Crediti: Thales Alenia Space

Si configura sempre più chiaramente la struttura al programma Artemis e del possibile contributo italiano al ritorno umano sulla Luna. Si è appena conclusa in Agenzia spaziale italiana (Asi) la Mission Definition Review del progetto Mph (Multi Purpose Habitation module), il modulo abitativo di superficie lunare, a guida italiana, elemento della collaborazione bilaterale Assi/Nasa per Artemis.

Il modulo Mph ha l’obiettivo principale di diventare la “casa” degli astronauti sul suolo del nostro satellite ed è un progetto coordinato da Asi, sviluppato da Thales Alenia Space nei laboratori di Torino, che vede anche il contributo di Altec, a cui saranno affidate le operazioni di controllo da Terra quando il modulo sarà operativo sulla Luna.

La conclusione positiva della Mission Definition Review condotta dall’Asi sotto la supervisione di esperti Nasa, presenti in qualità di osservatori, è il passo fondamentale per sostenere l’esame finale previsto il prossimo settembre a Washington, che sarà svolto a cura dei responsabili della Nasa per il programma Artemis e della “Moon to Mars Strategy”. Sarà questo il passaggio che auspicabilmente avvierà il processo di inclusione del modulo abitativo italiano nell’architettura finale del futuro programma lunare. Un traguardo che, quando raggiunto, andrà a confermare le competenze italiane e la piena maturità del progetto.

«Il superamento di questa fase conferma, ancora una volta, la lungimiranza degli investimenti fatti negli anni che hanno permesso al sistema Paese di acquisire», sottolinea il presidente dell’Asi, Teodoro Valente, «competenze esclusive nella realizzazione di moduli abitativi. Un vero primato mondiale. Questo ulteriore riconoscimento della Nasa apre la possibilità di essere tra i protagonisti nell’insediamento umano della Luna. L’industria, la ricerca e l’accademia sono capaci di affrontare e dare risposte tecnologicamente all’avanguardia nel solco del made in Italy dello spazio. Il coordinamento e la sinergia messa in campo da tutti gli attori sono oggi stati premiati dal primo via libera della Nasa, di cui siamo partner essenziali per lo sviluppo di sistemi complessi per l’esplorazione umana dello spazio».

Con il programma Artemis la Nasa sta guidando l’esplorazione umana della Luna. L’Italia è stata tra i primi otto firmatari degli Artemis Accords nel 2020, proponendosi per la realizzazione del primo elemento destinato a costituire il nucleo di un insediamento permanente sulla superficie lunare. Mph sarà, quindi, il primo modulo del programma Artemis che arriverà sulla Luna e permetterà il soggiorno in sicurezza degli astronauti.

L’esopianeta Epsilon Indi Ab ripreso dalla fotocamera per il medio infrarosso Miri di Webb. Al centro, nel cerchio scuro contrassegnato da una linea bianca tratteggiata, la posizione della stella oscurata dal coronografo. Crediti: Nasa, Esa, Csa, Stsci, E. Matthews (Max Planck Institute for Astronomy)

È grande, è fresco, è relativamente vicino. E il telescopio spaziale Webb gli ha scattato una foto. Parliamo di Epsilon Indi Ab, un gigante gassoso di massa pari a circa sei volte quella di Giove, temperatura di poco superiore agli 0 °C e un’orbita molto eccentrica, e molto ampia, che percorre in duecento anni attorno alla stella principale del sistema Epsilon Indi, una nana arancione ad appena 12 anni luce da noi.

Il pianeta era già noto, ma le sue vere caratteristiche sono emerse solo ora grazie, appunto, alle osservazioni compiute con Webb, e in particolare con le immagini acquisite dalla fotocamera per il medio infrarosso Miri. Caratteristiche che hanno destato stupore nel team di scienziati, guidato da Elisabeth Matthews del Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg (Germania), che ne riporta la scoperta in un articolo pubblicato oggi su Nature.

«Con nostra sorpresa, il punto luminoso apparso nelle immagini Miri non corrispondeva alla posizione che ci aspettavamo per il pianeta», dice infatti Matthews. «Studi precedenti avevano identificato correttamente un pianeta in questo sistema, ma avevano sottostimato la massa e la separazione orbitale di questo gigante gassoso».

Massa e separazione orbitale che, insieme alla distanza relativamente contenuta, hanno giocato un ruolo fondamentale nell’acquisizione dell’immagine diretta. Di solito, infatti, gli esopianeti vengono scoperti e studiati solo attraverso effetti indiretti, come l’ombra che producono passando fra l’osservatore e la loro stella ospite (il cosiddetto metodo dei transiti) o i lievi spostamenti che inducono sulla stella orbitandole attorno (è il caso del metodo delle velocità radiali). Due tecniche, queste, che ben si applicano a pianeti in orbite molto strette, assai meno a quelli come Epsilon Indi Ab, che arriva a spingersi fino a 20-40 unità astronomiche dalla propria stella. L’orbita ampia rappresenta però un vantaggio per il rilevamento diretto, soprattutto se il pianeta è grande, dunque più facilmente visibile, e il sistema si trova vicino alla Terra, presentando così un’ampia separazione angolare fra stella e pianeta.

Due immagini dirette di Eps Ind Ab, visibile in alto a sinistra dei due riquadri riportati in basso (in colori bluastri il canale a 10.65 micrometri e in colori rossastri quello a 15.55 micrometri), entrambi con la posizione dell’astro oscurato, al centro, indicata da una stellina gialla. Crediti: T. Müller (Mpia/Hda), E. Matthews (Mpia)

Serve comunque un coronografo, vale a dire uno strumento in grado di schermare la luce della stella al centro così da non rimanere accecati rispetto a quella – ovviamente molto più debole – del pianeta. Ed è proprio usando la modalità “Miri con coronografo” – una delle 17 modalità osservative previste da Jwst – che è stato possibile ottenere le straordinarie immagini che vediamo qui sopra. Miri, in particolare, si è dimostrato lo strumento perfetto per immortalare un gigante freddo come Epsilon Indi Ab.

«I pianeti freddi sono molto deboli e la maggior parte della loro emissione avviene nel medio infrarosso», spiega infatti Matthews. «Webb è l’ideale per acquisire immagini nel medio infrarosso, cosa estremamente difficile da fare da terra. Avevamo anche bisogno di una buona risoluzione spaziale per separare il pianeta dalla stella nelle nostre immagini, e il grande specchio di Webb si è dimostrato estremamente utile per questo aspetto».

Epsilon Indi Ab è uno fra gli esopianeti più freddi mai rilevati direttamente, con una temperatura stimata di due gradi Celsius – più fredda di qualsiasi altro pianeta fotografato al di fuori del Sistema solare e più fredda di tutte le nane brune libere, tranne una. Il pianeta è al tempo stesso più caldo di oltre cento gradi rispetto ai nostri giganti gassosi come Giove e Saturno, e questo offre la rara opportunità di studiare la composizione atmosferica di veri analoghi del Sistema solare.

«È da decenni che gli astronomi immaginano pianeti in questo sistema: i pianeti immaginari che orbitano attorno a Epsilon Indi sono stati oggetto di episodi di Star Trek, romanzi e videogiochi come Halo», ricorda una coautrice dello studio, Caroline Morley dell’Università del Texas ad Austin (Usa). «È emozionante poter vedere che lì c’è effettivamente un pianeta e iniziare a misurarne le proprietà».

Per saperne di più:

• Leggi su Nature l’articolo “A temperate super-Jupiter imaged with JWST in the mid-infrared”, di E. C. Matthews, A. L. Carter, P. Pathak, C. V. Morley, M. W. Phillips, S. Krishanth P. M, F. Feng, M. J. Bonse, L. A. Boogaard, J. A. Burt, I. J. M. Crossfield, E. S. Douglas, Th. Henning, J. Hom, C.-L. Ko, M. Kasper, A.-M. Lagrange, D. Petit dit de la Roche & F. Philipot

Guarda il servizio video su MediaInaf Tv:

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Fotografia e composizione del minerale idrato lunare Ulm-1. Crediti: Istituto di fisica, Chinese Academy of Sciences

Sia l’acqua che l’ammoniaca presenti sulla Luna svolgono un ruolo fondamentale nella comprensione dell’origine e dell’evoluzione del sistema Terra-Luna, e al contempo costituiscono una risorsa potenzialmente fondamentale per i futuri habitat umani lunari.

Fin dalle missioni Apollo si pensava che la Luna fosse arida, poiché le molecole d’acqua possono facilmente disperdersi a causa dell’alto vuoto presente dove batte il Sole. Più recentemente, osservazioni a distanza hanno rilevato che acqua e ammoniaca potrebbero esistere sotto forma di ghiaccio congelato, sepolto nelle regioni permanentemente in ombra vicino al polo lunare. Utilizzando strumentazioni avanzate, gli esami dei campioni Apollo hanno rilevato tracce di OH–/H2O a livelli di parti per milione, sepolte all’interno di rari minerali e perle di vetro.

In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature Astronomy, finanziato dalla Chinese Academy of Sciences, gli scienziati cinesi hanno evidenziato la presenza di acqua e ammonio nei campioni lunari Chang’e-5 (in totale 1,731 kg di campioni di suolo lunare provenienti dall’Oceanus Procellarum, un vasto mare lunare sul bordo occidentale del lato visibile della Luna) sotto forma di un minerale idrato estremamente ricco delle due molecole. Questo studio rappresenta la prima scoperta di molecole di acqua e ammonio nei campioni lunari restituiti, svelando la forma effettiva di queste importanti molecole presenti sul nostro vicino celeste.

Il minerale – chiamato Ulm-1, acronimo di unknown lunar mineral, con formula chimica [(NH4)0.87 Na0.009 K0.021 Cs0.012][Mg0.97 Ca0.023 Al0.007] Cl3 · 6H2O – contiene un sorprendente 41 per cento in peso di acqua. La sua struttura e la sua composizione ricordano quelle di un raro minerale terrestre che si trova nelle fumarole, formato dall’interazione del basalto caldo con acqua e gas vulcanici ricchi di ammoniaca.

Struttura del cristallo e densità di carica di Ulm-1. Crediti: Istituto di fisica, Chinese Academy of Sciences

L’analisi termodinamica delle condizioni di formazione di questo minerale sostiene i limiti più bassi di acqua e ammoniaca nei gas degli antichi vulcani lunari, i cui risultati sono paragonabili a quelli di alcuni dei vulcani più ostili della Terra. Questo valore inaspettatamente elevato suggerisce che i vulcani lunari che emettono gas potrebbero aver contribuito in modo significativo all’idrosfera sulla Luna.

Inoltre, la scoperta implica la possibile esistenza di molecole d’acqua nelle regioni della Luna illuminate dal Sole sotto forma di sali idrati, offrendo prospettive interessanti per l’utilizzo e l’esplorazione delle risorse lunari. A differenza del ghiaccio d’acqua, l’idrato è notevolmente stabile nel difficile ambiente lunare ad alta temperatura e sotto vuoto.

L’identificazione di questo minerale idrato segna un significativo progresso nella nostra comprensione dell’acqua lunare e dell’ammoniaca, evidenziando il potenziale della Luna come destinazione per future esplorazioni scientifiche e presenza umana.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Evidence of a hydrated mineral enriched in water and ammonium molecules in the Chang’e-5 lunar sample” di Shifeng Jin, Munan Hao, Zhongnan Guo, Bohao Yin, Yuxin Ma, Lijun Deng, Xu Chen, Yanpeng Song, Cheng Cao, Congcong Chai, Qi Wei, Yunqi Ma, Jiangang Guo & Xiaolong Chen

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Rappresentazione artistica del telescopio spaziale Euclid. Crediti: Esa

Spingere al limite i confini di ciò che si può imparare dai dati raccolti da Euclid, il nuovo telescopio spaziale dell’Agenzia spaziale europea (Esa). È la sfida lanciata da Elsa, nuovo progetto di ricerca Horizon Europe che utilizzerà l’intelligenza artificiale per rivelare i dettagli nascosti delle galassie più deboli e rare.

Lanciato in orbita nel luglio del 2023 e attivo ufficialmente dai primi mesi di quest’anno, Euclid sta indagando l’universo alla ricerca della materia oscura: una missione il cui obiettivo primario è mappare più di un terzo del cielo. Nel corso dei prossimi sei anni osserverà miliardi di galassie attraverso dieci miliardi di anni di storia del cosmo.

Il suo gigantesco archivio di immagini e spettri sarà una miniera d’oro per studiare la formazione e l’evoluzione delle galassie nel corso della storia dell’universo. Ma i filoni auriferi più ricchi sono anche i più difficili da sfruttare e gli strumenti sviluppati per gli obiettivi scientifici primari della missione non sono sufficienti per mettere a profitto la ricca eredità che i dati di Euclid offrono alla comunità astronomica.

È qui che entra in gioco Elsa, acronimo di Euclid Legacy Science Advanced analysis tools. Il progetto è stato concepito da un team di astronomi provenienti da quattro paesi europei con l’idea di utilizzare l’intelligenza artificiale per estrarre le preziose informazioni nascoste tra la mole di dati prodotti da Euclid. Per farlo, gli scienziati si baseranno sul cluster di calcolo ad alte prestazioni presso l’Open Physics Hub dell’Università di Bologna, grazie al nuovo hardware informatico acquisito per l’occasione da Elsa.

«Nel campo dell’astronomia, siamo entrati nell’era dei big data», spiega Margherita Talia, ricercatrice al Dipartimento di fisica e astronomia “Augusto Righi” dell’Università di Bologna, associata Inaf e principal investigator del progetto. «La valanga di dati raccolti da Euclid, calcolata sulla scala dei petabyte, ha già iniziato a travolgerci, ed Elsa fornirà strumenti innovativi per trovare le gemme nascoste al suo interno».

Uno dei punti di forza di Euclid è la sua capacità di osservare una vasta area del cielo in un colpo solo: elemento fondamentale per una missione il cui obiettivo primario è mappare più di un terzo del cielo in sei anni. La modalità di osservazione utilizzata è quella dello step-and-stare: Euclid osserverà una zona del cielo per circa 70 minuti, producendo immagini e spettri, per poi spostarsi nel giro di pochi minuti alla zona successiva. Durante l’intera missione, questa operazione sarà ripetuta più di 40mila volte.

«Tutti i dati di Euclid verranno resi disponibili nello European Open Science Cloud attraverso gli strumenti dell’Osservatorio Virtuale, come ad esempio Esa Sky: le early release observations di Euclid sono già disponibili», aggiunge Stephen Serjeant, co-responsabile del gruppo di lavoro Elsa su citizen science. «Il nostro piano è quello di essere inclusivi e invitare volontari a esaminare con noi i dati di Euclid e aiutarci nell’addestramento degli algoritmi di machine learning per individuare tesori rari».

Da sinistra: Maryam Mirzakhani, Claire Voisin, Karen Uhlenbeck, Ingrid Daubechies e Marina Viazovska. Crediti per le foto, tratte da Wikipedia: Maryeraud9, Bert Seghers, George Bergman, Ingrid Daubechies e Petra Lein

Non esiste un Nobel per la matematica ma non mancano premi altrettanto prestigiosi, a cominciare dalla International Medal for Outstanding Discoveries in Mathematics, più semplicemente medaglia Fields, che è conferita dal 1936 ogni quattro anni in occasione del congresso di matematica per premiare due, tre o quattro matematici di età inferiore a 40 anni. Il premio Wolf viene conferito annualmente a partire dal 1978, mentre il premio Crafoord è iniziato nel 1982 ma viene dato a rotazione a diverse discipline con la matematica che compare ogni 5-6 anni. Nel nuovo millennio sono stati istituiti tre riconoscimenti annuali: il premio Abel, dal 2003, il premio Shaw, dal 2004, e, ultimo in ordine di tempo, il premio Breakthrough, istituito nel 2013 che, con i suoi tre milioni di dollari, è anche il più ricco.

Il premio Abel viene considerato l’equivalente del Nobel perché viene dato dall’accademia norvegese, non impone limiti di età e prevede un premio in denaro simile al Nobel, ma questo non rende meno ambita la medaglia Fields, anche se prevede un premio di appena 25mila dollari canadesi.

Tutto considerato, in novant’anni di storia sono stati conferiti 217 premi per la matematica, ma solo sette sono andati a donne. Una disparità colossale, che viene eguagliata solo da quella che si registra per il premio Nobel per la fisica, dove solo cinque dei 225 premiati sono donne. I sette premi sono stati conferiti negli ultimi dieci anni e hanno riconosciuto l’eccellenza di cinque matematiche, due delle quali sono state premiate due volte.

La prima a ricevere la medaglia Fields, nel 2014, è stata la matematica iraniana-americana Maryam Mirzakhani, che era cresciuta convinta di non essere particolarmente dotata. Invece aprì nuove vie sullo studio della simmetria delle superfici curve e certamente avrebbe potuto continuare se, nel 2017, appena quarantenne, non fosse morta per un cancro al seno. Le sue conquiste, però non sono state dimenticate e nel 2020 alla sua memoria è stato conferito il Breakthrough Prize, dato per la prima volta a una donna. Anche Claire Voisin ha avuto l’onore di essere due volte la prima donna a vincere uno dei premi per matematici per il suo lavoro nel campo della geometria algebrica. Ha iniziato nel 2017 con il premio Shaw e poi il 30 gennaio di quest’anno ha ricevuto il premio Crafoord. Nel 2019 Karen Uhlenbeck, grazie ai suoi lavori pionieristici in geometria analitica, è stata la prima donna a ricevere il premio Abel, e lo stesso è successo a Ingrid Daubechies, famosa per i metodi di compressione delle immagini, nel 2023 con il premio Wolf. L’unico premio che annovera due vincitrici è la medaglia Fields che, nel 2022, ha premiato Marina Viazovska per il suo lavoro sulla teoria dei numeri.

Elisabetta Strickland, “Emmy Noether. Vita e opere della donna che stupì Einstein”. Carocci Editore, 2024. 154 pagine, 18 euro

Constatare che i premi alle matematiche siano concentrati negli ultimi anni fa ben sperare, tuttavia la percentuale è ancora bassissima e strada da fare è molto lunga dal momento che, secondo l’Unione matematica internazionale, negli Stati Uniti il 25-30 per cento dei dottorandi in matematica sono donne. Anche se non tutte prendono la strada della ricerca, l’esame della letteratura mostra che, negli ultimi decenni, c’è stato un costante aumento della percentuale di donne autrici di articoli scientifici in matematica. Tuttavia, pur in crescita, la percentuale di donne autrici nelle “riviste più importanti” di matematica rimane inferiore al 10 per cento. In un mondo ideale, sarebbe almeno questa la percentuale “ragionevole” di riconoscimenti femminili, non i pochi percento attuali.

Certo la situazione odierna, anche se lontana dall’essere ottimale, è radicalmente diversa da quella che viene raccontata nel libro di Elisabetta Strickland dedicato a Emmy Noether, una straordinaria matematica che ebbe vita durissima nel mondo accademico tedesco di inizio ‘900. Figlia di un affermato matematico, che aveva fatto del suo meglio per dissuadere la figlia dall’intraprendere gli studi in matematica, si trovò a lottare per poter frequentare l’università, per essere ammessa al dottorato, per sostenere l’esame di abilitazione all’insegnamento. Ogni volta le gerarchie accademiche si mettevano di traverso e occorreva risalire la catena gerarchica fino al ministro per capire cosa si poteva o non si poteva fare. Infatti, nonostante tutti fossero d’accordo sul valore di Emmy, nessuno voleva creare un precedente aprendo l’insegnamento alle donne, giudicate poco adatte all’importante compito. Poco importava che personaggi del calibro di Einstein e di Hilbert la sostenessero a spada tratta. Costretta ad aspettare lunghi anni in situazione precaria, senza ricevere alcuno stipendio, non perse mai né l’interesse né l’entusiasmo che era bravissima a comunicare ai suoi studenti. Le sue lezioni non erano perfette, perché Emmy si faceva prendere la mano dagli argomenti che trattava, ma gli studenti avevano poi modo di chiedere spiegazioni nel corso di lunghissime passeggiate che lei amava fare proprio per discutere con loro.

Bravissima a riconoscere il talento, invitava a Gottinga giovani matematici da tutta Europa con i quali instaurava rapporti di amicizia che duravano negli anni. Le succedeva spesso di essere l’unica donna invitata a una conferenza, ma forse lo considerava normale.

Oggi abbiamo una sensibilità diversa e accogliamo con grande piacere la notizia che la European Mathematical Society ha premiato Cristiana de Filippis, 31enne docente dell’Università di Parma che risulta essere la prima italiana che lavora in Italia a ricevere il premio, considerato un gradino verso la medaglia Fields.

Guarda il video sul sito YouTube dell’Università di Parma:

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Rappresentazione artistica del rover Viper della Nasa. Crediti: Nasa

Mai usato, completamente equipaggiato, fari led, ancora da sottoporre a collaudo, valore di listino oltre 400 milioni di dollari, pronto per essere ceduto al miglior offerente. Se vi interessa un rover lunare, è il vostro momento: scrivete entro fine mese a hq-clps-payload@mail.nasa.gov, invita la Nasa, e Viper potrebbe essere vostro. Finisce così, con un’offerta stracciata all’industria statunitense e ai partner internazionali, il programma d’esplorazione del polo sud lunare Viper – acronimo di Volatiles Investigating Polar Exploration Rover – dell’agenzia spaziale Usa. È infatti della scorsa settimana la notizia che fra ritardi nella data di lancio, aumento dei costi e rischio che possano crescere ulteriormente la Nasa ha deciso di rinunciare alla missione.

Missione travagliata, come del resto spesso accade con le imprese spaziali. Il lancio del rover era originariamente previsto per la fine del 2023, ma nel 2022 la Nasa ha chiesto di rimandarlo alla fine del 2024 così da avere più tempo per i test pre-volo del lander Griffin di Astrobotic, la compagnia Usa che già aveva tentato senza successo d’approdare sulla Luna con il lander Peregrine lo scorso gennaio. Da allora, ulteriori ritardi nella tabella di marcia e nella catena di fornitura hanno fatto slittare la data di disponibilità di Viper a settembre 2025. Proseguire la missione, secondo quanto riporta il New York Times, avrebbe comportato un ulteriore esborso di 84 milioni di dollari. Cifra che avrebbe potuto mettere a rischio il completamento di altre missioni del programma Clps (Commercial Lunar Payload Service). La Nasa ha dunque notificato al Congresso l’intenzione di fermare tutto.

L’obiettivo primario del rover Viper era quello di esplorare le aree permanentemente in ombra nella regione del polo sud lunare in cerca di risorse potenzialmente utilizzabili, in particolare ghiaccio d’acqua, mappandone la distribuzione, la profondità e la concentrazione. Per questo è dotato di una serie di strumenti per l’analisi delle rocce lunari: un trapano lungo un metro, uno spettrometro di massa, uno spettrometro a neutroni e uno spettrometro infrarosso. Strumenti tutti già installati su Viper, e ora destinati – se non arriveranno manifestazioni d’interesse per l’intero rover – a essere smontati ed eventualmente riutilizzati in altre missioni.

Questi cristalli gialli sono stati trovati da Curiosity quando, il 30 maggio, ha rotto una roccia passandoci sopra. Grazie a uno strumento sul braccio robotico, gli scienziati hanno capito che si tratta di zolfo elementare. È la prima volta che questo tipo di zolfo è stato trovato sul Pianeta rosso. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Msss

Il 30 maggio scorso gli scienziati della Nasa sono rimasti sbalorditi quando al passaggio del rover Curiosity una roccia sul terreno si è rotta, rivelando qualcosa di mai visto prima sul Pianeta rosso: cristalli gialli di zolfo.

Dall’ottobre 2023, il rover sta esplorando una regione di Marte ricca di solfati, un tipo di sale che contiene zolfo e si forma con l’evaporazione dell’acqua. Ma mentre i rilevamenti passati riguardavano minerali a base di zolfo – in altre parole, una miscela di zolfo e altri materiali – la roccia che Curiosity ha recentemente aperto è fatta di zolfo elementare, o puro.

Non è chiaro quale sia il rapporto, se esiste, tra lo zolfo elementare e gli altri minerali a base di zolfo presenti nell’area.

Mentre normalmente lo zolfo viene associato all’odore delle uova marce (odore caratteristico dell’acido solfidrico), lo zolfo elementare è inodore. Si forma solo in una ristretta gamma di condizioni che gli scienziati non hanno mai associato alla storia di questo luogo. Curiosity ne ha trovato molto: un intero campo di rocce simili a quella schiacciata dal rover.

«Trovare un campo di pietre fatte di zolfo puro è come trovare un’oasi nel deserto», dichiara il project scientist di Curiosity, Ashwin Vasavada del Jet Propulsion Laboratory della Nasa. «Non dovrebbe essere lì, quindi ora dobbiamo spiegarlo. Scoprire cose strane e inaspettate è ciò che rende l’esplorazione planetaria così eccitante».

Il giorno 8 giugno Curiosity ha catturato questo primo piano di una roccia chiamata “Snow Lake”. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Msss

Si tratta di una delle numerose scoperte che Curiosity ha fatto durante il percorso “fuoristrada” all’interno del canale Gediz Vallis, un solco che si snoda lungo un lato del Monte Sharp, alto 5 chilometri, dalla cui base il rover sta risalendo dal 2014. Ogni strato della montagna rappresenta un diverso periodo della storia marziana. La missione di Curiosity è quella di studiare dove e quando l’antico terreno del pianeta avrebbe potuto fornire i nutrienti necessari a un’eventuale vita microbica.

Avvistato dallo spazio anni prima del lancio di Curiosity, il canale Gediz Vallis è uno dei motivi principali per cui il team scientifico ha voluto visitare questa zona di Marte. Gli scienziati ritengono che il canale sia stato scavato da flussi di acqua liquida e detriti che hanno lasciato una cresta di massi e sedimenti che si estende per tre chilometri lungo il fianco della montagna, sotto il canale. L’obiettivo è capire come miliardi di anni fa questo paesaggio sia cambiato e, sebbene gli indizi recenti siano stati utili, c’è ancora molto da imparare.

Dall’arrivo di Curiosity nel canale all’inizio di quest’anno, gli scienziati hanno cercato di capire se i grandi cumuli di detriti che si ergono dal fondo del canale siano stati depositati dalle antiche acque alluvionali oppure se siano il risultato di frane. Sembrerebbe che entrambi questi fattori abbiano avuto un ruolo: alcuni cumuli sono stati probabilmente depositati da violenti flussi di acqua e detriti, mentre altri sembrano essere il risultato di frane. Queste conclusioni si basano sulla forma delle rocce trovate: mentre le pietre trasportate dai flussi d’acqua diventano arrotondate come ciottoli di fiume, alcuni dei cumuli di detriti sono pieni di rocce più spigolose che potrebbero essere state depositate da valanghe asciutte.

Mentre esplorava il canale Gediz Vallis, a maggio, Curiosity ha catturato questa immagine di rocce che mostrano un colore pallido vicino ai loro bordi. Questi anelli, chiamati anche aloni, assomigliano ai segni che si vedono sulla Terra quando l’acqua di falda si infiltra nelle rocce lungo le fratture, provocando reazioni chimiche che ne cambiano il colore. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Msss

Infine, le reazioni chimiche provocate dall’acqua hanno fatto sbiancare alcune rocce che ora presentano aloni bianchi. L’erosione causata dal vento e dalla sabbia ha rivelato queste forme a raggiera nel corso del tempo.

Tutte queste tracce lasciate dall’acqua continuano a raccontare una storia più complessa rispetto a quelle che erano le aspettative iniziali del team, che non vedeva l’ora di prelevare un campione di roccia dal canale per saperne di più. Finalmente, il 18 giugno, gli scienziati hanno avuto la loro occasione. Mentre le rocce sulfuree erano troppo piccole e fragili per essere campionate con la trivella, nelle vicinanze è stata individuata una grande roccia soprannominata Mammoth Lakes.

Individuata una parte della roccia che permettesse una perforazione sicura, Curiosity ha praticato il suo 41esimo foro utilizzando la potente trivella all’estremità del suo braccio robotico e ha versato la roccia polverizzata all’interno di strumenti posizionati nel suo ventre per ulteriori analisi, in modo da riuscire a determinare di quali materiali è fatta la roccia. Poi si è allontanato da Mammoth Lakes.

Ora è in viaggio per vedere quali altre sorprese attendono di essere scoperte all’interno del canale.

Il rover Curiosity della Nasa ha catturato questa vista del canale Gediz Vallis il 31 marzo. Quest’area si è probabilmente formata in seguito a grandi inondazioni di acqua e detriti che hanno ammassato cumuli di rocce all’interno del canale. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Msss

Un po’ come quando si assaggia un piatto di alta cucina, che si compone di ingredienti con preparazioni diverse, il gusto di osservare uno stesso oggetto con diversi telescopi si esalta e si amplifica se lo si fa “in un unico boccone”, assaggiando tutto insieme. Le immagini che vedete qui sotto, elaborate dalla Nasa, sono proprio questo: un piatto di alta cucina cosmica. Uniscono le visioni di uno stesso oggetto da parte del telescopio a raggi X Chandra della Nasa, del telescopio spaziale Hubble e del telescopio spaziale Webb. Il primo osserva nei raggi X, il secondo in ultravioletto, ottico e infrarosso, il terzo esclusivamente a lunghezze d’onda infrarosse.

Quattro immagini che uniscono la vista del Chandra X-ray Observatory della Nasa e del James Webb Space Telescope, in una griglia due per due: Rho Ophiuchi in basso a destra, il cuore della Nebulosa di Orione in alto a destra, la galassia Ngc 3627 in basso a sinistra e l’ammasso di galassie Macs J0416. Crediti: Raggi X, Nasa/Cxc/Sao; Ottico/Infrarosso: (Hubble) Nasa/Esa/Stsci; Ir: (Jwst) Nasa/Esa/Csa/Stsci

Un viaggio, quello proposto da Nasa attraverso queste immagini, che si allontana sempre più da noi, includendo scale cosmiche via via più grandi.

Cominciamo allora in basso a destra, con la regione di formazione stellare Rho Ophiuchi, a una distanza di circa 390 anni luce dalla Terra. Quello che vedete è un complesso di nubi fatto di gas e stelle di diverse dimensioni ed età. In questa immagine, i raggi X di Chandra sono di colore viola e rivelano le stelle neonate che esplodono violentemente e producono raggi X. I dati infrarossi di Webb sono di colore rosso, giallo, ciano, azzurro e blu più scuro e riescono a vedere le regioni di gas e polvere, che se provassimo a guardare con i nostri occhi – sensibili alla luce ottica – non potremmo cogliere.

