...a riveder le stelle

Alla scoperta del lato oscuro dell’universo

2011-10-13T21:56:00.003+02:00

Martedì scorso la storia della cosmologia ha registrato un duplice successo. Il conferimento del premio Nobel per la fisica 2011 “per la scoperta dell’espansione accelerata dell’Universo attraverso l’osservazione di supernovae lontane” ha premiato il lavoro originale e di avanguardia di due gruppi di ricerca per i loro risultati ottenuti alla fine degli anni novanta. Poche ore dopo, l’Esa (European Space Agency) comunicava di aver deliberato che una delle future missioni spaziali che finanzierà sarà Euclid, un telescopio spaziale con lo scopo di svelare la causa alla base di tale espansione.

Si tratta di due esperimenti sostanzialmente molto diversi. Mentre le missioni insignite del premio Nobel hanno misurato l’evolvere delle distanze nell’Universo osservando la luce emessa in galassie lontane da potenti esplosioni stellari (le supernovae appunto, vedi articolo di C.M.), le osservazioni realizzate da Euclid porteranno alla creazione di una mappa dettagliatissima della distribuzione di milioni di galassie che popolano l’Universo. Da questa mappa sarà possibile ricostruire la storia dell’espansione dell’Universo negli ultimi 10 miliardi di anni, ovvero oltre il 70% dell’età attuale dell’Universo.

L’aspetto che accomuna le due misure è però il loro scopo ultimo: svelare le proprietà del lato oscuro dell’Universo. Infatti, su scale cosmologiche, ovvero estremamente più grandi della nostra galassia, la materia ordinaria contribuisce solo per il 4% al budget totale dell’Universo mentre a costituirne la quasi totalità sono proprio due componenti “esotiche”: la materia e l’energia oscura. Tale materia/energia non è mai stata osservata direttamente perché non emette luce (da qui il termine oscura). Eppure sono evidenti gli effetti indiretti della sua presenza in molte osservazioni astronomiche. È proprio appellandosi all’esistenza di materia ed energia oscura che gli astrofisici cercano di dare una spiegazione coerente al fenomeno dell’espansione accelerata dell’Universo. Comprendere meglio la natura di queste misteriose componenti è uno degli obiettivi chiave della ricerca astronomica dei prossimi anni. E per questo motivo, il finanziamento della missione Euclid rappresenta in sé una vittoria per la comunità astronomica in quanto fornisce le condizioni per lo svolgimento di una ricerca d’alto livello e, ci si augura, per il ripetersi di scoperte epocali.

Bisognerà comunque attendere ancora un po’ prima dei prossimi festeggiamenti perché Euclid è una missione il cui inizio è programmato per il 2019. Dopo il lancio, lo strumento impiegherà circa un mese per raggiungere il luogo d’appostamento, distante circa 1.5 milioni di km dalla Terra. Da lì, per circa 6 anni scruterà il cosmo mappando la posizione delle galassie e comunicherà i relativi dati (dell’ordine di 850 Gbit al giorno!) alle stazioni di controllo e analisi dati dell’Esa. In questi centri e nelle università si confronteranno i modelli teorici e le osservazioni ottenute per ricavare un quadro scientifico della storia dell’evoluzione dell’Universo.

È doveroso chiarire che il premio Nobel per la fisica 2011 dà credito al fatto che l’Universo sia in continua espansione accelerata, cioè che la distanza tra oggetti nell’Universo (come in questo caso le galassie), aumenti continuamente e che lo faccia a velocità crescente, ma non fa alcuna menzione all’energia oscura come causa scatenante di tale espansione. Molto lavoro è, infatti, ancora necessario per poter accertare scientificamente che l’energia (così come la materia) oscura esistano veramente e non siano soltanto un artefatto causato dai modelli teorici usati per la descrizione del cosmo. Le misure di alta precisione che si otterranno con Euclid permetteranno di compiere diversi passi avanti in tale direzione. Parallelamente, una delle frontiere più attuali della fisica è proprio quella di riuscire ad osservare la materia oscura direttamente in laboratorio tramite potenti acceleratori di particelle. Nel frattempo, non mancano altrettanto validi scienziati in tutto il mondo che invece dedicano i loro studi a teorie alternative che possano spiegare il fenomeno dell’espansione accelerata dell’Universo senza ricorrere al concetto di materia ed energia oscura. Quale che sia l’esito di questi studi, si profilano all’orizzonte entusiasmanti scoperte che arricchiranno la nostra consapevolezza delle regole fisiche che governano l’Universo che ci ospita.

MARCELLO CACCIATO

I Nobel che guardano ai segreti delle stelle

2011-10-13T21:51:00.003+02:00

C’è un reame affascinante in cui il mondo microscopico, popolato da atomi e particelle ancora più piccole, invisibili costituenti del mondo materiale che percepiamo con i nostri sensi, incontra quello macroscopico, i cui protagonisti sono enormi galassie formate da miliardi di stelle, giganteschi ammassi di migliaia di galassie e ancor più vasti vuoti cosmici.

Questo reame è l’astrofisica, un campo di ricerca che cerca di svelare i misteri dell’Universo indagando sulle scale più grandi e, allo stesso tempo, su quelle più piccole. In questo reame può capitare, per esempio, che lo studio delle reazioni nucleari che avvengono all’interno delle stelle possa fornire preziosi indizi per comprendere qualcosa di immensamente più grande come la dinamica dell’intero Universo e che questo, a sua volta, possa fare luce sulla natura delle particelle elementari che permeano il cosmo. Questo è esattamente ciò che è successo a Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt e Adam Riess, i tre astrofisici a cui è stato conferito, lo scorso martedì, il Premio Nobel per la Fisica 2011 per la “scoperta dell’espansione accelerata dell’Universo attraverso l’osservazione di supernovae lontane”.

I tre accademici hanno iniziato le loro carriere, tra la fine degli anni ’80 e l’inizio degli anni ’90, andando letteralmente “a caccia” di supernovae, le violentissime esplosioni con cui le stelle terminano la propria esistenza. L’esplosione di una supernova produce così tanta luce ed energia che la stella morente diventa, per qualche settimana, tanto brillante quanto l’intera galassia che la ospita. Alcune supernovae “vicine”, esplosioni di stelle appartenenti alla nostra galassia, la Via Lattea, o a galassie limitrofe, possono essere osservate addirittura ad occhio nudo: esempi celebri sono quella scoperta nel 1054 da alcuni astronomi cinesi e quelle individuate nel 1572 dall’astronomo danese Tycho Brahe e nel 1604 dall’astronomo tedesco Johannes Kepler.

Per osservare supernovae in galassie lontane, invece, occorre adoperare il telescopio e monitorare moltissime galassie per lunghi periodi di tempo, in quanto l’esplosione di una supernova è un evento alquanto raro. Usando i più potenti telescopi disponibili due decenni fa, Perlmutter, Schmidt e Riess hanno scrutato il cielo con pazienza e scovato un gran numero di supernovae in galassie così distanti dalla nostra che la loro luce ha percorso centinaia di milioni di anni-luce prima di arrivare fino a noi.

I loro dati, insieme a studi teorici sulle reazioni nucleari che hanno luogo nelle esplosioni stellari, hanno mostrato che una classe particolare di supernovae, dette “di tipo Ia” in gergo, producono tutte press’a poco la stessa quantità di energia e, quindi, di luce. Questa caratteristica permette di usarle come indicatori di distanza, un’operazione tutt’altro che banale in astronomia. Per una stella o galassia qualsiasi, infatti, non si ha modo di stabilire se essa è brillante perché molto potente o solo perché molto vicina, e gli astronomi devono cercare altri indizi. Le “supernovae di tipo Ia” invece si comportano come delle “candele standard” e la relazione è piuttosto semplice: brillante-vicina, fioca-lontana.

I tre ricercatori insiginiti del prestigioso riconoscimento hanno così usato le loro osservazioni di supernovae in galassie lontane per produrre una sorta di “cartografia” dell’Universo. Inoltre, hanno combinato queste misure con altri dati, ricavando la velocità con cui ognuna di queste galassie si sta allontanando da noi (e da tutte le altre galassie allo stesso tempo) nell’ambito dell’espansione cosmica che ha avuto inizio con il Big Bang circa 13.7 miliardi di anni fa. Lo scopo di questo studio era studiare la dinamica globale dell’Universo. Ciò che si aspettavano i tre astrofisici era di trovare che l’espansione cosmica, rallentata dall’effetto della gravità che attrae i corpi gli uni verso gli altri, procedesse con velocità decrescente. Sorprendentemente, invece, le loro osservazioni hanno rivelato che l’espansione è accelerata e procede, empre più velocemente, sotto la “spinta” di una componente ancora misteriosa che si comporta in modo opposto rispetto alla forza di gravità, la cosiddetta energia oscura.

Questi risultati sono stati pubblicati tra il 1998 e il 1999 da due gruppi di ricerca internazionali, guidati rispettivamente da Perlmutter e da Schmidt e Riess. Durante lo scorso decennio, osservazioni sempre più accurate di un grandissimo numero di supernovae hanno, insieme a molti altri studi complementari, corroborato questa scoperta. L’espansione accelerata dell’Universo è ormai, per gli astrofisici, un fatto assodato. Cosa produca quest’accelerazione, tuttavia, rimane ancora ignoto.

Molti studi teorici ed esperimenti indagano sulla natura fondamentale dell’energia oscura nel mondo microscopico, ovvero nell’ambito della fisica delle particelle. Allo stesso tempo osservazioni ed analisi astronomiche cercano di determinarne, in modo sempre più preciso, l’influenza macroscopica sulla dinamica dell’Universo (vedi articolo di M.C.). Se una risposta a questi quesiti arriverà, sarà sicuramente grazie agli sforzi combinati di migliaia di studiosi impegnati in entrambi i campi nell’instancabile reame dell’astrofisica.

CLAUDIA MIGNONE

Il Belpaese non conquista i cervelli

2010-10-14T22:14:00.004+02:00

La scorsa settimana si è celebrata l'annuale cerimonia per il conferimento dei premi Nobel. Futura ha omaggiato l'evento pubblicando due articoli, uno dei quali sul grafene, materiale "bidimensionale" che ha fatto conquistare il premio Nobel a Kostantin Novoselov e Andre Gaim. I due fisici sono di origine russa anche se Novoselov ha cittadinanza inglese e Gaim cittadinanza olandese. Entrambi lavorano presso l'Università di Manchester. Questo fa si che l'orgoglio derivante dall'avere ottenuto un premio così prestigioso vada diviso tra diverse nazioni. La Russia può adesso vantarsi di avere dato i natali ad altri due premi Nobel (raggiungendo così quota 23). I Paesi Bassi hanno già aggiunto Gaim alla loro (relativamente lunga) lista raggiungendo così quota 19. Infine l'Università di Manchester può ora vantare 25 premi Nobel, nonostante i recenti tagli ai finanziamenti per la ricerca attuati dal governo britannico.

