimensione ci sono, in vari intervalli di “taglia”, e collegato questa stima con la distribuzione delle taglie in latitudine, longitudine, pendenza superficiale, accelerazione gravitazionale e insolazione.

«Lo studio della distribuzione in taglia dei massi più grandi di 5 metri su Dimorphos, e di quelli più grandi di 22,8 metri su Didymos, ci ha permesso di dire che questi si sono formati a seguito di un singolo evento di frammentazione – un impatto catastrofico – di un asteroide padre», spiega Maurizio Pajola, primo autore dello studio. I due corpi sarebbero, secondo i risultati, aggregati di frammenti rocciosi formatisi a seguito della distruzione catastrofica di un unico genitore comune. Scoperta, questa, confermata anche dalle simulazioni di impatti iperveloci svolte in laboratorio, nonché dall’identificazione dei massi più grandi presenti sui due corpi: 16 metri quello su Dimorphos, e 93 metri quello su Didymos, valori che equivalgono a circa un decimo della dimensione dell’asteroide su cui si trovano. Massi così grandi, infatti, non potrebbero essersi formati a seguito di impatti sulle superfici dei due corpi, che sarebbero rimasti disintegrati nello scontro.

Maurizio Pajola e Alice Lucchetti, entrambi ricercatori all’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Padova

L’eredità di Dimorphos

Due asteroidi, un genitore comune, dunque. Non solo: la distribuzione in taglia dei massi sui due corpi si è rivelata molto simile, cosa che fa pensare che Dimorphos, il più piccolo dei due, in orbita attorno a Didymos, abbia ereditato i propri massi dal compagno. Come? Attraverso il cosiddetto effetto Yorp. In pratica, mentre un asteroide ruota su sé stesso, la sua superficie viene illuminata dal Sole in maniera disomogenea, dal momento che la sua geologia è complessa e irregolare. Il risultato è che diverse regioni vengono riscaldate e si raffreddano a velocità differenti, creando una differenza di temperatura che a sua volta può far accelerare o rallentare la rotazione. Un effetto apprezzabile per asteroidi di dimensioni chilometriche o sub-chilometriche, come nel caso di Didymos. L’asteroide attualmente ha un periodo di rotazione di 2,26 ore, ma secondo le simulazioni numeriche basterebbe una lievissima accelerazione che riduca il periodo di rotazione a 2,2596 ore per causare l’eiezione di massi dalla regione equatoriale. È possibile, dunque, secondo i ricercatori, che in passato Didymos ruotasse più velocemente a causa dell’effetto Yorp, e che abbia eiettato alcuni massi formando Dimorphos. Scenario, questo, che sarebbe supportato da almeno due evidenze osservative: la prima su Dimorphos, che presenta una distribuzione in taglia simile all’asteroide primario; la seconda su Didymos, che conta una minore densità di massi all’equatore.

Fratture termiche

L’immagine acquisita dallo strumento Draco (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation) a bordo di Dart poco prima dell’impatto, con la sua risoluzione di 5,5 cm sulla superficie di Dimorphos, ha infatti permesso di vedere fratture sulle rocce di Dimorphos con lunghezze variabili da 0,4 a 3 metri, secondo quanto riportato nello studio guidato da Alice Lucchetti.

«La domanda di partenza è stata: Come si formano le fratture che vediamo sui massi di Dimorphos?», dice Lucchetti. «Abbiamo mappato manualmente le fratture, misurato la loro lunghezza e orientazione, notando che esse sembrano puntare quasi tutte verso la stessa direzione (nordovest-sudest), un dato indicativo dell’azione dello stress termico su queste rocce. Infatti, se queste fossero causate da frane o impatti, punterebbero tutte in direzioni diverse».

Tramite l’applicazione di un modello termofisico che ha determinato la variazione di temperatura fra giorno e notte sull’asteroide, gli autori sono quindi stati in grado di affermare che il calore del Sole è effettivamente in grado di fratturare le rocce di Dimorphos e, in particolare, che gli stress termici generano la formazione di fratture superficiali che si propagano più rapidamente nella direzione orizzontale al masso stesso rispetto a quella verticale. Ciò avviene in un arco di tempo compreso tra 10mila e 100mila anni, e questa è la prima volta che viene effettuata una simile analisi per un asteroide di tipo S, silicatico.

Mosaico ad alta risoluzione di Dimorphos in cui il riquadro rosa mostra l’area analizzata nell’articolo di Lucchetti et al. (2024); b) Primo piano dell’immagine acquisita 1,818 s prima dell’impatto di Dart in cui sono visibili e identificabili le fratture dei massi; c) Fratture dei massi mappate da Lucchetti et al. (2024). Il masso più grande della scena (6,62 m di diametro), Atabaque Saxum, presenta 6 fratture sulla sua superficie. Crediti: Nasa/Johns Hopkins Apl; 10.1038/s41467-024-50145-y

«Capire come la fatica termica (questo il nome in gergo del fenomeno) agisca su piccoli corpi di diversa composizione è importante non solo per avanzare la conoscenza riguardo la formazione ed evoluzione del Sistema solare», continua Lucchetti, «ma anche nell’ambito della difesa planetaria. Per predire la risposta e l’efficacia di un impattore cinetico, come la sonda Dart su Dimorphos, bisogna conoscere bene il comportamento dei massi presenti sulla superficie dell’asteroide».

Un fenomeno, questo della fatica termica, che sarebbe avvenuto in situ su Dimorphos dopo la formazione del corpo, e quindi dopo il trasferimento dei massi dall’asteroide Didymos. A dimostrarlo, l’orientazione delle crepe coordinata nei diversi massi: se la frattura termica fosse avvenuta sui massi di Dydimos, poi eiettati su Dimorphos, la direzione delle fratture risulterebbe disordinata e casuale.

«La fatica termica sarebbe quindi in grado di provocare crepe nelle rocce che la subiscono, fino a frantumarle», conclude Lucchetti.