In alto a destra, un po’ più lontana ma pur sempre nella nostra galassia, la Via Lattea, c’è la Nebulosa di Orione. Si trova a circa 1500 anni luce di distanza, ed è proprio al centro di quella costellazione che si riconosce, nel cielo, per avere tre stelle vicine a formare la cosiddetta “cintura” di Orione. Se si guarda con un telescopio (anche piccolo) appena sotto il centro di queste, si può vedere la nebulosa. Con Chandra e Webb, chiaramente, si può ammirare in gran dettaglio. Chandra mostra le giovani stelle che brillano nei raggi X, colorate in rosso, verde e blu, mentre Webb mostra il gas e la polvere (in rosso più scuro) che, collassando, formeranno la prossima generazione di stelle.

Scendendo in basso a sinistra, ora, si cambia galassia. Come la Via Lattea, Ngc 3627 è una galassia a spirale che – dalla nostra prospettiva – appare leggermente di taglio. Si tratta, in particolare, di una galassia a spirale “barrata”, per la forma rettangolare della sua regione centrale, con due bracci a spirale che, dal centro, formano un arco. E proprio al centro troviamo la regione maggiormente evidenziata (in viola e bianco) da Chandra. Si tratta del buco nero supermassiccio al centro di Ngc 3627, mentre in rosso, verde e blu i dati ottici del telescopio spaziale Hubble e Webb, che individuano la polvere, il gas e le stelle in tutta la galassia.

L’ultima immagine inquadra infine l’oggetto più lontano e più esteso: l’ammasso di galassie Macs J0416. Come tutti gli ammassi, è in grado di contenere centinaia o addirittura migliaia di singole galassie legate fra loro gravitazionalmente. Gli ammassi sono pervasi da un’enorme quantità di gas caldo – o plasma – che risulta visibile ai raggi X (mostrati in viola nell’immagine). Di nuovo, le viste di Hubble e Webb sono rappresentate in rosso, verde e blu, ma questa volta a ciascun puntino colorato corrisponde una galassia. Gli ammassi sono infatti i sistemi gravitazionalmente legati più grandi dell’universo.

Immagine radio del getto a forma di S emesso dalla stella di neutroni Circinus X-1. Sia la sorgente stessa (al centro dell’immagine) sia una sorgente di sfondo sono state sottratte dall’immagine per rendere più chiara la forma a S. La dimensione apparente dei getti è pari a quella di una monetina da un centesimo vista da 100 metri di distanza, ma la loro dimensione reale è superiore a cinque anni luce. Crediti: Fraser Cowie

Per la prima volta è stato “fotografato” uno strano getto – simile a quelli prodotti da certi irrigatori da giardino – proveniente da una stella di neutroni. La sua struttura, a forma di S, si crea quando il getto cambia direzione a causa dell’oscillazione del disco di gas caldo attorno alla stella. Tale processo (chiamato precessione) è già stato osservato con i buchi neri ma mai, almeno finora, con le stelle di neutroni. La stella di neutroni si trova nel sistema binario Circinus X-1 (Cir X-1), a più di 30mila anni luce dalla Terra, e si è formata dal nucleo di una stella supergigante collassata all’incirca nello stesso periodo in cui è stata costruita Stonehenge, circa 5mila anni fa.

L’enorme forza di gravità esercitata dalla stella di neutroni sottrae gas alla compagna, che va a formare un disco di gas caldo che spiraleggia verso la sua superficie. Questo processo, noto come accrezione, rilascia enormi quantità di energia al secondo, più potente di un milione di Soli. Una parte di questa energia alimenta i getti – stretti fasci di materiale espulsi dal sistema binario che viaggiano a una velocità prossima a quella della luce.

In particolare, il getto emesso dalla stella di neutroni in oggetto è stato individuato da un team di astronomi dell’Università di Oxford, che ha utilizzato MeerKat – un radiotelescopio in Sudafrica – per creare le immagini più dettagliate e ad alta risoluzione di Circinus X-1.

Le immagini sono state presentate la settimana scorsa al National Astronomy Meeting dell’Università di Hull e la scoperta di questo getto potrebbe aiutare a svelare la fisica alla base del fenomeno astronomico.

La scoperta di Circinus X-1 risale al 14 giugno 1969 quando un razzo Aerobee 150, lanciato dal Brasile, durante una scansione della regione Norma-Lupus-Circinus ottenne dati a raggi X grazie ai quali fu possibile rilevare una sorgente ben isolata all’interno della costellazione del Circinus, a una distanza all’epoca non ben definita. Nel luglio 2007 l’osservazione di Circinus X-1 rivelò la presenza di getti X normalmente presenti nei sistemi di buchi neri. Di fatto, è la prima binaria del genere a essere stata scoperta che mostra questa somiglianza con i buchi neri. Circinus X-1 potrebbe essere una delle più giovani binarie X osservate.

Fraser Cowie ha fatto notare che esiste un altro sistema noto per i suoi getti a forma di S, chiamato Ss433, ma risultati recenti suggeriscono che quell’oggetto è probabilmente un buco nero.

«È la prima volta che vediamo una forte evidenza di un getto in precessione da una stella di neutroni confermata», afferma Cowie. «L’evidenza deriva sia dalla forma a S simmetrica del plasma che emette radio nei getti, sia dall’onda d’urto veloce e vasta, che può essere prodotta solo da un getto che cambia direzione. Questo fornirà informazioni preziose sulla fisica estrema che sta dietro all’emissione del getto, un fenomeno che non è ancora ben compreso».

Immagine radio ripresa dal telescopio MeerKat che mostra Circinus X-1 al centro, all’interno del resto di supernova in cui è nata. Le onde d’urto causate dai getti sono visibili sopra e sotto Cir X-1, mentre la struttura a forma di S dei getti è oscurata da una sorgente luminosa sullo sfondo. Crediti: Fraser Cowie

L’osservazione è stata possibile grazie ai recenti aggiornamenti del telescopio MeerKat che gli hanno permesso di conseguire un’eccellente sensibilità e immagini a più alta risoluzione. Grazie a queste immagini, il team ha inoltre scoperto onde d’urto che si muovono a circa il 10% della velocità della luce, confermando che sono causate dal getto in rapido movimento e non da qualcosa di più lento, come un vento stellare. «Il fatto che queste onde d’urto si estendano su un ampio angolo è in accordo con il nostro modello», aggiunge Cowie. «Quindi abbiamo due forti evidenze che ci dicono che il getto della stella di neutroni sta precessando».

La misurazione della velocità delle onde d’urto aiuterà gli astronomi a capire di cosa è fatto il getto che le provoca. Le onde d’urto agiscono effettivamente come acceleratori di particelle nello spazio, producendo raggi cosmici ad alta energia, e l’energia massima delle particelle che possono essere accelerate dipende dalla loro velocità.

«Circinus X-1 è uno degli oggetti più luminosi del cielo a raggi X ed è stato studiato per oltre mezzo secolo», conclude Cowie. «Nonostante questo, rimane uno dei sistemi più enigmatici che conosciamo. Molti aspetti del suo comportamento non sono ben spiegati, quindi è molto gratificante contribuire a gettare nuova luce su questo sistema, basandosi su 50 anni di lavoro di altri. I prossimi passi saranno quelli di continuare a monitorare i getti e vedere se cambiano nel tempo nel modo che ci aspettiamo. Questo ci permetterà di misurare con maggiore precisione le loro proprietà e di continuare a saperne di più su questo oggetto così sconcertante».

Il resto di supernova Cassiopeia A, osservato con il Mid-Infrared Instrument (Miri) di Jwst. Crediti: Nasa, Esa, Csa, D. Milisavljevic (Purdue University), T. Temim (Princeton University), I. De Looze (UGent), J. DePasquale (Stsci)

Una sinuosa creatura marina, dalla sagoma arcuata e i toni rosacei, che vaga nell’oscurità degli abissi oceanici, tra il verde delle alghe e il rosso fuoco dei coralli. Un feroce drago scarlatto dall’occhio ceruleo che cavalca nubi scintillanti in cerca della sua prossima preda. O forse una festosa ghirlanda tra le cui spire risplendono piccoli lumicini azzurri. Sono solo alcune possibili interpretazioni di un’immagine che, invece, ritrae quel che resta alla fine di una stella. Una stella massiccia, molto più grande del nostro Sole. Di quelle che, una volta esaurito il carburante nucleare, fanno il botto – o, più tecnicamente, la supernova – rilasciando nelle loro immediate vicinanze una quantità di energia da far impallidire un’intera galassia. Quel che resta, si diceva, è un guscio di gas interstellare che, plasmato dal poderoso impatto e arricchito chimicamente dai nuovi elementi forgiati durante l’esplosione, si ricompatta sui lunghissimi tempi scala del cosmo dando luogo a forme curiose dai colori sgargianti.

Si chiama Cassiopeia A, Cas A per gli amici, ed è uno dei resti di supernova più affascinanti dell’intera volta celeste. Ci si sono cimentati tutti i grandi telescopi, da Hubble nelle lunghezze d’onda del visibile a Spitzer nell’infrarosso, fino a Xmm-Newton e Chandra nei raggi X. Eppure così, come l’ha svelato nell’aprile del 2023 il Mid-Infrared Instrument (Miri) a bordo del telescopio spaziale James Webb (Jwst), non l’avevamo ancora mai visto.

C’è infrarosso e infrarosso

«Uno dei motivi per cui questa è la mia preferita di Webb finora è perché si tratta di un’immagine solo di Miri, ovvero basata su lunghezze d’onda della luce infrarossa più lunghe di quelle che di solito vediamo nelle spettacolari immagini di NirCam, che invece riprendono la luce del vicino infrarosso», racconta a Media Inaf Joe DePasquale, principal science visuals developer presso l’Office of Public Outreach allo Space Telescope Science Institute (Stsci) di Baltimora, tra gli artefici delle straordinarie immagini per il pubblico realizzate da Jwst. «Miri ha un campo visivo molto più piccolo rispetto a NirCam, quindi le immagini tendono ad avere una risoluzione molto più bassa, fornendoci di solito solo una piccola istantanea di una regione che potrebbe essere stata ripresa in modo più esteso con NirCam».

Joe DePasquale (a destra) con Alyssa Pagan e Quyen Hart durante una conferenza nello spazio immersivo di Artechouse, Washington Dc. Crediti: Stsci

Questa immagine di Cas A combina le osservazioni di ben sei filtri in dotazione a Miri, la fotocamera che scruta il cosmo nel medio infrarosso. Secondo DePasquale, le immagini più eclatanti di Jwst sono quasi sempre quelle realizzate da NirCam (di cui avevamo parlato nel primo episodio di questa serie) e spesso si può avere l’impressione che Miri viva nella sua ombra. «Per questo mi ha fatto piacere vederlo “brillare” in questa occasione», aggiunge. «Il team scientifico aveva progettato un programma di osservazione ambizioso per coprire l’intero resto di supernova con un mosaico di puntamenti di Miri, rendendo possibile questa immagine straordinaria ad alta risoluzione».

Al contrario di NirCam, sviluppato interamente da un team statunitense all’Università dell’Arizona, Miri è una collaborazione tra l’Europa e gli Stati Uniti. Dei quattro strumenti di Jwst, è l’unico che si spinge nei meandri dell’infrarosso, oltre i cinque micron. Ed è proprio qui che le cose iniziano a cambiare.

«La tecnologia della fotocamera è leggermente diversa e anche i processi fisici che osserviamo sono leggermente diversi rispetto al vicino infrarosso», spiega a Media Inaf Sarah Kendrew, astrofisica dell’Agenzia spaziale europea (Esa) di stanza a Baltimora, dove guida il team di supporto scientifico dello strumento Miri a Stsci. «In generale, osservare a lunghezze d’onda maggiori significa che riceviamo più radiazione da oggetti più freddi, come le regioni in cui si formano le stelle, che quindi Miri può sondare in maniera più efficace. Inoltre, per le galassie molto distanti, a causa dell’espansione dell’universo parte della luce proveniente dalle stelle viene spinta nel medio infrarosso, quindi possiamo esplorare sempre più in profondità nella storia dell’universo».

Sarah Kendrew, Miri instrument & calibration scientist per Esa allo Space Telescope Science Institute di Baltimora. Crediti: Ben Rose Photography

Di nazionalità anglo-belga, cresciuta nelle Fiandre a un passo da Bruxelles, laurea e dottorato allo University College London, Kendrew lavora su Miri dal 2007, quando il lancio di Jwst era ancora previsto per lo scorso decennio. Allo Space Telescope Science Institute, insieme a un team di una ventina di persone, si occupa del buon funzionamento dello strumento e della calibrazione ottimale dei dati, ma anche di offrire supporto all’intera comunità astronomica per garantire che gli utenti possano ottenere i migliori dati possibili per la loro ricerca. «Circa una volta all’anno», ricorda, «pubblichiamo un grande documento con tutte le capacità disponibili per il prossimo anno, dando alla comunità tutti i requisiti per richiedere tempo su Jwst. Le persone devono scrivere una giustificazione scientifica molto forte per descrivere un esperimento, per esempio osservare un certo tipo di galassie o di stelle, o certi campi nel cielo per testare questa o quella teoria, e devono anche fornire una descrizione tecnica completa degli strumenti che vogliono utilizzare. Riceviamo migliaia di proposte ogni anno».

L’“altro” universo di Miri

Il lavoro di Kendrew e del suo team inizia già prima della scadenza: chiunque abbia domande su come implementare un certo programma osservativo con Miri, può contattare l’help desk e ricevere aiuto tecnico sulle capacità di Miri, per capire cosa è possibile fare con lo strumento. Le proposte vengono poi valutate dai revisori, che sono membri della comunità astronomica esperti in diversi campi, e alla fine del processo alle proposte migliori viene assegnato il tempo di osservazione sull’ambito telescopio.

«Abbiamo anche del tempo per fare ricerca, ovviamente mi piace particolarmente lavorare con i dati Miri, ma uso anche dati provenienti da altri strumenti», nota la ricercatrice. «Sono stata coinvolta da vicino in alcuni programmi che hanno esaminato esopianeti in transito davanti alla loro stella: stiamo imparando molto con Webb sulla fisica e la chimica nelle atmosfere degli esopianeti. Su questo, Miri si è dimostrato davvero capace».

Come scienziata, ama lavorare con le immagini grezze. «Dai uno sguardo speciale ai dati e capisci tutte le caratteristiche, la risposta dei diversi pixel, ogni minimo dettaglio: questo è un po’ il lavoro mio e del mio team. Ma per i miei programmi scientifici, a volte ho provato a realizzare qualche bella immagine per un articolo ed è davvero difficile», ammette. «Sono davvero felice che ci siano professionisti il cui compito è trasformare questi dati in bellissime immagini perché penso che sia estremamente importante il ruolo di queste immagini che rilasciamo regolarmente al pubblico, sia in termini di copertura mediatica ma anche per stimolare l’entusiasmo verso la scienza e la creatività, incoraggiando la gente a fare qualcosa con i dati».

La sua immagine preferita è quella dei “Pilastri della creazione”, una nebulosa nella costellazione del Serpente, la cui forma ricorda vagamente quella di tre dita di una mano, resa eterna negli anni Novanta dal decano dell’astrofisica spaziale, Hubble. Ovviamente Kendrew parla della versione di Miri. «Spesso trovo le immagini nel medio infrarosso più interessanti perché quelle nel vicino infrarosso si sovrappongono un po’ in copertura a quelle di Hubble, quindi spesso assomigliano molto a Hubble», chiarisce, «mentre il medio infrarosso, che non abbiamo mai avuto prima con una risoluzione spaziale simile, mostra proprio processi fisici diversi: si vedono molto di più il gas e la polvere».

I Pilastri della Creazione, osservati con gli strumenti Miri (in alto a sinistra) e NirCam (in alto a destra) di Jwst, e con la fotocamera Wfc3 di Hubble nel visibile (in basso a sinistra) e nel vicino infrarosso (in basso a destra). Crediti: Nasa, Esa, Csa, Stsci; fonte: @akaschs (X)

Alla classica immagine di Hubble in luce visibile, in cui la silhouette scura della nebulosa oscurava la luce delle giovani stelle che popolano quel “vivaio cosmico”, aveva fatto seguito vent’anni dopo un’altra foto, sempre di Hubble, nel vicino infrarosso, brulicante di astri nascenti come un bosco d’altri tempi illuminato dalle lucciole. E se la versione di NirCam ha perfezionato questa vista, grazie alla risoluzione e sensibilità senza precedenti di Jwst, è quella di Miri che rivela una nuova faccia della nebulosa.

«C’è molta polvere nel mezzo interstellare», sottolinea Kendrew, «e quella polvere assorbe la luce ottica e i raggi ultravioletti, mentre gli infrarossi tendono a propagarsi più facilmente attraverso la polvere. Con Miri poi puoi vedere molto di più attraverso la polvere, e non solo: se la polvere viene riscaldata dalle stelle, emette molto intensamente nel medio infrarosso, il che significa che puoi vedere il bagliore stesso della polvere». Le piace imbattersi in panorami dell’universo mai visti prima: certo, prima di Jwst c’era il telescopio spaziale Spitzer che copriva le stesse lunghezze d’onda di Miri, «ma aveva un diametro inferiore a un metro mentre Webb ha uno specchio da sei metri e mezzo: la risoluzione spaziale scala con il diametro dello specchio principale, quindi c’è un enorme salto di risoluzione tra i due».

Cassiopeia A osservata nei raggi X (blu) con Chandra e nel medio infrarosso (blu, verde, rosso) con Jwst/Miri e Spitzer. Le osservazioni sullo sfondo sono di Hubble. Crediti: Nasa/Cxc/Sao; Nasa/Esa/Stsci; Nasa/Esa/Csa/Stsci/Milisavljevic et al., Nasa/Jpl/CalTech; Elaborazione: J. Schmidt & K. Arcand

Anche DePasquale si diletta scoprendo nuovi dettagli di oggetti arcinoti nelle immagini di Miri. Per esempio, quella di Cas A, di cui aveva prodotto numerose immagini nel suo lavoro precedente, per il telescopio spaziale Chandra. «Cas A è uno degli obiettivi preferiti dell’astronomia a raggi X», precisa l’esperto di grafica astronomica, che come uno scultore ama il momento in cui apre per la prima volta un’immagine grezza, prima di scoprire – ed estrarre – il potenziale di bellezza di quei dati. «Guardare Cas A con Miri è stato come rivedere un vecchio amico in un modo completamente nuovo dopo anni di lontananza: anche gli astronomi con cui ho lavorato su questi dati sono rimasti sorpresi dalla grande “torre verdastra” crivellata di buchi e bolle che si vede nella regione centrale dell’immagine. È sicuramente uno dei miei risultati scientifici preferiti raggiunti da Jwst finora».

Tutti i colori di Jwst

Tra i ventinove filtri nel vicino infrarosso di NirCam e i nove nel medio infrarosso di Miri, Jwst può ammirare l’universo in trentotto colori – un’abilità essenziale per studiare le proprietà fisiche e chimiche di stelle, nebulose, galassie. Ma come trasformare questa ricca tavolozza in immagini che anche i nostri occhi possano apprezzare?

«Combinare i dati NirCam e Miri può essere molto impegnativo», afferma DePasquale. A cominciare dai campi visivi dei due strumenti, che sono alquanto diversi: molto ampio quello di NirCam, più ristretto quello di Miri. Un problema che si può aggirare combinando diverse osservazioni Miri in un mosaico, oppure mostrando la vista di Miri su un’area più piccola dell’immagine.

I Pilastri della Creazione in un’immagine composita che combina osservazioni delle due fotocamere di Jwst, NirCam e Miri. Crediti: Nasa, Esa, Csa, Stsci, J. DePasquale (Stsci), A. Pagan (Stsci), A. M. Koekemoer (Stsci)

«Un altro approccio che ha prodotto risultati meravigliosi», prosegue, «è quello che chiamiamo Nir-Miri-Cam: trattare i dati di ciascuna fotocamera come singole immagini a colori e poi combinare i risultati». In questo caso, si usa sempre l’approccio cromatico, ma combinando le lunghezze d’onda più corte di NirCam con la più corta di Miri per creare il canale blu, e così via per i canali verde e rosso. «Questo ci consente di avere delle stelle con colori più “naturali”, poiché le stelle sono molto più brillanti nel vicino infrarosso mentre molte di loro scompaiono completamente nel medio infrarosso. Usando un metodo puramente cromatico, si ottiene un’immagine in cui molte stelle appaiono di un blu puro, il che sembra molto innaturale».

Spesso, per riferirsi a queste immagini, si parla di “falsi colori”, prendendo in prestito una terminologia che viene dalla fotografia. Storicamente, vengono definite “a colori naturali” le immagini a colori i cui filtri riproducono approssimativamente la sensitività dei coni umani – i recettori della luce nei nostri occhi, essenziali nella percezione dei colori – mentre si parla di “pseudocolori” quando non c’è una corrispondenza diretta tra i filtri scelti e i colori percepiti dall’occhio umano. Per Jwst, che osserva nell’infrarosso, la scelta è obbligata. Eppure c’è chi crede che questa scelta lessicale non sia la più adatta.

«La frase ‘immagine composita a falsi colori’ è utilizzata ampiamente in astronomia per descrivere immagini create assegnando colori a diverse lunghezze d’onda e fenomeni fisici che a volte sono invisibili all’occhio umano», commenta a Media Inaf Pedro Russo, professore di Astronomia e Società presso l’Università di Leiden, nei Paesi Bassi. «L’uso del termine ‘falso’ deriva dal fatto che i colori di queste immagini non rappresentano i colori reali degli oggetti osservati, ma piuttosto sono scelti per evidenziare caratteristiche o proprietà diverse».

“I colori delle foto del telescopio spaziale James Webb sono finti. E va bene così” titola l’articolo di Sarah Braner su Slate a luglio 2022.

Questa ambiguità sulla natura dei colori ha destato grande curiosità da parte del pubblico sin dalla release delle prime immagini a colori di Jwst nel luglio 2022. Secondo Kendrew, che tiene spesso conferenze divulgative sui nuovi risultati scientifici dell’osservatorio, l’entusiasmo della gente per le notizie e le immagini è incredibile. «Riceviamo molte domande sui colori e su come si passa dai dati grezzi alle bellissime immagini, ma anche sulla loro interpretazione: cosa vediamo in queste immagini, cosa sappiamo su cosa sta accadendo, quanto sono lontane le cose che vediamo: il pubblico prova a contestualizzare, a immaginare, per capire davvero cosa sta guardando».

Benché non ci sia nulla di tecnicamente “falso” in queste immagini, il cui scopo è visualizzare qualcosa che l’occhio umano non può vedere – obiettivo, del resto, di qualsiasi telescopio – in un’epoca di fake news, bufale e complottismi, il vocabolario può effettivamente trarre in inganno. «In astronomia esiste una convenzione per assegnare questi colori, una grammatica per le immagini astronomiche», riflette Russo, «ma direi che abbiamo bisogno di un nome migliore per queste immagini: forse il termine ‘colore rappresentativo’, che è stato utilizzato in alcune comunità».

Non si tratta di un dibattito nuovo, in fondo. Dubbi e curiosità sui colori delle immagini astronomici pullulano il world wide web sin dall’introduzione della “Hubble palette”, la tecnica di elaborazione delle immagini del telescopio spaziale Hubble (di cui pure avevamo parlato nel primo episodio di questa serie). Alyssa Pagan, che insieme a DePasquale si occupa di elaborare le immagini di Jwst per il pubblico, si chiede cosa ci sia in fondo di speciale nella visione umana. «Esistono molti modi per esplorare e comprendere l’universo e i nostri occhi sono solo uno di essi, e piuttosto limitante», evidenzia Pagan. «Per esempio, sappiamo di avere uno scheletro, ma non possiamo vederlo senza l’aiuto dei raggi X; come ben sappiamo, ciò non rende le nostre ossa meno reali. Facciamo affidamento su svariate tecnologie per comprendere il nostro corpo, così come utilizziamo vari strumenti sensibili a diverse lunghezze d’onda per comprendere lo spazio. Pertanto, sostengo che queste immagini di Hubble e Webb siano in realtà una visione e una comprensione più completa del cosmo».

Quando una stella sembra proprio una stella

L’ubiquità delle immagini di Jwst nell’ecosistema mediatico digitale, la facilità di scaricare questi spettacolari ritratti dell’universo e di usarli come screensaver del nostro smartphone oppure di acquistare un poster o un capo d’abbigliamento sfolgorante di stelle all’infrarosso può a volte eclissare l’enorme sfida durata decenni, che ha coinvolto migliaia di persone in quattordici paesi per sviluppare, costruire e lanciare una macchina capace di catturare quei prodigiosi paesaggi celesti e portarli a Terra.

Confronto fra le immagini della stessa porzione della Grande Nube di Magellano osservata con la fotocamera infrarossa a 8 micron di Spizter (a sinistra) e con lo strumento per il medio infrarosso a 7.7 micron Miri di Webb (a destra). La nitidezza di quest’ultimo, seppur ancora in fase di test, è straordinaria Crediti: Nasa/Jpl-Caltech (Spitzer), Nasa/Esa/Csa/Stsci (Webb)

«Se osservi con un telescopio terrestre, puoi vederlo, è lì, puoi toccarlo», suggerisce Kendrew, «ma quando lanci qualcosa nello spazio diventa improvvisamente molto astratto perché non hai alcuna connessione fisica con esso. Poi quando ricevi i dati, quando guardi nei metadati che contengono tutte le informazioni, è sorprendente perché sì, quella foto è stata effettivamente scattata nello spazio, è stata inviata da lì».

La ricercatrice ricorda ancora il momento in cui il suo team ha ricevuto la prima immagine di Miri sul cielo, durante i sei mesi di commissioning tra il lancio e la prima release. «Lo vedevamo prima di chiunque altro, questa era davvero la prima volta che registravamo i fotoni delle stelle ma con lo strumento che avevamo costruito in tutti quegli anni», riconosce Kendrew. «Eravamo nervosi prima di queste prime immagini, qualcosa può sempre apparire in modo diverso rispetto al previsto, quindi è stato un grande traguardo ottenere i primi dati, le prime immagini e vedere che una stella appare davvero come una stella, pensando poi che l’osservatorio è nello spazio e che questi dati sono arrivati a noi da un milione e mezzo di chilometri di distanza».

Da quel punto lontano e freddo, che segue la Terra nella sua orbita intorno al sole, un raffinato congegno di metallo ed elettronica ci connette con l’universo più grande di cui facciamo parte. «La parte più emozionante di questo lavoro, oltre ad essere le prime persone al mondo a vedere come sarà l’immagine finita», confessa DePasquale, «è vedere l’impatto di queste immagini nel mondo, vedere il nostro lavoro visualizzato sugli schermi grandi quanto un edificio intero a Times Square, a Piccadilly Circus».

La mostra Jwst Universe all’Osservatorio antico di Leiden

Ma non si tratta solo di splendide fotografie. C’è molto di più. Pedro Russo, che ha curato la mostra immersiva Jwst Universe, attualmente visitabile presso l’Osservatorio antico di Leiden, sostiene che il pubblico sia ormai “visivamente” sopraffatto da immagini, video e ogni forma di contenuto digitale. «Quello che ha funzionato davvero bene alla mostra Jwst Universe è stato l’aspetto narrativo della scienza dietro le immagini», nota Russo. «Abbiamo coinvolto scienziati e ingegneri per raccontare la loro scienza e i risultati di Jwst. Nel comunicare l’astronomia al pubblico dobbiamo aggiungere uno strato di narrazione alle immagini, in modo da poter andare oltre la bellezza, oltre l’estetica. Le immagini attirano l’attenzione, ma solo le storie ottengono un coinvolgimento più profondo».

Sono le oltre milleseicento pubblicazioni scientifiche basate sui dati di Jwst, con tanto di molecole “che sanno di casa” scovate nelle atmosfere di esopianeti e buchi neri che non si sa come hanno fatto a recuperare tutta quella massa, che lo hanno già elevato, a due anni e mezzo dal lancio, al rango di leggenda. Certo, le centinaia di immagini regalate al pubblico di tutto il mondo hanno contribuito all’aura di sublime che ammanta la missione. «Rifletto molto sulla me del passato che si considerava una girovaga», conclude Pagan, «ma come in molte cose, nella vita e anche in astronomia, a volte devi solo fare un passo indietro e vedere il contesto più ampio, e tutto ritrova un senso».

Per saperne di più:

• Leggi su The Astronomical Journal l’articolo “Image-Processing Techniques for the Creation of Presentation-Quality Astronomical Images” di Travis A. Rector, Zoltan G. Levay, Lisa M. Frattare, Jayanne English, and Kirk Pu’uohau-Pummill
• Segui lo speciale di Media Inaf dedicato a Jwst in technicolor

Pennacchi, grandi e piccoli, spruzzano ghiaccio e vapore acqueo da molti punti vicino al polo sud della luna di Saturno, Encelado. Crediti: Nasa/Jpl/Istituto di Scienza dello Spazio

Chi di voi, magari affascinato da Avatar– il colossal di fantascienza di James Cameron – non ha mai pensato che il luogo migliore in cui cercare la vita potrebbe essere una luna, piuttosto che un pianeta, proprio come Pandora?

Ad esempio, è ormai risaputo che Europa, una delle lune di Giove, ed Encelado, una luna di Saturno, manifestano l’evidenza di oceani sotto le loro croste di ghiaccio. Ora, un esperimento della Nasa suggerisce che se questi oceani supportassero (o avessero supportato) la vita, le tracce di questa vita – sotto forma di molecole organiche (amminoacidi, acidi nucleici, ecc.) – potrebbero sopravvivere appena sotto la superficie ghiacciata, nonostante le forti radiazioni che arrivano su questi mondi. Quindi, se dei lander robotici venissero inviati su queste lune per cercare tali tracce, non dovrebbero scavare molto in profondità per trovare amminoacidi sopravvissuti all’alterazione o alla distruzione da parte delle radiazioni.

«Sulla base dei nostri esperimenti, la profondità di campionamento “sicura” per gli amminoacidi su Europa è di quasi 20 centimetri alle alte latitudini dell’emisfero opposto alla direzione del moto di Europa intorno a Giove, nell’area in cui la superficie non è stata molto disturbata dagli impatti dei meteoriti», dichiara Alexander Pavlov del Goddard Space Flight Center della Nasa, primo autore di un articolo pubblicato ieri su Astrobiology. «Su Encelado, invece, il campionamento del sottosuolo non è necessario per rilevare gli amminoacidi: queste molecole sopravvivono alla radiolisi (scomposizione per radiazioni) in qualsiasi punto della superficie di Encelado a meno di qualche millimetro dalla superficie».

Per affermarlo, il team di ricercatori ha utilizzato gli amminoacidi in esperimenti di radiolisi, quali possibili esempi di biomolecole presenti sulle lune ghiacciate.