Uno scenario così internazionale è da considerarsi come classico esempio delle dinamiche che caratterizzano la ricerca scientifica soprattutto negli ultimi decenni. Gli istituti di ricerca sono dei veri e propri luoghi di raccolta di persone capaci e brillanti a prescindere dalla loro nazionalità. E queste stesse persone prima di approdare in un istituto dove si stabilizzano hanno raccolto per diversi anni esperienze lavorative in molti altri Paesi. I premi Nobel per la fisica 2010 esemplificano appunto questi aspetti. In genere, uno sguardo alle statistiche di famigerate università (ad esempio Columbia, Cambridge e Chicago) rivela che questo carattere squisitamente internazionale è tipico: spesso questi centri di ricerca sono il luogo in cui accademici di diverse nazionalità svolgono le loro ricerche di punta.

Volgiamo adesso lo sguardo al nostro Belpaese cercando di capire come si mostra da questa prospettiva. L'Italia ha dato i natali a 20 premi Nobel. Vogliamo soffermarci solo sui 12 che rientrano nella categoria di ricerca scientifica (fisica, chimica, fisiologia e medicina). Di questi quasi tutti hanno svolto ricerca in istituti italiani anche se non mancano le eccezioni. Si prenda, ad esempio, il caso del premio Nobel per la fisica 2002 Riccardo Giacconi che dopo la laurea all'università di Milano è sbarcato oltreoceano e ha condotto l'intera carriera scientifica negli Stati Uniti (tanto da prenderne la cittadinanza). Probabilmente, questo caso rientra nel tristemente famoso effetto "fuga-di-cervelli" che vede l'Italia svuotarsi di molti scienziati ambiziosi e capaci che vanno in altri Paesi alla ricerca di stimoli e riconoscimenti.

I dati sui Nobel italiani però nascondono un altro allarmante fenomeno. Infatti, sono solo 5 le università italiane (Pisa, Roma, Torino, Bologna e Milano) che possono vantare dei Nobel tra i loro accademici. E si noti che i Nobel di queste università sono italiani (Fermi, Rubbia, Montalcini solo per menzionarne alcuni). Cose ne è di quel paradigma internazionale a cui facevamo riferimento all'inizio dell'articolo? Se le dinamiche internazionali sono ormai intrinseche nelle modalità scientifiche moderne, perchè l'Italia ne è fuori? Quando ci sarà dato gioire perchè una struttura italiana ha ospitato uno scienziato straniero permettendogli di svolgere un progetto da premio Nobel?

Il problema è quindi duplice. Da un lato sempre più studiosi italiani lasciano l'Italia, dall'altro sempre meno studiosi stranieri sbarcano in Italia per svolgere le loro ricerche. È un'immagine chiara. In queste condizioni, l'Italia è un lago destinato a prosciugarsi: un flusso sempre crescente in uscita e un afflusso quasi nullo. Questo non può che portare ad un paesaggio scientificamente arido in tempi brevissimi. Paradossalmente, una semplice soluzione porterebbe rapidi cambiamenti. Infatti, un finanziamento adeguato dei centri di ricerca ridurebbe inevitabilmente il flusso di ricercatori italiani verso l'estero. E allo stesso tempo, darebbe visibilità in un panorama internazionale alla ricerca svolta in Italia rendendo il Belpaese una possibile scelta per un'immigrazione qualificata e continua e non solo per il turismo mordi-e-fuggi. Il meccanismo potrebbe subito entrare a regime e auto-incentivarsi. Basterebbe vedere al di là delle contingenze momentanee ed investire nel campo della ricerca. Il lago da arido, potrebbe addirittura straripare. Basterebbe volerlo, piuttosto che aspettare la pioggia.

MARCELLO CACCIATO

Fisica: due dimensioni per un Nobel

2010-10-07T10:54:00.009+02:00

Il premio agli scienziati Andrei Geim e Konstantin Novoselov per la scoperta del grafene, materiale delle meraviglie

Due giorni fa, martedì 5 ottobre, è stato annunciato il conferimento del Premio Nobel per la Fisica 2010 a Andrei Geim e Konstantin Novoselov, due scienziati di origine russa che lavorano presso l'Università di Manchester, nel Regno Unito. A motivare il prestigioso riconoscimento, anni di ricerca e di esperimenti che hanno portato, nel 2004, alla scoperta del grafene, un materiale dalle proprietà a dir poco sbalorditive e dalle molteplici applicazioni tecnologiche, che spaziano dall'elettronica all'ingegneria biomedica.

Questo materiale 'delle meraviglie' non è altro che una forma del carbonio. La novità è nel fatto che, nel grafene, il carbonio è disposto in fogli sottilissimi, dello spessore di un singolo atomo: si tratta in pratica di un materiale bidimensionale. Nel nostro mondo a tre dimensioni, uno spessore così piccolo è praticamente impossibile da immaginare: se impilassimo uno sopra l'altro circa un milione di fogli di grafene, si raggiungerebbe lo spessore di un comune foglio di carta! È proprio a causa della sua infinitesima terza dimensione che questo materiale, la cui esistenza era stata predetta già nel 1947, ha richiesto decenni prima di poter essere isolato in laboratorio.

A seconda del modo in cui gli atomi di carbonio si legano tra loro, questo elemento dà luogo ad una serie di materiali diversi, i più famosi tra i quali sono il diamante e la grafite. Nel diamante, gli atomi di carbonio formano un cristallo resistentissimo disponendosi in una struttura la cui unità di base è il tetraedro—un solido con quattro facce triangolari. La grafite, che si può trovare all'interno delle matite, è invece molto diversa dal diamante, benché entrambi siano formati da atomi di carbonio. Nella grafite, gli atomi si dispongono in una serie di strati con una struttura a nido d'ape, dove l'unità di base è l'esagono, e i vari strati sono tenuti insieme tra di loro da legami tra gli elettroni che appartengono ai vari atomi; i legami che tengono uniti gli atomi in ciascuno strato sono molto più forti di quelli che tengono insieme i vari strati, ed è per questo che, al contrario del diamante, la grafite si sfalda facilmente.

Il grafene consiste in un singolo strato di quelli che costituiscono la struttura della grafite, in un modo che ricorda vagamente gli strati di un wafer. In molti sospettavano che, una volta isolata, una simile struttura a due dimensioni si sarebbe arrotolata su se stessa e non sarebbe rimasta stabilmente in forma piana. Geim e Novoselov, invece, hanno perseverato per anni nella loro ricerca, finché nel 2004 hanno messo a punto un esperimento apparentemente molto semplice: hanno infatti utilizzato del comune nastro adesivo ed un pezzo di grafite e, con il nastro adesivo, sono riusciti a strappare alla grafite strati di carbonio dello spessore di un solo atomo—il grafene, appunto.

Grazie al modo in cui i suoi atomi sono disposti, il grafene è un ottimo conduttore sia di elettricità che di calore, ed ha quindi trovato applicazione immediata nell'industria elettronica; inoltre, ha proprietà di semi-conduttore e per questo può essere utilizzato nella produzione di transistor. Studi recenti hanno dimostrato che questo materiale è anche il più resistente al mondo, ma al contempo è estremamente malleabile ed in aggiunta è praticamente trasparente: per questi motivi, risulta quanto mai adatto alla realizzazione di schermi e display.

I registi della scoperta sono entrambi nati in Unione Sovietica e hanno lavorato insieme per molti anni, prima a Nijmegen, in Olanda, dove Novoselov ha conseguito il suo dottorato proprio sotto la guida di Geim, e poi presso l'Università di Manchester. Alla scoperta del grafene sono arrivati nel tipico modo che è alla base della ricerca scientifica: tentando soluzioni nuove e sempre diverse, che a volte funzionavano ed altre volte no, ma che portavano sempre ad imparare qualcosa che si ignorava in precedenza. In questo caso, gli sforzi si sono rivelati di estremo successo: già nel 2008 gli scopritori del grafene erano tra i favoriti per il premio Nobel, che è infine arrivato nel 2010. Il comitato della fondazione Nobel ha premiato in particolare la geniale creatività che ha caratterizzato molti dei loro esperimenti, e che ha condotto ad una scoperta rivelatasi poi di enorme importanza per un numero sempre crescente di applicazioni alla vita di tutti i giorni.

Sin dalla scoperta, Geim e Novoselov si sono anche dimostrati estremamente aperti nel condividere con il resto della comunità scientifica i loro risultati, come riportato nel sito PhysicsWorld.com dell'Institute Of Physics, dove si racconta anche come i due abbiano formato una generazione di nuovi fisici, invitando numerosi scienziati presso l'Università di Manchester e mettendo a loro disposizione le conoscenze da essi acquisite sui metodi per produrre il grafene. Per omaggiarli, l'Institute Of Physics ha deciso di aprire l'accesso a tutti gli articoli scientifici pubblicati dai due fisici sulle riviste specialistiche edite da questa istituzione.

Oltre alle congratulazioni di fisici e scienziati di tutto il mondo, su Geim e Novoselov sono puntati gli occhi dell'intera comunità scientifica britannica. Nel Regno Unito, infatti, la ricerca scientifica e le istituzioni universitarie sono al momento minacciate da pesantissimi tagli nei finanziamenti. Numerose sono le campagne di protesta in atto contro questi provvedimenti, tra cui l'operazione Science is Vital, che vedrà migliaia di scienziati e membri della società civile sfilare per le strade di Londra il prossimo sabato 9 ottobre.

Dopo il conferimento del Nobel a due eccellenti professori di un'università britannica, sono in molti a sperare che il prestigioso riconoscimento, premiando non soltanto una scoperta dalle molteplici applicazioni industriali e tecnologiche ma anche gli intensi sforzi e le lunghe ricerche che l'hanno preceduta, porti un messaggio alla politica, mostrando ancora una volta il valore immenso della ricerca scientifica all'interno della società.

CLAUDIA MIGNONE

Nell'immagine in alto, Andrei Geim e Konstantin Novoselov (Foto di Russell Hart/Univesity of Manchester); al centro, la struttura bidimensionale del grafene (Fonte: Wikimedia Commons); in basso, il logo dell'iniziativa Science is Vital.

Napoli, 4 giorni da capitale delle stelle

2010-09-23T10:37:00.002+02:00

All'Osservatorio Astronomico di Capodimonte si apre questo pomeriggio il 48esimo Congresso Nazionale dell'Unione Astrofili Italiani (UAI), l'associazione che raccoglie gli appassionati di astronomia del nostro paese. Organizzato dall'Unione Astrofili Napoletani (UAN), il congresso durerà 4 giorni, da oggi fino a domenica 26 settembre.