«Il problema, però», aggiunge Pajola, «è che non riusciamo a identificare la polvere causata dal processo di frammentazione. Ciò suggerisce che Dimorphos sia talmente giovane che quelle che stiamo vedendo siano le prima fratture formatisi sui massi dell’asteroide. Capire questo aspetto sarà fra gli obiettivi di studio principali della missione dell’Esa Hera, che entrerà in orbita attorno al sistema binario a fine 2026».

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Communications l’articolo “Evidence for multi-fragmentation and mass shedding of boulders on rubble-pile binary asteroid system (65803) Didymos”, di M. Pajola, F. Tusberti, A. Lucchetti, O. Barnouin, S. Cambioni, C. M. Ernst, E. Dotto, R. T. Daly, G. Poggiali, M. Hirabayashi, R. Nakano, E. Mazzotta Epifani, N. L. Chabot, V. Della Corte, A. Rivkin, H. Agrusa, Y. Zhang, L. Penasa, R.-L. Ballouz, S. Ivanovski, N. Murdoch, A. Rossi, C. Robin, S. Ieva, J. B. Vincent, F. Ferrari, S. D. Raducan, A. Campo-Bagatin, L. Parro, P. Benavidez, G. Tancredi, Ö. Karatekin, J. M. Trigo-Rodriguez, J. Sunshine, T. Farnham, E. Asphaug, J. D. P. Deshapriya, P. H. A. Hasselmann, J. Beccarelli, S. R. Schwartz, P. Abell, P. Michel, A. Cheng, J. R. Brucato, A. Zinzi, M. Amoroso, S. Pirrotta, G. Impresario, I. Bertini, A. Capannolo, S. Caporali, M. Ceresoli, G. Cremonese, M. Dall’Ora, I. Gai, L. Gomez Casajus, E. Gramigna, R. Lasagni Manghi, M. Lavagna, M. Lombardo, D. Modenini, P. Palumbo, D. Perna, P. Tortora, M. Zannoni e G. Zanotti
• Leggi su Nature Communications l’articolo “Fast boulder fracturing by thermal fatigue detected on stony asteroids”, di A. Lucchetti, S. Cambioni, R. Nakano, O. S. Barnouin, M. Pajola, L. Penasa, F. Tusberti, K. T. Ramesh, E. Dotto, C. M. Ernst, R. T. Daly, E. Mazzotta Epifani, M. Hirabayashi, L. Parro, G. Poggiali, A. Campo Bagatin, R.-L. Ballouz, N. L. Chabot, P. Michel, N. Murdoch, J. B. Vincent, Ö. Karatekin, A. S. Rivkin, J. M. Sunshine, T. Kohout, J.D.P. Deshapriya, P.H.A. Hasselmann, S. Ieva, J. Beccarelli, S. L. Ivanovski, A. Rossi, F. Ferrari, C. Rossi, S. D. Raducan, J. Steckloff, S. Schwartz, J. R. Brucato, M. Dall’Ora, A. Zinzi, A. F. Cheng, M. Amoroso, I. Bertini, A. Capannolo, S. Caporali, M. Ceresoli, G. Cremonese, V. Della Corte, I. Gai, L. Gomez Casajus, E. Gramigna, G. Impresario, R. Lasagni Manghi, M. Lavagna, M. Lombardo, D. Modenini, P. Palumbo, D. Perna, S. Pirrotta, P. Tortora, M. Zannoni e G. Zanotti

Questa immagine del telescopio spaziale Hubble della Nasa/Esa mostra la maestosa galassia a spirale Ngc 3430. Crediti: Esa/Hubble e Nasa, C. Kilpatrick

Questa immagine del telescopio spaziale Hubble della Nasa/Esa offre un’istantanea meravigliosamente dettagliata della galassia a spirale Ngc 3430, situata a 100 milioni di anni luce dalla Terra nella costellazione del Leone Minore, una piccola costellazione del cielo boreale, tra il Leone e l’Orsa Maggiore.

Appena fuori dall’inquadratura, si trovano diverse altre galassie; una è abbastanza vicina da far pensare che l’interazione gravitazionale stia determinando la formazione di alcune stelle in Ngc 3430, visibili come brillanti macchie blu vicino alla struttura principale a spirale della galassia, ma al di fuori di essa.

Questo bell’esempio di spirale galattica ha un nucleo luminoso dal quale sembra irradiarsi una girandola di bracci. Le corsie di polvere scura e le regioni luminose di formazione stellare contribuiscono a definire i bracci della spirale.

La forma di Ngc 3430 potrebbe essere uno dei motivi per cui l’astronomo Edwin Hubble la utilizzò per definire la sua classificazione delle galassie, presentata nel 1926 in un articolo in cui delineava la classificazione di circa quattrocento galassie in base al loro aspetto: spirale, spirale barrata, lenticolare, ellittica o irregolare. Questa semplice classificazione si rivelò estremamente efficace e gli schemi dettagliati che gli astronomi utilizzano tuttora si basano sul lavoro di Edwin Hubble. La stessa Ngc 3430 è una spirale priva di barra centrale con bracci aperti e ben definiti, classificata come galassia SAc.

Guarda il servizio video su MediaInaf Tv:

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I ricercatori hanno studiato tre oggetti misteriosi nell’universo primordiale. Qui sono mostrate le loro immagini a colori, composte da tre bande di filtri NirCam a bordo di Jwst. Sono notevolmente compatti alle lunghezze d’onda rosse — guadagnandosi il termine “piccoli punti rossi”— con qualche evidenza di struttura spaziale alle lunghezze d’onda blu.
Crediti: Jwst/NirSpec, Bingjie Wang/Penn State

Quella del mistero è la migliore esperienza che possiamo avere. È l’emozione fondamentale che veglia la culla della vera arte e della vera scienza, diceva Albert Einstein.