Una vista di Europa catturata dalla JunoCam a bordo di Juno, durante il flyby ravvicinato della missione il 29 settembre 2022. Il nord è a sinistra. Le immagini hanno una risoluzione di poco superiore a 1-4 chilometri per pixel. Come per la Luna e la Terra, un lato di Europa è sempre rivolto verso Giove, ed è il lato di Europa visibile qui. La superficie di Europa è attraversata da fratture, creste e bande che hanno cancellato il terreno più vecchio di circa 90 milioni di anni. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/SwRi/Msss/Kevin M. Gill

Gli amminoacidi possono essere creati dalla vita o da una chimica non biologica. Tuttavia, trovare certi tipi di amminoacidi sulle due lune costituirebbe una potenziale traccia biologica perché, sulla Terra, sono i mattoncini per costruire le proteine. Le proteine sono essenziali per la vita, in quanto vengono utilizzate per produrre enzimi che accelerano o regolano le reazioni chimiche, e per costruire strutture. Gli amminoacidi e altri composti provenienti dagli oceani sotterranei potrebbero essere portati in superficie dall’attività dei geyser o dal lento movimento della crosta ghiacciata.

Per valutare la sopravvivenza degli amminoacidi su questi mondi, il team ha mescolato campioni di amminoacidi con ghiaccio raffreddato a circa -196 gradi Celsius, in fiale sigillate e prive di aria, e li ha bombardati con raggi gamma a varie dosi. Poiché gli oceani potrebbero ospitare vita microscopica, i ricercatori hanno anche testato la sopravvivenza degli amminoacidi in batteri morti nel ghiaccio. Infine, hanno analizzato campioni di amminoacidi in ghiaccio mescolato con polvere di silicato per considerare l’effetto di un eventuale mescolamento di materiale proveniente da meteoriti (o dall’interno) con il ghiaccio di superficie.

Gli esperimenti hanno fornito dati fondamentali per determinare le velocità di distruzione degli amminoacidi, chiamate costanti di radiolisi. Con questi dati, sapendo l’età della superficie ghiacciata e l’ambiente radiativo di Europa ed Encelado, hanno calcolato la profondità di perforazione e le posizioni in cui il 10 per cento degli amminoacidi sarebbe sopravvissuto alla distruzione radiolitica.

Sebbene siano già stati condotti esperimenti per testare la sopravvivenza degli amminoacidi nel ghiaccio, questo è il primo a utilizzare dosi di radiazioni più basse che non distruggono completamente gli amminoacidi, poiché la loro semplice alterazione o degradazione sarebbe sufficiente a rendere impossibile determinare se si tratta di potenziali tracce di vita. Questo è anche il primo esperimento che considera le condizioni di Europa/Encelado per valutare la sopravvivenza di questi composti nei microrganismi e il primo a testare la sopravvivenza degli amminoacidi mescolati alla polvere.

Questa immagine mostra i campioni dell’esperimento caricati nel dewar appositamente progettato, che poco dopo verrà riempito di azoto liquido e posto sotto radiazioni gamma. Si noti che le provette sigillate sono avvolte in un tessuto di cotone per tenerle insieme, perché altrimenti galleggiare nell’azoto liquido e inizierebbero a fluttuare nel dewar, interferendo con la corretta esposizione alle radiazioni. Crediti: Candace Davison

Gli autori hanno scoperto che gli amminoacidi si degradano più velocemente se mescolati alla polvere, ma più lentamente se provenienti da microrganismi. «I lenti tassi di distruzione degli amminoacidi nei campioni biologici in condizioni superficiali simili a quelle di Europa e di Encelado rafforzano l’ipotesi di future misurazioni per l’individuazione di vita da parte di missioni con lander su Europa e Encelado», conclude Pavlov. «I nostri risultati indicano che i tassi di degradazione delle potenziali biomolecole organiche nelle regioni ricche di silice, sia su Europa che su Encelado, sono più elevati rispetto a quelli del ghiaccio puro e, pertanto, eventuali future missioni su Europa ed Encelado dovrebbero essere caute nel campionare i luoghi ricchi di silice, su entrambe le lune ghiacciate».

Una possibile spiegazione del motivo per cui gli amminoacidi sono sopravvissuti più a lungo nei batteri riguarda il modo in cui le radiazioni ionizzanti modificano le molecole: direttamente rompendo i loro legami chimici o indirettamente creando composti reattivi nelle vicinanze, che poi alterano o rompono la molecola di interesse. È possibile che il materiale cellulare batterico abbia protetto gli amminoacidi dai composti reattivi prodotti dalle radiazioni.

Quindi, assolutamente sì ai lander robotici sulle lune ghiacciate ma attenzione a dove si fanno arrivare.

Per saperne di più:

• Leggi su Astrobiology l’articolo “Radiolytic Effects on Biological and Abiotic Amino Acids in Shallow Subsurface Ices on Europa and Enceladus” di Alexander A. Pavlov, Hannah McLain, Daniel P. Glavin, Jamie E. Elsila, Jason Dworkin, Christopher H. House e Zhidan Zhang

Questa animazione rappresenta un sistema stellare binario in cui una stella di neutroni massiccia e compatta orbita attorno a una stella più grande simile al Sole. L’intensa gravità di questa stella di neutroni produce significativi effetti di deformazione che distorcono la vista del cielo intorno a essa, come accade intorno ai buchi neri. Crediti: Caltech/R. Hurt (Ipac)

La maggior parte delle stelle nell’universo si presenta in coppia. Il Sole se ne sta per i fatti suoi, ma molte altre stelle come lui orbitano attorno a compagne simili. Esistono anche coppie più esotiche, come quelle composte da buchi neri. Ce n’è una, di coppie, che si è rivelata piuttosto rara: quella che vede una stella simile al Sole insieme a una stella di neutroni. Ora un gruppo internazionale di astronomi guidati da Kareem El-Badry del Caltech ha scoperto quelle che sembrano essere ventuno stelle di neutroni che orbitano in sistemi binari con stelle come il Sole. Ventuno di queste strane e rare coppie.

Le stelle di neutroni sono sfere perfette di densità inimmaginabili, con frequenze di rotazione altissime e temperature e campi magnetici estremamente elevati. Sono tra gli oggetti più affascinanti della fisica, nate dall’ultimo atto della luminosa e frenetica vita di una stella massiccia, nonché dal catastrofico processo che ne rivela la morte: l’esplosione di una supernova.

In questi curiosi sistemi binari, i due oggetti orbitano reciprocamente intorno a un comune centro di massa. Orbitando, le stelle di neutroni attirano verso di sé le compagne, facendole spostare avanti e indietro nel cielo. Queste piccole oscillazioni sono state misurate con grande precisione dalla missione Gaia dell’Agenzia spaziale europea, rivelando una nuova popolazione di stelle di neutroni oscure.

«Gaia scansiona continuamente il cielo e misura le oscillazioni di oltre un miliardo di stelle, quindi le probabilità di trovare oggetti molto rari sono buone», spiega El-Badry.

Lo studio che raccoglie i risultati di questa scoperta è stato pubblicato su The Open Journal for Astrophysics. I dati provenienti da diversi telescopi a terra – tra cui l’Osservatorio W. M. Keck di Maunakea, nelle Hawaii, l’Osservatorio di La Silla, in Cile, e l’Osservatorio Whipple, in Arizona – sono stati utilizzati per fare un follow-up delle osservazioni di Gaia e conoscere meglio le masse e le orbite delle stelle di neutroni nascoste.

Sebbene in passato siano state rilevate stelle di neutroni in orbita attorno a stelle come il Sole, quei sistemi erano tutti più compatti. Quando la distanza tra questi due corpi è ridotta, la stella di neutroni può sottrarre massa alla sua compagna più leggera. Questo processo di trasferimento di massa fa sì che la stella di neutroni brilli alle lunghezze d’onda dei raggi X o nelle onde radio. Al contrario, le stelle di neutroni oggetto del nuovo studio sono molto più lontane dalle loro compagne, dell’ordine di una o tre volte la distanza tra la Terra e il Sole. Ciò significa che questi “cadaveri stellari” sono troppo lontani dalle loro compagne per rubare loro materia. Sono quiescenti e bui. «Sono le prime stelle di neutroni scoperte solo grazie ai loro effetti gravitazionali», aggiunge El-Badry.

Gli astronomi hanno scoperto 21 stelle come il Sole in orbita attorno a stelle di neutroni. Sebbene le stelle di neutroni siano più pesanti di quelle simili al Sole, i due oggetti orbitano intorno a un comune centro di massa. Le stelle di neutroni fanno oscillare le compagne e Gaia ha rilevato questa oscillazione osservando le orbite delle stelle simili al Sole (punti gialli) per un periodo di tre anni. In questa animazione le stelle simili al Sole sono verdi, mentre le stelle di neutroni (e le loro orbite) sono viola. Crediti: Caltech/Kareem El-Badry

La scoperta è stata un po’ una sorpresa, perché non è chiaro come una stella esplosa finisca accanto a una stella come il Sole, o viceversa. «Non abbiamo ancora un modello completo di come si formano queste binarie», dice El-Badry. «In linea di principio, la progenitrice della stella di neutroni dovrebbe essere diventata enorme e aver interagito con la stella di tipo solare durante la sua ultima fase evolutiva». L’astro, così grande, dovrebbe aver fatto oscillare la piccola stella, probabilmente inghiottendola. In seguito, il progenitore della stella di neutroni dovrebbe essere esploso in una supernova che, secondo i modelli, avrebbe dovuto slegare i sistemi binari, facendo precipitare le stelle di neutroni e le stelle di tipo solare in direzioni opposte. «La scoperta di questi nuovi sistemi dimostra che almeno alcune binarie sopravvivono a questi processi cataclismici, anche se i modelli non sono ancora in grado di spiegarne appieno le modalità».

Gaia è stata in grado di trovare le improbabili compagne grazie alle loro ampie orbite e ai loro lunghi periodi (le stelle simili al Sole orbitano intorno alle stelle di neutroni con periodi compresi tra sei mesi e tre anni). «Se i corpi sono troppo vicini, l’oscillazione sarà troppo piccola per essere rilevata», aggiunge El-Badry. «Con Gaia siamo più sensibili alle orbite più ampie». Gaia è anche più sensibile alle binarie relativamente vicine. La maggior parte dei sistemi appena scoperti si trova entro i tremila anni luce dalla Terra, una distanza relativamente piccola se paragonata, ad esempio, al diametro di centomila anni luce della nostra galassia.

Le nuove osservazioni suggeriscono anche quanto siano rare queste coppie. «Stimiamo che circa una stella di tipo solare su un milione orbiti attorno a una stella di neutroni in un’orbita ampia», dice il ricercatore.

I ricercatori sono anche interessati a trovare buchi neri quiescenti, invisibili, in orbita a stelle simili al Sole. Utilizzando i dati di Gaia, hanno trovato due di questi buchi neri “silenziosi” nascosti nella nostra galassia. Uno, chiamato Gaia Bh1 (scoperto dal primo autore dello studio nel 2022), è il buco nero più vicino alla Terra, a 1.600 anni luce di distanza. «Non sappiamo con certezza nemmeno come si siano formati questi buchi neri binari», conclude El-Badry. «Ci sono chiaramente delle lacune nei nostri modelli di evoluzione delle stelle binarie. Trovare altri compagni oscuri e confrontare le statistiche della loro popolazione con le previsioni di diversi modelli ci aiuterà a capire come si formano».

Per saperne di più:

• Leggi su The Open Journal for Astrophysics l’articolo “A population of neutron star candidates in wide orbits from Gaia astrometry” di Kareem El-Badry, Hans-Walter Rix, David W. Latham, Sahar Shahaf, Tsevi Mazeh, Allyson Bieryla, Lars A. Buchhave, René Andrae, Natsuko Yamaguchi, Howard Isaacson, Andrew W. Howard, Alessandro Savino Ilya V. Ilyin

Illustrazione artistica che mostra i getti di materia ed energia emessi dai poli di un buco nero supermassiccio al centro di una galassia attiva. Crediti: Esa/Hubble, L. Calçada (Eso)

Le galassie sono isole di stelle che galleggiano su un mare di gas, polveri e materia oscura. La loro crescita ed evoluzione dipende dalla loro capacità di formare nuove stelle, un processo che utilizza come materia prima il gas freddo e le polveri presenti nel mezzo interstellare, negli aloni di gas associati, il cosiddetto mezzo circumgalattico, e il gas che esse accrescono dal mezzo intergalattico. A fronte di abbondanti quantità di questo materiale, gli astronomi hanno tuttavia stimato che il tasso di formazione stellare di molte galassie attive, cioè quelle contenenti al centro un buco nero supermassiccio che sta ingurgitando materia, è inferiore al previsto. In pratica, è come se ci fosse qualcosa che soffoca il loro enorme potenziale di crescita, limitando la quantità di gas che collassa a formare nuove stelle.

Secondo un nuovo studio condotto da due ricercatori dell’Università di Kent, nel Regno unito, i cui risultati sono pubblicati la scorsa settimana su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, questo qualcosa è proprio il buco nero supermassiccio che alberga al centro delle galassie, e in particolare i potenti deflussi di materia ed energia – i cosiddetti getti – che questi mostri ingordi di materia emettono dai loro poli.

I ricercatori sono arrivati a questa conclusione valutando l’effetto che queste esplosioni di materia ed energia hanno sull’evoluzione dell’ambiente galattico. Il loro obbiettivo era quello di determinare se esistono configurazioni di getti in grado di alterare l’afflusso di gas in entrata in una galassia, inibendo in questo modo la formazione stellare. Per far ciò hanno condotto una serie di simulazioni utilizzando come input un ambiente a densità costante e un’ampia gamma di parametri dei getti, come ad esempio l’ampiezza e la frequenza del rilascio di energia e materia di queste emissioni. I risultati delle simulazioni suggeriscono che sì: esistono configurazioni particolari dei getti in grado di rallentare l’accrescimento di gas di una galassia.

La configurazione in questione è quella di un getto supersonico a potenza pulsante, cioè un getto il cui rilascio di energia e materia non è costante nel tempo. Più in dettaglio, ciò che le simulazioni rivelano è che i getti pulsanti emessi dai buchi neri supermassicci danno origine a fronti d’onda d’urto che oscillano avanti e indietro, propagandosi lungo gli assi del getto.

I fronti d’onda, spiegano i ricercatori, creano onde di pressione, simili a increspature in uno stagno, che trasportano grandi quantità di moto ed energia fuori dal getto. Quest’energia è alla base del riscaldamento del gas circostante, ciò non solo limita la quantità di gas freddo disponibile all’interno della galassia per formare nuove stelle, ma inibisce anche il flusso in entrata nella galassia stessa.

La durata della vita di una galassia può essere estesa con l’aiuto del suo “cuore” e dei suoi “polmoni”, sottolineano a questo proposito i ricercatori. Il cuore è il buco nero supermassicio al centro della galassia, i polmoni sono i getti: il primo crea impulsi di materia ed energia; i secondi espirano questa materia e l’energia nel mezzo circostante, limitando la quantità di gas freddo disponibile per formare nuove stelle. Questo, concludono i ricercatori, ha contribuito a creare le galassie che vediamo oggi. Senza un simile meccanismo oggi vedremmo solo enormi galassie “zombie” che pullulano di stelle morte e morenti.

Per saperne di più:

• Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Simulations of pulsed overpressure jets: formation of bellows and ripples in galactic environments” di Carl Richards e Michael D. Smith

Rappresentazione artistica dell’orbita straordinariamente eccentrica di Tic 241249530 b. Crediti: Abigail Minnich/Penn State

L’orbita di un pianeta, ci insegna Keplero, non descrive un cerchio ma piuttosto un’ellisse, della quale il Sole occupa uno dei due fuochi. Legge che vale anche per i pianeti extrasolari, almeno per quelli che si trovano in sistemi con una stella soltanto. Ma un’ellisse schiacciata quanto? Il parametro che misura lo “schiacciamento” si chiama eccentricità, e può andare da zero – quando in effetti l’ellisse coincide con una circonferenza – a uno – vale a dire un segmento. L’eccentricità delle orbite planetarie è molto variabile: quella della Terra, per esempio, è inferiore a 0.02, mentre quella di Plutone è quasi 0.25. Ebbene, è di ieri la notizia – pubblicata su Nature – della scoperta di un esopianeta con un’eccentricità orbitale da record: ben 0.94. La più grande mai registrata per pianeti transitanti, vale a dire osservabili mentre transitano davanti alla loro stella.

A seguire quest’orbita da cetriolo è Tic 241249530 b, un gigante gassoso circa cinque volte più massiccio di Giove scoperto nel gennaio del 2020, a oltre mille anni luce da noi, dal telescopio spaziale Tess della Nasa. La sua eccentricità è stata calcolata nel corso di osservazioni successive – analizzando le variazioni della velocità radiale della stella ospite, attorno alla quale compie una rivoluzione ogni 167 giorni – condotte con il telescopio terrestre Wiyn da 3,5 metri del Kitt Peak National Observatory.

Se questo pianeta facesse parte del Sistema solare, la sua orbita si estenderebbe da una distanza minima dal Sole dieci volte più piccola di quella di Mercurio fino a raggiungere, nel punto più lontano, una distanza pari a quella Sole-Terra. Una variazione così grande da rendere enorme anche l’escursione termica fra i due estremi: mentre qui sulla Terra la differenza di temperatura tra afelio e perielio è praticamente irrilevante – tanto che quest’anno la massima distanza dal Sole l’abbiamo raggiunta il cinque luglio scorso, quando nel nostro emisfero certo non si pativa il freddo – su Tic 241249530 b all’afelio c’è una temperatura relativamente mite, più o meno come nelle nostre giornate estive, ma al perielio diventa rovente al punto da fondere il titanio.

Rappresentazione artistica di Tic 241249530 b. Crediti: Noirlab/Nsf/Aura/J. Da Silva (Spaceengine)

Il team che ha firmato la scoperta, guidato da Arvind Gupta del NoirLab, che ha condotto la ricerca mentre era dottorando alla Penn State, si è anche accorto di un’altra particolarità del moto orbitale di Tic 241249530 b: è retrogrado, ovvero corre in direzione opposta alla rotazione della sua stella ospite. Si tratta di un fenomeno piuttosto raro: nessun pianeta del Sistema solare segue un’orbita retrograda, e anche fra gli esopianeti è una caratteristica insolita.

Grazie ai dati raccolti dai due telescopi e a una serie di simulazioni della dinamica orbitale del sistema, gli autori dello studio sono giunti a determinare che la stella primaria orbita a sua volta intorno a una stella secondaria, come parte di un sistema stellare binario, e che l’orbita altamente eccentrica e retrograda del pianeta suggerisce che sia probabilmente destinato a diventare un cosiddetto gioviano caldo – vale a dire un pianeta con massa paragonabile a quella del nostro Giove ma con un’orbita strettissima attorno alla propria stella. Ed è proprio quest’ultimo aspetto, più che l’orbita retrograda o il record d’eccentricità in sé, ad aver suscitato l’interesse degli autori dello studio, perché potrebbe finalmente offrire una prova osservativa della teoria secondo la quale i gioviani caldi si formerebbero nel corso di un processo di migrazione dall’esterno verso l’interno del proprio sistema planetario, man mano che la loro orbita si restringe e diventa sempre più circolare.

«È da più di vent’anni che siamo in cerca di un esopianeta precursore di un gioviano caldo, o almeno di un oggetto intermedio del processo di migrazione, quindi sono molto sorpreso – ed emozionato – di averne trovato uno», dice a questo riguardo Gupta. «Anche se non è esattamente come premere il tasto rewind e assistere al processo di migrazione planetaria in tempo reale, questo esopianeta ci mostra una sorta di istantanea del processo di migrazione. È molto difficile trovare un pianeta come questo, ora speriamo che possa aiutarci a svelare la storia della formazione dei gioviani caldi».

Per saperne di più:

• Leggi su Nature l’articolo “A hot-Jupiter progenitor on a super-eccentric retrograde orbit”, di Arvind F. Gupta, Sarah C. Millholland, Haedam Im, Jiayin Dong, Jonathan M. Jackson, Ilaria Carleo, Jessica Libby-Roberts, Megan Delamer, Mark R. Giovinazzi, Andrea S. J. Lin, Shubham Kanodia, Xian-Yu Wang, Keivan Stassun, Thomas Masseron, Diana Dragomir, Suvrath Mahadevan, Jason Wright, Jaime A. Alvarado-Montes, Chad Bender, Cullen H. Blake, Douglas Caldwell, Caleb I. Cañas, William D. Cochran, Paul Dalba, Mark E. Everett, Pipa Fernandez, Eli Golub, Bruno Guillet, Samuel Halverson, Leslie Hebb, Jesus Higuera, Chelsea X. Huang, Jessica Klusmeyer, Rachel Knight, Liouba Leroux, Sarah E. Logsdon, Margaret Loose, Michael W. McElwain, Andrew Monson, Joe P. Ninan, Grzegorz Nowak, Enric Palle, Yatrik Patel, Joshua Pepper, Michael Primm, Jayadev Rajagopal, Paul Robertson, Arpita Roy, Donald P. Schneider, Christian Schwab, Heidi Schweiker, Lauren Sgro, Masao Shimizu, Georges Simard, Guðmundur Stefánsson, Daniel J. Stevens, Steven Villanueva, John Wisniewski, Stefan Will e Carl Ziegler

Guarda il servizio video su MediaInaf Tv:

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Illustrazione artistica di una stella di neutroni in rapida rotazione che emette luce radio dai suoi poli magnetici. Quando la rotazione della stella proietta questa luce verso la Terra, la stella di neutroni può essere rivelata come una pulsar radio. Crediti: Nasa Goddard/Walt Feimer

Tutti la cercano, ma nessuno la trova. Non riflette, assorbe o irradia luce, almeno non abbastanza da poterla rilevare. La sua vera natura è ancora un mistero, eppure esiste, lo dimostrano i suoi effetti gravitazionali sulla materia visibile. L’avrete capito, stiamo parlando della materia oscura. Una nuova ricerca mostra ora come trovare ulteriori evidenze della sua presenza, scoprendo quelli che potrebbero essere potenziali oggetti fatti di questa pasta.

Per rivelare la sfuggente materia oscura, John LoSecco, scienziato dell’Università di Notre Dame (Usa), e il suo team hanno sfruttato le pulsar, stelle di neutroni estremamente dense e in rapida rotazione. E in particolare una loro peculiare caratteristica: la capacità di emettere a intervalli regolari onde radio durante il loro vorticare su sé stesse, il che ne fa dei veri e propri orologi cosmici. «La scienza ha sviluppato metodi molto precisi per misurare il tempo», dice a questo proposito LoSecco, che ha presentato i risultati della sua ricerca nei giorni scorsi al National Astronomy Meeting (Nam2024) della Royal Astronomical Society (Regno Unito). «Sulla Terra abbiamo gli orologi atomici, nello spazio ci sono le pulsar».

Misurando i tempi di arrivo degli impulsi delle pulsar, possiamo saperne di più sulle pulsar stesse, su come gli impulsi si sono propagati nello spazio e – grazie alla relatività generale, e in particolare al ritardo relativistico indotto dalla presenza di un campo gravitazionale lungo il tragitto percorso della radiazione elettromagnetica – perfino se c’è qualcosa tra questi oggetti celesti e l’osservatore.

Per la misurazione dei tempi di arrivo degli impulsi sui radiotelescopi terrestri, LoSecco si è servito dei dati relativi a un ampio campione di pulsar raccolti dal progetto Ppta, sfruttando il radiotelescopio australiano di Parkes, tramite una tecnica nota come pulsar timing array. Passando al setaccio i dati della seconda release di questa survey, e in particolare i dati relativi ai tempi di arrivo degli impulsi di un set di 65 pulsar al millisecondo, LoSecco ha osservato ritardi significativi nei tempi di emissione radio in 12 di queste trottole spaziali. Per lo scienziato, queste variazioni hanno precisa spiegazione: la presenza di masse di materia invisibile situata da qualche parte tra le pulsar e i radiotelescopi. Masse che potrebbero essere oggetti candidati a spiegare la materia oscura.

Le variazioni nei battiti delle pulsar che sono dovute alla materia oscura, osserva LoSecco, hanno una forma ben definita e una dimensione proporzionale alla massa dell’oggetto. Ad esempio, una massa paragonabile a quella del Sole potrebbe introdurre un ritardo nei tempi di arrivo degli impulsi di circa 10 microsecondi, cioè 10 milionesimi di secondo. Le osservazioni effettuate da LoSecco hanno una risoluzione temporale dell’ordine dei nanosecondi, dunque 10mila volte più breve. «Uno dei nostri risultati suggerisce che una delle variazioni osservate sia causata da una massa che è il 20 per cento di quella del Sole», sottolinea LoSecco. «Questa massa potrebbe potrebbe essere un candidato oggetto di materia oscura».

La ricerca di LoSecco potrebbe contribuire a comprendere meglio la materia oscura e la sua distribuzione nella nostra galassia. E ha anche una non trascurabile ricaduta per quello che è lo scopo principale del Pulsar Timing Array, ovvero la ricerca di onde gravitazionali: a questo fine, infatti, il contributo dovuto a eventuali oggetti di materia oscura al ritardo degli impulsi delle pulsar rappresenta null’altro che rumore. Riuscire dunque a individuarlo permette di migliorare la qualità dei dati stessi. «La vera natura della materia oscura è un mistero. Questa ricerca getta nuova luce sulla sua natura e sulla sua distribuzione nella Via Lattea, e potrebbe migliorare l’accuratezza dei dati di timing», conclude infatti LoSecco.

Rappresentazione artistica dell’esopianeta Wasp-39 b in base alle osservazioni indirette del transito effettuate da Jwst e da altri telescopi spaziali e terrestri. I dati raccolti dal NirSpec (Near-Infrared Spectrograph) mostrano le variazioni tra l’atmosfera del crepuscolo mattutino e di quello serale. Crediti: Nasa, Esa, Csa, R. Crawford (StScI)

Wasp-39 b è un gigante gassoso con un diametro 1,3 volte superiore a quello di Giove e una massa simile a quella di Saturno, che orbita attorno a una stella distante circa 700 anni luce dalla Terra. Così come la Luna rispetto alla Terra, rivolge verso la sua stella sempre la stessa faccia. Quindi un lato del pianeta è sempre esposto al “suo sole”, mentre l’altro è sempre avvolto dall’oscurità. La linea di demarcazione tra luce e buio è chiamata terminatore o, più romanticamente, zona del crepuscolo. E il crepuscolo può essere serale o mattutino.

Date queste premesse, utilizzando NirSpec (Near-Infrared Spectrograph) del telescopio spaziale James Webb, gli astronomi hanno confermato una differenza di temperatura tra il crepuscolo serale e quello mattutino, entrambi eterni su Wasp-39 b, con il crepuscolo serale che appare più caldo di circa 200 gradi Celsius. Hanno anche trovato prove di una diversa copertura nuvolosa, con la zona interessata dal crepuscolo mattutino probabilmente più nuvolosa di quella serale. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature.

Per ottenere questa conferma hanno analizzato lo spettro di trasmissione del pianeta da 2 a 5 micron, confrontando la luce stellare filtrata attraverso l’atmosfera del pianeta che si muove davanti alla stella, con la luce stellare non filtrata rilevata quando il pianeta si trova accanto alla stella. Facendo questo confronto, è possibile ottenere informazioni sulla temperatura, sulla composizione e su altre proprietà dell’atmosfera del pianeta.

«Wasp-39 b è diventato una sorta di pianeta di riferimento per lo studio dell’atmosfera degli esopianeti con Webb», dichiara Néstor Espinoza, dello Space Telescope Science Institute e primo autore dello studio. «Ha un’atmosfera gonfia – puffy – quindi il segnale proveniente dalla luce stellare filtrata attraverso l’atmosfera del pianeta è piuttosto forte».

Questo spettro di trasmissione, acquisito con la modalità NirSpec Prism di Webb, mostra l’intensità alle diverse lunghezze d’onda (colori) della luce stellare nel vicino infrarosso bloccate dall’atmosfera del gigante gassoso Wasp-39 b. Lo spettro mostra una chiara evidenza di acqua e anidride carbonica e una variazione di temperatura tra la mattina e la sera sull’esopianeta. Crediti: Nasa, Esa, Csa, R. Crawford (StScI)

Gli spettri Webb dell’atmosfera di Wasp-39 b già pubblicati precedentemente – che hanno rivelato la presenza di anidride carbonica, anidride solforosa, vapore acqueo e sodio – sono relativi a tutta la zona di confine tra il giorno e la notte. Non c’è mai stato alcun tentativo di differenziare tra un lato e l’altro. Ora, la nuova analisi costruisce due diversi spettri dalla regione del terminatore, dividendo essenzialmente il confine giorno/notte in due semicerchi, quello della sera e quello del mattino. I dati rivelano che la sera è significativamente più calda, 800 gradi Celsius, mentre la mattina è relativamente più fresca, 600 gradi Celsius.

«È davvero sbalorditivo che siamo riusciti a distinguere questa piccola differenza, ed è stato possibile solo grazie alla sensibilità di Webb alle lunghezze d’onda del vicino infrarosso e ai suoi sensori fotometrici estremamente stabili», afferma Espinoza. «Qualsiasi piccolo movimento nello strumento o nell’osservatorio durante la raccolta dei dati avrebbe limitato fortemente la nostra capacità di effettuare questa rilevazione. Deve essere straordinariamente preciso, e Webb lo è».

Un’estesa modellazione dei dati ottenuti permette ai ricercatori di studiare la struttura dell’atmosfera di Wasp-39 b, la copertura nuvolosa e il motivo per cui la sera è più calda. In futuro gli astronomi cercheranno di capire come la copertura nuvolosa possa influenzare la temperatura, e viceversa. Per ora lo studio ha confermato che la circolazione dei gas intorno al pianeta è la principale responsabile della differenza di temperatura su Wasp-39 b.

Su un esopianeta così fortemente irradiato come Wasp-39 b, che orbita relativamente vicino alla sua stella, ci si aspetta che il gas si muova mentre il pianeta ruota intorno alla sua stella: il gas più caldo dal lato giorno dovrebbe spostarsi verso il lato notte grazie a una potente corrente a getto equatoriale. Poiché la differenza di temperatura è così estrema, anche la differenza di pressione dell’aria si presume sia significativa, il che a sua volta causa un’elevata velocità del vento.

Una curva di luce di NirSpec mostra la variazione di luminosità del sistema stellare nel corso del tempo, mentre il pianeta transitava sulla stella. Questa osservazione è stata effettuata utilizzando la modalità “bright object time-series”, che utilizza un reticolo per diffondere la luce di un singolo oggetto luminoso (come la stella ospite di Wasp-39 b) e misurare la luminosità di ciascuna lunghezza d’onda della luce a intervalli di tempo prestabiliti. Crediti: Nasa, Esa, Csa, R. Crawford (StScI)

Utilizzando i modelli di circolazione generale – modelli tridimensionali simili a quelli usati per prevedere i modelli meteorologici sulla Terra – i ricercatori hanno scoperto che su Wasp-39 b i venti prevalenti si muovono probabilmente dal lato notturno attraverso il terminatore mattutino, intorno al lato giorno, attraverso il terminatore serale e poi intorno al lato notte. Di conseguenza, il lato mattutino del terminatore è più freddo di quello serale. In altre parole, il lato del mattino viene investito da venti di aria che si è raffreddata nel lato notte, mentre la sera viene colpita da venti di aria riscaldata sul lato giorno. La ricerca suggerisce che la velocità del vento su Wasp-39 b può raggiungere migliaia di chilometri all’ora.