L'evento corona un intero anno, il 2010, che ha visto la città di Napoli protagonista nazionale nel campo dell'astronomia. In maggio si è infatti tenuto, sempre presso l'Osservatorio di Capodimonte, il LIV Congresso della Società Astronomica Italiana, mentre da marzo a luglio la Città della Scienza ha ospitato la mostra itinerante Astri e particelle, a cura dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, dell'Istituto Nazionale di Astrofisica e dell'Agenzia Spaziale Italiana. Queste ed altre manifestazioni, parte del programma di 'Napoli Astronomia 2010', hanno portato avanti, con successo, il sodalizio consolidatosi tra astronomi, astrofili, divulgatori ed il grande pubblico durante il corso del 2009, dichiarato dall'Onu Anno Internazionale dell'Astronomia.

"L'idea di proporre l'UAN e Napoli per il Congresso Nazionale di Astrofili è nata oltre un anno fa," racconta Lino Manfredi, vicepresidente dell'associazione di appassionati di astronomia napoletani. "La preparazione dell'evento è stata molto impegnativa, anche perché non ci siamo accontentati di organizzare semplicemente il congresso, ma abbiamo voluto aprire le porte al territorio," continua Manfredi. Infatti, le sessioni più strettamente tecniche del congresso saranno affiancate da una ricca costellazione di eventi per il pubblico nel panorama d'eccezione offerto dalll'Osservatorio di Capodimonte, che ospita anche la sede dell'UAN.

Tra gli eventi in programma per stringere il legame con il grande pubblico e mostrare a tutti le meraviglie del cielo, sono previsti: visite all'Osservatorio, con due osservazioni guidate del cielo notturno attraverso i telescopi dell'associazione (giovedì e venerdì sera, dalle ore 21 alle ore 23) ed una osservazione del Sole (sabato mattina, dalle ore 9 alle ore 13); uno stravagante concerto di musica classica dal titolo Atlas Coelestis, la musica e le stelle, a cura di Giovanni Renzo (venerdì sera alle ore 20); una mostra fotografica e multimediale, una mostra d'arte con l'esposizione di una dozzina di quadri di ispirazione astronomica, ed infine una mostra filatelica, accompagnata da uno speciale annullo postale.

Per quanto riguarda le attività del congresso, il programma comprende una serie di sessioni tematiche, che spaziano da argomenti di ricerca nel campo dell'astronomia ed astrofisica a questioni di carattere più sociale quali l'importanza della divulgazione e della didattica di queste materie. Al congresso prenderanno parte anche astronomi ricercatori presso l'Inaf-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, e presso il Dipartimento di Scienze Fisiche dell'Università di Napoli, coinvolti sia direttamente, con conferenze incentrate sui temi della loro ricerca, che indirettamente, come tutor di astrofili relatori.

Gli argomenti presentati copriranno tutte le scale cosmiche, a partire dal nostro Sistema Solare, con la formazione di stelle e pianeti e l'esplorazione di uno dei corpi celesti a noi più vicini, Marte, passando per la vita e morte delle stelle, lo studio della nostra Galassia e di altre galassie, sempre più lontane. La cosmologia, ovvero lo studio dell'Universo nella sua totalità, sarà oggetto di un intervento del Prof. John Gribbin, dell'Università del Sussex, nel Regno Unito. Il Prof. Gribbin è un celebre divulgatore dell'astronomia e presenterà il suo nuovo libro, Alla ricerca del Multiverso, Sabato 25 settembre alle ore 19. Il libro affronta una serie di domande fondamentali sulla nascita ed evoluzione del cosmo, inclusa l'ipotesi del Multiverso, cioè la possibilità che il nostro Universo sia di fatto soltanto uno fra tanti universi paralleli.

La comunicazione della scienza, e in questo caso dell'astronomia, al grande pubblico è un argomento centrale nei rapporti tra gli scienziati ed il resto della società: in questo processo, gli appassionati di astronomia svolgono un ruolo di notevole importanza. L'insegnamento dell'astronomia, il valore della divulgazione scientifica e le attuali prospettive di dialogo tra scienza e società saranno gli argomenti delle conferenze che si terranno venerdì 24 Settembre, insieme ad altre sessioni incentrate su tematiche quali l'inquinamento luminoso e la storia dell'astronomia.

Una sessione particolarmente originale è prevista per sabato pomeriggio, dal titolo Lei è un'astrofila - L'astrofilia dell'altra metà del cielo. "Questa sessione è stata fortemente voluta da Anna Maria Saccà, responsabile della sezione Divulgazione e Didattica dell'associazione," spiega Concetta Bennici, socia UAN ed ex insegnante di matematica e fisica nei licei, che durante il congresso racconterà i risultati della sua ricerca sul complesso ruolo delle donne nel campo dell'astronomia, sia intesa come professione che come semplice passione, appunto, da astrofila.

Per saperne di più: Napoli Astronomia 2010

CLAUDIA MIGNONE

Nell'immagine, il panorama di Napoli visto dalla suggestiva cornice dell'Osservatorio di Capodimonte. (Foto UAN)

Scienza e crisi

2010-05-31T13:55:00.008+02:00

Negli ultimi giorni si è parlato molto, in Italia, di tagli alla spesa pubblica e una nuova manovra sta per essere varata proprio in queste ore. La scorsa settimana indiscrezioni non troppo discrete annunciavano, fra gli altri, la soppressione di svariati istituti di ricerca, ritenuti "inutili" e quindi non degni di continuare ad esistere. Tra essi, l'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF).

Questo blog, da oltre un anno, cerca di fare un po' di informazione (più che di comunicazione) proprio su argomenti di astronomia e astrofisica. La situazione merita quindi un post eccezionale, di lunedì invece del solito giovedì, e quindi svincolato da Futura. Anzi, per l'occasione rimandiamo i lettori a un bel post scritto, sulla vicenda, da un'altra astrofisica, Eleonora Presani, che anche si occupa di comunicazione della scienza attraverso il blog Appunti digitali.

La scienza nell’Italia della crisi
di Eleonora Presani - lunedì 31 maggio 2010

Oggi mi sento in dovere di raccontare al pubblico di Appunti Digitali le decisioni che il governo italiano sta per prendere nel decreto legge del 26 Maggio (art. 7), in cui si discute la “soppressione e incorporazione di enti ed organismi pubblici”. L’intera manovra è molto discussa, ma in questo post mi limito a spiegare quello che sta succedendo alla ricerca, sperando di portare ad una riflessione. [leggi tutto]

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La manovra è in fase di discussione finale e le notizie di questa mattina sembrano indicare che molti di questi istituti, grazie anche alla mobilitazione di scienziati e parte della società civile, continueranno ad esistere. Ma continuiamo a stare vigili. E soprattutto, continuiamo a respirare. "Perché quando si annega il fiato è prezioso, e ciascuno è impegnato soltanto a salvarsi." [cit. A.Bajani]

Eclissi in miniatura per scoprire nuovi mondi

2010-05-06T10:26:00.008+02:00

Le eclissi solari sono senza dubbio un evento affascinante e spettacolare: la Luna si frappone fra il Sole e la Terra nascondendo parzialmente o totalmente agli osservatori, per alcuni minuti, il disco solare. Quando l'eclissi è totale, la parte più esterna dell'atmosfera del Sole, chiamata corona solare, diventa visibile.

Negli anni trenta del secolo scorso, l'astronomo francese Bernard Lyot sviluppò un sistema di maschere per simulare, ottimizzandolo, l'effetto di un'eclissi totale, al fine di studiare meglio e più a lungo la corona solare. Chiamò il suo strumento "coronografo". Con il progresso della tecnologia, si è pensato di "miniaturizzare" e raffinare i coronografi per mascherare non più la luce del Sole, ma quella delle stelle lontane, ed esplorarne così le vicinanze per cercare la presenza di uno o più pianeti.

Al giorno d'oggi esistono molti tipi diversi di coronografo: alcuni cercano di concentrare tutta la luce della stella nella sua zona centrale, per mascherarla più efficacemente; altri cercano di sfruttare il fatto che la luce è composta da onde, ed è possibile farle interferire per annullarle a vicenda: se infatti le creste di queste onde sono perfettamente allineate, allora la loro somma sarà un'onda luminosa più intensa; se al contrario la cresta di una delle onde è allineata con la gola di un'altra, la somma di queste onde sfasate sarà un'onda di intensità nulla.

Ulteriori tipi di coronografo sono in fase di studio, e prevedono di recuperare con un sistema di lenti la luce concentrata e mascherata, e registrarne l'immagine su un ologramma. L'ologramma è un dispositivo che consente di registrare non solo l'intensità della luce, come avverrebbe in una normale fotografia, ma anche l'informazione relativa alla posizione delle creste e delle gole delle onde luminose, che possono essere più o meno sfasate. Queste onde di luce recuperate dalla maschera, che appartengono alla luce della stella, vengono sottratte alla luce passata attraverso il coronografo, che appartiene sia alla stella che ad un eventuale pianeta. Le onde di luce della stella si annullano, mentre la luce del pianeta, che è sfasata rispetto a quella della stella, non viene cancellata e il pianeta diventa visibile.

Finora sono stati scoperti oltre 400 pianeti extra-solari utilizzando svariati metodi. Alcuni di essi, quelli orbitano intorno ad astri relativamente vicini, sono già stati osservati utilizzando i coronografi: si tratta di pianeti simili al nostro Giove in termini di distanza dalla stella ed intensità della luce riflessa. La difficoltà nell'osservare pianeti simili alla Terra sta appunto nella piccola distanza e nella debolezza della luce.

Facciamo un esempio: a 36 anni luce da noi si trova una stella di nome Gliese 436, provvista di un pianeta. Immaginiamo che questo pianeta ospiti una colonia di alieni che, curiosi del cosmo come noi, si siano equipaggiati con un telescopio analogo al telescopio spaziale Hubble. Se questi alieni puntassero il loro potente strumento in direzione del nostro Sole, la Terra risulterebbe dieci miliardi di volte meno luminosa di esso. E se questo non fosse già sufficiente a rendere estremamente difficile l'osservazione della Terra intorno al Sole, c'è da aggiungere che la distanza in cielo dei due astri sarebbe piccolissima: appena quattro decimillesimi di grado (per confronto, la Luna misura circa mezzo grado). Sarebbe come cercare di osservare dalla Corsica una lucciola posta a dieci centimetri dalla Lanterna di Genova! Se però questi alieni avessero a disposizione un coronografo di ultima generazione, sicuramente si potrebbero accorgere, se non di noi, almeno del nostro piccolo pianeta.

Nell'attesa di ricevere eventuali notizie dai curiosi alieni del pianeta Gliese 436B, sta a noi cercare di migliorare le prestazioni dei coronografi e di altri, interessanti strumenti (come per esempio gli interferometri, cioè reti di telescopi collegati fra loro per avere immagini con una risoluzione sempre maggiore), tutto ciò per spingerci ancora più in profondità e cercare pianeti ancora più vicini alla loro stella, ancora meno luminosi, intorno a stelle ancor più lontane, e cercare di capire quanto gli altri sistemi solari siano simili al nostro.