L’uomo, fin dall’inizio della sua storia, è sempre stato attratto dai fenomeni che non conosceva e ha cercato delle spiegazioni. Nel corso degli anni ha scoperto parecchie cose sul mondo in cui viviamo, ma ancora non ha una conoscenza completa di molti fenomeni, soprattutto quanto l’orizzonte viene esteso all’universo, in cui i misteri abbondano e che non smette mai di stupirci.

Ora, a porci davanti a una nuova grande incognita è una scoperta del James Webb Space Telescope (Jwst) della Nasa che ha confermato che tre oggetti luminosi e molto rossi, rilevati nell’universo primordiale, stravolgono il pensiero convenzionale sull’origine e l’evoluzione delle galassie e dei loro buchi neri supermassicci.

Un team internazionale di ricercatori guidato dalla Penn State University, utilizzando lo strumento NirSpec a bordo di Jwst nell’ambito della survey Rubies, ha identificato i tre oggetti misteriosi circa 600-800 milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’universo era solo al 5 per cento della sua età attuale. La scoperta è stata pubblicata su The Astrophysical Journal Letters.

Il team ha studiato gli spettri di questi oggetti, scoprendo tracce di stelle “vecchie” di centinaia di milioni di anni, molto più vecchie di quanto previsto in un universo giovane. I ricercatori hanno raccontato di essere rimasti sorpresi nello scoprire negli stessi oggetti tracce di enormi buchi neri supermassicci, che hanno stimato essere da 100 a 1000 volte più massicci di quello al centro della Via Lattea. Nessuno dei due casi è previsto dagli attuali modelli di crescita delle galassie e di formazione dei buchi neri supermassicci, che prevedono che le galassie e i loro buchi neri crescano insieme nel corso di miliardi di anni di storia cosmica.

«Abbiamo confermato che sembrano essere pieni di stelle antiche – vecchie centinaia di milioni di anni – in un universo che ha solo 600-800 milioni di anni. Sorprendentemente, questi oggetti detengono il record di prime tracce di vecchia luce stellare», afferma Bingjie Wang, ricercatrice della Penn State e prima autrice dell’articolo «È stato del tutto inaspettato trovare vecchie stelle in un universo molto giovane. I modelli standard della cosmologia e della formazione delle galassie hanno avuto un incredibile successo. Tuttavia, questi oggetti luminosi non si adattano perfettamente a quelle teorie».

Gli oggetti massicci sono stati scoperti la prima volta due anni fa, nel luglio 2022, quanto il dataset iniziale è stato rilasciato da Jwst. Diversi mesi dopo il team pubblicò un articolo su Nature in cui annunciava la scoperta. All’epoca i ricercatori sospettavano già si trattasse di galassie, ma hanno proseguito la loro analisi acquisendo degli spettri per comprendere meglio le reali distanze degli oggetti e le sorgenti che ne alimentano l’immensa luce. I ricercatori hanno poi utilizzato nuovi dati per tracciare un quadro più chiaro di come apparivano le galassie e di cosa c’era al loro interno. Non solo il team ha confermato che gli oggetti erano effettivamente galassie vicine all’inizio dei tempi, ma ha anche trovato prove dell’esistenza di buchi neri supermassicci sorprendentemente grandi e di una popolazione di stelle incredibilmente antica.

«È molto disorientante», dice Joel Leja della Penn State e coautore di entrambi gli articoli. «È possibile far rientrare questo fenomeno nel nostro attuale modello di universo, ma solo se si evoca una formazione esotica e follemente rapida all’inizio del tempo. Questo è, senza dubbio, l’insieme di oggetti più particolare e interessante che abbia mai visto nella mia carriera».

Una sfida nell’analizzare la luce molto vecchia è che può essere difficile distinguere tra le varie sorgenti che avrebbero potuto emetterla. Nel caso di questi oggetti, le sorgenti hanno chiare caratteristiche sia dei buchi neri supermassicci sia di vecchie stelle. Tuttavia, non è ancora chiaro quanta della luce osservata provenga da ciascuna di esse – il che significa che potrebbero essere galassie primordiali che sono inaspettatamente vecchie e più massicce persino della Via Lattea, formatesi molto prima di quanto previsto dai modelli, oppure potrebbero essere più galassie di massa normale con buchi neri “sovramassicci”, approssimativamente da 100 a 1000 volte più massicci di quanto avrebbe una galassia del genere oggi.

A parte la loro massa ed età inspiegabili, se parte della luce effettivamente proviene da buchi neri supermassicci, non sono nemmeno normali oggetti di quel tipo. Infatti, producono molti più fotoni ultravioletti del previsto, e oggetti simili studiati con altri strumenti non hanno le firme caratteristiche dei buchi neri supermassicci, come la polvere calda e una brillante emissione di raggi X. «Normalmente i buchi neri supermassicci sono accoppiati con le galassie», ha spiegato Leja. «Crescono insieme e vivono insieme tutte le principali esperienze della vita. Ma qui abbiamo un buco nero adulto completamente formato che vive all’interno di quella che dovrebbe essere una baby galassia. Non ha proprio senso, perché dovrebbero crescere insieme, o almeno questo è quello che pensavamo».

I ricercatori si dicono anche perplessi dalle dimensioni incredibilmente piccole di questi sistemi, larghi solo poche centinaia di anni luce, circa mille volte più piccoli della Via Lattea. Le stelle sono numerose all’incirca quanto nella nostra galassia, ma contenute in un volume 1000 volte più piccolo della Via Lattea. Leja ha spiegato che se prendessimo la Via Lattea e la comprimessimo fino alle dimensioni delle galassie trovate, la stella più vicina si troverebbe quasi nel Sistema solare — mentre per confronto la stella più vicina al nostro pianeta, Proxima Centauri, si trova a poco più di 4 anni luce dal Sole. Il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea, a circa 26mila anni luce di distanza, si troverebbe a soli 26 anni luce dalla Terra e sarebbe visibile nel cielo come un gigantesco pilastro di luce.