«Questa analisi è particolarmente interessante anche perché si ottengono informazioni tridimensionali sul pianeta che prima non si avevano», afferma Espinoza. «Poiché possiamo dire che il bordo serale è più caldo, significa che è un po’ più puffy. Quindi, in teoria, c’è una piccola mareggiata al terminatore che si avvicina al lato notturno del pianeta».

«Grazie al Jwst stiamo studiando le atmosfere degli esopianeti con una precisione e un dettaglio che prima non erano possibili», conclude Luigi Mancini, professore associato all’Università di Roma Tor Vergata e associato Inaf, che lavora nel campo degli esopianeti da più di 15 anni ed è scopritore e co-scopritore di più di 100 pianeti con varie tecniche osservative e vari strumenti. «Questo nuovo studio del pianeta di tipo Saturniano Wasp-39b aggiunge un nuovo tassello al quadro che stiamo lentamente costruendo per capire l’astrofisica delle atmosfere esoplanetarie e che ci permetterà un giorno di classificare i pianeti in classi spettrali così come facciamo da oltre un secolo per le stelle».

Per saperne di più:

• Leggi su Nature l’articolo “Inhomogeneous terminators on the exoplanet WASP-39 b” di Néstor Espinoza, Maria E. Steinrueck, James Kirk, Ryan J. MacDonald, Arjun B. Savel, Kenneth Arnold, Eliza M.-R. Kempton, Matthew M. Murphy, Ludmila Carone, Maria Zamyatina, David A. Lewis, Dominic Samra, Sven Kiefer, Emily Rauscher, Duncan Christie, Nathan Mayne, Christiane Helling, Zafar Rustamkulov, Vivien Parmentier, Erin M. May, Aarynn L. Carter, Xi Zhang, Mercedes López-Morales, Natalie Allen, Jasmina Blecic, Leen Decin, Luigi Mancini, Karan Molaverdikhani, Benjamin V. Rackham, Enric Palle, Shang-Min Tsai, Eva-Maria Ahrer, Jacob L. Bean, Ian J. M. Crossfield, David Haegele, Eric Hébrard, Laura Kreidberg, Diana Powell, Aaron D. Schneider, Luis Welbanks, Peter Wheatley, Rafael Brahm & Nicolas Crouzet

Circa il 70 per cento della superficie del nostro pianeta è ricoperta d’acqua. Una domanda che si pongono da tempo gli scienziati è da dove provenga tutta quest’acqua. Una certa quantità probabilmente era già presente sul nostro pianeta al momento della sua formazione. Ma da dove giunge tutto il resto?

La Terra vista dall’equipaggio dell’Apollo 17. L’iconico scatto è conosciuto col nome di “Blue Marble”, biglia blu. Crediti: Nasa

Una risposta al quesito arriva adesso dallo studio di diverse meteoriti, tra le quali la meteorite di Flensburg, caduta sulla Terra il 12 settembre 2019. Le analisi condotte su questi pezzi di roccia da un team di ricercatori guidati dall’Università di Heidelberg, in Germania, suggeriscono che a portare copiose quantità del prezioso liquido sul nostro pianeta sarebbero stati piccoli planetesimi formatisi in una fase successiva dell’evoluzione del Sistema solare primordiale nella sua parte più esterna. Lo studio è stato pubblicato su Scientific Reports, una rivista del gruppo Nature.

La storia del Sistema solare è cominciata circa 4.6 miliardi di anni fa, quando il materiale della nebulosa solare ha plasmato la struttura di base del nostro sistema planetario, formando il Sole e i pianeti. Quest’ultimi, in particolare, sono emersi dai cosiddetti planetesimi, aggregati di grani di polveri e gas che, continuando ad accrescere materia, hanno formato corpi di dimensioni via via maggiori. In pratica, i planetesimi costituiscono uno stadio intermedio di aggregazione delle polveri e dei gas della nebulosa solare primordiale che nel corso di milioni di anni ha portato alla formazione dei pianeti, la Terra compresa.

Le circostanze esatte nelle quali questi planetesimi si sono formati non sono ancora state chiarite definitivamente. Informazioni importanti a questo proposito si possono però ottenere dalla datazione isotopica di alcune classi di meteoriti, pezzi di roccia che a un certo punto si sono separati da questi piccoli pianeti. Ed è sempre dallo studio di queste meteoriti che possiamo avere indicazioni su come sia arrivata l’acqua sulla Terra.

È quello che hanno fatto Vladimir Neumann, ricercatore dell’Università di Heidelberg, in Germania, e il suo team. Nella loro ricerca, gli scienziati si sono concentrati su diverse meteoriti, e in particolare su quella nota come meteorite di Flensburg, un pezzo di roccia caduto nella Germania settentrionale il 12 settembre 2019. Si tratta di una rara condrite carbonacea con un diametro compreso tra 3.5 e 3.7 centimetri e un peso di poco meno di 25 grammi.

L’obiettivo dei ricercatori era quello di calcolare il periodo di formazione dei corpi progenitori di queste meteoriti. Per farlo, hanno combinato sofisticati modelli di evoluzione termica con i dati termo-cronologici misurati sulle meteoriti stesse. I risultati ottenuti dai ricercatori suggeriscono che durante l’evoluzione del Sistema solare alcuni planetesimi si siano formati molto rapidamente, altri invece tardivamente. Più in dettaglio, le analisi mostrano che il corpo progenitore della meteorite di Flensburg si sia formato 2.7 milioni di anni dopo la nascita del Sistema solare. Questo, spiegano i ricercatori, significa che i planetesimi erano in grado di formarsi anche più tardi nel corso dell’evoluzione del Sistema solare, e a temperature più basse. Le analisi hanno inoltre mostrato che, al momento della formazione, la distanza dal Sole di questi corpi progenitori è stata cruciale nel determinare al loro interno la presenza di acqua. In questo senso, aggiungono i ricercatori, la meteorite di Flensburg conserva le più antiche tracce della presenza del liquido nel Sistema solare.

La meteorite di Flensburg, la rara ara condrite carbonacea di tipo C1 contenente minerali che si formano solo in presenza di acqua. Le sue analisi hanno ora dato un contributo significativo per comprendere come l’acqua sia arrivata sul nostro pianeta. Il fatto che il corpo genitore di Flensburg si sia formato 2,7 milioni di anni dopo la nascita del Sistema solare mostra che i planetesimi erano anche in grado di formarsi più tardi e a temperature più basse, il che significa che l’acqua è rimasta nei corpi genitori ed è stata successivamente portata sulla Terra. Flensburg è quindi la traccia più antica di attività fluida nel Sistema Solare. Crediti: Carsten Jonas

In pratica, secondo questo studio, la formazione del nostro sistema planetario ha vissuto due fasi principali e successive nel tempo, dalla seconda delle quali è dipeso il fatto che il nostro pianeta diventasse quello che è oggi: un pianeta blu.

Nella prima fase, durata meno di due milioni di anni, si sarebbero formati i planetesimi più vicini al Sole. Essendo così prossimi alla nostra stella, questi corpi sarebbero stati sottoposti a temperature elevatissime, perdendo così tutti i loro elementi volatili, inclusa l’acqua. Nella seconda fase si sarebbero formati invece i planetesimi più lontani dalla nostra stella. Vista la loro distanza dal Sole, questi planetesimi tardivi non sarebbero diventati così caldi, e come tali non avrebbero perso l’acqua che contenevano. «Questi piccoli corpi non solo hanno fornito i materiali da costruzione per i pianeti, ma sono anche la fonte dell’acqua della Terra», dice Mario Trieloff, ricercatore dell’Università di Heidelberg e co-autore dello studio.

La domanda a questo punto diventa: come è possibile che questi planetesimi si siano formati così tardivamente durante l’evoluzione del Sistema solare? L’ipotesi dei ricercatori è che dev’esserci stato un meccanismo di ritardo, ad esempio collisioni tra agglomerati di polvere, che ha impedito la rapida crescita di piccoli pianeti. Questo ritardo avrebbe consentito l’accrescimento tardivo di planetesimi oltre la linea di neve – il confine termodinamico oltre il quale la temperatura del disco di gas e polveri che circonda una giovane stella scende abbastanza perché si formi ghiaccio – consentendogli di sfuggire alla perdita di sostanze volatili e di preservare l’acqua.

«La Terra ha inglobato questi piccoli pianeti ricchi di acqua o i loro frammenti sotto forma di asteroidi o meteoriti durante il suo processo di crescita», conclude Neumann. «Questa è l’unica ragione per cui il nostro pianeta non è diventato un mondo completamente arido e ostile alla vita».

Per saperne di più:

• Leggi su Scientific Reports l’articolo “Recurrent planetesimal formation in an outer part of the early solar system” di Wladimir Neumann, Ning Ma, Audrey Bouvier e Mario Trieloff

Un’aurora vista dallo spazio. Crediti: www.frontiersin.org

Da quando lo scorso maggio i cieli italiani si sono straordinariamente tinti di rosso, spesso mi ritrovo a controllare il sito Space Weather Prediction Center del National Oceanic and Atmospheric Administration (Noaa) sperando di trovare il bell’anellone rosso che indica un’alta probabilità di rivedere quello spettacolo anche alle nostre latitudini. Ma lo faccio egoisticamente, senza pensare alle conseguenze che un caso così estremo potrebbe avere sulla Terra.

Per millenni le aurore hanno ispirato miti e presagi ma solo ora, con la moderna tecnologia dipendente dall’elettricità, stiamo apprezzando il loro vero potere. Le stesse forze che causano le aurore provocano correnti che possono danneggiare le infrastrutture che conducono elettricità, qui sulla Terra.

Ora, tre scienziati statunitensi hanno pubblicato su Frontiers in Astronomy and Space Sciences uno studio che dimostra come l’angolo di impatto degli shock interplanetari all’origine delle aurore è fondamentale per definire la forza delle correnti, offrendo l’opportunità di prevedere quelli che possono essere di fatto gli shock pericolosi, e di conseguenza proteggere per tempo le infrastrutture critiche.

«Le aurore e le correnti geomagnetiche indotte sono causate da fattori meteorologici spaziali simili», spiega Denny Oliveira del Goddard Space Flight Center della Nasa, primo autore dell’articolo. «L’aurora è un fenomeno visivo che indica che le correnti elettriche nello spazio possono generare queste correnti geomagnetiche indotte al suolo. La regione aurorale può espandersi notevolmente durante le tempeste geomagnetiche. Di solito, il suo confine più meridionale è intorno ai 70 gradi di latitudine, ma durante gli eventi estremi può scendere fino a 40 gradi o anche oltre, cosa che si è certamente verificata durante la tempesta del maggio 2024, la più grave degli ultimi due decenni».

Le aurore sono causate da due processi: o le particelle espulse dal Sole raggiungono il campo magnetico terrestre e causano una tempesta geomagnetica, oppure gli shock interplanetari comprimono il campo magnetico terrestre. Questi shock generano anche correnti geomagnetiche indotte, che possono danneggiare le infrastrutture che conducono elettricità. Shock interplanetari più potenti significano correnti e aurore più forti, ma anche shock frequenti e meno potenti potrebbero causare danni.

«Probabilmente gli effetti deleteri più intensi sulle infrastrutture elettriche si sono verificati nel marzo 1989, in seguito a una forte tempesta geomagnetica: il sistema Hydro-Quebec in Canada è stato interrotto per quasi nove ore, lasciando milioni di persone senza elettricità», racconta Oliveira. «Ma eventi più deboli e frequenti, come gli shock interplanetari, possono rappresentare nel tempo una minaccia per i conduttori di terra. Il nostro lavoro mostra che le correnti geoelettriche considerevoli si verificano abbastanza frequentemente dopo gli shock, e meritano attenzione».

Si ritiene che gli shock che colpiscono la Terra frontalmente, piuttosto che quelli inclinati, inducano correnti geomagnetiche più forti, perché comprimono maggiormente il campo magnetico. Ebbene, nello loro studio gli scienziati hanno valutato come le correnti geomagnetiche indotte siano influenzate dall’angolazione degli shock, a diverse ore del giorno.

Per farlo, hanno considerato un database di shock interplanetari e lo hanno incrociato con le letture delle correnti geomagnetiche indotte da un gasdotto di Mäntsälä, in Finlandia, che generalmente si trova nella regione aurorale durante i periodi di attività. Per calcolare le proprietà di questi shock, come l’angolo e la velocità, hanno utilizzato i dati del campo magnetico interplanetario e del vento solare. Gli shock sono stati suddivisi in tre gruppi: fortemente inclinati, moderatamente inclinati e quasi frontali.

Hanno scoperto che quelli più frontali causano picchi più elevati nelle correnti geomagnetiche indotte sia subito dopo la scossa, sia durante la successiva substorm. Picchi particolarmente intensi si sono verificati intorno alla mezzanotte magnetica, quando il polo nord si sarebbe trovato tra il Sole e Mäntsälä. Le substorm localizzate a quest’ora causano anche un’impressionante schiarita aurorale.

«Correnti moderate si verificano poco dopo l’impatto della perturbazione, quando Mäntsälä si trova intorno al crepuscolo ora locale, mentre correnti più intense si verificano intorno alla mezzanotte ora locale», riporta Oliveira.

Poiché gli angoli di questi shock possono essere previsti fino a due ore prima dell’impatto, queste informazioni potrebbero consentirci di predisporre protezioni per le reti elettriche e altre infrastrutture vulnerabili prima che gli shock più forti e frontali colpiscano.

«Una cosa che gli operatori delle infrastrutture elettriche potrebbero fare per salvaguardare le loro apparecchiature è gestire alcuni circuiti elettrici specifici quando viene emesso un allarme di shock», suggerisce Oliveira. «In questo modo si eviterebbe che le correnti geomagnetiche indotte riducano la durata di vita delle apparecchiature».

Tuttavia, gli scienziati non hanno trovato forti correlazioni tra l’angolo di uno shock e il tempo necessario per colpire e quindi indurre una corrente. Questo potrebbe essere dovuto al fatto che per indagare questo aspetto sono necessarie altre registrazioni di correnti a diverse latitudini.

«I dati attuali sono stati raccolti solo in un luogo particolare, ovvero il sistema di gasdotti per il gas naturale di Mäntsälä», ammonisce Oliveira. «Sebbene Mäntsälä si trovi in una posizione critica, non fornisce un quadro a livello mondiale. Inoltre, i dati di Mäntsälä mancano di diversi giorni nel periodo esaminato, il che ci ha costretto a scartare molti eventi nel nostro database delle scosse. Sarebbe bello che le aziende elettriche di tutto il mondo rendessero i loro dati accessibili agli scienziati per gli studi», conclude il ricercatore.

Per saperne di più:

• Leggi su Frontiers in Astronomy and Space Sciences l’articolo “Spectacular auroras are caused by head-on blows to Earth’s magnetic field that could damage critical infrastructure” di Denny M. Oliveira, Eftyhia Zesta e Sergio Vidal-Luengo

Rappresentazione artistica della sonda spaziale Europa Clipper della Nasa, il cui lancio è previsto per ototbre. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

Il satellite mediceo Europa è uno fra i luoghi più promettenti per la ricerca di vita aliena nel Sistema solare. Ma l’ambiente che lo circonda potrebbe rivelarsi fatale per un’altra forma di “vita”: quella dei transistor a bordo di Europa Clipper, una missione Nasa da cinque miliardi di dollari che dovrebbe partire il prossimo ottobre, appunto, alla volta di Europa. Programma che ora rischia di poter subire un ritardo proprio a causa della resistenza alle radiazioni, che da quanto è emerso nei mesi scorsi risulta per alcuni transistor a bordo della sonda inferiore a quanto richiesto.

A mettere in allarme i tecnici della Nasa sono in particolare i chip con transistor a tecnologia Mosfet. Quelli utilizzati da Europa Clipper sono una versione blindata e irrobustita ad hoc: sono infatti progettati in modo da tollerare radiazioni da mille a tremila Gray (unità di misura della dose assorbita di radiazioni ionizzanti: tanto per farsi un’idea, per un essere umano già 6-8 Gray sono una dose letale). Quanto basta per resistere all’enorme flusso di radiazioni che dovrebbero incontrare nel corso della missione. Va infatti detto che, radioattivamente parlando, quello che Europa Clipper dovrà esplorare è l’ambiente più ostile di tutto il Sistema solare: al confronto, attraversare le fasce di Van Allen, dove le radiazioni sono circa 50 volte inferiori, è una passeggiata. Questo perché l’enorme campo magnetico del sistema gioviano – 20mila volte più forte di quello terrestre – intrappola le particelle cariche e le accelera ad altissime energie, producendo intense radiazioni che investono Europa e le altre lune interne.

Tornando ai transistor, i dati dei test ottenuti finora mostrano che alcuni potrebbero non soddisfare appieno gli stringenti requisiti della missione. Il sospetto che potessero non reggere all’intenso flusso di radiazioni del sistema gioviano aleggia da tempo, tanto che già a maggio una nota della Nasa riportava il problema. In queste settimane – il completamento dell’analisi preliminare è previsto per la fine di luglio – il team di Europa Clipper sta cercando di valutare quanti sono i transistor interessati, per capire se la ridondanza, comunque prevista, è sufficiente. O se, invece, occorrerà sostituirli. Un’operazione, quest’ultima, piuttosto complessa in questa fase della missione, al punto da poter richiedere un posticipo della data di lancio. Posticipo non indolore, va sottolineato: trattandosi di una missione interplanetaria, una variazione rispetto al calendario ottimale può comportare traiettorie assai più complesse e ritardi anche di anni sull’arrivo a destinazione. Sempre meglio, comunque, rispetto al rischio di scoprire che i transistor non avrebbero retto solo una volta giunti in orbita attorno a Europa.

Una spettacolare vista di un pozzo nel mare della Tranquillità. L’immagine è stata ottenuta dal Lunar Reconnaissance Orbiter nel 2012. Gli scienziati stimano che la profondità sia di circa 100 metri e abbia una larghezza che varia dai 100 ai 115 metri. Crediti: Nasa/Gsfc/Arizona State University

La superficie del nostro satellite naturale è ricoperta da milioni di crateri, ma ospita anche centinaia di cavità chiamate pozzi, pits in inglese. Alcune di esse, chiamate dagli addetti ai lavori skylights (in italiano, lucernari), sono grosse buche che si pensa siano state prodotte dal crollo del tetto di tubi di lava lunari. Si tratta di condotti cavi che si ipotizza si siano formati miliardi di anni fa, quando la Luna era ancora geologicamente attiva, in seguito a eruzioni vulcaniche e allo scorrere dei flussi di lava. Larghi diversi metri e lunghi decine di chilometri, simili condotti si possono trovare sulla Terra e anche nel sottosuolo di Marte. Sulla Luna, la loro presenza è stata a lungo teorizzata. Adesso, grazie a una ricerca guidata dall’Università di Trento, è arrivata la conferma: sotto la superficie del nostro satellite naturale c’è un tunnel lavico.

«Queste caverne sono state teorizzate per oltre 50 anni», dice Lorenzo Bruzzone dell’Università di Trento, coautore dello studio che riporta oggi la scoperta su Nature Astronomy. «Ora, per la prima volta, ne dimostriamo l’esistenza»

La scoperta del condotto lunare sotterraneo è stata possibile grazie ai dati ottenuti da Lro, il Lunar Reconnaissance Orbiter della Nasa, e in particolare grazie alle immagini radar che lo strumento Mini-Rf (Miniature Radio-Frequency) a bordo dell’orbiter ha acquisito di un “pozzo” – lo vedete nell’immagine qui accanto – situato all’interno del mare della Tranquillità, un’ampia pianura basaltica presente nel lato visibile del nostro satellite.

Passando al setaccio i dati di questa cavità – la più profonda a oggi nota sulla Luna – i ricercatori subito notano qualcosa di strano: un aumento della luminosità radar sul lato ovest del pozzo. Si tratta di un forte indizio della presenza di tali condotti. La conferma arriva grazie alle simulazioni: dando in pasto a un codice i dati radar, i ricercatori hanno ottenuto un modello 3D che, coerentemente con le osservazioni, suggerisce l’esistenza di un condotto che si espande nel sottosuolo dal lato ovest del pozzo.

«Nel 2010, nell’ambito della missione – tutt’ora in corso – Lro della Nasa, lo strumento Mini-Rf ha acquisito dati che mostrano la presenza di un pozzo nel mare della Tranquillità», ricorda Bruzzone. «A distanza di anni, abbiamo rianalizzato questi dati con le complesse tecniche di elaborazione del segnale sviluppate dal nostro team di recente, scoprendo dei riflessi radar provenienti dall’area del pozzo che sono ben spiegati dalla presenza di un condotto sotterraneo: è la prima prova diretta dell’esistenza di un tubo lavico accessibile sotto la superficie della Luna».

I ricercatori stimano che il condotto si trovi a una profondità di circa 130-170 metri, che sia lungo dai 30 agli 80 metri e largo circa 45. I risultati suggeriscono inoltre che il condotto sia leggermente inclinato, con una pendenza massima di 45 gradi. «Grazie all’analisi dei dati, siamo riusciti a creare il modello di una porzione del condotto», aggiunge Leonardo Carrer, ricercatore all’Università di Trento e primo autore dello studio. «La spiegazione più probabile delle nostre osservazioni è che si tratti di un tubo lavico cavo».

Modelli dei profili strutturali (a sinistra) e modelli 3D (a destra) del condotto scoperto dai ricercatori sotto il pozzo del mare della Tranquillità. Le linee continue e tratteggiate dei profili strutturali raffigurano rispettivamente ciò che si osserva e ciò che si ipotizza circa la morfologia del condotto. Crediti: Leonardo Carrer et al., Nature Astronomy, 2024

Lo studio in questione, che ha coinvolto anche ricercatori dell’Università di Padova e del La Venta Geographic Exploration Aps (che hanno contribuito alle analisi geologiche e alla modellazione del condotto individuato), ha notevoli implicazioni scientifiche per lo sviluppo delle future missioni di esplorazione umana della Luna. In quanto ad abitabilità, il nostro satellite naturale non è il luogo ideale dove vivere per fare ricerca scientifica. Le temperature superficiali sul suo lato visibile possono raggiungere i 127 °C, mentre quelle sul lato nascosto possono scendere fino a -173 °C. Neanche a luce incidente è messo meglio: le radiazioni cosmiche e solari possono essere fino a 150 volte più potenti di quelle che sperimentiamo sulla Terra, e la minaccia di impatto di meteoriti è costante. Tutte insieme queste condizioni determinano la necessità di individuare siti sicuri per la costruzione di future infrastrutture di ricerca in grado di sostenere un’esplorazione prolungata della Luna. Condotti di lava come quello individuato in questo studio potrebbero rappresentare una soluzione al problema.

Questa scoperta suggerisce che il pozzo nel mare della Tranquillità sia un sito promettente per una futura base lunare, concludono i ricercatori. Offrendo un riparo dal duro ambiente della superficie del nostro satellite, potrebbe favorire l’esplorazione umana a lungo termine.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Radar evidence of an accessible cave conduit on the Moon below the Mare Tranquillitatis pit”, di Leonardo Carrer, Riccardo Pozzobon, Francesco Sauro, Davide Castelletti, Gerald Wesley Patterson e Lorenzo Bruzzone

Distribuzioni delle emissioni di stelle, gas freddo e gas ionizzato nell’anello di Einstein PJ0116-24. Crediti: Daizhong Liu et al. / Nature Astronomy

La straordinaria immagine che vedete qui a fianco mostra uno degli oggetti più luminosi dell’universo lontano: la galassia PJ0116-24, una cosiddetta galassia infrarossa iperluminosa (HyLirg). Oggetti incredibilmente luminosi grazie all’intensa e vigorosa formazione stellare al loro interno, queste galassie emettono fino al 90 per cento della loro luce complessiva nella regione dell’infrarosso dello spettro. Ma cosa innesca questo fenomeno? In un recente studio guidato dall’istituto tedesco Max Planck per la fisica extraterrestre (Mpe) e dall’Osservatorio Purple Mountain, in Cina, sono state combinate le osservazioni delle potenti antenne cilene dell’Eso Vlt (Very Large Telescope) e Alma (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) per studiare il moto del gas in PJ0116-24. All’articolo scientifico che riporta il risultato, pubblicato oggi sulla rivista Nature Astronomy, hanno partecipato anche diversi ricercatori dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf).

Le antenne cilene hanno catturato l’elegante e raro spettacolo del cosiddetto anello di Einstein. La forma particolare di questo oggetto è causata dal fenomeno della lente gravitazionale, predetto da Albert Einstein nella sua teoria della relatività generale. Come funziona? L’immagine di una galassia distante è distorta dal campo gravitazionale di una galassia massiccia interposta, creando archi o anelli di luce. Gli astronomi sfruttano questo affascinante effetto per studiare oggetti lontanissimi, altrimenti invisibili con i telescopi da terra e dallo spazio.

PJ0116-24 si trova nell’universo remoto: è così lontana che la sua luce ha impiegato circa 10 miliardi di anni per raggiungere le nostre antenne a terra. Fortunatamente, una galassia in primo piano (non mostrata qui) ha agito – appunto – come una “lente d’ingrandimento”, piegando e ingrandendo la luce di PJ0116-24 dietro di essa, formando l’anello di Einstein che vediamo nell’immagine.

I dati di Alma in blu, i dati di Vlt/Eris in rosso-arancione. Crediti: Alma (Eso/Naoj/Nrao)/Eso/D. Liu et al.

«L’effetto lente gravitazionale la rende un anello quasi perfetto. Oggetti simili a questo», spiega Filippo Mannucci, dirigente di ricerca all’Inaf di Arcetri e co-autore della pubblicazione scientifica, «hanno sempre mostrato la presenza dello scontro tra due galassie. Al contrario, PJ0116-24 sembra costituita da un disco stellare simile a quelli scoperti e studiati nell’universo locale, dimostrando che questo livello di luminosità e simili tassi di formazione stellare possono essere raggiunti anche senza una drammatica fusione tra due galassie».

Un risultato sorprendente per il team di ricerca perché, contrariamente a quanto teorizzato in passato, lo studio dimostra che anche le galassie isolate possono diventare delle HyLirg attraverso processi interni, se il gas che forma le stelle viene rapidamente convogliato verso il centro della galassia.

I colori visibili nell’immagine – scelta oggi dall’Eso come picture of the week – corrispondono ai dati raccolti dai singoli strumenti: le antenne di Alma tracciano il gas freddo, visibile in blu, mentre il Vlt, con lo spettrografo Eris (Enhanced Resolution Imager and Spectrograph), traccia il gas caldo, mostrato in rosso/arancio. Grazie a queste dettagliate osservazioni, il team ha scoperto che il gas in questa galassia ruota in maniera ordinata, a differenza del caos previsto dopo una collisione galattica.

Con Eris sarà possibile osservare oggetti del Sistema solare, esopianeti e galassie lontane con un dettaglio senza precedenti, grazie anche al suo modulo per l’ottica adattiva completamente a firma italiana: l’Inaf è infatti impegnato in prima linea nella progettazione e nella realizzazione del modulo di ottica adattiva e calibrazione di Eris e nell’architettura generale del software di gestione di tutto lo strumento. In particolare l’Inaf di Arcetri è responsabile di tutto il sistema di ottica adattiva, l’architettura generale del software di gestione di tutto lo strumento è sotto la guida dei ricercatori dell’Inaf di Padova, e l’unità di calibrazione è stata invece realizzata da tecnologi e ricercatori dell’Inaf d’Abruzzo.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Detailed study of a rare hyperluminous rotating disk in an Einstein ring 10 billion years ago”, di Daizhong Liu et al., pubblicato

Guarda su MediaInaf Tv l’intervista a Filippo Mannucci:

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In viaggio verso Giove e le sue lune ghiacciate la sonda Juice (Jupiter Icy Moons Explorer) dell’Agenzia spaziale europea (Esa) si avvicinerà di nuovo alla Terra e alla Luna il 19 e 20 agosto prossimi ,stabilendo ben due record: il primo flyby del sistema Luna-Terra, chiamato Lega (Lunar-Earth Gravity Assist), e il primo aiuto gravitazionale doppio. Questa manovra, mai realizzata in precedenza, permetterà di cambiare la velocità e la direzione di Juice, preparando la sonda al successivo sorvolo ravvicinato di Venere nell’agosto del 2025. Si tratta di un’impresa audace: il più piccolo errore potrebbe deviare Juice in modo irreversibile.

Infografica del complesso piano di volo di Juice attraverso il sistema solare. In basso è riportata una timeline con le tappe fondamentali della missione. Il flyby Luna-Terra dell’agosto 2024 è cerchiato in rosso. Crediti: Esa

Dopo il lancio della missione nell’aprile del 2023, il Lega del mese prossimo è il primo passo di Juice nella danza verso il sistema di lune gioviano, che dista in media “solo” 800 milioni di km dalla Terra. Senza la sequenza di flyby previsti, il viaggio di Juice verso Giove richiederebbe un’impossibile quantità di propellente a bordo, circa 60mila kg. Quindi la sonda spaziale ha preso la “strada panoramica”, utilizzando la gravità di altri pianeti per regolare con cura la sua traiettoria attraverso lo spazio e assicurarsi di arrivare a Giove con la giusta velocità e direzione. Questo percorso incredibilmente complesso e in continuo mutamento è stato pianificato con cura dal team dedicato all’analisi della missione di Juice negli ultimi 20 anni. In modo controintuitivo, utilizzare la fionda gravitazionale Luna-Terra per rallentare Juice in questo punto del suo viaggio è effettivamente più efficiente che usarlo per accelerarlo. Se si fosse utilizzato questo sorvolo ravvicinato per dare una spinta a Juice verso Marte, avremmo dovuto aspettare a lungo per il successivo flyby planetario. Questa prima manovra di “frenata” è un modo per prendere una scorciatoia attraverso l’attuale Sistema solare interno.

Simulazione del doppio flyby Luna-Terra in programma ad agosto, Crediti: Esa/Lightcurve Films/R. Andres

Gli operatori della missione hanno già modificato il percorso di Juice per assicurarsi che arrivi il 19 agosto prima alla Luna, e un giorno dopo alla Terra, esattamente al momento giusto, con la velocità e direzione corrette. Sono fiduciosi del successo, ma si tratta di una sfida rischiosa che nessun’altra missione spaziale ha mai affrontato prima. Juice passerà estremamente vicino sia alla Luna che alla Terra, il che significa che è richiesta un’accuratezza millimetrica in tempo reale in tutte le manovre di navigazione. Dal 17 al 22 agosto Juice sarà in continuo contatto con le stazioni terrestri in tutto il mondo. Ogni secondo del tragitto, giorno e notte, gli operatori terranno sotto controllo i dati trasmessi da Juice, apportando eventuali piccoli aggiustamenti necessari per mantenere l’astronave nel giusto percorso.