DAVIDE RICCI

Nelle immagini, lo schema del funzionamento di un coronografo per individuare pianeti intorno ad altre stelle mediante l'uso di un ologramma (in alto), e un'immagine dell'osservazione diretta di tre pianeti attorno alla stella HR8799 (in basso), effettuata usando un particolare tipo di coronografo detto "a vortice vettoriale", che sfrutta il fenomeno dell'interferenza per annullare la luce della stella (NASA/JPL-Caltech/Palomar Observatory). La scoperta, di E. Serabyn, D. Mawet & R. Burruss, è stata annunciata nel numero del 15 Aprile 2010 della rivista Nature.

Nascono i laboratori 2.0

2010-03-25T11:56:00.002+01:00

Astronomi e biologi in testa tra i ricercatori che ricorrono all’aiuto del pubblico

L’ultimo decennio ha visto una crescita esponenziale del fenomeno dei “citizen scientists”, membri del pubblico che prendono parte ad autentici progetti di ricerca, chiamati a raccolta dagli scienziati. A beneficiare di queste iniziative sono entrambi i gruppi: i ricercatori, che usufruiscono dell’aiuto massiccio di grandi schiere di osservatori, e il pubblico, che entra in contatto con le tematiche concrete della ricerca e può provare l’ebbrezza del “fare scienza”.

Nonostante la recente popolarità di questi progetti, l’idea di ricorrere all’aiuto di non-scienziati ha oltre un secolo. Dall’anno 1900 gli ornitologi americani coinvolgono periodicamente gli appassionati in giornate di osservazione, per contare e censire diverse specie di uccelli, e l’associazione americana di osservatori di stelle variabili lanciò pochi anni dopo un progetto simile, in cui il pubblico era parte attiva nel contare e monitorare, a occhio nudo, questo particolare tipo di stelle e le variazioni della loro luminosità.

Lo sviluppo dei computer negli ultimi decenni ha aperto nuove prospettive di ricerca, accelerando il progresso scientifico in molteplici discipline. Allo stesso tempo, la diffusione dei personal computer, insieme ai potenti strumenti del Web 2.0, ha partorito nuove idee su come coinvolgere il pubblico in entusiasmanti progetti di ricerca.

Galaxy Zoo è uno di questi progetti. Lanciato circa tre anni fa da un gruppo di astronomi britannici e statunitensi, ha lo scopo ambizioso di dare vere immagini astronomiche in mano al pubblico, che a sua volta deve classificare ciò che vi vede.

Le galassie nell’Universo hanno molteplici forme, proprio come gli animali di uno zoo, ma la maggior parte di esse può essere ricondotta a due morfologie principali: galassie a spirale o galassie ellittiche. La classificazione morfologica delle galassie va ben oltre la compilazione di un semplice catalogo, in quanto contiene informazioni sullo stato dinamico delle galassie: nelle spirali, le stelle ruotano intorno al centro in modo ordinato, mentre si muovono in modo molto più caotico in quelle ellittiche. Individuare quali e quante galassie appartengano all’una o all’altra classe, e le loro relative distribuzioni, è di estrema importanza per comprendere come esse si siano formate ed evolute.

Le splendide fotografie di galassie relativamente vicine alla nostra lasciano pochi dubbi a chi le classifica, ma le sottigliezze morfologiche delle galassie più lontane, le cui immagini hanno spesso l’aspetto di piccole macchioline informi, sono molto difficili da individuare. Inoltre, riconoscere forme è ancora uno dei campi in cui il cervello umano è superiore al computer. Alle prese con un milione di immagini di galassie lontane ed apparentemente informi, gli astronomi hanno deciso di rivolgersi al pubblico. Dal Luglio 2007, appassionati e non possono visionare le miriadi di immagini e, tramite un software molto semplice da utilizzare, catalogarle.

Nei primi giorni, 35,000 membri del pubblico avevano già classificato un milione e mezzo di galassie; la stessa galassia viene classificata più volte da diverse persone, per tener conto di possibili errori e incertezze. Una simile impresa sarebbe costata mesi di lavoro (e forse anche qualche diottria!) se fosse stata svolta da un singolo studente. Chiaramente rivolgersi al pubblico non riduce il lavoro degli astronomi, anzi permette loro di concentrarsi sulle fasi successive dell’analisi di un enorme campione di dati. Sono già stati pubblicati almeno una dozzina di articoli su riviste specializzate contenenti risultati basati sul prezioso lavoro compiuto dal pubblico, una schiera di oltre 200,000 persone provenienti da 170 diversi paesi.

La caccia nello zoo delle galassie continua: la versione aggiornata del sito propone ai visitatori una serie di domande per ciascuna immagine. Oltre alla classificazione in ellittiche o spirali, infatti, si può indicare la presenza di altri piccoli dettagli: quanti bracci ha la spirale, se è presente un anello, se può trattarsi di due galassie che si stanno scontrando e fondendo… E le novità non sono solo per il pubblico, ma anche per gli astronomi: sono infatti state aperte apposite posizioni per ricercatori, dedicate al coordinamento del Galaxy Zoo e allo sviluppo di simili progetti per il futuro.

Anche i biologi hanno imparato a sfruttare il ricorso ai “citizen scientists”. Uno dei progetti che ha riscosso maggior successo in questo campo si chiama Fold It (tradotto “Piegala”). Lanciato nel 2008 da una collaborazione di informatici e biochimici della University of Washington, negli Stati Uniti, propone al pubblico un videogioco il cui scopo è disegnare proteine nel modo più efficiente possibile.

Le proteine, elementi portanti del lavoro delle cellule, sono composte da lunghissime catene di componenti più piccole, dette amminoacidi. Esistono 20 tipi diversi di amminoacidi, ma a seconda di come sono disposti nella catena e della forma in cui questa è “piegata”, possono dare luogo a migliaia di proteine diverse. Poiché le proteine possono contenere fino a un migliaio di amminoacidi, il numero di possibili combinazioni e forme è immenso. Ricostruire la forma di molte proteine è uno degli obiettivi più importanti della biologia moderna, che chiaramente richiede enormi risorse e lunghissimi tempi di calcolo anche per i computer più potenti. Il progetto Fold It viene in aiuto, coinvolgendo il pubblico in un gioco che sfrutta la capacità del cervello umano di risolvere puzzle e problemi visivi per ottimizzare le possibili strutture di proteine.

Giocare, aiutare la ricerca e, allo stesso tempo, imparare qualcosa sulla biologia dei nostri corpi o sulla struttura delle galassie nell’universo: è questo il lavoro dei moderni “citizen scientists”.

CLAUDIA MIGNONE

Nelle immagini, l'interfaccia grafica di Galaxy Zoo e Fold It.

In diretta dall'universo

2010-02-11T19:39:00.011+01:00

Terre del Cielo: un pianeta oggetto di un webcast inedito

Sabato prossimo, 13 febbraio 2009, il pianeta extra-solare XO-3b transiterà davanti alla stella intorno alla quale ruota. Il fenomeno in sé non ha nulla di spettacolare, in quanto il pianeta in questione completa un'intera orbita alla sua stella madre in meno di quattro giorni. Sul nostro pianeta, invece, l'evento sarà accompagnato da un'iniziativa di divulgazione senza precedenti: per la prima volta, infatti, un telescopio professionale osserverà il transito del pianeta e lo trasmetterà in diretta sul web.

Il progetto si chiama "Terre del Cielo" e prende in prestito il nome dal titolo di un libro di Camille Flammarion, celebre astronomo e divulgatore francese vissuto a cavallo tra il XIX ed il XX secolo. Ovviamente le "terre", o pianeti, a cui si riferiva Flammarion nel 1877 erano quelli che ruotano intorno al Sole, gli unici noti all'epoca. Solo al 1995, infatti, risale la scoperta del primo degli oltre 400 pianeti attualmente conosciuti in orbita intorno ad altre stelle.

La maggior parte dei pianeti appartenenti a questo novero, compreso XO-3b, protagonista dell'evento di sabato, sono stati individuati in modo indiretto, ovvero mediante osservazioni degli effetti da essi prodotti sulle proprietà delle rispettive stelle madri. A causa dell'enorme differenza tra l'enorme quantità di luce emessa da una stella e la pochissima luce riflessa da un pianeta, è infatti estremamente difficile osservare direttamente un pianeta extra-solare; quelli immortalati finora si contano sulle dita di una mano.

La tecnica del transito, particolarmente intuitiva, è uno dei metodi indiretti più efficaci per rivelare l'esistenza di un pianeta intorno ad una stella: si basa sul fatto che, quando il pianeta, durante la sua orbita, si trova interposto tra la stella e noi, ne oscura parte della luce. La stella madre risulta quindi meno luminosa del solito, segno distintivo della presenza di uno o più pianeti alla sua corte. Anche se sabato non sarà dunque possibile "vedere" XO-3b mentre passa davanti alla sua stella madre, si potrà ammirare dal vivo la luminosità della stella mentre cala, e poi di nuovo aumenta, durante il transito del pianeta, ovvero quello che gli astronomi chiamano una "curva di luce", per una durata totale di circa tre ore.

La scelta di trasmettere in diretta online proprio la curva di luce, uno degli strumenti effettivamente usati dai ricercatori in questo ambito, è particolarmente felice, in quanto coinvolge il pubblico nell'attività concreta degli astronomi contemporanei, mostrando che non si tratta certo di inguaribili romantici assorti nella contemplazione del firmamento, ma di moderni scienziati che, mediante conti, analisi e grafici di vario genere, cercano di capire ciò che accade nel resto dell'universo.

Il pianeta XO-3b, scoperto nel 2007, è molto diverso dalla Terra, essendo un gigante gassoso con una massa pari a circa 12 volte quella di Giove, il più grande del Sistema Solare. La stella intorno a cui orbita, XO-3, è poco più grande del Sole e si trova a circa 850 anni luce da noi, nella costellazione della Giraffa; per osservare questo astro, troppo debole per essere visibile ad occhio nudo, occorre munirsi di un piccolo telescopio.

A rendere possibile questa inedita diretta sarà il telescopio Ruths dell'Osservatorio di Brera a Merate, in provincia di Milano, dotato di uno specchio di 134 centimetri di diametro, a cui si uniranno anche il telescopio dell'Osservatorio di Palermo e tanti altri, più piccoli telescopi amatoriali. L'evento sarà trasmesso dal vivo sul sito www.crabnebula.it e sarà accompagnato da commenti e spiegazioni di alcuni astronomi in italiano, inglese e cinese. Anche grazie a questo tocco internazionale, gli organizzatori sperano di riuscire a coinvolgere un grande pubblico in questa osservazione "guidata" del passaggio di un altro mondo nel cielo.