«Queste galassie primordiali sarebbero così dense di stelle – stelle che devono essersi formate in un modo che non abbiamo mai visto, in condizioni che non ci aspetteremmo mai e durante un periodo in cui non ci aspetteremmo mai di vederle», spiega Leja. «E per qualche motivo, l’universo ha smesso di produrre oggetti come questi dopo appena un paio di miliardi di anni. Sono unici per l’universo primordiale».

I ricercatori sperano di proseguire con ulteriori osservazioni che, secondo loro, potrebbero aiutare a spiegare alcuni dei misteri legati agli oggetti. Hanno in programma di acquisire spettri più profondi puntando il telescopio per periodi di tempo prolungati, il che aiuterà a distinguere l’emissione delle stelle da quella del potenziale buco nero supermassiccio, identificando le specifiche firme di assorbimento che dovrebbero essere presenti in ciascuno.

Per saperne di più:

• Leggi sul The Astrophysical Journal Letters l’articolo “RUBIES: Evolved Stellar Populations with Extended Formation Histories at z ∼ 7–8 in Candidate Massive Galaxies Identified with JWST/NIRSpec” di Bingjie Wang , Joel Leja, Anna de Graaff, Gabriel B. Brammer, Andrea Weibel, Pieter van Dokkum, Josephine F. W. Baggen, Katherine A. Suess, Jenny E. Greene, Rachel Bezanson, Nikko J. Cleri, Michaela Hirschmann, Ivo Labbé, Jorryt Matthee, Ian McConachie, Rohan P. Naidu, Erica Nelson, Pascal A. Oesch, David J. Setton e Christina C. Williams

Una rappresentazione artistica di Kepler-186 f, un esopianeta delle dimensioni della Terra che si troverebbe all’interno della zona abitabile della sua stella. Crediti: Nasa Ames/ Seti Institute/ Jpl-CalTech

Negli ultimi anni l’interesse per i pianeti simili alla Terra che orbitano all’interno della zona abitabile della loro stella è notevolmente aumentato, spinto dall’elevato numero di esopianeti confermati e dalla ricerca di vita oltre il Sistema solare. Ma l’abitabilità di questi pianeti non è influenzata solo dalla distanza dalla stella ospite, come peraltro abbiamo già avuto modo di constatare anche da studi condotti da ricercatori dell’Inaf.

Uno studio pubblicato recentemente su The Astrophysical Journal estende la definizione di zona abitabile includendo il campo magnetico della stella ospite. Questo fattore, ben studiato nel Sistema solare, può avere implicazioni significative per la vita su altri pianeti.

La presenza e la forza del campo magnetico di un pianeta e la sua interazione con il campo magnetico della stella ospite sono fattori cruciali per la capacità del pianeta di sostenere la vita. Un esopianeta ha bisogno di un forte campo magnetico per proteggersi dall’attività stellare e deve orbitare abbastanza lontano dalla sua stella per evitare una connessione magnetica diretta e potenzialmente catastrofica.

Tradizionalmente, gli scienziati si sono concentrati sulla zona Goldilocks, la regione intorno a una stella in cui le condizioni supportano l’esistenza di acqua liquida. Aggiungendo il campo magnetico della stella ai criteri di abitabilità, si può avere un quadro più sfumato del luogo in cui la vita potrebbe prosperare.

L’indagine si è concentrata sulle interazioni magnetiche tra i pianeti e le loro stelle ospiti, un concetto noto come space weather. Sulla Terra, lo space weather è guidato dal Sole e influisce sul campo magnetico e sull’atmosfera del nostro pianeta. Per questo studio, i ricercatori hanno semplificato la complessa modellazione solitamente necessaria per comprendere queste interazioni, caratterizzando l’attività stellare con il numero di Rossby, che quantifica l’influenza della rotazione della stella sul moto convettivo turbolento. Questo li ha aiutati a stimare il raggio di Alfvén della stella, ossia la distanza alla quale il vento stellare si disaccoppia effettivamente dalla stella.

I pianeti all’interno di questo raggio non sarebbero candidati all’abitabilità perché connessi magneticamente alla stella, con conseguente rapida erosione della loro atmosfera. Applicando questo approccio, i ricercatori hanno esaminato 1.546 esopianeti per determinare se le loro orbite si trovassero all’interno o all’esterno del raggio di Alfvén della loro stella.

Questa immagine mostra la posizione di Kepler-186 f rispetto alla Terra. Crediti: Nasa Ames/ Seti Institute/ Jpl-CalTech

Lo studio ha rilevato che solo due pianeti dei 1.546 esaminati, K2-3 d e Kepler-186 f, soddisfano tutte le condizioni di abitabilità. Questi pianeti sono di dimensioni terrestri, orbitano a una distanza favorevole alla formazione di acqua liquida, si trovano al di fuori del raggio di Alfvén della loro stella e hanno campi magnetici abbastanza forti da proteggerli dall’attività stellare.

«Sebbene queste condizioni siano necessarie perché un pianeta possa ospitare la vita, non la garantiscono», puntualizza David Alexander, coautore dello studio. «Il nostro lavoro evidenzia l’importanza di considerare un’ampia gamma di fattori quando si cercano pianeti abitabili».

Lo studio sottolinea anche la necessità di continuare l’esplorazione e l’osservazione dei sistemi esoplanetari, traendo insegnamento dal sistema Sole-Terra. Ampliando i criteri di abitabilità, i ricercatori forniscono un quadro di riferimento per gli studi e le osservazioni future, al fine di determinare se siamo soli nell’universo.