Come se tutto ciò non fosse abbastanza, durante il Lega l’Esa attiverà anche i dieci strumenti scientifici a bordo della sonda. Infatti questa manovra fornisce un ambiente di test ideale per i team degli strumenti che analizzeranno per la prima volta i dati raccolti dallo spazio. «Ogni strumento viene calibrato in laboratorio prima del lancio, ma le condizioni nello spazio non sono completamente riproducibili sulla Terra», spiega Pasquale Palumbo, ricercatore all’Inaf di Roma e principal investigator dello strumento Janus a bordo di Juice. «Per questo, la possibilità di verificare e affinare le calibrazioni in volo è una opportunità unica: la Luna è un calibratore ideale, dal momento che ne conosciamo la superficie con grande dettaglio e in diversi colori (o bande spettrali, nel visibile e vicino infrarosso). La Terra, per la sua variabilità, pone maggiori problemi, ma può fornire misure complementari a quelle derivate osservando la Luna. Per questo sono state programmate alcune complesse operazioni anche della fotocamera multibanda Janus. Simuleremo una tipica operazione di flyby come quelle previste fra qualche anno sui satelliti galileiani di Giove, con la differenza che osserveremo un oggetto noto: potremo confrontare cosi i nostri dati con l’ampio database di dati lunari e terrestri per prepararci al meglio alle operazioni nel sistema di Giove».

Gli strumenti scientifici a bordo di Juice. Crediti: Esa

Verrà attivato anche lo strumento Majis, che acquisirà immagini in combinazione con lo strumento orbitale Prisma dell’Agenzia spaziale italiana (Asi). «Essendo Majis uno spettrometro a immagini, acquisiremo sia immagini che spettri ma di una zona molto ristretta vista la breve distanza dai target», dice il principal investigator dello strumento, Giuseppe Piccioni, ricercatore all’Inaf di Roma. «Oltre all’opportunità della calibrazion, avremo comunque modo di fare interessanti studi scientifici per entrambi i target. Una novità assoluta riguarda la combinazione delle osservazioni di Majis e Janus con Prisma, lo strumento orbitale terrestre gestito dall’Asi. Aggiungerà un plus importante sia per la calibrazione degli strumenti che per la scienza della Terra».

Quindi, dita incrociate per questo evento unico. Juice potrebbe essere visibile con un binocolo potente o con un piccolo telescopio, ma purtroppo volerà sopra il sudest asiatico e l’Oceano Pacifico, e non sarà dunque visibile dall’Italia. Ma non disperiamo: l’Esa condividerà sui social media le foto scattate da Juice durante tutto il flyby non appena saranno ricevute sulla Terra.

Le prime cinque immagini rilasciate da Jwst il 12 luglio 2022. Crediti: Nasa, Esa, Csa e Stsci

È il 12 luglio di due anni fa, l’Europa si sta riprendendo dalle ondate di calore di giugno e si appresta ad affrontarne di nuove, in quello che si rivelerà essere uno dei mesi di luglio più caldi della storia recente. Anche nella comunità astronomica c’è grande fervore. Figurativo, s’intende. La primissima immagine a colori del telescopio spaziale James Webb (Jwst), resa pubblica a sorpresa durante la notte, ha già strabiliato gli occhi di mezzo mondo con un tripudio di galassie, ma il meglio – si mormora – deve ancora venire. Si attende con trepidazione la diretta web durante la quale le agenzie spaziali statunitense, europea e canadese sveleranno altri quattro ritratti dell’universo immortalato dal nuovo gioiello dell’astrofisica.

Le prime immagini di Jwst: due anni dopo

Allo Space Telescope Science Institute (Stsci) di Baltimora, invece, si inizia finalmente a respirare. Da oltre un mese, più di trenta persone stanno lavorando senza indugio per consegnare all’umanità un regalo cosmico mai visto prima. «Per via delle tempistiche imposte dalle fasi di lancio, dispiegamento e controllo orbitale di Jwst, il nostro lavoro sulle Early Release Observations (Ero) è stato compresso in un periodo di sei settimane, dall’inizio di giugno fino al 12 luglio 2022», racconta a Media Inaf Joe DePasquale, principal science visuals developer presso l’Office of Public Outreach a Stsci. «All’interno di questa finestra di sei settimane, abbiamo osservato con successo tutti gli obiettivi che avevamo scelto, abbiamo ridotto i dati, applicando la migliore calibrazione allora possibile, e infine abbiamo elaborato le immagini a colori. È stato un periodo incredibilmente stressante e allo stesso tempo magico».

Alyssa Pagan (seduta, a sinistra), Joe DePasquale (seduto, al centro, con l’indice puntato in avanti) e altri membri del team Webb Ero mentre discutono la composizione finale di una delle prime immagini di Jwst, a giugno 2022. Crediti: Stsci

In quelle sei settimane, DePasquale e il team Webb Ero, composto da scienziati, grafici e redattori scientifici, si riunivano quotidianamente per esaminare i dati più recenti e monitorare il programma di osservazione, in vista della tanto sospirata release. Il resto, lo sappiamo, è storia. Non solo dell’astronomia o della comunicazione scientifica. Storia della cultura pop. Le prime immagini di Jwst hanno collezionato duecento miliardi di impressioni online. Con una popolazione globale che, nel luglio 2022, sfiorava gli otto miliardi, questo significa che ogni persona sulla Terra con accesso a canali di notizie o a una connessione internet ha avuto molteplici opportunità di ammirarle. E se quegli scatti “rubati” al cosmo sono in grado di parlare a un pubblico di gran lunga più vasto di coloro che intendono analizzare scientificamente i dati di Jwst, uno degli artefici è proprio DePasquale.

Joe DePasquale, principal science visuals developer presso l’Office of Public Outreach allo Space Telescope Science Institute di Baltimora

«Non avrei mai immaginato di potermi trovare in questa posizione», ammette. «Sapevo di voler lavorare nel campo dell’astronomia e intuitivamente sapevo che erano sempre gli aspetti visivi dell’astronomia a catturare la mia immaginazione, ma non pensavo nemmeno che questo tipo di lavoro esistesse». Finiti gli studi in astronomia all’Università di Villanova, Pennsylvania, a cavallo del nuovo millennio si trasferisce a Boston, dove di giorno lavora all’analisi e calibrazione dati del telescopio spaziale Chandra della Nasa, mentre di sera frequenta corsi di formazione in grafica, design e pittura e suona in una band attiva ancora oggi. Questa commistione di interessi lo porta a cambiare carriera: dai dati di Chandra passa alla divulgazione, iniziando a elaborare le immagini del potente telescopio a raggi X per far apprezzare le sue osservazioni dell’universo energetico al grande pubblico.

Da una missione all’altra, il salto è breve. «Quando ero a Villanova», ricorda DePasquale, «sentivo parlare dei piani per il Next Generation Space Telescope, che sarebbe poi diventato il telescopio spaziale James Webb. Ho sempre pensato che una carriera a lungo termine nel campo dell’astronomia avrebbe probabilmente coinvolto questo telescopio». Così, quando nel 2016 legge l’annuncio di una posizione nel campo dell’elaborazione di immagini aperta da Stsci in vista del lancio di Jwst, non si lascia scappare l’occasione. Certo, trasferirsi da Boston a Baltimora con tutta la famiglia è un bel cambiamento, ma ancora oggi ammette di doversi dare un pizzicotto almeno una volta a settimana per assicurarsi di non star sognando.

Ma i colori sono veri?

Sei immagini dei Pilastri della Creazione (a sinistra) scattate da diversi filtri della fotocamera NirCam di Jwst. A ciascuna immagine è stato applicato un singolo colore, a seconda del filtro usato. Una volta combinati, diventano l’immagine composita (a destra). Crediti:

«La maggior parte del mio lavoro consiste nel produrre immagini composite a colori a partire dalle osservazioni monocromatiche dei telescopi spaziali Webb o Hubble», chiarisce DePasquale. Le fotocamere di Jwst, come quelle di Hubble e di tutti i telescopi, raccolgono immagini monocromatiche. In bianco e nero. Certo, usando filtri disparati sono in grado di cogliere le molteplici “sfumature” dell’universo, osservando stelle, nebulose e galassie in tutti i colori: non solo quelli percepibili dall’occhio umano ma anche e soprattutto quelli – molto più numerosi – a cui i nostri occhi sono ciechi.

Jwst è un esempio da manuale: il potente osservatorio spaziale scruta il cielo nelle lunghezze d’onda, a noi invisibili, dell’infrarosso. Le immagini che raccoglie quotidianamente sono “istantanee” – si fa per dire, poiché richiedono generalmente diverse ore di osservazione – dello stesso corpo celeste in tanti filtri diversi. Separatamente.

Quando arrivano a Terra, ciascuna di queste immagini ha l’aspetto di una fotografia in bianco e nero. Ogni punto di ogni immagine – o pixel, del resto parliamo di immagini digitali – porta un pezzetto di informazione: quanta luce il telescopio ha misurato in quella direzione e in quella particolare lunghezza d’onda. A prima vista, potrebbero sembrare tutte uguali. Guardando con attenzione, però, ogni “bianco e nero” è diverso dagli altri, e a seconda del filtro adoperato racchiude indizi diversi sulla composizione chimica e le proprietà fisiche di quell’oggetto.

Tre immagini “grezze” dei Pilastri della Creazione osservati con la fotocamera NirCam a bordo di Jwst a lunghezze d’onda di 0,9, 3,35 e 4,44 micron (rispettivamente a sinistra, al centro e a destra) nell’ambito del programma Ero a giugno 2022. Fonte: Esa Jwst Science Archive

«Spesso le persone ci chiedono se queste immagini sono reali, se sono effettivamente quello che potrebbero vedere anche loro», aggiunge la collega Alyssa Pagan, science visuals developer presso l’Office of Public Outreach a Stsci. «Assicuriamo loro sempre, e con enfasi, che si tratta di dati veri che sono stati catturati dallo spazio, quindi di immagini reali, anche se c’è necessariamente un livello di interpretazione e traduzione per trasmettere qualcosa che non possiamo vedere».

Assegnare colori alla luce che non siamo in grado di vedere, sottolinea, è un po’ come trasporre una musica da un’ottava che solo i cani possono sentire, a un’altra ottava udibile per gli esseri umani. «La melodia e il rapporto tra le varie note rimangono gli stessi se la spostiamo di un’ottava verso il basso o verso l’alto in modo da potercela godere», suggerisce l’esperta di grafica astronomica. Ogni immagine ha una storia diversa. A seconda delle esigenze scientifiche, Jwst può osservare con diversi filtri, su un un campo di vista più o meno esteso, per un tempo più o meno lungo. Una volta raccolti i dati, inizia il lavoro di Pagan, DePasquale e colleghi.

«Selezioniamo filtri specifici che esaltano i dettagli e comunicano la scienza dell’oggetto astronomico nel modo più chiaro ed esteticamente accattivante», spiega Pagan. «Abbiniamo i colori ai filtri in ordine cromatico applicando alla luce infrarossa lo stesso sistema con cui vediamo la luce visibile». Niente di nuovo: pensiamo a una delle immagini astronomiche più famose, i “Pilastri della Creazione”, opera del telescopio spaziale Hubble.

Due sequenze che mostrano l’elaborazione grafica di un’immagine dei Pilastri della Creazione ottenuta con il telescopio spaziale Hubble utilizzando due diversi schemi per assegnare i colori ai tre diversi filtri. Lo schema mostrato nella sequenza in basso, che riprende il modello Rgb, è nota anche come “Hubble palette” (cliccare per ingrandire). Crediti: Nasa/J. DePasquale (Stsci)

Si tratta in realtà di tre immagini, corrispondenti a tre diverse lunghezze d’onda della luce visibile: una più corta, una intermedia e un’altra più lunga. Tre immagini monocromatiche. In bianco e nero. Per creare quella a colori, all’immagine ottenuta nel filtro corrispondente alla lunghezza d’onda più corta viene assegnato il canale corrispondente al blu (colore che ha effettivamente lunghezza d’onda più corta) e poi, a seguire, alle immagini ottenute nei filtri a lunghezze d’onda maggiori vengono assegnati rispettivamente il canale verde e poi quello rosso.

È la stessa tecnica alla base della fotografia digitale: si chiama Rgb e la usiamo ogni volta che scattiamo una foto con il nostro cellulare. Solo che con Jwst c’è un livello di astrazione aggiuntivo, sempre per quella storia dell’infrarosso: non possiamo associare i “colori” corrispondenti alle lunghezze d’onda dei filtri osservati perché, semplicemente, non potremmo vederli. Così il team di Stsci trasforma le lunghezze d’onda dell’infrarosso nei colori visibili «in modo che ai filtri con la lunghezza d’onda più corta venga assegnato il canale blu», nota Pagan, «e ai filtri con la lunghezza d’onda più lunga venga assegnato il rosso».

Al cospetto di Hubble

Pagan ha un percorso complementare rispetto a quello del collega DePasquale: inizia con studi di arte e design alla Towson University, contea di Baltimora, poi la curiosità verso il cosmo la porta a intraprendere una seconda laurea, questa volta in astronomia, all’Università del Maryland, College Park. Non ha in mente punti d’incontro tra le due strade, segue soltanto la sua passione.

Alyssa Pagan, science visuals developer presso l’Office of Public Outreach allo Space Telescope Science Institute di Baltimora

Passa qualche anno prima del momento “eureka”, durante il corso di astronomia osservativa: «è stato allora che ho capito che c’era qualcuno dietro la produzione di tutte quelle belle immagini accattivanti che avevo visto dello spazio», precisa, «e che il telescopio spaziale Hubble non “sputava fuori” le immagini così». Sulle tracce di quelle splendide visioni dell’universo e del processo dietro la loro composizione, Pagan scopre il centro Stsci di Baltimora e inizia a seguire quasi compulsivamente la pagina web con le opportunità lavorative dell’istituto. Finché non appare l’annuncio di un lavoro. Un lavoro da sogno. «Questo lavoro descriveva una nicchia molto specifica di abilità artistiche e scientifiche che, in maniera assolutamente casuale, avevo forgiato».

Quando si unisce al team, nel 2019, manca ormai poco al lancio di Jwst. Certo, considerata la lunghissima storia di rinvii, con tanto di rischi che l’intera missione potesse essere cancellata, le precauzioni non sono mai troppe. Finalmente, il giorno di Natale del 2021 il più “canzonato” dei telescopi spaziali prende il volo e, sarà forse anche per tutti quei ritardi che hanno permesso di controllare ogni cosa, tutto funziona alla perfezione. «Riuscivo a malapena a contenere l’entusiasmo», ricorda DePasquale. Il team segue il lancio e la complessa sequenza di dispiegamento con il fiato sospeso. «Quando sono arrivate le prime immagini ingegneristiche per verificare l’allineamento dello specchio, sapevamo che l’osservatorio era in condizioni ottimali e pronto per iniziare le osservazioni».

La scelta dei primi corpi celesti su cui posare l’ambizioso “occhio” da dieci miliardi di dollari di Jwst è un esercizio tutt’altro che banale a cui un gruppo di lavoro internazionale, formato da rappresentanti delle varie agenzie spaziali coinvolte nella missione, sta lavorando già da anni. DePasquale, che ne fa parte sin dai primi giorni a Stsci, ricorda i tantissimi target analizzati, target che coprono un’ampia varietà di fenomeni astrofisici per poter dimostrare al meglio le capacità del nuovo osservatorio. Viste le enormi incertezze sulla data di lancio, nulla può essere lasciato al caso. «Bisognava tenere in considerazione il fatto che Webb riesce a vedere solo alcune porzioni di cielo nei diversi periodi dell’anno«, continua. «Se il lancio fosse stato ritardato, come è avvenuto più volte, gli obiettivi a nostra disposizione sarebbero completamente cambiati. Abbiamo dovuto pianificare tutto questo e mettere su diversi programmi di osservazione di emergenza a seconda di quando sarebbe effettivamente avvenuto il lancio».

Un lavoro arduo, impegnativo, meticoloso, con sfide e imprevisti ma anche un piccolo, grande privilegio: Pagan e DePasquale sono tra i primi al mondo a poter contemplare le nuove immagini mozzafiato del cosmo. «Quando ho visto per la prima volta i dati di Jwst sono rimasta sbalordita, estasiata e anche sollevata», confessa Pagan, richiamando alla mente il momento in cui, in una sala riunioni a Stsci, sono arrivati i primi dati: era la Nebulosa della Tarantola, un’enorme nube di gas e polvere nella quale prendono forma nuove stelle. In gergo, la chiamano 30 Doradus, perché si trova nella costellazione del Dorado, rappresentata in molti atlanti celesti come un pesce spada.

Joe DePasquale al computer, elaborando l’immagine della Nebulosa della Tarantola osservata da Jwst. Crediti: Stsci

«È stato il nostro primo assaggio dell’incredibile risoluzione e nitidezza del telescopio», aggiunge DePasquale. «Eppure, mi chiedevo ancora se le immagini sarebbero state colorate e drammatiche come quelle di Hubble». Scientificamente, è sempre stato evidente che Jwst avrebbe cambiato completamente la nostra visione del cosmo, ma agli occhi del grande pubblico, sarebbe stato in grado di competere con un’icona del calibro di Hubble? L’esperto di grafica astronomica non dissimula le perplessità serbate a lungo, finché finalmente, una volta assemblata per la prima volta la composizione cromatica della nebulosa, tutte le preoccupazioni si sono dissolte.

NirCam: la vedetta del vicino infrarosso

Non poteva augurarsi un miglior successore, il buon vecchio Hubble che, anche con qualche acciacco, continua a fornire il suo lodevole servizio alla comunità astronomica. Lo pensa anche Mario Gennaro, astrofisico italiano che, sempre in quel di Baltimora, coordina le operazioni scientifiche di NirCam (Near Infrared Camera), una delle due fotocamere di bordo, quella dedicata al vicino infrarosso – le lunghezze d’onda di poco maggiori rispetto alla luce visibile – a cui dobbiamo le spettacolari immagini che oggi popolano ogni angolo del web. «Jwst è già diventato famoso come il suo predecessore», afferma Gennaro a Media Inaf. «L’impatto nell’immaginario pubblico, il modo in cui Hubble ha avvicinato la gente comune all’astronomia, è stato unico. Avevamo bisogno di un degno erede, e penso che Jwst si stia rivelando assolutamente all’altezza».

Mario Gennaro, Jwst NirCam operations lead allo Space Telescope Science Institute di Baltimora

Certo, NirCam non si limita a scattare splendide fotografie del cosmo, ci tiene a precisare l’astrofisico originario di Lecce, laurea a Pisa, dottorato a Heidelberg, in Germania, approdato a Stsci in tempi non sospetti, quando il lancio di Jwst era ancora un appuntamento lontano. «NirCam è una macchina molto versatile con un sacco di capacità: è la fotocamera con i pixel più raffinati di Jwst, e permette di raggiungere il massimo livello di dettaglio possibile». Ma è in grado di fare molto altro, dalla spettroscopia alle osservazioni su periodi di tempo molto lunghi – da molte ore ad alcuni giorni – per cercare piccolissime variazioni nella luminosità, fino alla coronografia, per schermare la luce proveniente da sorgenti molto brillanti e isolare oggetti più fiochi. Le ultime due caratteristiche fanno di Jwst un eccellente cacciatore di pianeti extrasolari, tematica ritenuta quasi futuristica quando la missione è stata progettata, negli anni Novanta del secolo scorso, a cui oggi è dedicata una frazione significativa del tempo dell’osservatorio.

NirCam funge anche da “vedetta” tecnica per tutto l’osservatorio. «Siamo il sensore di fronte d’onda di Jwst», aggiunge Gennaro. «Grazie a delle ottiche speciali, NirCam permette ai nostri esperti di misurare, ogni due giorni, le deviazioni del fronte d’onda rispetto allo stato “nominale” per decidere se dobbiamo fare dei piccoli aggiustamenti ai 18 segmenti dello specchio primario e “rimetterli in asse”. In questo modo tutti gli strumenti di Jwst, non solo NirCam, godono della miglior possibile qualità dell’immagine».

Questa immagine mostra, al centro, la stella luminosa usata per valutare l’allineamento delle ottiche di Webb e dello strumento NirCam. Le ottiche del telescopio, comunque, sono così sensibili che le galassie e le stelle che si vedono sullo sfondo sono visibili. Crediti: Nasa/Stsci

Sarà per questo che, alle immagini di fantasmagoriche nebulose, ne preferisce un’altra, più sobria. Ritrae una stella. Una sola stella, in primo piano. «Non è spettacolare, ma ha un valore immenso per me che ci ho lavorato», commenta l’astrofisico, ripensando alla foto scattata a marzo del 2022, in pieno commissioning. «È l’immagine ufficiale di quando abbiamo detto: “Lo specchio è perfettamente allineato, NirCam è perfettamente a fuoco, tutto è perfetto, meglio di ciò che potevamo immaginare”. Il prodotto finale del lavoro di centinaia di persone che hanno pensato, costruito e operato Jwst, e in particolare NirCam».

Non serve aguzzare la vista per scorgere, anche in questa immagine puramente tecnica, realizzata per verificare l’allineamento delle ottiche di bordo, una moltitudine di galassie che fanno capolino dall’universo lontano. Basta sbirciare tra le “punte” della stella, quei picchi di diffrazione dalla forma caratteristica a raggiera che abbiamo imparato a riconoscere in tutte le immagini che da allora sforna il telescopio. Di cosa si tratta?

«Spesso ricevo domande dal pubblico su questi artefatti quando presento le immagini di Jwst: mi chiedono se rappresentano la realtà e, in caso contrario, da cosa sono causati», riferisce a Media Inaf Nathalie Nguyen-Quoc Ouellette, Jwst Canadian outreach scientist all’Università di Montreal, nella provincia canadese del Quebec. «Spiego loro che queste stelle sono molto luminose ed essenzialmente “disperdono” la loro luce, ma il modo in cui lo fanno dipende esclusivamente dalla forma dello specchio del telescopio utilizzato». La maggior parte delle immagini astronomiche a cui avevamo fatto l’abitudine, prima di Jwst, provengono infatti da telescopi con uno specchio circolare, come lo stesso Hubble o i quattro giganti da otto metri che formano il Very Large Telescope dell’Eso. In quel caso, la luce delle stelle, anziché in un punto viene “spalmata” su un piccolo disco di forma circolare, circondato da anelli concentrici, con quattro punte che richiamano i quattro elementi di sostegno dello specchio secondario.

La differenza tra la figura di diffrazione di Hubble (a sinistra) e di Webb (a destra). Crediti: Nasa, Esa, Csa, L. Hustak (Stsci), J. DePasquale (Stsci)

«Poiché Jwst ha uno specchio così unico, la sua struttura conferisce una firma diversa ai picchi di diffrazione, dando luogo a questi sei grandi picchi con due mini picchi al centro della linea orizzontale», aggiunge Ouellette, che paragona queste figure di diffrazione alla “firma” che un artista appone sulle proprie opere. «Se stai guardando l’immagine di un telescopio spaziale e non sai con certezza quale telescopio l’abbia scattata, puoi cercare questi picchi di diffrazione e controllare se corrispondono alla firma di Jwst o a quella di Hubble, per esempio. È un bel trucchetto per impressionare gli amici, per chi ha amici nerd come me!».

Dalla scienza alle immagini – e viceversa

È passato un anno, è sempre il 12 luglio, siamo nel 2023 e la temperatura è ancora più alta. Tra le ondate di calore che imperversano nell’estate dell’emisfero nord, in un mese destinato a diventare il più caldo mai registrato (finora…), la comunità astronomica celebra un anno di scienza con Jwst. Centinaia di nuove pubblicazioni, nuove scoperte e, soprattutto, nuove domande.

Il complesso molecolare Rho Ophiuchi, immortalato con la fotocamera NirCam di Jwst. Crediti: Nasa, Esa, Csa, Stsci, K. Pontoppidan (Stsci); Elaborazione: A. Pagan (Stsci)

A Stsci, si festeggia con una nuova immagine dalle sfumature tenui, che ricorda quasi un quadro impressionista. Raffigura la gigantesca nube chiamata Rho Ophiuchi, il vivaio stellare più vicino alla Terra. Tra i vortici intricati di gas e polvere, si affaccia una manciata di stelle che sfoggiano l’autografo a sei punte (più due) di Jwst. Per Alyssa Pagan, che ne ha curato la composizione a colori, assurge subito al rango delle preferite, «non solo per la sua bellezza, ma per la pietra miliare che rappresenta», riconosce. «A quel punto, lavoravo con i dati di Webb da più di un anno e finalmente mi sentivo più a mio agio: ho sviluppato nuove tecniche e una comprensione dei dati più ricca di sfumature, che mi ha permesso di ottenere un approccio più sinergico e, penso, un’immagine di qualità superiore».

L’immagine di Rho Ophiuchi è basata su osservazioni realizzate in cinque dei filtri di NirCam tra marzo e aprile 2023, nell’ambito di un’estensione del programma Webb Ero, dedicato a immortalare corpi celesti particolarmente scenografici per continuare a condividere le meraviglie del cosmo con il pubblico anche dopo le prime release. Che siano dedicate alla divulgazione, come in questo caso, oppure alla ricerca scientifica, come nella maggior parte dei casi, ogni immagine «nasce da un processo competitivo per ottenere tempo di osservazione», nota Gennaro. «Gli scienziati di tutto il mondo scrivono proposte che vengono revisionate dai loro pari, e solo le migliori – circa una su dieci – riescono ad ottenere del tempo. Il mio lavoro consiste nel far sì che chi intende usare NirCam per la loro scienza sia in grado di scrivere una proposta dall’inizio alla fine, e che lo strumento operi come previsto nell’eseguire le osservazioni desiderate».

L’astrofisico, che nella sua ricerca si occupa di formazione stellare, si è aggiudicato una quarantina di ore per poter osservare, proprio con NirCam, le stelle più deboli in una galassia satellite della Via Lattea, chiamata Bootes I. L’obiettivo è comprendere come si formano le stelle in una galassia che è sì una nostra vicina di casa, ma è di fatto un “fossile locale” delle galassie primordiali che Jwst riesce a vedere a malapena, senza poter distinguere le stelle individualmente. «C’è tanto di più nei dati grezzi, che naturalmente lo scienziato in me guarda solo a quelli per qualunque applicazione quantitativa», non nasconde Gennaro. «Ma l’entusiasta in me si ferma sempre nei corridoi a guardare le immagini spettacolari prodotte dai nostri esperti di outreach. Credo che senza il fascino di quelle immagini non avrei lo stesso stimolo nel guardare i dati grezzi».

Questo articolo è il primo di una serie che inauguriamo oggi e che, per qualche settimana, ogni venerdì, si addentrerà nei meandri delle spettacolari immagini realizzate dal telescopio spaziale James Webb: come nascono, come vengono realizzate, e come influenzano la nostra percezione del cosmo

Guarda il servizio video su MediaInaf Tv:

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Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “The Jwst Early Release Observations” di Klaus M. Pontoppidan, Jaclyn Barrientes, Claire Blome, Hannah Braun, Matthew Brown, Margaret Carruthers, Dan Coe, Joseph DePasquale, Néstor Espinoza, Macarena Garcia Marin, Karl D. Gordon, Alaina Henry, Leah Hustak, Andi James, Ann Jenkins, Anton M. Koekemoer, Stephanie LaMassa, David Law, Alexandra Lockwood, Amaya Moro-Martin, Susan E. Mullally, Alyssa Pagan, Dani Player, Charles Proffitt, Christine Pulliam, Leah Ramsay, Swara Ravindranath, Neill Reid, Massimo Robberto, Elena Sabbi, Leonardo Ubeda, Michael Balogh, Kathryn Flanagan, Jonathan Gardner, Hashima Hasan, Bonnie Meinke e Antonella Nota

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Rappresentazione artistica dell’oggetto interstellare ‘Oumuamua. Crediti: Nasa, Esa e Joseph Olmsted e Frank Summers dell’StScI

Secondo uno studio dell’Università del Michigan, fino al 60% degli oggetti near-Earth (i cosiddetti Neo) potrebbero essere comete oscure, misteriosi asteroidi che orbitano intorno al Sole e che probabilmente contengono – o contenevano, in precedenza – ghiaccio. Più in generale, i risultati suggeriscono che gli asteroidi della fascia principale possono avere ghiaccio nel sottosuolo, cosa che peraltro si sospettava fin dagli anni ’80. Lo studio, che vede tra i coautori Davide Farnocchia, intervistato recentemente da Media Inaf, è stato pubblicato la settimana scorsa su Icarus.

Le comete oscure sono tali – nel senso di “misteriose” – perché combinano caratteristiche sia degli asteroidi che delle comete. Gli asteroidi sono corpi rocciosi normalmente privi di ghiaccio che orbitano vicino al Sole, in genere all’interno della cosiddetta linea del ghiaccio. Ciò significa che sono sufficientemente vicini al Sole perché l’eventuale ghiaccio trasportato sublimi, ovvero si trasformi direttamente da solido a gas. Le comete sono corpi ghiacciati che mostrano una chioma sfocata. Il ghiaccio che sublima porta con sé la polvere, creando la “nube” che circonda la cometa. Inoltre, le comete presentano in genere lievi accelerazioni non dovute alla gravità ma alla sublimazione del ghiaccio, chiamate appunto accelerazioni non gravitazionali.

Lo studio ha esaminato sette comete oscure e stima che tra lo 0,5 e il 60% di tutti gli oggetti vicini alla Terra potrebbero essere comete oscure, che non hanno code ma presentano accelerazioni non gravitazionali. I ricercatori suggeriscono inoltre che queste comete provengono probabilmente dalla fascia degli asteroidi e, proprio perché presentano accelerazioni non gravitazionali, che gli asteroidi della fascia principale contengano ghiaccio.

«Gli oggetti vicini alla Terra non rimangono a lungo sulle loro orbite attuali perché l’ambiente vicino alla Terra è disordinato», spiega Aster Taylor, il primo autore. «Rimangono nell’ambiente vicino alla Terra solo per circa 10 milioni di anni. Poiché il Sistema solare è molto più antico, gli oggetti near-Earth devono arrivare da qualche parte: siamo costantemente alimentati da oggetti near-Earth provenienti da un altro luogo, molto più vasto».

Per determinare l’origine di questa popolazione di comete, Taylor e collaboratori hanno creato modelli dinamici che assegnano accelerazioni non gravitazionali agli oggetti di diverse popolazioni. Poi hanno modellato il percorso che questi oggetti avrebbero seguito in base alle loro accelerazioni per un periodo di 100mila anni. Molti di questi oggetti sono finiti proprio dove oggi si trovano le comete oscure e gli autori hanno scoperto che, tra tutte le potenziali fonti, la fascia principale degli asteroidi è il luogo di origine più probabile.