CLAUDIA MIGNONE

Nelle immagini, un'illustrazione del transito di un pianeta simile a Giove davanti ad una stella poco più grande del nostro sole (ESO) e un'animazione che mostra come evolve la curva di luce di una stella durante il transito di un pianeta (crabnebula.it).

Che succede?

2010-01-28T19:23:00.003+01:00

Questo è il primo giovedì, dopo mesi, senza un nuovo post che racconti l'universo ai lettori di A riveder le stelle... siamo tutti un po' impegnati, ma torneremo presto... e con nuovi progetti in mente!

Continuate a seguirci...

Living Planet: l'ESA si prende cura del nostro pianeta

2010-01-21T01:26:00.007+01:00

Uno degli obiettivi principali dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) è sempre stato quello dell'osservazione della Terra dallo spazio. Tale compito è uno dei più immediati ritorni ed utilizzi dell'esplorazione spaziale per la vita quotidiana ed iniziò con il primo satellite meteorologico, Meteosat, nel 1977. A questo fece seguito tutta la serie di satelliti Meteosat ed Envisat che hanno contribuito ad aumentare la nostra comprensione sullo stato di salute della Terra ed hanno portato ad un monitoraggio quotidiano dei cambiamenti climatici ed ambientali durante questi decenni.

La nostra comprensione e conoscenza del nostro stesso pianeta ha, in questo approccio, una fonte inestimabile di dati e misurazioni; inoltre, con il crescere della nostra conoscenza è richiesta anche una contemporanea crescita di accuratezza dei dati da analizzare e dei relativi satelliti che li collezionano. Il programma ESA "Living Planet" è volto proprio in questa direzione. In tale programma rientrano missioni di esplorazione, osservazione, monitoraggio e ricerca meteorologica della Terra. Al momento sono previste sei missioni di questa categoria, mentre altre tre sono in fase di studio.

Le prime due, GOCE e SMOS sono state lanciate nel 2009, rispettivamente a Marzo e Novembre. GOCE è volta ad un’analisi, con accuratezza mai raggiunta, di tutte le deformazioni che allontanano la nostra Terra da una sfera perfetta. Ciò risulta in preziose informazioni anche sul modello del campo gravitazionale, sulla geodesia e sulla fisica dell'interno della Terra. SMOS, invece, è in orbita per raccogliere dati circa l'umidità del suolo e la salinità dell'oceano con lo scopo di migliorare la nostra comprensione del ciclo dell'acqua e contribuire alla previsione dei cambiamenti climatici, compresi quelli estremi e distruttivi, come tornado e cicloni.

Nel febbraio 2010 è previsto il lancio di CryoSat-2. Il suo predecessore, CryoSat-1, non ha mai raggiunto la sua vera orbita a causa dell'esplosione del lanciatore nell’Ottobre 2005. La missione durerà almeno 3 anni ed avrà come scopo quello di monitorare ogni minima variazione spessore del ghiaccio polare con un’accuratezza del centimetro al fine di migliorare la nostra comprensione sull'impatto dei cambiamenti climatici. Il lancio di SWARM è previsto nel 2011; tale missione, a differenza di tutte le precedenti, si compone di una costellazione di 3 satelliti per studiare il campo magnetico ed i suoi cambiamenti, specchio di ciò che accade sotto la crosta del nostro pianeta.

Le ultime due missioni ADM-Aeolus e EarthCARE sono previste per il 2011 e 2013 e sono volte a migliorare i nostri modelli per le previsioni meteo. La prima è mirata, in particolare, allo studio dei venti ed è vista come la prima missione di una serie dedicata a migliorare le misurazioni delle correnti atmosferiche. EarthCARE, invece, è una missione congiunta Europa-Giappone per migliorare i nostri modelli meteorologici numerici.

Stiamo quindi vivendo un periodo di studi ed esplorazioni per capire meglio, magari da un punto di vista un po’ più generale, ciò che abbiamo quotidianamente sotto gli occhi e prenderci cura di casa nostra.

PIERPAOLO PERGOLA

Nell'immagine in alto sono riassunti i principali obiettivi del programma Living Planet: la superficie della Terra, i processi che avvengono al suo interno, l'oceanografia e la geodesia (ESA). Nell'immagine in basso a destra, una fotografia del nostro pianeta scattata da un satellite in orbita intorno ad esso (NASA).

Dobbiamo raccontare lo spazio

2010-01-21T01:09:00.005+01:00

A colloquio con Thales Alenia Space, sponsor dell'Anno Internazionale dell'Astronomia

L’Anno Internazionale dell’Astronomia è stata un’iniziativa globale che ha toccato 148 paesi durante l’intera durata del 2009, portando le scoperte e lo stupore di questa affascinante disciplina scientifica al cospetto del grande pubblico. A finanziare l’ambizioso progetto, fra gli altri sponsor, troviamo Thales Alenia Space, la società franco-italiana leader europea per i sistemi satellitari. Alla cerimonia di chiusura dell’evento, tenutasi a Padova pochi giorni fa, abbiamo incontrato Vincenzo Giorgio, responsabile della linea di business, osservazione ottica e scienza della società.

Cosa ha portato Thales Alenia Space a diventare uno dei tre principali sponsor dell’Anno Internazionale dell’Astronomia, insieme a Celestron, produttore di telescopi ed elementi ottici, e al canale televisivo satellitare History?

La nostra società è da sempre in prima fila per quanto riguarda la ricerca astronomica. Oltre il 10 percento delle nostre attività, infatti, sono dedicate alla scienza dello spazio. Tra gli esempi più recenti di progetti a cui abbiamo partecipato, ricordiamo i satelliti Planck e Herschel, lanciati nel maggio scorso e dedicati allo studio dell’universo primordiale, e il satellite CoRoT, che circa un anno fa ha annunciato le sue prime scoperte nell’ambito della ricerca di pianeti al di fuori del sistema solare. Chiaramente la nostra parte di ogni progetto si esaurisce con il lancio del satellite, ma siamo ben consapevoli che, dal punto di vista degli astrofisici, quel momento rappresenta solo l’inizio di una lunga serie di nuove ed entusiasmanti scoperte.

L’Anno Internazionale dell’Astronomia, però, non è tanto un’iniziativa rivolta alla comunità scientifica quanto più un insieme di attività di divulgazione e sensibilizzazione del grande pubblico verso le tematiche della ricerca astronomica. Cosa ha spinto Thales Alenia Space a sostenere questo progetto?

Una maggiore consapevolezza dei cittadini circa le problematiche più attuali della ricerca scientifica si traduce in una maggiore disponibilità dei cittadini stessi dinanzi all’investimento di risorse in quegli ambiti. Ciò è vitale per gli scienziati e, al tempo stesso, rappresenta per noi una maggiore domanda, in quanto il mondo scientifico si rivolge a noi per lo sviluppo e la realizzazione di elementi tecnologici all’avanguardia, necessari per spingere sempre più lontano i traguardi della ricerca. Una volta sviluppata ed acquisita, questa tecnologia è disponibile per essere utilizzata in prodotti commerciali, ricadendo di nuovo sulla popolazione. La lista delle conquiste tecnologiche che sono state raggiunte unicamente per soddisfare le esigenze degli scienziati e che sono poi diventate di uso comune è lunghissima e comprende prodotti di ogni genere, tra cui finanche i materiali dei pannolini per bambini, sviluppati inizialmente per gli astronauti nello spazio.

Ricadute sulla società a parte, quali sono i progetti astronomici in cui Thales Alenia Space sarà maggiormente coinvolta nell’immediato futuro?

Siamo direttamente coinvolti in molteplici progetti. Tra i più spettacolari, ricordiamo ALMA, un osservatorio astronomico per osservazioni nelle onde radio, composto da oltre 60 antenne e attualmente in costruzione nel deserto del Cile, ed EXOMARS, una missione che atterrerà su Marte e preleverà campioni di roccia dal sottosuolo del “pianeta rosso” per comprenderne meglio la composizione e trovare eventuali tracce di forme di vita passate e/o presenti. Si tratta di progetti molto lunghi, che durano spesso oltre un decennio. Ma la soddisfazione dinanzi ai risultati ottenuti è sempre un’emozione indimenticabile.

CLAUDIA MIGNONE

Nell'immagine, i satelliti Planck (a sinistra) e Herschel (a destra), che scrutano l'universo il primo nella banda delle microonde, il secondo nell'infrarosso. Lanciati dall'ESA nel maggio 2009, sono attualmente operativi ad un milione e mezzo di chilometri dalla Terra. Immagine ESA e AOES Medialab.

Oltre l'Anno dell'Astronomia

2010-01-14T20:57:00.005+01:00

L'Anno Internazionale dell'Astronomia è giunto alla sua conclusione e, per celebrare i successi ottenuti, astronomi ed organizzatori si sono riuniti lo scorso fine settimana a Padova. Il titolo del convegno di chiusura, Beyond Astronomy 2009, racchiude la speranza che il network messo insieme durante questo lungo anno, fatto di scienziati, appassionati e cittadini di ogni continente, possa propagarsi anche negli anni a venire.

Non è un caso che il convegno sia coinciso con l'esatto anniversario dalle prime, rivoluzionarie osservazioni, da parte di Galileo, dei satelliti di Giove, le cosiddette Lune Medicee, effettuate a partire dal 7 gennaio 1610. Nella stessa aula dove Galileo, quattro secoli fa, aveva insegnato matematica e fisica in quella che era la più libera istituzione universitaria italiana dell'epoca, sono state presentate le iniziative più innovative ed originali di questo progetto che ha visto 148 nazioni della Terra coinvolte nell'organizzazione di eventi per sensibilizzare il pubblico alla riscoperta del cielo.

Le lezioni imparate sono state molteplici, e la maggior parte dei progetti realizzati, sia globalmente che localmente, nell'ambito dell'iniziativa riusciranno a continuare, in forma invariata o leggermente diversa. Uno degli scopi dell'Anno dell'Astronomia era quello di diffondere l'astronomia nei paesi in via di sviluppo, utilizzandola come strumento di motivazione allo studio per i più giovani ma anche facilitandone l'insegnamento a livello scolastico ed accademico. I contributi dei responsabili dell'iniziativa in paesi come Mozambico, Honduras, Egitto, India hanno mostrato che, con enorme dedizione e (purtroppo) limitatissimi fondi, è stato possibile raggiungere diversi risultati significativi.

Per mantenere vivo un network così esteso, forse uno dei più grandi al mondo per quanto riguarda la comunicazione della scienza, occorrono risorse economiche ed impegno costante. Ma lasciar dissolvere i frutti del lavoro seminato durante il 2009 non è all'ordine del giorno. "Speriamo di non dover più organizzare cerimonie di chiusura in futuro," scherza Tommaso Maccararo, presidente dell'Istituto Nazionale di Astrofisica, durante il suo intervento, augurandosi che non si tratti solo di un anno, ma "del Millennio dell'Astronomia".