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Exploring the Effects of Stellar Magnetism on the Potential Habitability of Exoplanets” di Anthony S. Atkinson, David Alexander, and Alison O. Farrish

Fra le notizie riportate dai giornali in questo scorcio di fine luglio 2024, una ha colpito la mia attenzione: si tratta di un fatto di cronaca, un incendio che si è sviluppato in un’azienda agricola di Pioppa di Cesena la sera del 23 luglio 2024, domato dai vigili del fuoco solo verso le 5 del mattino successivo. In base a quanto scritto dai giornali, alcuni testimoni avrebbero riferito ai vigili che un oggetto luminoso era caduto dal cielo e che successivamente si era sviluppato l’incendio. In effetti, il 23 luglio alle 21:31 locali un brillante fireball ha attraversato il cielo dell’Italia settentrionale ed è stato ripreso da tre stazioni della rete Prisma coordinata dall’Inaf. Dalle immagini delle stazioni di Trento, Rovereto e Novezzina è stato possibile triangolare il fireball e stabilire che è entrato in atmosfera a una velocità di circa 14 km/s a una quota iniziale di circa 70 km sulla verticale di Bassano del Grappa e – dopo appena 6 secondi – si è estinto a 35 km di quota, entrando nella fase di volo buio grossomodo sulla verticale di Pordenone. Il meteoroide che ha provocato il fireball aveva una dimensione di circa 10-20 cm di diametro e prima di colpire la Terra percorreva un’orbita eliocentrica di tipo “Apollo”: in sostanza si è trattato della caduta di un piccolo frammento di roccia di origine asteroidale.

Fra Pordenone e Cesena ci sono 200 km quindi è esclusa una relazione di causa-effetto fra i due eventi e la causa dell’incendio di Pioppa di Cesena va cercata altrove, ma la domanda che ci poniamo è questa: a che temperatura possono arrivare al suolo i frammenti di un meteoroide di 10-20 cm di diametro, dopo avere attraversato l’atmosfera terrestre a velocità tipiche di 15-20 km/s? Arrivano al suolo incandescenti – e quindi potrebbero innescare un incendio nel caso di caduta su elementi infiammabili – oppure sono del tutto innocui? La risposta alla domanda richiede di esaminare i processi che avvengono quando un corpo cade nell’atmosfera terrestre arrivando dallo spazio a velocità ipersoniche. Il meteoroide comprime l’aria dinnanzi a sé e si sviluppa un’onda d’urto in cui i gas atmosferici vengono compressi e si riscaldano al punto tale da ionizzarsi e diventare plasma, ossia un gas di elettroni e ioni positivi. La superficie del meteoroide assorbe energia per conduzione e irraggiamento del plasma, aumenta la temperatura e una volta superato il punto di fusione il materiale superficiale viene asportato dando luogo al processo di ablazione. Con l’ablazione il meteoroide perde progressivamente massa, ma lo strato fuso è confinato solo in una sottile pellicola di circa 1 mm di spessore, al suo interno il meteoroide mantiene la temperatura che aveva nello spazio. Questo è il motivo per cui le meteoriti mostrano solo una sottile crosta di fusione che le ricopre, mentre l’interno resta inalterato perché non ha mai sperimentato alte temperature.

Una tipica meteorite rocciosa con ben evidente la sottile crosta scura di fusione e l’interno che è rimasto inalterato, non subendo l’aumento di temperatura che ha sperimentato la superficie. Crediti A. Carbognani/Prisma

In effetti la superficie del meteoroide si comporta un po’ come lo scudo termico delle capsule delle missioni Apollo della Nasa che rientravano nell’atmosfera terrestre a una velocità di circa 11 km/s dopo essere state in orbita lunare: il materiale dello scudo fondeva e veniva asportato via dal flusso d’aria, mantenendo fresco l’abitacolo e i suoi occupanti. Durante la fase di fireball, la temperatura superficiale del meteoroide raggiunge valori dell’ordine di 2500-3000 K (2200-2700 °C), diminuisce progressivamente la propria massa generando la scia di plasma e viene rallentato dall’interazione con l’aria fino a quando la sua velocità arriva a circa 3 km/s. Al di sotto di questo valore cessa la generazione del plasma atmosferico – quindi termina la fase di fireball – e inizia la fase di volo buio: quello che rimane del meteoroide prosegue la caduta verso il suolo impiegando alcuni minuti per giungere a terra, diciamo 120 secondi tanto per avere un ordine di grandezza, ma può essere anche superiore. In effetti la fase di volo buio ha una durata molto maggiore rispetto alla fase di fireball, perché viene ulteriormente rallentato fino a cadere al suolo alla modesta velocità di circa 200-250 km/h. Quindi un tipico meteoroide non arriva direttamente al suolo con la sua velocità cosmica e la scia di plasma incandescente, al contrario, il frenamento e l’ablazione dell’atmosfera hanno un ruolo molto importante nel determinarne il fato. Non per niente si dice che la nostra atmosfera ci fa da “scudo” per quanto riguarda i piccoli meteoroidi. La cosa interessante è che nella fase di volo buio, che per un tipico meteoroide inizia fra i 20 e i 30 km di quota, quello che rimane del meteoroide, consumato dall’interazione con l’atmosfera, si raffredda rapidamente. Sono due i processi che determinano il raffreddamento del meteoroide: 1) la conduzione di energia termica dovuta al contatto con gli strati più densi e freddi della troposfera, 2) il processo di irraggiamento dalla superficie calda. Ad esempio, alla quota di circa 10 km, dove volano gli aerei, la temperatura esterna è di -60 °C e, come abbiamo detto, un meteoroide può impiegare alcuni minuti per raggiungere la superficie. Il risultato è che al suolo un meteoroide al massimo arriva tiepido. Per dimostrarlo, occorre ricorrere alla fisica e scrivere la conservazione dell’energia: energia termica persa = conduzione + irraggiamento (per maggiori dettagli vedi qui).