Una delle comete oscure, chiamata 2003 Rm – che transita lungo un’orbita ellittica vicino alla Terra, poi verso Giove e di nuovo davanti alla Terra – segue la stessa traiettoria che ci si aspetterebbe da una cometa della famiglia di Giove. Al contrario, le altre comete oscure del campione provengono probabilmente dalla fascia interna della cintura degli asteroidi. Poiché le comete oscure hanno probabilmente del ghiaccio nel loro interno, questo dimostra che il ghiaccio è presente nella parte interna della fascia principale degli asteroidi.

I ricercatori hanno poi applicato una teoria nota alla loro popolazione di comete oscure per determinare perché gli oggetti sono così piccoli e ruotano rapidamente. Le comete sono strutture rocciose legate tra loro da ghiaccio. Quando vengono urtate all’interno della linea di ghiaccio del Sistema solare, il ghiaccio inizia a rilasciare gas. Questo non solo provoca l’accelerazione dell’oggetto, ma può anche farlo ruotare molto velocemente, tanto da spaccarsi. «Anche questi pezzi saranno ricoperti di ghiaccio, quindi ruoteranno sempre più velocemente fino a rompersi in altri pezzi», spiega Taylor.

I ricercatori ritengono che mentre 2003 Rm era un oggetto più grande che è stato allontanato dalla parte più esterna della fascia principale degli asteroidi, gli altri sei oggetti che hanno esaminato provengono probabilmente dalla parte interna della fascia principale degli asteroidi e sono stati prodotti da un oggetto più grande che è stato colpito e poi è andato distrutto.

Per saperne di più:

• Leggi su Icarus l’articolo “The dynamical origins of the dark comets and a proposed evolutionary track” di Aster G. Taylor, Jordan K. Steckloff, Darryl Z. Seligman, Davide Farnocchia, Luke Dones, David Vokrouhlický, David Nesvorný, Marco Micheli

Mosaico composto da 102 immagini ottenute dall’orbiter Viking 1 che mostra il pianeta Marte. Crediti: Jpl-Caltech/Nasa

Nel campo delle scienze planetarie ci sono tante domande aperte. Tra tutte, una in particolare ha catturato l’attenzione degli scienziati per decenni: nella sua storia evolutiva, Marte ha mai ospitato una qualche forma di vita? Una risposta certa ancora non c’è. Quel che è certo, però, è che per trovarla è fondamentale acquisire informazioni sulle sue passate condizioni climatiche: era un mondo caldo e umido, con mari e fiumi molto simili a quelli che si trovano oggi sulla Terra? Oppure era un pianeta gelido e arido, e quindi potenzialmente meno incline a ospitare la vita come la conosciamo?

Un nuovo studio condotto da un team di scienziati guidato dalla University of Nevada Las Vegas (Unlv), negli Usa, ha ora trovato prove a sostegno di quest’ultima ipotesi. I risultati della ricerca sono pubblicati su Nature Communications Earth & Environment.

Il punto di partenza di questo studio è stato la comparazione delle caratteristiche chimiche e mineralogiche del suolo di Marte, in particolare del cratere Gale, con quelle di alcuni siti terrestri considerati in un certo senso analoghi di Marte. Il perché di queste analisi comparative lo spiega Anthony Feldman, scienziato del Desert Research Institute di Las Vegas e primo autore dello studio: «Il cratere Gale è un paleo-lago. Un tempo, dunque, vi scorreva acqua, ma quali erano le condizioni ambientali che sussistevano su Marte quando c’era quest’acqua? Non esiste un analogo terrestre diretto della superficie marziana, poiché le condizioni tra Marte e la Terra sono molto diverse, ma possiamo osservare la tendenza delle condizioni climatiche terrestri e usarle per cercare di estrapolare queste informazioni».

Gli scienziati usano spesso le rocce per descrivere il clima di un pianeta. Il motivo è semplice: i minerali presenti possono raccontare la storia evolutiva del paesaggio nel tempo. Capire meglio come si sono formati questi materiali può dunque aiutare a rispondere alla domanda su quali fossero un tempo le condizioni climatiche del Pianeta rosso. E quali dati sui terreni e sulle rocce di Marte utilizzare per comprendere il suo clima se non quelli inviatici dal cratere Gale dal rover Curiosity.

Il bordo e il fondo del cratere Gale visto dal rover Curiosity. Crediti: Nasa

Il rover della Nasa ha studiato il cratere in questione sin dal 2011. Le sue analisi sul suolo di Marte forniscono una testimonianza del clima del pianeta in un periodo compreso tra 3 e 4 miliardi di anni fa, una finestra temporale in cui si ritiene che l’acqua fosse relativamente abbondante; lo stesso periodo di tempo in cui sulla Terra è apparsa per la prima volta la vita.

Nel cratere Gale, in particolare, Curiosity – o meglio, lo strumento Chemistry and Mineralogy a bordo del rover – ha trovato la presenza di un particolare materiale chiamato dagli addetti ai lavori X-ray amorphous material, materiale amorfo ai raggi X. Si tratta di componenti del suolo che non hanno la tipica struttura cristallina della maggior parte dei minerali terrestri e quindi non possono essere facilmente caratterizzati utilizzando tecniche tradizionali come la diffrazione a raggi X. Oltre a individuarlo, su questo materiale Curiosity ha condotto analisi chimiche, scoprendo l’abbondante presenza di ferro e silice e una scarsa presenza di alluminio.

Spinti dal fatto che già precedenti lavori avevano identificato una classe di sostanze amorfe, gli allumino-silicati, come precursori dei minerali argillosi, composti abbondanti sul nostro pianeta, lo scopo dei ricercatori era dunque quello di individuare sulla Terra siti le cui rocce contenessero un simile materiale con una simile composizione. Per farlo, hanno visitato tre località alla ricerca di materiale amorfo ai raggi X: gli altipiani del Gros Morne National Park sull’Isola di Terranova, in Canada, la catena montuosa Klamath Mountains, in California settentrionale e un’area della città di Pickhandle Gulch, in Nevada. Si tratta di tre siti che i ricercatori si aspettavano contenessero rocce chimicamente simili al materiale amorfo ai raggi X del cratere Gale.

Una vista degli altipiani dell’Isola di Terranova, il sito nel quale i ricercatori hanno trovato rocce con composizione chimica analoga al materiale amorfo ai raggi X di Marte. Crediti: Anthony Feldman/Dri

In ogni sito, gli scienziati hanno esaminato campioni di rocce mediante analisi di diffrazione a raggi X e microscopia elettronica a trasmissione. I dati così ottenuti sono stati quindi comparati con quelli raccolti da Curiosity sul cratere Gale. L’indagine in questione ha permesso ai ricercatori di trovare materiali chimicamente analoghi al materiale amorfo ai raggi X di Marte nella sola Isola di Terranova, un luogo caratterizzato da un clima subartico, con temperature che variano da -7,0 gradi Celsius in gennaio a 15,7 gradi in agosto, con una temperatura media annua di 3,9 gradi e con una media annua di precipitazioni di 120,4 cm, distribuite in modo relativamente uniforme nel corso dell’anno sia sotto forma di neve che di pioggia. È un luogo relativamente arido, spiegano i ricercatori, dove sono presenti pochi arbusti e pini rachitici.

Stando a questi risultati, le conclusioni dei ricercatori sono due. La prima è che la presenza e la persistenza di questo materiale amorfo secondario ricco di ferro sulla Terra sia promossa da climi freddi. La seconda, che è una diretta conseguenza della prima, è che l’abbondante presenza e la persistenza di materiale amorfo ricco di ferro nel cratere Gale di Marte sia coerente con la presenza nel suo passato di un clima subartico, fresco e relativamente umido, seguito da condizioni di gelo e aridità a lungo termine.

«Questo studio migliora la nostra comprensione del clima di Marte», conclude Feldman. «I risultati suggeriscono che l’abbondanza di questo materiale nel cratere Gale è coerente con la presenza di condizioni subartiche, simili a quelle che vedremmo, ad esempio, in Islanda».

Per saperne di più:

• Leggi su Communications Earth and Environment l’articolo “Fe-rich X-Ray amorphous material records past climate and persistence of water on Mars” di Anthony D. Feldman, Elisabeth M. Hausrath, Elizabeth B. Rampe, Valerie Tu, Tanya S. Peretyazhko, Christopher DeFelice & Thomas Sharp

Costruire una base lunare per garantire una permanenza umana a lungo termine sulla Luna. Questa è una delle intenzioni del programma della Nasa Artemis, che già da alcuni anni sta studiando e testando soluzioni, innanzitutto per il prossimo allunaggio, e poi anche per utilizzare il nostro satellite come ponte fra la Terra e l’esplorazione spaziale più profonda. Fra le questioni da affrontare, i costi. Quelli del trasporto dei materiali, per esempio, che raggiungono gli 1,2 milioni di dollari per chilogrammo. E l’unica alternativa sembra essere quella di trovare un metodo efficace per procurarsi i “mattoni” in situ. Ci hanno pensato gli scienziati del Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (Kict), in Corea del sud, in un nuovo studio pubblicato nel Journal of building engineering.

Fotografia (sopra) e immagine a raggi X (sotto) di un blocco sinterizzato fabbricato nei laboratori della Future & Smart Construction Research Division del Kict, in Corea. Crediti: Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology

La risorsa più facilmente reperibile sulla Luna è, naturalmente, ciò di cui la sua superficie è fatta, ovvero la regolite lunare. Le particelle fini di cui è composta possono essere saldate fra loro attraverso un processo chiamato sinterizzazione, che sfrutta il calore per conferire una forma compatta a un materiale polveroso senza portarlo fino alla temperatura di fusione. Per farlo, sulla Luna forse ancor più che sulla Terra, date le difficoltà logistiche, occorre pensare a un processo energeticamente efficiente. Gli autori dello studio propongono, dunque, di sfruttare le microonde: nei laboratori della Future & Smart Construction Research Division del Kict, hanno utilizzato la sinterizzazione a microonde per produrre blocchi (mattoni) dal simulante di regolite lunare riscaldandola e compattandola.

Bisogna però fare attenzione: quando si utilizzano le microonde per riscaldare la regolite lunare, si possono formare punti caldi e freddi qua e là, che inducono una fuga termica localizzata ostacolando un riscaldamento e una sinterizzazione uniformi. Per risolvere questo problema, è stato stabilito un programma di riscaldamento graduale con temperature e tempi di permanenza specifici. Inoltre, la regolite lunare contiene sostanze volatili, tra cui l’acqua, il cui riscaldamento può causare crepe interne durante la sinterizzazione. Un problema che può essere attenuato – dicono gli autori dello studio – utilizzando un simulante di regolite lunare preriscaldato in condizioni di vuoto a 250°C.

Dopo aver costruito questi mattoni lunari, occorre valutarne la qualità, sottoponendoli a carotaggi in punti specifici. Secondo le misure effettuate, la densità media, la porosità e la resistenza alla compressione dei campioni carotati sono risultati rispettivamente di circa 2,11 g/cm³, 29,23% e 13,66 MPa. Si tratta di valori riproducibili ripetendo il processo, cosa che garantisce la possibilità di costruirne un gran numero, se il processo dovesse essere adottato davvero per costruzioni lunari. Gli autori sottolineano che si tratta della prima volta che la tecnica della sinterizzazione a microonde riesce a produrre corpi omogenei e di dimensioni paragonabili a veri mattoni da costruzione (100 mm × 100 mm × 50 mm). Prima di fare troppi progetti, però, occorre convalidare questa tecnologia in ambienti spaziali, e verificare che sia effettivamente riproducibile sulla superficie lunare, in futuro.

Per saperne di più:

• Leggi sul Journal of building engineering l’articolo “Optimized manufacturing process of homogeneous microwave-sintered blocks of KLS-1 lunar regolith simulant“, di Hyunwoo Jin, Jangguen Lee, Li Zhuang , Sun Yeom, Hyu-Soung Shin e Young-Jae Kim

Un atomo di Rydberg ha un elettrone che si trova lontano dal nucleo. Crediti: Tu Wien

Un cristallo è una struttura solida costituita da atomi con una disposizione regolare nello spazio. Nel 2012, il premio Nobel Frank Wilczek propose l’esistenza di un cristallo temporale, ossia di un oggetto che si ripete non nello spazio bensì nel tempo. Si tratta di un nuovo tipo di materia detta non-equilibrium matter che ha la peculiarità di non raggiungere mai l’equilibrio termico: si modifica costantemente nel tempo ma torna sempre nella configurazione iniziale alla fine di un periodo, dimostrando stabilità e resilienza alle perturbazioni.

Per anni l’idea di Wilczek ha suscitato molte polemiche. Alcuni consideravano i cristalli temporali impossibili in linea di principio, mentre altri cercavano di trovare delle scappatoie e di realizzarli in condizioni particolari. Le prime prove di osservazioni di cristalli temporali sono state pubblicate nel 2017 sulla rivista Nature. Ora, all’Università Tsinghua, in Cina, e con il supporto della Tu Wien, in Austria, è stato creato un tipo particolarmente spettacolare di cristallo temporale. Per farlo, i ricercatori hanno utilizzato la luce laser e atomi molto speciali, gli atomi di Rydberg, con un diametro diverse centinaia di volte superiore al normale. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Physics.

Anche il ticchettio di un orologio è un esempio di movimento temporalmente periodico. Tuttavia, non avviene da solo: qualcuno deve aver caricato l’orologio e averlo fatto partire a una certa ora. Questo momento iniziale determina la tempistica dei ticchettii. Con un cristallo temporale è diverso: secondo l’idea di Wilczek, la periodicità dovrebbe sorgere spontaneamente, anche se in realtà non c’è alcuna differenza fisica tra i diversi “punti” nel tempo.

«La frequenza del ticchettio è predeterminata dalle proprietà fisiche del sistema, ma i tempi in cui si verifica il ticchettio sono completamente casuali; questo è noto come rottura spontanea della simmetria», spiega Thomas Pohl dell’Istituto di Fisica Teorica della Tu Wien, responsabile degli aspetti teorici dello studio che ha portato alla scoperta di un cristallo temporale. La luce laser è stata diffusa in un contenitore di vetro riempito con un gas di atomi di rubidio ed è stata misurata l’intensità del segnale luminoso che arrivava all’altra estremità del contenitore.

«Si tratta di un esperimento statico in cui non viene imposto alcun ritmo specifico al sistema», spiega Pohl. «Le interazioni tra luce e atomi sono sempre le stesse, il raggio laser ha un’intensità costante. Ma sorprendentemente, si è scoperto che l’intensità che arriva all’altra estremità della cella di vetro inizia a oscillare secondo schemi altamente regolari».

Un sistema statico con un ingresso continuo di luce porta a segnali periodici dipendenti dal tempo. Crediti: Tu Wien

La chiave dell’esperimento è stata preparare gli atomi in modo particolare: gli elettroni di un atomo possono orbitare intorno al nucleo seguendo percorsi diversi, a seconda della loro energia. Se si fornisce energia all’elettrone più esterno, la sua distanza dal nucleo atomico può diventare molto grande. In casi estremi, può trovarsi a diverse centinaia di volte la distanza dal nucleo rispetto al solito. In questo modo si creano atomi con un guscio elettronico gigante, i cosiddetti atomi di Rydberg.

«Se gli atomi nel nostro contenitore di vetro sono predisposti in questi stati Rydberg e il loro diametro diventa enorme, anche le forze tra questi atomi diventano molto grandi», spiega Pohl. «E questo a sua volta cambia il modo in cui interagiscono con il laser. Se si sceglie la luce laser in modo che possa eccitare contemporaneamente due diversi stati di Rydberg in ogni atomo, si genera un circuito di retroazione che provoca oscillazioni spontanee tra i due stati atomici. Questo a sua volta porta all’assorbimento oscillante della luce». Da soli, gli atomi giganti incespicano a un ritmo regolare, che si traduce nel ritmo dell’intensità luminosa che arriva all’estremità del contenitore di vetro.

«Abbiamo creato un nuovo sistema che fornisce un potente banco di prova per approfondire la nostra comprensione del fenomeno dei cristalli temporali in un modo che si avvicina molto all’idea originale di Frank Wilczek», conclude Pohl. «Oscillazioni precise e autosostenute potrebbero essere utilizzate, ad esempio, per realizzare sensori. Gli atomi giganti con stati Rydberg sono già stati utilizzati con successo per tali tecniche in altri contesti».

Le applicazioni possibili dei cristalli temporali sono svariate e possono portare enormi miglioramenti, specialmente nello sviluppo di computer quantistici e orologi atomici, fondamentali anche in campo astrofisico.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Physics l’articolo “Dissipative time crystal in a strongly interacting Rydberg gas” di Xiaoling Wu, Zhuqing Wang, Fan Yang, Ruochen Gao, Chao Liang, Meng Khoon Tey, Xiangliang Li, Thomas Pohl e Li You

Da sinistra, progressivi ingrandimenti sull’ammasso stellare Omega Centauri. Nel pannello di destra, la zona circolare indica la regione dove dovrebbe essere situato il buco nero di massa intermedia. La barretta orizzontale in basso a destra del riquadro indica una lunghezza in scala di 0,1 anni luce.
Crediti: ESA/Hubble & NASA, M. Häberle (MPIA)

Osservando Omega Centauri con un piccolo telescopio, non appare diversa dagli altri cosiddetti ammassi globulari: una spettacolare collezione sferica di stelle, così densa verso il centro che diventa impossibile distinguere le singole stelle. Questo nuovo studio, guidato da Maximilian Häberle (Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg, Mpia) e a cui partecipa anche Mattia Libralato dell’Inaf – Istituto Nazionale di Astrofisica (e precedentemente in forza all’Aura per l’Agenzia Spaziale Europea presso lo Space Telescope Science Institute), porta nuova luce su questo oggetto celeste, confermando ciò che gli astronomi ipotizzavano da tempo: Omega Centauri ospita un buco nero centrale. Il buco nero sembra essere l'”anello mancante” tra i suoi simili di taglia stellare, che hanno masse comprese tra una e alcune decine di masse solari, e quelli supermassicci, con masse di milioni o miliardi di volte quelle del Sole, situati al centro delle galassie. Omega Centauri sembra essere il nucleo di una piccola galassia separata la cui evoluzione è stata interrotta quando è stata inglobata dalla Via Lattea.

Mattia Libralato, coautore dell’articolo appena pubblicato sulla rivista Nature che descrive la scoperta, commenta: «L’esistenza di buchi neri di massa intermedia al centro degli ammassi globulari è un argomento molto controverso perché questi oggetti sono elusivi ed è difficile dedurre la loro presenza. In questa analisi sono state trovate sette stelle vicino al centro di Omega Centauri la cui velocità molto elevata e posizione sono compatibili con la presenza di un buco nero con una massa di almeno 8.200 volte quella del Sole al centro dell’ammasso. La scoperta di queste stelle è una delle prove più solide che sia stata raccolta dell’esistenza di un buco nero di massa intermedia”.

L’attuale teoria dell’evoluzione delle galassie ipotizza che le prime galassie dovessero avere buchi neri centrali di dimensioni intermedie, che sarebbero poi cresciuti nel tempo man mano che quelle galassie si evolvevano, inglobando galassie più piccole (come ha fatto la nostra Via Lattea) o fondendosi con galassie più grandi. Tali buchi neri di medie dimensioni sono notoriamente difficili da trovare: le galassie come la nostra Via Lattea hanno superato quella fase, contenendo ora buchi neri centrali molto più grandi, mentre le galassie nane invece sono difficili da osservare e rendono estremamente complicato rilevare i loro buchi neri centrali con la tecnologia attuale. Sebbene esistano candidati promettenti, fino ad ora non è mai stato rilevato un buco nero di massa intermedia.

Nadine Neumayer, capo gruppo al Mpia, e Anil Seth, dell’Università dello Utah, nel 2019 hanno dato vita ad un progetto di ricerca mirato a migliorare la comprensione della storia della formazione di Omega Centauri: identificare le stelle in rapido movimento attorno al buco nero centrale per poi misurarne la massa. Maximilian Häberle, uno studente di dottorato al Mpia, ha guidato il lavoro creando un enorme catalogo con i movimenti delle stelle in Omega Centauri e misurando le velocità di 1,4 milioni di stelle. Per questo lavoro, sono state utilizzate oltre 500 immagini di Hubble dell’ammasso, prodotte con lo scopo di calibrare gli strumenti del satellite, ma che con le loro visualizzazioni ripetute di Omega Centauri, si sono rivelate il set ideale di dati.

«Cercare stelle in rapido movimento e documentarne il movimento era come cercare il proverbiale ago in un pagliaio” dice Häberle, che ha trovato ben sette stelle in rapido movimento in una piccola regione al centro di Omega Centauri dove non vi è nessun oggetto visibile. Tali stelle, con diverse velocità e direzioni di movimento, hanno permesso a Häberle e ai suoi colleghi di determinare la presenza di una massa centrale in Omega Centauri, di almeno 8.200 masse solari.

A una distanza di circa 18.000 anni luce, questo è l’esempio del più vicino buco nero massiccio ad oggi conosciuto. Infatti il buco nero supermassiccio nel centro della Via Lattea è a una distanza di circa 27.000 anni luce da noi. Questa rilevazione non solo promette di risolvere il dibattito decennale sul buco nero di massa intermedia in Omega Centauri, ma fornisce, in generale, anche il miglior candidato, fino ad ora, della rilevazione di un buco nero di massa intermedia.

«Negli ultimi 10 anni, l’astrometria, e in particolare lo studio della cinematica interna degli ammassi globulari, ha vissuto un vero e proprio “Rinascimento” grazie alla missione Gaia” ricorda Libralato. “Tuttavia, regioni affollate come il centro degli ammassi globulari sono difficili, e in alcuni casi impossibili, da studiare anche con Gaia, lasciando Hubble come unica risorsa. Il lavoro di Maximilian dimostra che anche dopo più di 30 anni dal suo lancio, il telescopio Hubble è uno dei migliori strumenti per ottenere astrometria di alta precisione in regioni estremamente affollate come il centro degli ammassi globulari”.

Neumayer, Häberle e i loro colleghi ora intendono studiare il centro di Omega Centauri con ancora maggiore dettaglio. Hanno già ottenuto l’approvazione per misurare il movimento delle stelle in rapido movimento utilizzando il James Webb Space Telescope. L’utilizzo successivo di strumenti attualmente in costruzione, come Gravity+ al Vlt dell’Eso e Micado all’Extremely large telescope, potrebbe portare a misure più accurate delle posizioni delle stelle di quelle ottenute con le immagini di Hubble. L’obiettivo a lungo termine è determinare come le stelle accelerano e come curvano le loro orbite. Seguire le orbite intere delle stelle, come per le osservazioni del buco nero al centro della Via Lattea che hanno portato al premio Nobel, è un progetto per le future generazioni di astronomi. Infatti, la piccola massa del buco nero per Omega Centauri si traduce in tempi scala dieci volte più grandi rispetto a quelli utilizzati per lo studio del centro della Via Lattea, ovvero periodi orbitali di più di cento anni.

Per saperne di più:

• L’articolo “Fast-moving stars around an intermediate-mass black hole in ω Centauri”, di Häberle M., Anil Seth, Andrea Bellini, Mattia Libralato, Holger Baumgardt, Matthew Whitaker, Mayte Alfaro Cuello, Jay Anderson, Nikolay Kacharov, Sebastian Kamann, Antonino Milone, Renuka Pechetti e Glenn van de Ven è stato pubblicato online sulla rivista Nature

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L’esopianeta temperato Lhs 1140 b potrebbe essere un mondo completamente ricoperto di ghiaccio (a sinistra), simile alla luna di Giove Europa, oppure un mondo di ghiaccio con un oceano substellare liquido e un’atmosfera nuvolosa (al centro). Lhs 1140 b è grande 1,7 volte la Terra (a destra) ed è l’esopianeta in zona abitabile più promettente finora trovato. Crediti: Benoit Gougeon, Université de Montréal

Un team internazionale di astronomi guidato dall’Università di Montréal ha fatto una scoperta entusiasmante sul già noto esopianeta Lhs 1140 b: potrebbe essere una promettente super-Terra ricoperta di ghiaccio o acqua.

Quando è stato scoperto, gli astronomi hanno ipotizzato che Lhs 1140 potesse essere un mini-Nettuno: un pianeta essenzialmente gassoso di dimensioni molto ridotte rispetto a Nettuno. Ma dopo aver analizzato i dati del James Webb Space Telescope (Jwst) raccolti nel dicembre 2023, insieme a quelli ottenuti precedentemente con altri telescopi spaziali come Spitzer, Hubble e Tess, sono giunti a una conclusione molto diversa.

Situato a circa 48 anni luce dalla Terra nella costellazione della Balena, Lhs 1140 b sembra essere uno degli esopianeti più promettenti nella zona abitabile della sua stella, potenzialmente in grado di ospitare un’atmosfera e persino un oceano di acqua liquida. I risultati di questa scoperta saranno presto pubblicati su The Astrophysical Journal Letters.

Il pianeta orbita attorno a una stella nana rossa di bassa massa, grande circa un quinto del Sole. L’esopianeta ha affascinato gli scienziati sin dalla sua scoperta, perché è fra i più vicini al Sistema solare che si trova nella zona abitabile della sua stella. Gli esopianeti che si trovano in questa “zona Goldilocks” (o Riccioli d’oro, dalla famosa favola) hanno temperature che permettono all’acqua di trovarsi in forma liquida.

All’inizio di quest’anno, i ricercatori guidati da Charles Cadieux hanno ottenuto nuove stime di massa e raggio del pianeta con un’accuratezza eccezionale, paragonabile a quelle dei noti pianeti di Trappist-1: 1,7 volte le dimensioni della Terra e 5,6 volte la sua massa.

Come si diceva all’inizio, una delle questioni aperte su Lhs 1140 b era se si trattasse di un mini-Nettuno (un piccolo gigante gassoso con una spessa atmosfera ricca di idrogeno) o di una super-Terra (un pianeta roccioso più grande della Terra). Quest’ultimo scenario include la possibilità di un cosiddetto mondo iceano– dalle parole hydrogen (idrogeno) e ocean (oceano) – con un oceano liquido globale avvolto da un’atmosfera ricca di idrogeno, che avrebbe mostrato un segnale atmosferico ben distinto, osservabile con il potente telescopio Webb.

Gli autori dello studio sono riusciti a ottenere prezioso tempo di osservazione con Webb lo scorso dicembre, durante il quale hanno osservato due transiti di Lhs 1140 b usando lo strumento canadese Niriss (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph). L’analisi di queste osservazioni ha escluso lo scenario del mini-Nettuno e ottenuto prove consistenti che suggeriscono che l’esopianeta Lhs 1140 b sia di fatto una super-Terra che potrebbe anche avere un’atmosfera ricca di azoto. Se questo risultato venisse confermato, Lhs 1140 b sarebbe il primo pianeta temperato a mostrare prove di un’atmosfera secondaria, formatasi dopo la formazione iniziale del pianeta.

Le stime basate su tutti i dati accumulati rivelano che Lhs 1140 b è meno denso di un pianeta roccioso con una composizione simile alla Terra, il che suggerisce che il 10-20% della sua massa potrebbe essere sotto forma di acqua. Potrebbe trattarsi di un mondo acquatico, dunque, probabilmente simile a un pianeta “palla di neve”, o a un pianeta di ghiaccio con un potenziale oceano liquido nella zona sub-stellare – l’area della superficie del pianeta rivolta sempre verso la stella ospite, dato che il pianeta si trova in rotazione sincrona (come avviene per la Luna).

Inoltre, i modelli attuali indicano che se avesse un’atmosfera simile a quella della Terra, Lhs 1140 b potrebbe essere un pianeta palla di neve con un vasto oceano “a occhio di bue” di circa 4mila chilometri di diametro, equivalente alla metà della superficie dell’Oceano Atlantico. La temperatura superficiale al centro di questo oceano alieno potrebbe addirittura raggiungere i 20 gradi centigradi: da farci il bagno, insomma.

Per confermare la presenza e la composizione dell’atmosfera di Lhs 1140 b e discernere tra gli scenari di pianeta palla di neve e pianeta con un oceano a occhio di bue sono necessarie ulteriori osservazioni. Gli autori dello studio hanno sottolineato la necessità di effettuare ulteriori misurazioni dei transiti e delle eclissi con il telescopio Webb, concentrandosi su un segnale specifico che potrebbe rivelare la presenza di anidride carbonica. Questa caratteristica è fondamentale per comprendere la composizione atmosferica e rilevare potenziali gas serra che potrebbero indicare condizioni di abitabilità sull’esopianeta.

«Rilevare un’atmosfera simile a quella terrestre su un pianeta temperato significa spingere le capacità di Webb ai suoi limiti: è fattibile, abbiamo solo bisogno di molto tempo di osservazione», afferma René Doyon, principal investigator di Niriss. «L’attuale accenno a un’atmosfera ricca di azoto richiede una conferma con ulteriori dati. Abbiamo bisogno di almeno un altro anno di osservazioni per confermare che Lhs 1140 b ha un’atmosfera, e probabilmente di altri due o tre per rilevare l’anidride carbonica».

Data la limitata visibilità di Lhs 1140 b con Webb – sono possibili al massimo otto osservazioni all’anno – gli astronomi avranno bisogno di diversi anni di osservazioni per rilevare l’anidride carbonica e confermare la presenza di acqua liquida sulla superficie del pianeta.

«Tra tutti gli esopianeti temperati attualmente conosciuti, Lhs 1140 b potrebbe essere la nostra migliore possibilità di confermare un giorno, in modo indiretto, la presenza di acqua liquida sulla superficie di un mondo alieno al di là del nostro sistema solare», conclude Cadieux. «Si tratterebbe di un’importante pietra miliare nella ricerca di esopianeti potenzialmente abitabili».

Per saperne di più:

• Leggi su arXiv il pre-print dell’articolo “Transmission Spectroscopy of the Habitable Zone Exoplanet LHS 1140 b with JWST/NIRISS” di Charles Cadieux, René Doyon, Ryan J. MacDonald, Martin Turbet, Étienne Artigau, Olivia Lim, Michael Radica, Thomas J. Fauchez, Salma Salhi, Lisa Dang, Loïc Albert, Louis-Philippe Coulombe, Nicolas B. Cowan, David Lafrenière, Alexandrine L’Heureux, Caroline Piaulet, Björn Benneke, Ryan Cloutier, Benjamin Charnay, Neil J. Cook, Marylou Fournier-Tondreau, Mykhaylo Plotnykov, Diana Valencia

Il primo decollo del nuovo razzo dell’Agenzia spaziale europea, Ariane 6. Crediti: Esa

È partito oggi, martedì 9 luglio, alle 21 dallo spazioporto europeo di Kourou, in Guyana Francese, il nuovo razzo Ariane 6 dell’Agenzia Spaziale Europea (Esa). Un progetto che ha visto il coinvolgimento di partner industriali in 13 paesi europei e che inaugura una nuova era per il trasporto spaziale europeo. Con Ariane 6, infatti, l’Europa dello spazio ritrova la propria autonomia dopo il pensionamento del precedente vettore Ariane 5, che ha volato 117 volte tra il 1996 e il 2023. A bordo del razzo ci sono cinque esperimenti scientifici, alcuni rilasciati durante il volo e altri che raccoglieranno dati dall’interno dello stadio superiore del razzo. Si chiamano Peregrinus, Parisat, Sidloc, LiFi and Ypsat.