CLAUDIA MIGNONE

Nell'immagine, uno dei due cannocchiali originali usati da Galileo, esposto a Padova in occasione del convegno Beyond Astronomy 2009 e solitamente custodito presso il Museo di Storia della Scienza di Firenze.

Cinque nuovi, invivibili mondi

2010-01-07T00:00:00.005+01:00

Ecco i primi pianeti scoperti dal satellite Kepler

Il satellite Kepler, lanciato dalla NASA nel marzo del 2009, inizia a dare i suoi primi frutti. I responsabili della missione spaziale, in cerca di pianeti al di fuori del nostro Sistema Solare, hanno infatti annunciato le prime scoperte lo scorso lunedì, in occasione del meeting annuale dell’American Astronomical Society, che ha luogo in questi giorni a Washington.

Cinque nuovi pianeti, in orbita intorno a stelle lontane oltre 100 anni luce dal nostro Sole, sono stati individuati durante i primi mesi di osservazioni effettuate da Kepler, e vanno così ad aggiungersi al novero di pianeti extra-solari già scoperti finora, che ammonta ad oltre 400. Grazie a questi progressi, ottenuti soltanto negli ultimi 15 anni, gli astronomi possono comprendere meglio come pianeti, e sistemi planetari come il nostro, si formino intorno alle stelle.

I nuovi mondi scoperti da Kepler sono molto diversi dal nostro pianeta: sono infatti molto più grandi ed estremamente più caldi della Terra. Quattro di loro sono addirittura più grandi di Giove, il più grande dei pianeti alla corte del Sole, e solo uno di essi è leggermente più piccolo, avvicinandosi come dimensioni a un altro gigante del Sistema Solare, Nettuno.

Date le loro elevate temperature, di oltre 1200 gradi, ipotizzare che questi pianeti ospitino forme di vita di tipo “terrestre” è praticamente impossibile. Lo scopo della missione Kepler è tuttavia più ambizioso: nei prossimi tre anni di osservazioni è probabile che gli astronomi riescano ad individuare qualche pianeta simile al nostro, in qualche angolo della nostra Galassia.

Il fatto che i primi pianeti scoperti siano dei giganti è un “inconveniente” del metodo utilizzato per trovarli. Infatti, Kepler si avvale della cosiddetta tecnica del “transito”: quando un pianeta passa davanti alla stella intorno a cui ruota, questa diventa ovviamente meno luminosa, in quanto la sua luce è oscurata da parte del pianeta. Osservando centinaia di migliaia di stelle per lunghi periodi, gli astronomi studiano come le loro luminosità variano e così possono rivelare la presenza di uno o più pianeti intorno ad esse.

Più un pianeta è grande, più marcato sarà il suo oscuramento della stella e, dunque, più facile la sua scoperta. Ma la dimensione non è tutto: anche la distanza dalla stella è molto importante. Tutti questi mondi si trovano estremamente vicini al loro Sole, e per compiere un’intera orbita intorno ad esso impiegano soltanto qualche giorno; in confronto, la Terra impiega un anno e Mercurio, il pianeta più vicino al nostro Sole, impiega circa tre mesi per completare una cosiddetta rivoluzione.

La vicinanza di questi pianeti alla stella che li ospita è quindi un altro fattore che ne facilita la scoperta: orbitando così velocemente intorno ad essa, la oscurano molto spesso, ed è quindi molto probabile che l’oscuramento sia notato dagli astronomi in tempi di osservazione compatibili con quelli umani. Un pianeta che impieghi mesi o anni a completare un’orbita intorno alla propria stella risulta invece elusivo, ma non del tutto impossibile da individuare.

“È solo una questione di tempo,” ha dichiarato Jon Morse, il direttore della Divisione Astrofisica presso il quartier generale della NASA a Washington. “Le prossime osservazioni effettuate con Kepler scopriranno pianeti con orbite sempre più grandi, finché non troveremo finalmente un analogo della Terra.”

Scoprire pianeti situati a distanze “ragionevoli” dalla stella intorno a cui orbitano è un passo cruciale nella ricerca di altri mondi che possano teoricamente ospitare forme di vita. La cosiddetta “zona abitabile” definisce la distanza esatta, intorno ad una stella, in cui la temperatura è tale da garantire l’esistenza di acqua allo stato liquido sulla superficie di un pianeta. Per il nostro Sole, questa distanza corrisponde all’orbita della Terra: più lontano o più vicino, e la vita “così come la conosciamo” non sarebbe stata possibile.

Nessuno degli oltre 400 pianeti scoperti finora si trova nella “zona abitabile” della propria stella, ma gli astronomi confidano in Kepler e sperano che riuscirà ad individuarne qualcuno nei prossimi anni. Ma la domanda circa l’esistenza di vita nell’universo non si esaurisce nella ricerca di forme viventi simili a quelle presenti sul nostro pianeta. “In altre zone di questo universo, è facile da realizzare, esiste tutto ciò che io non riesco ancora ad immaginare,” cantavano i Bluvertigo una decina di anni fa. Lasciamoci sorprendere dall’inimmaginabile.

CLAUDIA MIGNONE

Nell'immagine in alto, i cinque nuovi pianeti scoperti dal satellite Kepler e le loro dimensioni, confrontate con quelle di Giove e della Terra; in basso, una rappresenzatione artistica di uno dei cinque, invivibili nuovi mondi. Fonte: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

Bilancio di un anno e... buon 2010!

2009-12-31T21:56:00.013+01:00

Sta per finire il 2009 e dovunque mi guardi intorno, siti, blog, quotidiani, riviste, stilano il solito bilancio dell'anno, riassumendo le principali notizie e preparandosi al prossimo giro del nostro pianeta intorno al Sole... sarà forse il caso di farlo anche per questo blog?

È stato un lungo anno, questo Anno dell'Astronomia 2009... non avevamo mai scritto per il pubblico e riuscire a tenere uno spazio regolare per un anno intero era una grande sfida che sembrava quasi impossibile da sostenere... quando i primi di noi hanno iniziato a pensare seriamente a questa idea, quando l'abbiamo proposta ai ragazzi del Denaro, non sapevamo bene che forma avrebbe preso... ma poi, grazie alla partecipazione di tanti amici e colleghi, siamo riusciti a mantenere la parola!

Ed è così che "A riveder le stelle" ha raccontato, settimana dopo settimana, tanti pezzetti del nostro Universo, a partire dagli oggetti più piccoli e prossimi a noi - la nostra Terra, le comete, i pianeti e satelliti vicini - passando per le stelle, dalla nascita fino alla morte, per poi arrivare ai più grandi e lontani agglomerati cosmici - le galassie, gli ammassi di galassie, la struttura dell'Universo su grande scala e la sua espansione - cercando di capire perché tutti questi corpi sono distribuiti proprio in questo modo.

Abbiamo presentato i telescopi più all'avanguardia, che scrutano il cielo in diverse bande dello spettro elettromagnetico, dalle onde radio ai raggi gamma, passando per un telescopio che ricorda un grande binocolo e per un osservatorio a bordo di un aeroplano, senza dimenticare l'ottica adattiva, la potente tecnica utilizzata per ridurre gli effetti nocivi della turbolenza atmosferica sulle immagini astronomiche.

Abbiamo inoltre raccontato le ultime news per quanto riguarda sonde e satelliti che scrutano il cosmo al di fuori della Terra: il lancio del satellite Planck, che osserva la radiazione cosmica a microonde, la riparazione del Telescopio Spaziale Hubble, l'ultimo passaggio vicino al nostro pianeta della sonda Rosetta, che studierà una cometa molto, ma molto da vicino.

Abbiamo provato anche a spiegare lo stato attuale della nostra conoscenza a proposito della composizione dell'Universo, cominciando dall'origine degli elementi presenti sulla Terra fino alla materia oscura ed energia oscura, che permeano l'Universo ma della cui natura si sa ancora poco, passando per gli elusivi neutrini e le particelle oggetto di studio di acceleratori come il Large Hadron Collider.

Abbiamo anche enumerato le tecniche per individuare altri pianeti fuori del Sistema Solare, passando in rassegna i telescopi spaziali dedicati a questa ricerca e interrogandoci sulla possibilità che la vita esista altrove nell'Universo.

Abbiamo celebrato due anniversari significativi - i 40 anni da quello che è passato alla storia come il primo "allunaggio" e i 90 anni dall'esperimento che confermò la teoria della Relatività Generale di Einstein - e abbiamo proposto una riscoperta del cielo anche ad occhio nudo - comete, eclissi, "stelle cadenti" - in ricordo di un altro anniversario notevole, i 400 anni dalle prime osservazioni di Galileo (e dalle accese dispute che ne conseguirono).

Abbiamo tenuto sempre un occhio sulla fisica che si cela dietro alle splendide immagini del cosmo, tentando di spiegare il significato di parole come buchi neri, quasar, lenti gravitazionali, lampi di raggi gamma, teoria del caos...

Abbiamo imparato tanto in questo anno, e speriamo di essere anche riusciti (almeno un pochino) nell'intento di raccontare cosa sia davvero la ricerca nel campo dell'astronomia. Speriamo che anche i nostri lettori abbiano imparato qualcosa e che si siano divertiti nel seguirci.

Cosa sarà di questo blog il prossimo anno, ancora non lo sappiamo... per scoprirlo, continuate a seguirci... buon 2010 a tutti i lettori di "A riveder le stelle" !!

Galassie, particelle ed altri traguardi

2009-12-24T11:47:00.009+01:00

Leggendo le news scientifiche riportate dai principali media, si ha spesso l’impressione che la ricerca sia una grande gara: chi arriva primo al traguardo sarà ricordato per sempre, e dopo una grande scoperta i casi sono archiviati. Di solito non si tratta di una descrizione fedele della realtà. Talvolta, però, l’atmosfera di gara contro il tempo non è soltanto il succo del messaggio filtrato dai mezzi di comunicazione, ma fa parte della routine stessa degli scienziati. Almeno, qualche volta. Vediamone alcuni esempi molto recenti.