La temperatura, in gradi centigradi, di un meteoroide di 20 cm di diametro e con una densità di 3000 kg/m3, mentre cade durante la fase di volo buio. La linea rossa tiene conto della perdita di energia per conduzione e irraggiamento, quella nera solo per la conduzione e quella blu solo per irraggiamento per vedere i contributi dei singoli canali. Crediti: A. Carbognani/Inaf-Oas

Il processo di conduzione del calore si ha perché il meteoroide è immerso in un mezzo, l’aria, a cui cede energia. Questo processo è descritto dalla legge del raffreddamento di Newton ed è proporzionale alla differenza di temperatura fra meteoroide e ambiente: maggiore la differenza, più rapido il raffreddamento del corpo caldo fino al raggiungimento dell’equilibrio termico. L’irraggiamento è il processo di emissione di radiazione elettromagnetica dalla superficie del meteoroide, che può essere trattato come un corpo nero, per cui vale la legge di Stefan-Boltzmann. In questo caso l’emissione di energia va come la differenza della quarta potenza della temperatura fra meteoroide e ambiente. Per semplicità assumiamo che la temperatura media dell’ambiente sia 273 K (pari a 0 °C): non è vero perché la temperatura in quota da dove inizia il volo buio è molto minore, mentre in superficie è maggiore, ma a noi interessa un valore rappresentativo. Se si assume un meteoroide con un diametro di 20 cm e una densità media di 3000 kg/m3 (un valore tipico per le meteoriti rocciose) e si risolve numericamente l’equazione differenziale precedente, quello che si trova sono i grafici mostrati in figura. Come si vede, durante i 120 secondi della caduta la crosta del meteoroide si raffredda rapidamente, principalmente grazie alla conduzione, e al suolo arriva con una temperatura che è più alta di circa un paio di gradi rispetto alla temperatura ambiente. Una meteorite quindi non è in grado di appiccare incendi e può essere subito raccolta senza timore di ustioni alle mani (non fatelo, perché contaminereste la superficie con il grasso della pelle e rischiereste di staccare la sottile crosta di fusione). Le stesse considerazioni si applicano nel caso di detriti spaziali: anche questi arrivano al suolo freddi, perché durante il volo buio hanno tutto il tempo di perdere l’energia termica in eccesso. Il risultato non cambierebbe anche aumentando la dimensione del meteoroide, ad esempio passando da un diametro di 20 cm a 1 metro. In questo caso è vero che aumenterebbe la massa da raffreddare, ma aumenterebbe anche la superficie di raffreddamento e la cosa si compensa. Anche aumentare la temperatura iniziale non serve. Se invece di 2500 K si adotta 3500 K per la temperatura superficiale del meteoroide è vero che l’energia termica da dissipare è maggiore rispetto al caso precedente, ma la perdita di energia è proporzionale alla differenza di temperatura con l’ambiente e quindi le cose ancora si compensano. In sostanza si può stare tranquilli per quanto riguarda gli impossibili incendi provocati dalla caduta di piccoli meteoroidi e detriti spaziali che cadono sulla Terra. Solo con un evento come la catastrofe di Tunguska, generato dalla caduta di un asteroide di circa 50 m di diametro, si potrebbero sviluppare incendi al suolo, ma in quel caso l’incendio sarebbe il problema minore.

La galassia a spirale Ngc 628, ripresa con lo strumento Miri di Jwst. Crediti: Nasa / Esa / Csa / Judy Smith

Dodici anni fa, a marzo 2012, l’Agenzia spaziale europea (Esa) lanciava un concorso diverso dal solito: non si trattava di dare il nome a una sonda o mandare un disegno del proprio astro preferito. Hubble’s Hidden Treasures invitava il pubblico a tuffarsi nell’archivio del telescopio spaziale Hubble, oltre un milione di immagini raccolte in due decenni di onorato servizio, in cerca di panorami mozzafiato, viste avvincenti e dettagli curiosi – “tesori nascosti” ammirati fino ad allora solo da una manciata di scienziati. E non solo: l’obiettivo del concorso era quello di “sporcarsi le mani”, scaricando i dati in forma grezza ed elaborandoli per creare sfolgoranti immagini a colori di nebulose, stelle e galassie.

A Modesto, una cittadina nel nord della California, centocinquanta chilometri a est di San Francisco, Judy Smith aveva sempre sognato di possedere un telescopio e fotografare i corpi celesti. «La raccolta dei dati mi è sempre sembrata difficile e noiosa», racconta a Media Inaf l’appassionata di astronomia, che sin dai tempi del college si occupa di fotografia. Venuta a conoscenza del concorso organizzato dall’Esa, scopre che esistono immagini di dominio pubblico provenienti da molti grandi osservatori, in particolare dal telescopio spaziale per antonomasia. E decide di raccogliere la sfida.

Dai dati grezzi alle immagini a colori

All’inizio non è facile, «soprattutto senza conoscere la nomenclatura e dovendo imparare a utilizzare l’interfaccia dell’archivio», ammette Smith. «In fatto di archivi, l’Hubble Legacy Archive è piuttosto semplice e diretto – e anche molto buono! – eppure all’inizio ero completamente perduta, anche se avevo già una discreta padronanza dell’elaborazione di immagini digitali». Fortunatamente, le basi erano state coperte: tra i materiali di supporto per il concorso c’erano anche dei tutorial video a cura di Zolt Levay, esperto di fotografia astronomica che ha lavorato per oltre trentacinque anni allo Space Science Telescope, artefice di gran parte delle spettacolari immagini di Hubble che dagli anni Novanta del secolo scorso popolano i nostri poster e screensaver.

Immagine della stella XZ Tauri, vincitrice del terzo premio nel concorso Hubble’s Hidden Treasures. Crediti: Esa/Nasa/Judy Smith

Il materiale, insieme a una serie di software e link a gruppi di discussione online, è fondamentale per estrarre le immagini dai dati e iniziare a “giocarci”, come ricorda la stessa Smith: «una volta ottenuti i dati in un formato con cui potevo lavorare, è stato tutto molto più semplice». Delle quasi quaranta immagini che elabora tra aprile e maggio 2012, diverse fanno colpo sulla giuria, tanto da aggiudicarsi, qualche mese dopo, il terzo premio del concorso con la sua versione dai toni bluastri e dall’atmosfera tendente al gothic di XZ Tauri, stella neonata che spruzza gas nei dintorni e illumina una vicina nube di polvere.