«Il primo volo di un nuovo razzo è sempre un momento incredibile, perché ci sono centinaia di migliaia di dettagli che devono funzionare in perfetta armonia, per la prima volta insieme in modo completo», afferma Loïc Bourillet, responsabile del Collective Launch Service Procurement dell’Esa.

E così è andata, per Ariane 6. Dopo essere stato posticipato di un’ora, dalle 20.00 alle 21.00 italiane, a causa di un “piccolo problema” nell’acquisizione dei dati rilevato sul segmento di terra, il lancio e le fasi successive sono state eseguite in maniera nominale. Fino al raggiungimento dell’orbita circolare finale, a 580 chilometri di altezza, e alla separazione del payload, poco più di un’ora dopo il lancio.

Un nuovo inizio per l’Esa, dicevamo. E proprio in virtù di questa ritrovata autonomia, il design del nuovo razzo europeo è all’insegna della versatilità, potendo assumere due configurazioni diverse a seconda delle prestazioni richieste. Una prima versione con due booster, chiamata Ariane 62 e alta 56 metri – questa la versione utilizzata durante il lancio di prova – che può lanciare carichi utili fino a circa 4,5 tonnellate in orbita di trasferimento geostazionario o fino a 10,3 tonnellate in orbita terrestre bassa; e una versione con quattro booster, Ariane 64, alta 62 metri e in grado di lanciare carichi utili di circa 11,5 tonnellate in orbita di trasferimento geostazionario e 21,6 tonnellate in orbita terrestre bassa. Lo scopo è acquisire, al “prezzo” di un unico vettore, la flessibilità di lanciare carichi pesanti e leggeri in un’ampia gamma di orbite per applicazioni come l’osservazione della Terra, le telecomunicazioni, la meteorologia, la scienza e la navigazione. A carico completo, Ariane 6 peserà quasi 900 tonnellate al lancio, equivalente circa a un aereo passeggeri Airbus A380 e mezzo.

Rappresentazione delle due configurazioni in cui è disponibile il nuovo razzo Ariane 6 dell’Esa, suddiviso nelle parti (gli stadi) che lo compongono. Crediti: Esa – D. Ducros

Ma vediamo un po’ più nel dettaglio com’è suddiviso il razzo. Ariane 6 è composto da tre sezioni principali – i cosiddetti “stadi” – utili a fornire la spinta necessaria a far volare il carico: due o quattro booster, lo stadio principale inferiore e lo stadio superiore. Li potete vedere nello schema a sinistra. I booster a lato dello stadio principale forniscono la spinta al momento del decollo e si separano poco più di due minuti dopo l’accensione; successivamente si accende lo stadio principale alimentato da un motore Vulcain 2.1 a combustibile liquido – una versione aggiornata del motore Vulcain dell’Ariane 5 – che si separa dopo circa 7 minuti e 40 secondi dal lancio, e per ultimo si accende lo stadio superiore, alimentato da un motore Vinci riaccendibile che funziona, come lo stadio principale, con ossigeno e idrogeno liquidi. Accendendosi a più riprese, questo motore consente ad Ariane 6 di mettere in orbita più satelliti in un’unica missione; una volta consegnati tutti i carichi utili, poi, si accende un’ultima volta per smaltire in modo sicuro lo stadio superiore, assicurandosi che non diventi un detrito spaziale e non minacci altri oggetti in orbita. Infine, il fairing, ovvero la struttura a cono con cui termina la parte superiore del razzo: è costruita in composito di fibra di carbonio e polimeri e si divide in due verticalmente, esponendo gli esperimenti scientifici – in questo caso – o i nuovi satelliti che trasporterà nello spazio. Anche questa parte è disponibile in diverse versioni intercambiabili a seconda del carico del lancio.

Nello specifico di questo volo inaugurale, l’ogiva del razzo contiene due capsule di rientro e diversi satelliti programmati per volare liberi, posizionati in cima al razzo in ordine di rilascio. Verranno liberati dopo poco più di un’ora dal lancio, a una quota di circa 600 chilometri sopra la Terra. Non solo, altri esperimenti rimarranno fissati allo stadio superiore dell’Ariane 6 e raccoglieranno dati per tutta la durata del volo. Passeranno circa tre ore dall’accensione dei booster alla prima manovra di passivazione, e se tutto procederà come previsto, sentiremo presto e spesso parlare di questo nuovo razzo, che supporterà le numerose missioni spaziali nelle quali l’Esa è impegnata.

«Sono fiducioso perché abbiamo fatto tutto quello che andava fatto», ha detto all’Ansa il direttore del Trasporto spaziale dell’Agenzia Spaziale Europea, Toni Tolker-Nielsen. «Se tutto andrà bene per l’Ariane 6 sono previsti 6 lanci nel 2025 e 8 nel 2026».

Riproduzione artistica di una pulsar millisecondo. Crediti: NASA/Goddard Space Flight Center/Dana Berry

Le pulsar millisecondo sono stelle di neutroni estremamente dense che nascono in seguito alla morte di una stella massiccia sotto forma di esplosione di supernova. Sono gli astri più piccoli e magnetizzati che si conoscano, motivo per il quale sono considerati dagli addetti ai lavori dei laboratori naturali, utili per studiare il comportamento della materia sotto campi gravitazionali e magnetici estremi. Ma non solo: sono anche le stelle a più rapida rotazione scoperte fino a oggi. Per via dell’accrescimento di materia da una stella compagna, riescono infatti a vorticare su sé stesse fino a centinaia di volte al secondo, caratteristica che le rende dei veri e propri fari cosmici.

Come partecipante di uno stage estivo svolto presso il Naval Research Laboratory (Nlr) nell’ambito del Naval Research Enterprise Internship Program, l’obiettivo di Amaris McCarver, giovane laureanda della Texas Tech University (Usa), era quello di scovare questi fari cosmici all’interno di densi ammassi stellari.

Per farlo, la stagista aveva a disposizione i dati d’archivio ottenuti dal Very large array Low-band Ionosphere and Transient Experiment (Vlite), un esperimento che, tramite l’utilizzo di una rete di antenne radio situate nel New Mexico (Usa), il Very large Array, consente ai ricercatori di monitorare il cielo a basse frequenze radio. Operativo dall’agosto del 2017, l’esperimento Vlite registra circa 6mila ore di dati all’anno e ha un archivio che copre circa il 98 per cento del cielo nord.

Spulciando attentamente tra questi dati, e precisamente tra quelli ottenuti dal luglio 2017 a luglio 2022, e servendosi di dati aggiuntivi di diverse survey radio a diverse frequenze, alla fine Amaris ce l’ha fatta: in uno spicchio di cielo contenente ammassi globulari privi di pulsar precedentemente note, trova dieci candidate trottole spaziali che ruotano al millisecondo, tra le quali ce n’è una che pulsar al millisecondo lo è sicuramente, Glimpse-C01A: la prima pulsar al millisecondo confermata presente all’interno dell’ammasso stellare Glimpse-C01. La conferma che si tratti proprio di una pulsar al millisecondo arriva dal National Radio Astronomy Observatory, grazie a tecniche di ricerca degli impulsi di recente sviluppo. La scoperta è descritta in uno studio pubblicato di recente su The Astrophysical Journal.

«È stato emozionante vedere un progetto di internato funzionare con così tanto successo», dice Amaris, che per la sua scoperta ha ricevuto il Robert S. Hyer Award dalla sezione texana dell’American Physical Society (Aps), un premio assegnato ogni anno a studenti che eccellono nella ricerca.

La studentessa Amaris McCarver con in mano la targa del Robert S. Hyer Research Award. Crediti: U.S. Naval Research Laboratory

La conferma di una nuova pulsar millisecondo dall’elenco dei candidati compilato da Amaris evidenzia non solo l’elevato potenziale di scoperta con i dati Vlite, ma soprattutto il ruolo chiave che gli stagisti come Amaris svolgono nella ricerca d’avanguardia.

«Questo tipo di scoperta scientifica è stata possibile solo grazie alla collaborazione tra Naval Research Laboratory e National Radio Astronomy Observatory», sottolinea Tracy E. Clarke, astronoma del Naval Research Laboratory e co-autrice della pubblicazione. «Questa ricerca», aggiunge la scienziata, «sottolinea come sia possibile utilizzare misure di luminosità radio a diverse frequenze per trovare nuove pulsar in modo efficiente. Le survey del cielo disponibili, combinate con la mole di dati Vlite, fanno sì che queste misure siano essenzialmente sempre disponibili. Ciò apre le porte a una nuova era di ricerche di pulsar altamente disperse e accelerate».

McCarver è stata una dei sedici stagisti del Naval Research Enterprise Internship svolto presso Nlr. Nel gennaio 2024 ha presentato la sua ricerca al 243mo meeting dell’American Astronomical Society. Adesso, il suo prossimo obiettivo è la difesa della tesi di laurea in Fisica e Astronomia, dopo la quale intende proseguire gli studi in astronomia.

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “A VLITE Search for Millisecond Pulsars in Globular Clusters: Discovery of a Pulsar in GLIMPSE-C01” di Amaris V. McCarver, Thomas J. Maccarone, Scott M. Ransom, Tracy E. Clarke, Simona Giacintucci, Wendy M. Peters, Emil Polisensky, Kristina Nyland, Tasha Gautam, Paulo C. C. Freire e Blagoy Rangelov.

Crediti: Forest Stearns, Google AI Quantum Artist in Residence, CC BY-ND

Il futuro delle scienze e delle tecnologie quantistiche trova a Bologna un nuovo punto di riferimento a livello nazionale ed europeo. È la Bologna Quantum Alliance (Boqa): un’intesa che riunisce l’Università di Bologna, il Consorzio interuniversitario Cineca, il Centro euro-mediterraneo sui cambiamenti climatici (Cmcc), il Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr), l’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), l’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) e l’Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia (Ingv).

Siglato alla vigilia del G7 Scienza e Tecnologia, ospitato al Tecnopolo di Bologna, l’accordo mette a sistema le tante competenze distribuite sul territorio nazionale legate a temi d’avanguardia della scienza quantistica, dalla ricerca fondamentale alle applicazioni scientifiche e industriali.

In questo modo, grazie al ruolo di coordinamento svolto dall’Alma Mater, la Bologna Quantum Alliance potrà dare un forte impulso allo sviluppo dell’intera filiera quantistica, promovendo ambiti strategici come quello dei computer quantistici, delle comunicazioni quantistiche sicure e della sensoristica quantistica di precisione. Un nuovo fondamentale tassello che va ad arricchire l’ecosistema dell’innovazione bolognese e dell’Emilia-Romagna.

Temi centrali per lo sviluppo tecnologico e sociale come quelli dei big data, del supercalcolo e dell’intelligenza artificiale potranno così fondersi insieme alle enormi potenzialità delle scienze quantistiche, con applicazioni possibili in molteplici campi tra cui la salute, la climatologia, le scienze della terra e l’innovazione industriale.

Con la Bologna Quantum Alliance nasceranno progetti congiunti, attività comuni per favorire l’innovazione sul fronte della ricerca fondamentale e applicata, e collaborazioni con le aziende, anche mirate al trasferimento tecnologico. Senza dimenticare il campo, altrettanto centrale, della formazione: saranno messi a punto percorsi di formazione sulle scienze quantistiche per studentesse e studenti, per la qualificazione di ricercatrici e ricercatori e per l’aggiornamento delle figure professionali. E ci saranno anche attività di comunicazione e di divulgazione sul mondo delle tecnologie quantistiche a livello locale e nazionale.

A partire dalle numerose iniziative su queste tematiche già avviate dai partner fondatori, la Bologna Quantum Alliance punterà ad ampliare ulteriormente il suo raggio d’azione, coinvolgendo altre realtà presenti in Emilia-Romagna, in Italia e in altri paesi europei. L’orizzonte è infatti quello tracciato dalla European Declaration on Quantum Technologies, con l’obiettivo di contribuire a rendere l’Europa una regione leader a livello globale nell’ambito delle scienze e tecnologie quantistiche.

«I ricercatori Inaf lavorano già da qualche anno nel contesto del Centro nazionale Icsc alla realizzazione di algoritmi di quantum computing per la risoluzione di problemi di astrofisica», ricorda Andrea Bulgarelli, ricercatore all’Inaf di Bologna. «La collaborazione Boqa rappresenta un ulteriore fondamentale passo in avanti per l’Inaf, permettendoci di sfruttare al meglio le nascenti tecnologie quantistiche per avanzare nella ricerca astrofisica. Con Boqa potremo unire le nostre competenze con quelle dei partner per comprendere come sfruttare i vantaggi della computazione quantistica, tra i quali l’elaborazione più veloce di problemi complessi, il miglioramento della simulazione di sistemi quantistici naturali per cui i computer quantistici sono particolarmente adatti, e l’ottimizzazione avanzata ai fini di trovare le soluzioni ottimali (o quasi ottimali) a un dato problema, in tempi molto più rapidi rispetto ai metodi classici».

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Rappresentazione artistica di Hd 189733 b, a 64 anni luce dalla Terra. Crediti: Roberto Molar Candanosa/ Johns Hopkins Univeristy

Un esopianeta noto per il suo clima infernale nasconde un’altra bizzarra caratteristica: puzza di uova marce. Lo sostengono gli autori di uno studio appena pubblicato su Nature, basato sui dati del telescopio spaziale James Webb.

Il pianeta, un gigante gassoso delle dimensioni di Giove chiamato Hd 189733 b, ha un’atmosfera composta prevalentemente da idrogeno solforato (o acido solfidrico), una molecola che non solo emette un odore fetido – di uova marce, appunto – ma permette agli scienziati di carpire nuovi indizi su come lo zolfo potrebbe influenzare l’interno e le atmosfere dei mondi gassosi al di là del Sistema solare.

«L’idrogeno solforato è una molecola importante di cui non conoscevamo la presenza. Avevamo previsto che ci sarebbe stata, e sappiamo che si trova su Giove, ma non l’avevamo mai rilevata al di fuori del Sistema solare», afferma Guangwei Fu, astrofisico della Johns Hopkins alla guida della ricerca. «Non cerchiamo la vita su questo pianeta perché è troppo caldo, ma trovare l’idrogeno solforato è un passo avanti per trovare questa molecola su altri pianeti e per capire meglio come si formano i diversi tipi di pianeti».

Oltre a rilevare l’acido solfidrico e a misurare lo zolfo nell’atmosfera di Hd 189733 b, Fu ha misurato con precisione le principali sorgenti di ossigeno e carbonio del pianeta: acqua, anidride carbonica e monossido di carbonio. «Lo zolfo è un elemento vitale per la costruzione di molecole più complesse e, come il carbonio, l’azoto, l’ossigeno e il fosfato, gli scienziati devono studiarlo meglio per capire come sono fatti i pianeti e di cosa sono fatti», dichiara il ricercatore.

A soli 64 anni luce dalla Terra, Hd 189733 b è il gioviano caldo più vicino che gli astronomi possono osservare transitare davanti alla sua stella, il che lo rende un pianeta di riferimento per gli studi dettagliati delle atmosfere esoplanetarie sin dalla sua scoperta nel 2005. Il pianeta è circa 13 volte più vicino alla sua stella di quanto Mercurio lo sia al Sole e impiega solo due giorni terrestri per completare un’orbita. Ha temperature roventi di oltre 900 gradi Celsius ed è noto per il suo clima avverso, tra cui la pioggia di “vetro” che sferza con venti a oltre 8mila chilometri orari.

Rilevando acqua, anidride carbonica, metano e altre molecole critiche in esopianeti, anche in questo caso Webb sta fornendo agli scienziati un nuovo strumento per tracciare l’acido solfidrico e misurare lo zolfo nei pianeti gassosi al di fuori del Sistema solare. «Supponiamo di studiare altri 100 Giove caldi e che siano tutti ricchi di zolfo. Cosa ci dice questo su come sono nati e come si sono formati in modo diverso rispetto al nostro Giove?», si domanda Fu.

I nuovi dati hanno anche escluso la presenza di metano in Hd 189733 b con una precisione senza precedenti e con le osservazioni alla lunghezza d’onda dell’infrarosso del telescopio Webb, contrastando le precedenti affermazioni sull’abbondanza di questa molecola nell’atmosfera.

Il team ha anche misurato i livelli di metalli pesanti come quelli presenti su Giove, una scoperta che potrebbe aiutare gli scienziati a rispondere alle domande su come la metallicità di un pianeta sia correlata alla sua massa, ha detto Fu.

I pianeti giganti ghiacciati meno massicci, come Nettuno e Urano, contengono più metalli di quelli che si trovano nei giganti gassosi come Giove e Saturno, i pianeti più grandi del Sistema solare. La maggiore metallicità suggerisce che Nettuno e Urano abbiano accumulato più ghiaccio, roccia e altri elementi pesanti rispetto a gas come idrogeno ed elio durante i primi periodi di formazione. Gli scienziati stanno verificando se questa correlazione vale anche per gli esopianeti.

«Questo pianeta di massa gioviana è molto vicino alla Terra ed è stato studiato molto bene. Ora abbiamo queste nuove misurazioni che dimostrano che le concentrazioni di metalli che possiede forniscono un punto di ancoraggio molto importante per lo studio di come la composizione di un pianeta varia con la sua massa e il suo raggio», conclude Fu. «I risultati supportano ciò che già sappiamo di come i pianeti si formino attraverso la creazione di materiale più solido dopo la formazione iniziale del nucleo e poi si arricchiscano naturalmente di metalli pesanti».

Nei prossimi mesi, il team di Fu ha in programma di monitorare lo zolfo in altri esopianeti e di capire in che modo gli alti livelli di questo composto potrebbero influenzare la vicinanza alla loro stella madre.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature l’articolo “Hydrogen sulfide and metal-enriched atmosphere for a Jupiter-mass exoplanet” di Guangwei Fu, Luis Welbanks, Drake Deming, Julie Inglis, Michael Zhang, Joshua Lothringer, Jegug Ih, Julianne I. Moses, Everett Schlawin, Heather A. Knutson, Gregory Henry, Thomas Greene, David K. Sing, Arjun B. Savel, Eliza M.-R. Kempton, Dana R. Louie, Michael Line & Matt Nixon

media.inaf.it/2024/07/08/letna…
Nei giorni scorsi l’Etna – il più grande vulcano attivo d’Europa – ha dato spettacolo di sé, eruttando lava dal cratere Voragine, uno dei suoi quattro crateri sommitali. Un’occasione ghiotta per gli appassionati di fotografia, che l’astrofotografo ragusano Gianni Tumino non si è fatto scappare, realizzando lo scatto che vedete qui in basso: U Mingibeddu – com’è chiamato in dialetto siciliano il vulcano – in piena attività eruttiva, che si staglia lungo l’orizzonte, illuminato dal bagliore della Via Lattea sullo sfondo. Uno scatto mozzafiato che la Nasa ha scelto come Astronomy Picture Of the Day (Apod) del 5 luglio.

L’attività effusiva dell’Etna è iniziata il 13/14 giugno scorso, evolvendosi presto in attività stromboliana – dal nome del vulcano Stromboli, anch’esso tornato a dare spettacolo in questi giorni con eruzioni dalla bocca della Sciara del Fuoco – e successivamente in fontane di lava. L’attività vulcanica si è protratta nei giorni seguenti, per poi affievolirsi nella mattina tra sabato 6 e domenica 7 luglio. La sera del 29 giugno l’astrofotografo Gianni Tumino era lì, pronto a immortalare l’ennesimo spettacolo della natura offerto dall’Etna.

«Quando l’Etna è in attività si sta sempre in preallarme perché conoscendone la sua imprevedibilità bisogna essere sempre pronti per non farsi scappare l’occasione di riprendere qualche evento spettacolare. Così è stato sabato 29 giugno 2024» dice a Media Inaf Tumino. «Sono partito da Ragusa al mattino con il mio collaboratore e appassionato astrofotografo, Giovanni Passalacqua, con tutta l’attrezzatura fotografica, organizzandoci il lavoro della giornata nella zona Etnea, per essere più vicini a Mongibello. Nel primo pomeriggio, abbiamo verificato dal sito dell’Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia (Ingv) che i tremori del vulcano si mantenevano alti e abbiamo deciso, confortati anche del parere del caro amico ed esperto Rosario Catania, di andare sul versante ovest del vulcano, e precisamente a Piano dei Grilli, sopra Bronte. La scelta non è stata casuale: nel caso in cui il vulcano ci avesse ripensato, sarebbe rimasta l’opportunità di eseguire astrofotografie del cielo stellato e del sorgere della Via Lattea» continua Timino. «Piazzate le varie fotocamere ancora con la luce del giorno, abbiamo aspettato che facesse notte. All’ora blu l’attività del vulcano appariva già in tutta la sua maestosità, con lanci di lapilli e cenere da due bocche del cratere Voragine».

Fotocamere alla mano, Tumino e il suo collaboratore si sono messi all’opera, catturando l’immagine che avete visto in apertura. In basso nella foto è ben visibile la silhouette dell’Etna mentre è in eruzione. Al centro, in tutta la sua maestosità, c’è la nostra galassia, la Via Lattea, con le sue enormi nubi di polvere raggruppate lungo il piano galattico. Familiare agli osservatori del cielo del nostro emisfero, quello boreale, è il triangolo estivo, l’asterismo formato dalle stelle luminose Deneb, Vega e Altair, situato a cavallo tra le nebulose oscure e le nubi stellari luminose che svettano sopra il vulcano.

«Per fotografare insieme la Via lattea e il vulcano ho utilizzato una tecnica che consiste nel riprendere la stessa zona di panorama e cielo nello stesso momento, con due fotocamere (di cui una modificata per astronomia) con la stessa focale» aggiunge Tumino. Questo mi ha permesso di ottenere due immagini, una del panorama ed una della volta stellata con tutte le nebulose non visibili a occhio nudo, che ho fuso in post produzione ottenendo il risultato che vedete. Come tutte le foto che eseguo che ritengo di particolare interesse, ne ho inviata una copia agli indirizzi dei curatori del sito Apod della Nasa, che l’hanno scelta come foto astronomica del giorno 5 luglio».

Oggi giornata di immagini molto spettacolari dai nostri #vulcani. Ecco con un video di questa mattina dall'Etna: un'intensa attivita' stromboliana al cratere Voragine da un nuovo cono di scorie e alimenta una colata di lava che si tuffa nel cratere di Bocca Nuova.#Etna #INGV pic.twitter.com/zuXVorJGba

— INGVvulcani (@INGVvulcani) July 3, 2024

Osservatore privilegiato dell’irrequietezza dell’Etna – che ricordiamo è uno dei vulcani oggetto del progetto a guida Inaf Avengers (Analogs for Venus’ Geologically Recent Surfaces), col quale si studieranno diversi vulcani attivi sulla Terra per svelare i misteri del vulcanismo di Venere – è Astri-Horn, il telescopio Cherenkov dell’Inaf installato presso la Stazione Osservativa M.G. Fracastoro e gestito dall’Inaf di Catania. Nonostante la sua posizione ai piedi del monte Etna, Astri-Horn è stato investito solo in parte dalla cenere vulcanica proveniente dalla nube alta diversi chilometri emessa dal vulcano nei giorni scorsi.

«Il vulcano ha cominciato a manifestare attività via via crescente a partire dal 13 giugno scorso. All’inizio era attività stromboliana minore localizzata nella “voragine”, il cratere centrale dell’Etna. Si tratta di una zona abbastanza distante dal telescopio, motivo per cui non ci sono stati effetti né sulla nostra sede osservativa né su Astri-Horn, tant’è che abbiamo iniziato le misure durante il periodo di Luna nuova come programmato a inizio di luglio» spiega a Media Inaf Giuseppe Leto dell’Inaf di Catania, responsabile del telescopio Astri-Horn. «Le cose sono cambiate il pomeriggio del 4 luglio, quando l’attività si è intensificata e si è evoluta in una fontana di lava che ha raggiunto circa 5mila metri ed è durata fino alle 4 ora italiana del mattino del 5 luglio» osserva il ricercatore.

«Per precauzione, le operazioni osservative sono state sospese ma fortunatamente, dato l’orientamento del vento in quota, le ceneri si sono disperse verso Sud-Est, lasciando quasi indenne la sede di Serra la Nave. Qualcosa di simile è poi successo il 7 luglio, con una nuova intensificazione dell’attività stromboliana che ci ha indotto a sospendere le osservazioni giusto qualche ora prima che l’attività si evolvesse di nuovo in fontana di lava, questa volta raggiungendo quota 9mila metri con un carico di ceneri notevole. Fortunatamente anche in questo caso i venti hanno prodotto ricadute concentrate sul versante Est e Sud-Est, senza ripercussioni per il telescopio. In definitiva, la cenere che è caduta nella nostra area è stata in quantità limitata e non ha determinato problemi. Abbiamo dovuto rinunciare alle osservazioni, ma il nostro obiettivo era tenere il telescopio in condizione di sicurezza. Comunque sappiamo già che Astri-Horn è resiliente rispetto alla cenere: è già successo che ne sia caduta, anche in quantità cospicua, ma alla ripresa delle osservazioni si è comportato come previsto», conclude Leto.

Il lanciatore europeo Vega in rampa di lancio. Crediti: Esa

A seguito della riunione a Parigi del 18 e 19 giugno scorsi, il Consiglio dell’Agenzia spaziale europea (Esa) ha deciso di aprire la strada alla commercializzazione del lanciatore Vega, arrivando finalmente alla risoluzione di un nodo importante sui servizi di lancio europei e sulla continuità dell’accesso europeo allo spazio.

La risoluzione dell’Esa include ufficialmente la definizione di servizio di lancio europeo, aspetto fondamentale per garantire l’accesso autonomo dell’Europa allo spazio nell’era della new space economy e della liberalizzazione del mercato spaziale globale. Queste decisioni gettano infatti le basi per una maggiore diversificazione dei servizi di lancio europei in un ambiente sempre più competitivo.

«Gli Stati membri dell’Esa stanno ultimando le modifiche necessarie al quadro normativo che regola lo sfruttamento dei lanciatori sviluppati dall’Esa per consentire ad Avio di diventare fornitore dei servizi di lancio di Vega» ha dichiarato Toni Tolker-Nielsen, direttore del trasporto spaziale dell’Esa. «Con le decisioni odierne, gli Stati membri dell’Esa assicurano la continuità, consentendo ad Avio di commercializzare d’ora in poi i servizi di lancio di Vega».

La decisione fa seguito all’invito che l’Esa – durante la riunione precedente del Consiglio a Siviglia nel novembre 2023 – ha rivolto agli Stati ad avviare una revisione del quadro giuridico che regola lo sfruttamento dei lanciatori sviluppati dall’Esa.

Il lanciatore Vega (Vettore Europeo di Generazione Avanzata), sviluppato con la collaborazione con l’Agenzia spaziale italiana, è entrato a far parte della famiglia dei lanciatori sviluppati dall’Esa con il suo primo volo nel 2012 ed è entrato nel mercato commerciale nel 2015. La versione più potente di Vega – Vega Consolidation, detto anche Vega-C – ha poi debuttato nel 2022. Entrambe le varianti sono costruite sotto la responsabilità di Avio e commercializzate da Arianespace.

Avio e Arianspace hanno concordato che quest’ultima continuerà a fornire i servizi di lancio per Vega e Vega-C fino al volo Vega 29 (VV29), previsto per la fine del 2025. Per i lanci di Vega-C successivi a questa data, sarà possibile convertire i contratti già stipulati con Arianespace in contratti con Avio come nuovo fornitore di servizi di lancio e operatore unico di Vega. Arianespace si concentrerà principalmente con ArianeGroup per l’utilizzo dell’Ariane 6.

Infine, il Consiglio dell’Esa ha anche autorizzato l’uso dello spazioporto europeo nella Guyana francese da parte di quattro mini-lanciatori forniti dalle aziende europee di servizi di lancio Isar Aerospace, MaiaSpace, Pld Space e Rocket Factory Augsburg (Rfa).

«Finalmente l’Esa ha deciso di intaccare il monopolio di Arianespace nella gestione dei lanciatori europei», commenta l’astrofisica Patrizia Caraveo, autrice di Europe in the global Space Economy (Springer, 2023) con Clelia Iacomino. «Il panorama dell’accesso europeo allo spazio è desolato, praticamente inesistente davanti all’avanzata inarrestabile di SpaceX, a causa della gestione monopolistica del mercato dei lanciatori europei tutto nelle mani di Arianespace. L’approccio “ricicla e riusa” di SpaceX è chiaramente vincente ma l’Europa si è rifiutata di capirlo e ora ha accumulato un ritardo abissale».

«Era chiaro che qualsiasi errore strategico o gestionale della società fosse destinato ad avere riflessi devastanti sull’accesso allo spazio dei paesi europei. La decisione di dismettere Ariane 5 prima che Ariane 6 fosse pronto a sostituirlo è stato un gravissimo errore che ha regalato quote di mercato a SpaceX che è stato il vettore delle missioni Euclid, Galileo e Earthcare, senza contare i lanci commerciali delle società di telecomunicazioni europee. Dare la gestione dei lanci Vega ad Avio a partire dal 2026 è un passo nella giusta direzione per diversificare i provider dei servizi di lancio e lo stesso è vero per le compagnie interessate al mercato dei piccoli satelliti» aggiunge Caraveo. «Purtroppo la decisione non risolverà la carenza di servizi di lancio europei nel breve termine e il 2024 si prospetta non molto diverso dal 2023 che ha visto 109 lanci americani contro 3 europei. Non che le compagnie spaziali tradizionali americane possano cantare vittoria, sono una sparuta minoranza contro SpaceX che con novantotto lanci ha fatto la parte del leone, facendo meglio di Cina e Russia messi insieme».

Guarda la conferenza stampa del 327th Esa Council:

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Karl G. Jansky Very Large Array (Vla). Crediti: Nrao

Secondo una nuova ricerca condotta da Robert Stern dell’Università del Texas a Dallas e da Taras Gerya del Politecnico federale di Zurigo, il motivo per cui non sono state trovate evidenze di civiltà extraterrestri avanzate – nonostante l’equazione di Drake preveda che nella nostra galassia ce ne siano decine, in grado di comunicare con noi – è di natura geologica.