Lo scorso maggio, il Telescopio Spaziale Hubble è stato visitato da un team di astronauti che hanno sostituito e riparato alcuni dei suoi strumenti, aumentando enormemente le sue già elevate prestazioni. Il potente occhio che scruta il cosmo al di fuori della nostra atmosfera è risorto a nuova vita, ed ha compiuto numerose osservazioni durante l’estate. Uno degli obiettivi più ambiti dagli astronomi è il cosiddetto Hubble Ultra Deep Field, il campo estremamente profondo: si tratta di una fotografia del cielo ottenuta esponendo per oltre 48 ore, per cercare di captare la luce delle galassie più lontane da noi, tra le prime ad essersi formate nell’Universo. Già il “vecchio” Hubble, prima dell’installazione dei nuovi strumenti, aveva ottenuto immagini spettacolari, individuando galassie formatesi solo 800 milioni di anni dopo il Big Bang, e i risultati promessi dai nuovi strumenti erano attesi con gran trepidazione. I primi dati sono stati resi pubblici lo scorso 9 settembre all’intera comunità scientifica. Solo due giorni dopo, nel database dove gli astronomi caricano i loro articoli scientifici, c’erano già quattro articoli che riportavano la scoperta delle galassie più lontane mai viste finora, formatesi tra 700 e 550 milioni di anni dopo il Big Bang. Per ottenere questi numeri, i membri dei gruppi che hanno presentato questi lavori raccontano di aver lavorato ininterrottamente per 48 ore all’analisi dei dati: probabilmente parte del lavoro era già pronto, ed aspettavano soltanto i dati veri per tirare fuori i numeri. Dopo oltre tre mesi, quei primi risultati non sono ancora stati del tutto confermati, mentre gli articoli pubblicati sull’argomento sono aumentati, sia in numero che in accuratezza dell’analisi. In fondo, non importa trovare “la” galassia più lontana, anche se forse quello è il (momentaneo) traguardo che rimane impresso nella memoria collettiva. I risultati interessanti per comprendere la formazione delle galassie e l’intera storia del nostro universo si ottengono individuando “tante” galassie lontane e non in due giorni, ma in settimane e mesi di lavoro.

Analogamente, le ultime settimane hanno visto una simile corsa nel campo della fisica delle particelle. L’acceleratore LHC (di cui ci siamo occupati la settimana scorsa) ha iniziato a funzionare al CERN di Ginevra, anche se ancora a basse energie. Le prime collisioni di protoni sono avvenute il 23 novembre, e soltanto cinque giorni dopo un articolo che riportava i risultati ottenuti era già pronto per la pubblicazione, firmato da un’immensa collaborazione di fisici che in quei giorni hanno lavorato non-stop. Anche in questo caso, tanta parte del lavoro era già stata preparata da mesi, e si aspettavano con ansia i dati da buttare in pasto all’analisi per tirare fuori i primi numeri. La corsa ad essere i “primi” ha accelerato il lavoro, anche se si dovranno aspettare ancora mesi per il risultato principale atteso dall’esperimento, ovvero la conferma (o meno) che la cosiddetta particella di Higgs esista, e le conseguenti implicazioni sulle teorie fisiche fondamentali.

Lo scorso giovedì, inoltre, sono stati annunciati i risultati di un altro importante esperimento per la fisica delle particelle, condotto negli Stati Uniti e dedito a cercare di individuare, in laboratorio, la cosiddetta materia oscura che gli astrofisici ritengono pervada l’universo. L’esperimento si chiama CDMS (Cryogenic Dark Matter Search) e si trova in una miniera, quasi un chilometro sottoterra, nel Minnesota. Ma già una decina di giorni prima dell’annuncio stesso, la comunità scientifica era in gran fermento. Prima di conoscere la natura stessa dei nuovi dati che stavano per essere pubblicati, ma basandosi semplicemente sulla notizia che “alcuni” dati sarebbero stati annunciati a proposito della materia oscura, almeno tre gruppi nel mondo avevano già iniziato a preparare articoli analizzando le possibili conseguenze teoriche di questi risultati! Alla fine, l’annuncio non è stato epocale come ci si aspettava: due osservazioni compiute con CDMS “potrebbero” essere spiegate con la materia oscura, ma non necessariamente. C’è bisogno di ulteriori osservazioni e, ovviamente, di lunghe analisi per interpretare i risultati ottenuti.

Perché correre, dunque? Per essere i primi a trovare la galassia più lontana, la particella più elusiva? Per accontentare dei mezzi di comunicazione affamati di notizie che dimenticano il giorno successivo? Dopo un anno passato dietro le fila di questa rubrica, porsi queste domande è naturale. Abbiamo provato a proporre, con “a riveder le stelle”, uno spazio alternativo, che ai racconti di gare e traguardi sostituisse una riflessione più attenta sulla scienza nascosta dietro ogni risultato. Speriamo di esserci riusciti, almeno un pochino. Colgo l’occasione per salutare tutti i lettori e ringraziare tutti i collaboratori che hanno scritto durante questo lungo Anno dell’Astronomia 2009.

CLAUDIA MIGNONE

Nell'immagine, la versione più recente dell'Hubble Ultra Deep Field, realizzata tramite osservazioni nella banda infrarossa per catturare la luce delle galassie più lontane, tra le prime a formarsi nell'universo. Per capire la profondità di queste osservazioni, si pensi che i lati dell'immagine, nel cielo, sono circa 12 volte più piccoli del diametro della Luna! (NASA, ESA, and the HUDF09 Team)

Gli scienziati e i popoli

2009-12-24T11:44:00.005+01:00

Bilancio di una delicata convivenza dopo Copenaghen

Lo studio dei corpi celesti e della fisica che caratterizza i loro meccanismi di formazione e di evoluzione ha rappresentato un importante campo della ricerca scientifica del XX secolo. La scoperta dei processi fisici che stanno alla base del riscaldamento del nostro Sole – le reazioni nucleari, e quindi indirettamente della superficie terrestre per irraggiamento, ha portato gli scienziati della prima metà del secolo scorso a costruire il tremendo ordigno nucleare. Un migliore e più pacifico impiego di queste tecnologie è stato poi, quello di sfruttare l'energia rilasciata dalle reazioni nucleari per avviare le ormai tanto dibattute e discusse centrali nucleari. Oggigiorno varie analisi e tecnologie sono in fase di sviluppo per ottimizzare l'impiego dei pannelli solari e fotovoltaici ad un uso domestico e per un impiego maggiormente eco-compatibile. Voglio sottolineare quindi con questi esempi che la fisica e l'astrofisica non sono studi lontani dalla società ma anzi sono strettamente correlati allo sviluppo e miglioramento delle nostre condizioni e dei nostri stili di vita.

Diverse ricerche concordano sul fatto che le città in cui viviamo sono sempre più inquinate e piene di anidride carbonica (CO2), l'impiego delle vecchie tecnologie al carbone deve essere rimpiazzato con qualcosa di nuovo e più eco-sostenibile, considerando sopratutto il crescente fabbisogno delle nuove superpotenze, e super-popolate, Cina, India e Brasile.

Penso quindi che ad uno scienziato bisognerebbe dare la possibilità di poter dire la sua, di poter giudicare scelte politiche e governative, e proporre alternative rispetto a quelle principalmente guidate da interessi economici e di mercato fatte dai capi di Governo.

A questo proposito vorrei portare alla luce un episodio recentemente avvenuto durante i giorni del vertice sul clima e riscaldamento globale tenutosi a Copenaghen. Nella capitale danese nei giorni scorsi si sono riuniti centoventi capi di Stato e di Governo, trentamila accreditati, quindicimila delegati e oltre cinquemila giornalisti per discutere, analizzare e capire verso che direzione bisogna tutti insieme muoversi per evitare il continuo aumento di CO2 e il riscaldamento globale al quale siamo tutti soggetti. Varie sono state le personalità e gli scienziati che si sono succeduti sui palchi e in mezzo ai forum di discussione del “Bella Center”. Tra i cosiddetti tecnici interessati a portare il loro contributo vi era anche Luca Tornatore. Luca è un ricercatore in astrofisica presso l'Osservatorio Astronomico di Trieste, è autore di una ventina di pubblicazioni scientifiche di rilevanza internazionale ed era, o meglio è – ahimè – ancora lì a Copenaghen. Luca è stato arrestato il giorno 14 Dicembre, subito dopo aver tenuto un intervento pubblico, con l'accusa di aver lanciato una molotov durante uno scontro tra manifestati e polizia, al quale non sembra aver mai partecipato. Luca ha una personalità molto carismatica, ed è una persona che riesce a suscitare curiosità e interesse anche se lo si incontra una sera d'estate per bere una birra tra le piazze di Trieste.

Luca è stato costantemente presente nei vari forum e dibattiti, intervenendo con competenza e piena partecipazione, è stato sempre visibile e si è fatto sentire anche quando bisognava fare la voce grossa. Molto probabilmente per questo è stato identificato dalla polizia come un possibile istigatore e ingiustamente trattenuto. Ora si trova in carcere a Copenaghen, in attesa di una sentenza, che in un primo momento doveva tenersi per direttissima il giorno 14, ma che successivamente è stata spostata di un mese. Luca sta bene, è motivato ad andare avanti sostenendo la sua totale innocenza ed estraneità ai fatti di cui è accusato. Ha ricevuto diverse cartoline di auguri e di sostegno, e solo alcuni dei libri che gli sono stati inviati dagli amici e colleghi. Ha riavuto da alcuni giorni i suoi occhiali per poter leggere, e sta scrivendo per poter raccontare realmente come anche nella civile e nordica Danimarca le condizioni e i diritti di un detenuto non vengano rispettati, ma dipendano principalmente dalla guardia carceraria di turno.

Per la cronaca, il vertice si è concluso alcuni giorni fa, e con la mediazione del presidente statiunitense Barack Obama si è riusciti a giungere ad una bozza di accordo tra la due superpotenze USA e Cina per limitare il surriscaldamento globale di al massimo di due gradi entro fine secolo, stanziando trenta miliardi di dollari dal 2010 al 2012 e centro miliardi annui fino al 2020. Penso che, se persone competenti e studiosi alzassero di più la voce per farsi sentire nel rumoroso vociare di disaccordi e scontri politici, probabilmente i termosifoni che surriscaldano il pianeta Terra potrebbero spegnersi quanto prima. Un grosso saluto a Luca e alla prossima.

CARLO GIOCOLI

Appello per l’immediato rilascio del dottor Luca Tornatore - a quelle del mondo scientifico e universitario si stanno in queste ore aggiungendo le sottoscrizioni di decine di cittadine e cittadini:
http://www.petizionionline.it/petizione/per-la-liberazione-di-luca-tornatore/437

Aspettando la particella di Higgs

2009-12-17T19:40:00.013+01:00

Il 23 Novembre 2009 è stato un giorno fondamentale nel campo della fisica delle particelle: le prime collisioni sono avvenute al Large Hadron Collider (LHC), il grande esperimento in corso al CERN di Ginevra.