Da allora, l’hobby diventa un’occupazione a tempo pieno: oggi Smith – nota in rete con lo pseudonimo SpaceGeck – ha elaborato circa cinquantamila immagini astronomiche, che si possono ammirare sulla sua pagina FlickR. Pianeti, stelle, galassie, passando per ammassi, nebulose e resti di supernova: non c’è corpo celeste che sfugga.

Si è cimentata con grandi osservatori terrestri, telescopi spaziali dall’infrarosso ai raggi X fino alle fotocamere a bordo delle sonde che esplorano il Sistema solare. Il suo preferito? «Probabilmente ancora Hubble», riconosce la citizen scientist. «I dati e gli strumenti mi sono più familiari e sento che c’è meno lavoro extra da affrontare. I problemi estetici di Hubble sono un po’ più facili da gestire e mi è molto più semplice allineare i vari set di dati tra loro».

A luglio del 2022, con un decennio di esperienza alle spalle, Smith si butta a capofitto nell’archivio dei dati appena resi pubblici dal nuovo gioiello dell’astrofisica, il telescopio spaziale James Webb (Jwst). Uno dei primi target con cui si mette alla prova è Giove, pubblicando sulla piattaforma che ancora chiamavamo Twitter un’immagine del gigante gassoso adornato di lune e anelli. I dati fanno parte di un programma che ha ottenuto le prime immagini del pianeta con Jwst per testarne le capacità sui corpi del Sistema solare. Si tratta di un programma di Early Release Science, una serie di progetti condotti durante le prime settimane di operazioni scientifiche del potente osservatorio, i cui dati vengono condivisi in tempo reale con l’intera comunità anziché attendere il canonico periodo di esclusiva – solitamente un anno – che spetta a chi si aggiudica un’agognata proposta. Con quella indistinguibile struttura a bande orizzontali tinta di un rosa-violaceo dal sapore un po’ vintage, la vista di Giove del nuovo occhio spaziale diventa subito virale.

Ok, here's a for real JWST Jupiter. The read noise (vertical lines) is… significant. But, look, the GRS has its own diffraction spikes. This is the NIRCam data with f322w2-f323n overlaid in red and f212n in sky blue. Bg is grayscale combo of both. pic.twitter.com/VWNXFBLpwE

— Judy Schmidt (@SpaceGeck) July 15, 2022

La prima foto di Giove elaborata da Smith, basata su osservazioni della fotocamera NirCam (di cui avevamo parlato nel primo episodio di questa serie) in soli due filtri del vicino infrarosso, suscita grande curiosità sia degli appassionati che degli esperti online. Qualche settimana dopo, la citizen scientist californiana entra in contatto con Ricardo Hueso, planetologo presso l’Università dei Paesi Baschi a Bilbao e membro del Jupiter Early Release Science team. Insieme, rielaborano lo schema cromatico e pubblicano due nuovi ritratti del pianeta gassoso che riassumono gli obiettivi scientifici del programma. È una delle numerose collaborazioni di Smith con team di ricerca, che l’hanno portata a firmare anche svariate pubblicazioni scientifiche.

Infinite immagini e così poco tempo

«Tutte le immagini che si vedono online consistono di dati reali provenienti da telescopi spaziali, custoditi nel Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes (Mast)», spiega Alyssa Pagan, science visuals developer presso l’Office of Public Outreach dello Space Telescope Science Institute (Stsci), a Baltimora. «Questo vuol dire che tutte le immagini dello spazio che avete (o non avete) visto sono disponibili al pubblico, se non immediatamente, entro pochi mesi o un anno [dalle osservazioni]». L’archivio, che contiene immagini di Hubble e Jwst ma anche di altre missioni spaziali e osservatori a terra, può essere consultato da chiunque abbia voglia di contemplare i dati in forma “grezza” o addirittura, come Smith, di creare le proprie immagini. «Ci sono un sacco di dati che non ricevono il trattamento ufficiale e non diventano una notizia», aggiunge Pagan, «non perché siano meno preziosi, ma semplicemente perché ce ne sono così tanti!».

Risultati della ricerca di M16 – la nebulosa dove si trovano i “Pilastri della Creazione” – sul Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes. I file scientifici mostrati in alto sono selezionati per il download. A destra, una visualizzazione della posizione in cui si trova il file nel cielo. Crediti: Stsci

Secondo Joe DePasquale, principal science visuals developer che insieme a Pagan realizza le immagini ufficiali presso l’Office of Public Outreach di Stsci (come abbiamo già raccontato nel primo e nel secondo episodio di questa serie), sia Hubble che Jwst sono principalmente strumenti di ricerca all’avanguardia. «Non sono stati progettati per produrre belle immagini», chiarisce. Gli splendidi panorami del cosmo sono poco più che un “effetto collaterale” di una scienza assetata di dati per comprendere sempre meglio l’universo in cui viviamo e il nostro ruolo al suo interno. Certo, aggiunge, «è un grande vantaggio per l’umanità che queste meraviglie tecnologiche siano in grado di catturare la sublime bellezza del cosmo».