In uno studio pubblicato su Nature’s Scientific Reports, Stern e Gerya suggeriscono che la presenza di oceani e continenti, nonché di una tettonica delle placche a lungo termine, sui pianeti che ospitano la vita, sia fondamentale per l’evoluzione di civiltà attive e comunicative (in breve Acc, acronimo di active, communicative civilizations). I ricercatori concludono che la probabile scarsità di questi tre requisiti sugli esopianeti diminuirebbe significativamente il numero di tali civiltà extraterrestri nella galassia.

«Sulla Terra la vita esiste da circa 4 miliardi di anni, ma gli organismi complessi come gli animali non sono comparsi fino a circa 600 milioni di anni fa, cioè non molto tempo dopo l’inizio dell’episodio moderno della tettonica a placche», spiega Stern. «La tettonica a placche fa davvero ripartire la macchina dell’evoluzione e noi pensiamo di averne capito il motivo».

Nel 1961 l’astronomo Frank Drake ideò un’equazione in cui diversi fattori vengono moltiplicati per stimare il numero di civiltà intelligenti nella nostra galassia in grado di rendere nota la loro presenza agli esseri umani. In questa equazione, riportata nell’immagine sotto, N è il numero di civiltà nella Via Lattea le cui emissioni elettromagnetiche (onde radio, ad esempio) sono rilevabili, R* è il numero di stelle che si formano ogni anno, fp è la frazione di stelle con sistemi planetari, ne è il numero di pianeti per sistema solare con un ambiente idoneo alla vita, fl è la frazione di pianeti idonei alla vita che di fatto la ospitano, fi è la frazione di pianeti sui quali la vita è intelligente, fc è la frazione di civiltà che sviluppano una tecnologia in grado di produrre segni rilevabili della loro esistenza e infine L è la durata media (in anni) in cui tali civiltà producono tali segnali.

Il motivo per cui non sono state trovate prove conclusive di civiltà extraterrestri avanzate – anche se l’equazione di Drake, qui illustrata, prevede che nella nostra galassia ce ne dovrebbero essere molte, in grado di comunicare con noi – potrebbe avere radici geologiche. Crediti: University of Texas at Dallas

L’attribuzione di valori plausibili alle sette variabili è un esercizio basato su ipotesi, che ha portato a prevedere la diffusione di tali civiltà. E ciò che ne deriva non è una stima irrisoria. Ma se questo è vero, perché non sono mai state trovate evidenze conclusive della loro esistenza?

Questa contraddizione è nota come paradosso di Fermi, dal nome del fisico e premio Nobel Enrico Fermi che aveva informalmente posto la questione ai colleghi.

Nel loro studio, Stern e Gerya propongono di perfezionare uno dei fattori dell’equazione di Drake – fi, la frazione di pianeti su cui emerge vita intelligente – per tenere conto della necessità di grandi oceani e continenti e dell’esistenza della tettonica delle placche per più di 500 milioni di anni.

«Nella formulazione originale, si pensava che questo fattore fosse quasi pari a 1, o al 100%: in altre parole, l’evoluzione su tutti i pianeti in cui c’era vita sarebbe andata avanti e, con un tempo sufficiente, si sarebbe trasformata in una civiltà intelligente», riferisce Stern. «Noi crediamo che questo non sia vero».

La tettonica delle placche è una teoria formulata alla fine degli anni Sessanta che afferma che la crosta terrestre e il mantello superiore sono suddivisi in pezzi in movimento, o placche, che si muovono molto lentamente, più o meno alla velocità con cui crescono le unghie e i capelli. Nel nostro sistema solare, solo uno dei quattro corpi rocciosi con deformazione superficiale e attività vulcanica – la Terra – presenta la tettonica a placche. Altri tre corpi rocciosi – Venere, Marte e la luna di Giove, Io – si stanno deformando attivamente e hanno vulcani giovani, ma non hanno la tettonica a placche. Altri due corpi rocciosi – Mercurio e la Luna – non presentano attività e sono tettonicamente morti.

«È molto più comune che i pianeti abbiano un guscio solido esterno che non è frammentato, il che è noto come tettonica a singolo strato», afferma Stern. «Ma la tettonica a placche è molto più efficace della tettonica a singolo strato per guidare l’emergere di forme di vita avanzate».

Quando le placche tettoniche si muovono, si scontrano o si allontanano l’una dall’altra, formando strutture geologiche come montagne, vulcani e oceani, che permettono anche lo sviluppo di modelli climatici e meteorologici moderati. Attraverso gli agenti atmosferici, le sostanze nutritive vengono rilasciate negli oceani. Creando e distruggendo habitat, la tettonica a placche sottopone le specie a uno stress ambientale moderato ma incessante, affinché si evolvano e si adattino.

Robert Stern, primo autore dell’articolo pubblicato su Nature’s Scientific Reports. Crediti: Utd

Stern e Gerya hanno anche valutato l’importanza della presenza duratura di grandi masse terrestri e oceani per l’evoluzione che porta a una specie attiva e capace di comunicare. «Sia i continenti che gli oceani sono necessari per gli Acc, perché l’evoluzione della vita multicellulare da semplice a complessa deve avvenire nell’acqua, ma l’ulteriore evoluzione che porta a interrogarsi sul cielo notturno, a sfruttare il fuoco e a usare i metalli per creare nuove tecnologie, e infine alla nascita di Acc in grado di inviare onde radio e razzi nello spazio, deve avvenire sulla terraferma», afferma Stern.

Il team di ricerca ha quindi proposto una revisione dell’equazione di Drake che definisce fi come il prodotto di due termini: foc, la frazione di esopianeti abitabili con continenti e oceani significativi, e fpt, la frazione di pianeti che hanno avuto una tettonica a placche di lunga durata.

Sulla base della loro analisi, Stern ha affermato che la frazione di esopianeti con un volume d’acqua ottimale è probabilmente molto piccola. Stimano che il valore di foc sia compreso tra 0,0002 e 0,01. Allo stesso modo, i ricercatori hanno concluso che anche una tettonica a placche di durata superiore a 500 milioni di anni è altamente insolita, portando a una stima di fpt inferiore a 0,17.

«Quando moltiplichiamo questi fattori, otteniamo una stima raffinata di fi che è molto piccola, tra lo 0,003% e lo 0,2%, invece del 100%», afferma Stern. «Questo spiega l’estrema rarità di condizioni planetarie favorevoli allo sviluppo di vita intelligente nella nostra galassia e risolve il paradosso di Fermi».

Secondo la Nasa, nella Via Lattea sono stati confermati più di 5.500 esopianeti ma non è ancora possibile rilevare, su questi pianeti, la presenza della tettonica delle placche. «La biogeochimica presuppone che la Terra solida, in particolare la tettonica delle placche, acceleri l’evoluzione delle specie», conclude Stern. «Studi come il nostro sono utili perché stimolano una riflessione ampia su misteri più grandi e forniscono un esempio di come possiamo applicare la nostra conoscenza dei sistemi terrestri a domande interessanti sul nostro universo».

Per saperne di più:

• Leggi su Nature’s Scientific Reports l’articolo “The importance of continents, oceans and plate tectonics for the evolution of complex life: implications for finding extraterrestrial civilizations” di Robert J. Stern & Taras V. Gerya

Mappa delle emissioni di riga dell’idrogeno (in rosso e blu) e ossigeno (in verde), nel sistema PJ308-21, mostrato dopo aver mascherato la luce del quasar centrale (“Qso”). I diversi colori della galassia ospite del quasar e delle galassie compagne in questa mappa rivelano condizioni e proprietà fisiche del gas al loro interno. Crediti: Decarli et. al / Inaf / A&A 2024

Un gruppo internazionale di ricerca guidato dall’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) ha utilizzato lo spettrografo nel vicino infrarosso NirSpec a bordo del James Webb Space Telescope (Jwst, di Nasa, Esa e Csa) per osservare la drammatica interazione tra un quasar all’interno del sistema PJ308–21 e due galassie satelliti massicce nell’universo lontano. Le osservazioni, realizzate a settembre 2022, hanno rivelato dettagli senza precedenti fornendo nuove informazioni sulla crescita delle galassie nell’universo primordiale. I risultati sono stati riportati in un recente articolo in pubblicazione sulla rivista Astronomy & Astrophysics e presentati oggi durante il meeting della European Astronomical Society (Eas) a Padova.

Il quasar in questione (già descritto dagli stessi autori in un altro studio pubblicato lo scorso maggio), uno dei primi osservati con il Near Infrared Spectrograph (NirSpec) quando l’universo aveva meno di un miliardo di anni (redshift z = 6,2342), ha rivelato dati di una qualità sensazionale: lo strumento ha “catturato” il suo spettro con un’incertezza inferiore all’1 per cento per pixel. La galassia ospite del quasar PJ308–21 mostra un’alta metallicità e condizioni di fotoionizzazione tipiche di un nucleo galattico attivo (Agn), mentre una delle galassie satelliti presenta una bassa metallicità e fotoionizzazione indotta dalla formazione stellare; la seconda galassia satellite è caratterizzata invece da una metallicità più elevata ed è parzialmente fotoionizzata dal quasar. Per metallicità si intende l’abbondanza di elementi chimici più pesanti di idrogeno ed elio. La scoperta ha permesso di determinare la massa del buco nero supermassiccio al centro del sistema (circa due miliardi di masse solari) e di confermare che sia il quasar che le galassie circostanti sono altamente evolute, in termini di massa e di arricchimento metallico, e in costante crescita.

«Il nostro studio», spiega Roberto Decarli, ricercatore presso l’Inaf di Bologna e primo autore dell’articolo, «rivela che sia i buchi neri al centro di quasar ad alto redshift, sia le galassie che li ospitano, attraversano una crescita estremamente efficiente e tumultuosa già nel primo miliardo di anni di storia cosmica, coadiuvata dal ricco ambiente galattico in cui queste sorgenti si formano». I dati sono stati ottenuti nel settembre 2022 nell’ambito del Programma 1554, uno dei nove progetti a guida italiana del primo ciclo osservativo di Jwst. Decarli è alla guida di questo programma che ha come obiettivo osservare proprio la fusione fra la galassia che ospita il quasar (PJ308-21) e due sue galassie satelliti.

Rappresentazione artistica degli specchi del James Webb Space Telescope. Crediti: Jwst/Nasa/Esa

Le osservazioni sono state realizzate in modalità di spettroscopia a campo integrale: per ogni pixel dell’immagine si ottiene l’intero spettro della banda ottica nel sistema di riferimento delle sorgenti osservate, che a causa dell’espansione dell’universo viene osservato nell’infrarosso. Ciò consente di studiare vari traccianti del gas (righe di emissione) con un approccio 3D. Grazie a questa tecnica, il team (formato da 34 istituti di ricerca e università di tutto il mondo) ha rilevato emissioni spazialmente estese di diverse righe di emissione, che sono state utilizzate per studiare le proprietà del mezzo interstellare ionizzato, comprese la fonte e la durezza del campo di radiazione fotoionizzante, la metallicità, l’oscuramento della polvere, la densità elettronica e la temperatura, e il tasso di formazione stellare. Inoltre, è stata rilevata marginalmente l’emissione di luce stellare continua associata alle sorgenti compagne.

«Grazie a NirSpec, possiamo per la prima volta studiare, nel sistema PJ308-21, la banda ottica ricca di preziosi dati diagnostici sulle proprietà del gas vicino al buco nero nella galassia che ospita il quasar e nelle galassie circostanti», commenta entusiasta Federica Loiacono, astrofisica, assegnista di ricerca in forze all’Inaf di Bologna e coautrice dell’articolo. «Possiamo vedere, per esempio, l’emissione degli atomi di idrogeno e confrontarla con quella degli elementi chimici prodotti dalle stelle, per stabilire quanto sia ricco di metalli il gas nelle galassie. L’esperienza ottenuta nella riduzione e calibrazione di questi dati, alcuni dei primi collezionati con NirSpec in modalità di spettroscopia a campo integrale, ha assicurato un vantaggio strategico per la comunità italiana rispetto alla gestione di dati simili». Loiacono è la referente italiana per la riduzione dei dati NirSpec al Jwst Support Centre dell’Inaf, che assiste la comunità astronomica italiana nell’uso dei dati provenienti dal potente osservatorio spaziale.

«Grazie alla sensibilità del James Webb Space Telescope nel vicino e medio infrarosso», continua Loiacono, «è stato possibile studiare lo spettro del quasar e delle galassie compagne con una precisione senza precedenti nell’universo lontano. Solo l’eccellente “vista” offerta da Jwst è in grado di assicurare queste osservazioni». Il lavoro ha rappresentato un vero e proprio «rollercoaster emotivo», aggiunge Decarli, «con la necessità di sviluppare soluzioni innovative per superare le difficoltà iniziali nella riduzione dei dati».

Decarli conclude sottolineando la straordinaria importanza degli strumenti a bordo del telescopio Webb: «Fino a un paio di anni fa, dati sull’arricchimento dei metalli (indispensabile per capire l’evoluzione chimica delle galassie) erano quasi al di là della nostra portata, soprattutto a queste distanze. Ora possiamo mappare in dettaglio con poche ore di osservazione anche in galassie osservate quando l’universo era agli albori».

Per saperne di più:

• Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “A quasar-galaxy merger at z ∼ 6.2: rapid host growth via accretion of two massive satellite galaxies“, di Roberto Decarli, Federica Loiacono et al.

Mappa interattiva della posizione del rover Curiosity della Nasa nel cratere Gale. La traccia del percorso che il rover ha effettuato sin dal suo atterraggio, nell’agosto 2012, è segnata in bianco. Crediti: Nasa

Non ci saranno gli omini verdi, su Marte, ma alcune molecole organiche certamente sì. Tracce di vita? Allo stato attuale delle conoscenze, non si può dire. Ma dalla loro analisi si è riusciti a comprendere il processo chimico che le ha generate nell’atmosfera del pianeta. Si chiama fotolisi e lo studio che ne parla è stato pubblicato su Nature Geoscience. Vediamo di che si tratta.

Già da alcuni anni, il rover Curiosity della Nasa – che su Marte gironzola da ormai 12 anni nel cratere Gale, di origine meteoritica – ha scoperto e confermato la presenza di materiale organico. Le analisi sono state effettuate con lo strumento Sample Analysis at Mars (Sam) a bordo del rover, e le proprietà di questi materiali a base di carbonio, in particolare il rapporto degli isotopi del carbonio, non lasciano alcun dubbio: si tratta di materia organica di origine sedimentaria conservata in sedimenti stratificati d’acqua e risalenti a circa 3,5 miliardi di anni fa.

Materiali organici con tali proprietà, se trovati sulla Terra, sarebbero in genere segno di microrganismi, ma possono anche essere il risultato di processi chimici non biologici. Come, appunto, la fotolisi. Il nome si riferisce semplicemente al processo per cui la luce del Sole, con le sue frequenze più energetiche ultraviolette (Uv), fornisce alle molecole l’energia necessaria per effettuare una trasformazione chimica. Secondo lo studio, in particolare, nell’atmosfera marziana il 20% delle molecole di CO2 sarebbe stato scisso in ossigeno e monossido di carbonio. Ma il carbonio ha due isotopi stabili: carbonio-12 e carbonio-13. Normalmente sono presenti in un rapporto di un carbonio-13 per ogni 99 carbonio-12. Tuttavia, la fotolisi funziona più velocemente per il carbonio-12 (più leggero), tanto che nel corso del tempo il monossido di carbonio prodotto risulta impoverito di carbonio-13, che finisce per accumularsi nella CO2 rimanente. Tutto questo determina il cosiddetto “arricchimento isotopico” nella CO2 e l’impoverimento nel monossido di carbonio, in un gioco di bilanci la cui somma, alla fine, deve sempre tornare.

Teoria della fotolisi alla mano, dunque, gli autori dell’articolo sapevano come cercare tracce di questo processo chimico nei campioni di Curiosity: occorreva analizzare precisamente il rapporto del carbonio nei sedimenti organici.

«Le molecole complesse a base di carbonio sono il prerequisito della vita, i mattoni della vita si potrebbe dire», dice Matthew Johnson, professore di chimica all’università di Copenhagen e coautore dello studio. «È un po’ come il vecchio dibattito su chi sia nato prima, l’uovo o la gallina. Abbiamo dimostrato che il materiale organico trovato su Marte si è formato attraverso reazioni fotochimiche atmosferiche – senza vita, cioè. Questo è l’uovo, ovvero il prerequisito della vita. Resta ancora da dimostrare se questo materiale organico abbia portato o meno alla vita sul Pianeta rosso».

Per capire che è stata proprio quella l’origine del materiale organico, il nuovo studio ha confrontato la composizione isotopica di un meteorite marziano giunto sulla Terra, con quella dei sedimenti organici trovati da Curiosity. Il primo, chiamato Allan Hills 84001 per il luogo in Antartide in cui è stato trovato, contiene minerali di carbonato che si formano dalla CO2 presente nell’atmosfera, ed è arricchito in carbonio-13. Il secondo, ovvero il materiale organico in situ, è risultato invece impoverito dello stesso isotopo. Come da previsioni teoriche, il Sole avrebbe scomposto la CO2 nell’atmosfera marziana miliardi di anni fa, e il monossido di carbonio risultante avrebbe gradualmente reagito con altre sostanze chimiche nell’atmosfera sintetizzando molecole complesse e fornendo a Marte materiali organici.

«Inoltre», continua Johnson, «poiché la Terra, Marte e Venere avevano atmosfere ricche di CO2 molto simili molto tempo fa, quando questa fotolisi ha avuto luogo, questa scoperta può anche rivelarsi importante per la nostra comprensione di come sia cominciata la vita sulla Terra».

Non ci sarebbero altre teorie ugualmente valide per spiegare sia l’impoverimento di carbonio-13 nel materiale organico che l’arricchimento nel meteorite marziano. Viene da pensare, a questo punto, che se si riuscisse a fare lo stesso ragionamento per il nostro pianeta, si avrebbe finalmente una risposta alla più antica domanda sull’origine della vita. È possibile, dunque, trovare prove simili qui, sul nostro pianeta?

Secondo i ricercatori, trovare le stesse prove isotopiche sulla Terra non sarebbe altrettanto lineare perché lo sviluppo geologico del nostro pianeta e della vita su di esso hanno cambiato la superficie in modo significativo rispetto a Marte.

«È ragionevole supporre che la fotolisi della CO2 sia stata anche un prerequisito per l’emergere della vita qui sulla Terra, in tutta la sua complessità», conclude Johnson. «Ma non abbiamo ancora potuto dimostrare che lo stesso processo ha avuto luogo sulla Terra. Forse perché la superficie terrestre è molto più viva, geologicamente e letteralmente, e quindi in continuo cambiamento. Ma averlo trovato su Marte è già un grande passo avanti, in un’epoca in cui i due pianeti erano molto simili».

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Geoscience l’articolo “Synthesis of 13C-depleted organic matter from CO in a reducing early Martian atmosphere“, di Yuichiro Ueno, Johan A. Schmidt, Matthew S. Johnson, Xiaofeng Zang, Alexis Gilbert, Hiroyuki Kurokawa, Tomohiro Usui e Shohei Aoki

Davide Farnocchia, matematico, 39 anni, lavora dal 2012 al Jet Propulsion Laboratory della Nasa. Si occupa principalmente della determinazione delle orbite di asteroidi e comete, con particolare attenzione riguardo al rischio di impatto o incontri ravvicinati con la Terra. Ha ideato l’orbita dell’asteroide utilizzato nell’ultima esercitazione della Nasa per la difesa planetaria. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

Un asteroide del diametro di qualche centinaio di metri potrebbe impattare la Terra fra 14 anni, con una probabilità del 72 per cento. Tra i potenziali luoghi d’impatto ci sono aree molto popolate del Nord America, dell’Europa meridionale e del Nord Africa. Rimane un 28% di possibilità che l’asteroide manchi la Terra, ma di certo non si può contare su questo. Soprattutto perché dopo alcuni mesi di tracciamento, l’asteroide si avvicinerà troppo al Sole, rendendo impossibili ulteriori osservazioni per altri sette mesi. Che fare? Se lo sono chiesti il Planetary Defense Coordination Office (Pdco) della Nasa, il Federal Emergency Management Agency Response Directorate e il Department of State Office of Space Affairs: nel corso di due giorni in aprile, si sono riuniti presso il Johns Hopkins Applied Physics Laboratory di Laurel, nel Maryland, per considerare le potenziali risposte nazionali e globali allo scenario. Prima di procedere con i dettagli, però, una precisazione: non c’è nulla di vero, si tratta di un’esercitazione di difesa planetaria. La quinta, per la precisione, che la Nasa mette in piedi con cadenza biennale. Lo scopo è quello di informare e valutare la capacità (degli Stati Uniti, in collaborazione con altre agenzie ed enti preposti a livello internazionale) di rispondere efficacemente alla minaccia di un asteroide o di una cometa potenzialmente pericolosi. Per sapere tutti i dettagli, Media Inaf ha intervistato Davide Farnocchia, matematico 39enne che lavora al Center for Near Earth Object Studies (Cneos) del Jet Propulsion Laboratory della Nasa, e che ha disegnato la traiettoria dell’asteroide considerato in questa esercitazione.

In cosa consiste questa simulazione e chi coinvolge?

«L’esercitazione consiste nel simulare un asteroide in rotta di collisione con la Terra. Nonostante si tratti di un asteroide simulato, l’esercitazione ha un alto livello di realismo: la traiettoria segue le leggi della fisica, la “scoperta” avviene esattamente quando l’asteroide diventerebbe osservabile coi telescopi e vengono simulati i dati che sarebbero a disposizione per caratterizzare l’asteroide e decidere il da farsi. Questi scenari di impatto vengono progettati dalla Nasa in collaborazione con Fema (la Federal Emergency Management Agency) e i colleghi della John Hopkins University e del Lawrence Livermore National Laboratory. L’esercitazione in sé dura un paio di giorni e prevede la partecipazione di varie agenzie governative degli Stati Uniti e talvolta di partner internazionali come l’Agenzia Spaziale Europea e l’Organizzazione delle Nazioni Unite».

Avete lavorato alla simulazione della traiettoria di un asteroide, come se fosse vero. Perché?

«Fortunatamente nessuno degli asteroidi conosciuti rappresenta una seria minaccia di impatto, quindi per poterci esercitare abbiamo bisogno di inventarne uno. Simulare un asteroide ha anche il vantaggio di permetterci di sceglierne le caratteristiche in modo da esercitare aspetti diversi ogni volta».

Qualche esempio?

«Ad esempio, per l’esercitazione del 2022 si è scelto un asteroide di “soli” 70 metri scoperto 6 mesi prima di un impatto nella Carolina del Nord. In così poco tempo non è possibile deflettere l’asteroide e quindi si è lavorato soprattutto a livello di governo federale e statale per implementare misure a livello territoriale per limitare il danno, come evacuare l’area che sarebbe stata colpita. Questa ultima volta, invece, abbiamo scelto un asteroide di un paio di centinaia di metri e con 14 anni di preavviso. Il punto di impatto non era ancora conosciuto, rendendo necessaria la collaborazione internazionale, che era uno degli scopi principali di questa esercitazione».

Da questo tipo di simulazioni, che risultato si spera di ottenere? Voglio dire, se un asteroide arriva sulla Terra non abbiamo scampo in ogni caso.

«Lo scopo è quello di acquisire familiarità col problema per poi essere in grado di adottare la strategia giusta nell’improbabile eventualità di dover affrontare la minaccia di un impatto asteroidale nella realtà. Acquisire familiarità è particolarmente importante per chi non si occupa quotidianamente di asteroidi. Giusto per fare un esempio, per le agenzie che si occupano di gestire disastri frequenti come uragani o terremoti, 14 anni sembrano un lasso di tempo lungo e quindi non necessariamente si percepisce la necessità di agire presto. Ma una volta che si inizia a guardare al tempo necessario per costruire una sonda, al tempo di volo necessario per raggiungere l’asteroide e alle opportunità effettive per defletterlo, ci si rende conto come invece sia importante mettersi al lavoro subito».

Se dovesse davvero verificarsi una situazione simile, quali sarebbero i passi da compiere?

«Nel caso ci fosse un asteroide in rotta di collisione, i passi da compiere dipenderebbero principalmente da quanto distante nel tempo è l’impatto, e dalle dimensioni dell’oggetto. Avere telescopi potenti che scoprano asteroidi il prima possibile è importante perché le opzioni a disposizione aumentano se l’impatto è identificato con largo anticipo».

Come il telescopio spaziale infrarosso in costruzione dalla Nasa, il Neo Surveyor (Near-Earth Object Surveyor). Una volta identificato, si spera, con ampio margine, quali sono le opzioni a disposizione?

«Per evitare un impatto si dovrebbe deflettere l’asteroide. La tecnologia più testata, come dimostrato dalla missione Dart, è l’impatto cinetico, ovvero mandare una sonda che colpisca l’asteroide a grande velocità cambiandone la traiettoria. Un’altra opzione sarebbe quella nucleare, soprattutto se l’oggetto fosse di grandi dimensioni ed il tempo a disposizione limitato. Se invece l’oggetto fosse piccolo ed il danno limitato e localizzato, la scelta ricadrebbe su misure di limitazione del danno, come ad esempio evacuare l’area dove l’asteroide è diretto».

E come si raccontano, alle persone, questi scenari?

«Per quanto riguarda la comunicazione col pubblico, i dati che usiamo per il calcolo della traiettoria degli asteroidi e i nostri risultati sono pubblici. Tenere il pubblico aggiornato e avere diverse agenzie come Nasa ed Esa che fanno i calcoli e riportano gli stessi risultati dovrebbe infondere fiducia. Speriamo inoltre di sfruttare eventi come l’incontro ravvicinato dell’asteroide Apophis nel 2029, che sarà addirittura visibile a occhio nudo, per coinvolgere il pubblico e dargli un’idea del lavoro che facciamo».

Quanto è probabile che si verifichi un impatto con un asteroide grande quanto quello che avete simulato?

«Impatti con asteroidi di grandi dimensioni sono rari. Ad esempio, oggetti in grado di fare danni a livello globale (diametro di almeno 1 kilometro) colpiscono la Terra ogni 700 mila anni, in media. Di questi ne abbiamo già scoperti almeno il 90%.

Corpi più piccoli, invece?

«Abbiamo avuto asteroidi impattanti di qualche metro, che raggiungono la Terra ogni paio di anni, in media. Questi non sono pericolosi ma permettono di esercitarci e dimostrare che possiamo prevedere il tempo e luogo di impatto. L’ultimo è stato 2024 BX1, entrato nell’atmosfera esattamente dove e quando previsto».

Per saperne di più:

• Leggi il Summary pubblicato dalla Nasa con tutti i risultati dell’ultima simulazione

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Un gas ultrafreddo di atomi di stronzio è intrappolato in un reticolo ottico. Per aiutare a preservarne i delicati e fragili stati quantistici, gli atomi sono tenuti in un ambiente a vuoto ultraspinto. Il puntino rosso che si vede nell’immagine è un riflesso della luce laser usata per creare la trappola per atomi. Crediti: K. Palubicki/Nist

Per un orologio, la regolarità del ticchettio è tutto. Ma a quanto può arrivare? Per scoprirlo occorre andare a Boulder, in Colorado, dove sorgono i laboratori del Jila, un istituto congiunto del National Institute of Standards and Technology (Nist) statunitense e dell’Università del Colorado. È lì che si trova quello che è attualmente l’orologio atomico più preciso al mondo. Descritto in dettaglio in un articolo in uscita la prossima settimana su Physical Review Letters, è realizzato con un reticolo ottico, una sorta di “rete di luce” intessuta con raggi laser in grado di mantenere intrappolati decine di migliaia di atomi di stronzio, misurandone al tempo stesso una particolare transizione – la transizione 1S0→3P0 – e ottenendo così un clock dalla stabilità senza rivali: in teoria non dovrebbe perdere più di un secondo ogni 30 miliardi di anni.

Rispetto agli orologi atomici di generazione precedente, che funzionavano eccitando gli atomi con microonde, questo utilizza luce visibile, dunque a frequenza molto più elevata. Non è però l’unica novità: per ottenere una precisione così spinta, è stato necessario un lavoro certosino sia sul fonte del controllo degli atomi che su quello della stabilità ambientale, così da ridurre il più possibile gli errori sistematici. Risultato: l’incertezza raggiunta è pari a 8×10-19, vale a dire otto parti su dieci miliardi di miliardi. Un risultato sbalorditivo, che migliora l’accuratezza di oltre un fattore 2 rispetto all’orologio a reticolo ottico con atomi di stronzio più preciso mai realizzato in precedenza.

Ma a cosa può mai servire un orologio così accurato? Il suo fine va ben oltre il semplice fornire l’ora esatta. La sua precisione è infatti tale da poter misurare le dilatazioni del tempo dovute a effetti di relatività generale anche a scale microscopiche. È dunque potenzialmente in grado di registrare le alterazioni nell’andamento del tempo prodotte da variazioni di potenziale gravitazionale dovute, a loro volta, a spostamenti submillimetrici. Detto altrimenti: se lo solleviamo o lo abbassiamo di una quantità pari allo spessore d’un capello, un orologio di questo tipo riuscirà a calcolare l’impercettibile spostamento misurando di quanto la differenza di potenziale gravitazionale ha fatto accelerare o rallentare lo scorrere del tempo.

Le applicazioni concrete sono innumerevoli. Un oggetto così sensibile al variare del potenziale gravitazionale può essere usato, per esempio, nella ricerca di giacimenti minerari nascosti nel sottosuolo. Quanto alla precisione nel calcolo del tempo, è un requisito essenziale per la navigazione interplanetaria, dove anche il più piccolo errore può portare a deviazioni rispetto alla rotta desiderata che aumentano esponenzialmente con la distanza. «Se vogliamo far atterrare una navicella spaziale su Marte con una precisione millimetrica», dice a questo proposito uno degli autori dello studio, Jun Ye del Jila, «avremo bisogno di orologi con una precisione di parecchi ordini grandezza superiore a quella di cui disponiamo oggi con il Gps. Il nostro nuovo orologio atomico è un passo importante in questa direzione». Non vanno poi dimenticate le importanti ricadute che le tecnologie messe a punto per raggiungere una precisione così spinta – in particolare, il reticolo ottico in grado di imbrigliare e controllare i singoli atomi – possono avere per il quantum computing.

Ma più che le applicazioni concrete, a essere affascinanti sono le implicazioni per la conoscenza. Poter osservare gli effetti della relatività generale su scale così microscopiche, sottolineano infatti i ricercatori, aiuta a colmare in modo significativo il divario tra il regno microscopico dei quanti e i fenomeni su larga scala descritti dalla relatività generale. «Stiamo esplorando le frontiere della scienza della misurazione. E quando si giunge a misurare la realtà con questo livello di precisione», conclude Ye, «si iniziano a vedere fenomeni che finora abbiamo potuto solo teorizzare».

Per saperne di più:

• Leggi il preprint dell’articolo in uscita su Physical Review Letters “A clock with 8×10−19 systematic uncertainty”, di Alexander Aeppli, Kyungtae Kim, William Warfield, Marianna S. Safronova e Jun Ye