Un’immagine grezza (non elaborata) dei Pilastri della Creazione, con un istogramma che mostra dove si trovano le informazioni all’interno dell’immagine (cliccare per ingrandire). Crediti: Stsci

Lavorare con immagini raccolte per soddisfare i requisiti scientifici dei programmi di ricerca non rende la vita facile a chi le trasforma per essere fruite dal pubblico. «A volte gli aspetti più impegnativi del nostro lavoro sono anche i più entusiasmanti», nota Pagan. In alcuni casi, si elaborano dati ottenuti con l’obiettivo specifico della divulgazione, come nel caso dei “Pilastri della Creazione” (che avevamo esaminato negli episodi precedenti) e delle altre Early Release Observations, progettate con in mente già l’elaborazione grafica. Ma la maggior parte dei dati sono pieni di insidie: «ci sono spazi vuoti tra i chip, aree con più e meno segnale, porzioni saturate, orientamenti e campi di vista che variano, eccetera. Questo ci spinge a trovare soluzioni creative, simili a quelle di un restauratore d’arte, per rendere le immagini di qualità adatta a un comunicato stampa».

Non ci si annoia mai: tra molteplici filtri, puntamenti svariati e rapporto segnale/rumore variabile, non esistono due immagini uguali. «I puntamenti singoli, realizzati con uno o due filtri, richiedono pochissimo tempo per essere assemblati», conferma Pagan, parlando delle immagini di comete o di esopianeti osservati con imaging diretto, che solitamente vengono confezionate in un paio d’ore. Immagini di grandi dimensioni come il Quintetto di Stephan, la Nebulosa della Tarantola o i Pilastri della Creazione, per giunta composte da vari filtri, possono richiedere diversi giorni di lavoro. «Poiché si tratta di mosaici costruiti unendo numerose osservazioni più piccole», aggiunge, «possono esserci variazioni nella luminosità di fondo all’interno dell’immagine più grande, oppure problemi di allineamento, artefatti, difficoltà nel gestire file di dimensioni così grandi e varie combinazioni di filtri che devono essere esplorate per costruire l’immagine migliore».

Immagine saturata di una stella osservata con Jwst. Crediti: Stsci

La calibrazione sembra essere la sfida più grande: «ci saranno sempre artefatti dell’immagine nei dati scientifici come raggi cosmici, riflessioni interne, pixel difettosi o morti, o anche impatti esterni come scie satellitari o asteroidi che ostacolano un’osservazione», commenta DePasquale. Le stelle molto brillanti, per esempio, producono un effetto di saturazione, non troppo dissimile dalle foto sovraesposte che otteniamo tante volte, di sera, quando un malcapitato lampione finisce nel nostro campo. Il risultato, nel caso di Jwst, sono dei “buchi neri” – ma non temete, non quelli astrofisici che divorano la materia circostante – nei pixel centrali di queste stelle. Per la fruizione da parte del pubblico, «dobbiamo fare un ulteriore passo avanti e garantire che eventuali resti di questi artefatti siano completamente rimossi dalle immagini preservando l’integrità dei dati sottostanti».

Una volta calibrati i dati e combinati insieme i diversi filtri, assegnando loro una tinta in ordine cromatico (anche di questo avevamo parlato negli episodi precedenti della serie) per ottenere un’immagine a colori, si passa ai tocchi finali. «Consideriamo i principi della fotografia come il bilanciamento del bianco, il bilanciamento del colore, il contrasto, la composizione e il colore generale per ottenere immagini più coinvolgenti e informative possibili», ricorda Pagan. Con tante immagini, moltiplicate per svariati filtri, anche la consistenza può essere una sfida. «Spesso lavoriamo con filtri diversi per varie osservazioni, ma cerchiamo di mantenere una narrazione visiva chiara», prosegue l’esperta di immagini astronomiche. «In altre parole, cerchiamo trattare in modo simile qualsiasi tipo di osservazione: campi profondi, nebulose, pianeti, eccetera, in modo che ci siano dei segnali visivi che chi guarda possa identificare, che aiutino a comprendere la scienza nell’immagine e consentano un confronto più semplice tra diverse immagini dello stesso tipo di oggetto».

Più facile a dirsi o a farsi?

La nebulosa planetaria Ngc 3132, nota anche come Southern Ring Nebula. Crediti: Nasa / Esa / Csa / Judy Smith

Con tante variabili di cui tenere conto, il rischio è che la curiosità di chi volesse provare a confrontarsi con i dati grezzi di Jwst per provare a estrarne un’immagine, più o meno gradevole all’occhio, venga sopraffatta dallo sconforto. Judy Smith, che ormai si destreggia tra raggi cosmici e pixel difettosi grazie a software come Fits Liberator (a cui fa seguito il buon vecchio Photoshop per i ritocchi), invita a non demordere. «Direi che tutto è iniziato davvero quando ho iniziato a provarci», rivela. Per cominciare, consiglia qualcosa di piccolo: «le nebulose planetarie sono ottime per questo. È facile scoraggiarsi se, prima ancora di sapere dove ci si sta andando a cacciare, si decide di realizzare un enorme mosaico di una galassia gigante, solo per poi impantanarsi in una serie di problemi tecnici non previsti». Una volta fatta un po’ di pratica su piccole sorgenti cosmiche, si può passare a porzioni più grandi del cielo, dilettandosi con qualche esercizio di stile. E cominciare a sbizzarrirsi sul serio.

«Di solito non ho nessuno che guidi il mio approccio oltre a me stessa, e lo considero in un certo senso un vantaggio: è facile non essere d’accordo con il modo in cui qualcun altro potrebbe volere che tu faccia qualcosa», precisa la citizen scientist. «Considero il mio stile di elaborazione a suo modo unico, ma seguo un approccio standard per assegnare i colori, quello che è stato definito da chi mi ha preceduta come “ordine cromatico”. Significa semplicemente che le lunghezze d’onda più corte diventano più blu, e lunghezze d’onda più lunghe diventano più rosse, indipendentemente dalla porzione della luce utilizzata, che si tratti di infrarosso, raggi X, visibile o ultravioletto».

Per saperne di più:

• Leggi l’articolo How Are Webb’s Full-Color Images Made? sul sito webbtelescope.org
• Segui lo speciale di Media Inaf dedicato a Jwst in technicolor