Il LHC è il più grande e potente acceleratore di particelle a livello mondiale. Ha una circonferenza di 27 km e si trova a circa 100 m sotto terra. Due fasci di protoni, le particelle fondamentali che, insieme ad elettroni e neutroni, compongono gli atomi, vengono fatti circolare in direzioni opposte e vengono fatti scontrare in diversi punti dell'esperimento. Le prime collisioni sono avvenute con protoni a velocità pari al 99.9998% della velocità della luce. Successivamente, l'energia dei protoni è stata gradualmente aumentata e, in meno di dieci giorni, il LHC ha già raggiunto energie mai ottenute in precedenza. In futuro si riuscirà ad accelerare fasci di protoni fino ad una velocità pari al 99.9999991% della velocità della luce, che verranno in seguito fatti collidere.

La teoria che descrive la nostra conoscenza nel campo delle particelle elementari e delle loro interazioni è denominata "Modello Standard". Esso rappresenta un vero e proprio modello matematico, basato su importanti simmetrie, che costituiscono la base della teoria. Per spiegare il fatto che le particelle hanno una massa, al Modello Standard viene affiancato il cosiddetto meccanismo di Higgs, che prende il nome da Peter Higgs, uno dei fisici che ne teorizzò l'esistenza.

Per capire come questo meccanismo funziona, si possono assimilare le particelle elementari a biglie di plastica molto leggere. Immaginate adesso di immergerle in una vasca riempita con un fluido denso, per esempio miele. Nel muovere le biglie all'interno della vasca, avrete l'impressione che esse siano diventate più pesanti. A livello microscopico, le particelle elementari acquistano una massa in maniera analoga alle biglie immerse nel miele, attraverso l'interazione con il cosiddetto "campo di Higgs". Il meccanismo di Higgs predice, inoltre, l'esistenza di una nuova particella, denominata, per l'appunto, particella o bosone di Higgs.

Lo scopo primario del LHC è proprio quello di svelare l'origine della massa, attraverso la scoperta della particella di Higgs. Ci si aspetta, inoltre, che il LHC possa rivelare nuovi tipi di particelle, predette da teorie più complesse del Modello Standard. Queste teorie, in generale, forniscono una risposta ad altre domande fondamentali, come, per esempio, la natura della Materia Oscura, che gli astrofisici ritengono pervada l'Universo.

Circa quindici anni sono passati da quando la costruzione del LHC venne approvata dal CERN, alla fine del 1994. Dopo anni di lavori per la costruzione di questo enorme acceleratore, i fisici di tutto il mondo aspettano impazienti importanti scoperte. Oltre a fornire risposte a domande fondamentali, dal LHC si aspettano anche importanti ricadute tecnologiche. Si ricordi che proprio al CERN nel 1989 nacque il World Wide Web, che ha radicalmente cambiato la nostra vita quotidiana.

VIVIANA NIRO

Nell'immagine, la mastodontica struttura del rivelatore di ATLAS, uno degli esperimenti del LHC. Al centro dell'immagine, un enorme calorimetro, in grado di misurare l'energia delle particelle prodotte dallo scontro dei protoni; gli otto giganteschi tubi sono in realtà potenti magneti, necessari per accelerare le particelle e mantenerle su una certa traiettoria. Immagine CERN/ATLAS.

Amici e compagni celesti

2009-12-10T01:30:00.015+01:00

Volgendo gli occhi al cielo notturno non c'è dubbio che una delle prime impressioni che ci vengono in mente è: perché le stelle che vediamo sono disposte proprio in quel modo nella sfera celeste? Ovviamente una più precisa domanda richiederebbe la sostituzione della parola "stelle" con il termine più generale di corpi celesti. Difatti guardando più in dettaglio le cosiddette stelle non sono solo stelle ma anche galassie, pianeti e asteroidi. E come mai si raggruppano gli uni vicino agli altri? La risposta è che la forza di gravità porta i corpi celesti ad avvicinarsi gli uni agli altri man mano che trascorre il tempo.

Proviamo a iniziare ad esempio guardando dentro “casa nostra”: la prima cosa che si nota è che la Luna, la “compagna” della Terra, gira intorno ad essa. A sua volta il nostro pianeta gira intorno al Sole, che si trova al centro del Sistema Solare. Attorno ad esso orbitano gli 8 pianeti (in ordine di distanza: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno), più una vasta famiglia di corpi più piccoli tra cui comete, asteroidi, e alcuni pianeti nani come Cerere e l'ormai declassato Plutone con il suo compagno Caronte. La Terra si trova ad una distanza dal Sole di circa 150 milioni di chilometri: la luce percorre questa distanza in circa 8 minuti, mentre impiega più di 5 ore a raggiungere Plutone! 

I corpi del Sistema Solare tendono quindi a stare in compagnia, e questo è dovuto al processo di formazione avvenuto, molto probabilmente, dal collasso gravitazionale di una cosiddetta nube protoplanetaria. Se andiamo oltre il sistema solare notiamo che il Sole ha altre stelle come “vicine di casa”. La più vicina è Alpha Centauri, che fa parte di un sistema stellare triplo (Proxima, Alpha A e Alpha B Centauri), a una distanza di 4.3 anni luce: questo vuol dire che potendo viaggiare alla velocità della luce impiegheremmo 4 anni e 4 mesi per raggiungerlo. Anche Sirio, la stella più brillante del cielo notturno, è abbastanza vicina al Sole ed è la quinta, in ordine di distanza da esso, a circa 8.58 anni luce. 

Un'altra cosa che ha sempre incuriosito chi guarda il cielo notturno è una fascia nella volta celeste dove si addensa un gran numero di stelle. Queste stelle, ovviamente insieme al nostro Sole, si uniscono nel comporre un numerosissimo sistema stellare (all'incirca di alcune centinaia di miliardi) a cui appartengono in effetti tutte le stelle che vediamo ad occhio nudo in cielo: si tratta della nostra galassia, la Via Lattea. Considerando la nostra galassia per intero ci accorgiamo anche di quanto la distanza del Sole da Alpha Centauri e Sirio, di pochi anni luce, sia irrisoria rispetto all'Universo su grande scala: già il Sole dista ben 27,000 anni luce dal centro della Via Lattea.

La Via Lattea è una galassia cosiddetta “a spirale” che si estende per circa 78,500 anni luce e a sua volta fa parte di un sistema di diverse galassie detto Gruppo Locale. Quindi vediamo che tutti gli oggetti celesti tendono ad avere dei loro simili come vicini di casa. Il Gruppo Locale è infatti formato da una cinquantina di galassie, ha centro in un punto compreso tra la Via Lattea e la vicina galassia di Andromeda, e si estende per circa una decina di milioni di anni luce. Tra i membri, oltre alla Via Lattea ed Andromeda, ricordiamo la galassia del Triangolo, la Piccola e la Grande nube di Magellano e un considerevole numero di piccole galassie, ellittiche e sferoidali, dette galassie nane, come la galassia di Barnard, Leo I e II. Su scala ancora più grande, il Gruppo Locale fa a sua volta parte, insieme ad altri gruppi di galassie, di un enorme sistema detto Superammasso della Vergine, uno dei tantissimi ammassi di galassie che popolano l’Universo. Noi, con il nostro sistema solare, la Via Lattea e il Gruppo Locale, ci troviamo alla periferia del Superammasso e ci stiamo lentamente muovendo verso il suo centro.

Nell'Universo, gli oggetti celesti si accompagnano dunque gli uni agli altri, si avvicinano e si allontanano un po' come facciamo noi esseri umani con le persone che ci circondano. La differenza è che, mentre le relazioni umane possono essere sia attrattive che repulsive, il rapporto di "amicizia" dei corpi celesti è governato dalla forza di gravità e sarà quindi sempre attrattivo.

CARLO GIOCOLI

Nell'illustrazione in alto, i pianeti del Sistema Solare, i più prossimi compagni della Terra, e sullo sfondo, la gran quantità di stelle, lontane amiche del Sole, che insieme formano la Via Lattea (www.pianeti.info).
Nell'illustrazione in basso, agglomerati cosmici via via più grandi: da sinistra a destra, e dall'alto verso il basso, il Sistema Solare, il "vicinato" del Sole, con tutte le stelle dei dintorni, il "reame" galattico, formato della Via Lattea e dalle galassie più vicine, il Gruppo Locale ed infine il Superammasso della Vergine. La posizione della Terra è indicata in rosso, e le scale delle rispettive figure sono riportate accanto alle immagini (Agenzia Spaziale Tedesca - DLR/Azcolvin).

Un pianeta abitato: il nostro!

2009-12-03T00:10:00.037+01:00

La scorsa settimana ci siamo occupati della sonda Rosetta e del suo viaggio in corso alla ricerca delle origini del nostro Sistema Solare. La strada di Rosetta prevede tre incontri gravitazionali con la Terra, di cui l'ultimo è avvenuto lo scorso 13 Novembre: il suo punto più vicino ha coinciso all'incirca con l'isola di Java, in Indonesia, "sfiorato" a 2500 km di quota. Da questa posizione privilegiata, la sonda ha scattato delle incantevoli foto del nostro piccolo pianeta blu.

Vista la bellezza di queste immagini, abbiamo pensato di continuare sulla scia dello scorso post e di riproporre, attraverso il servizio fotografico realizzato da Rosetta, il silenzioso spettacolo offerto dal nostro pianeta.

In alto, una falce di Terra illuminata dal Sole: si riconoscono il Sud America e l'Antartide.

In basso, un'animazione mostra le immagini scattate da Rosetta, nell'arco di 24 ore, durante il suo avvicinamento alla Terra.

In alto, il nostro pianeta avvolto tra le nubi.

In alto, immagine in falsi colori dell'anticiclone sull'Oceano Pacifico Meridionale.

In basso, un campo più esteso, centrato sull'anticiclone nel Pacifico Meridionale. La scala di grigi in questa immagine è esattamente come la potrebbe percepire l'occhio umano dallo spazio.

Immagini ESA (www.esa.int)

Inseguendo una cometa per decifrare le nostre origini

2009-11-26T00:10:00.006+01:00

Abbiamo dovuto aspettare il 1800 ed il fortuito ritrovamento di circa 800 kg di granito per riuscire a tradurre i geroglifici egizi. La "stele di Rosetta" è una lastra che riporta lo stesso testo in greco ed egizio, il che consentì, grazie alla conoscenza del greco, di decifrare i geroglifici e darci oggi la conoscenza di una lingua che sarebbe altrimenti rimasta per sempre immersa nel mistero.

Allo stesso modo la missione Rosetta è oggi lungo la sua strada per arrivare a decifrare "iscrizioni" testimonianti le origini del nostro Sistema Solare. Questa volta, tuttavia, piuttosto che aspettarne l'affiorare casuale da qualche polveroso sito archeologico, le tracce che cerchiamo si nascondono su qualcuno dei corpi più remoti del nostro Sistema Solare: moderni siti archeologici tutt'altro che polverosi. Comete ed asteroidi, infatti, possono considerarsi come i bozzoli rimanenti dalla formazione del nostro Sistema Solare e dunque rappresentano i posti migliori ove andare alla ricerca delle nostre iscrizioni.

Durante l'epoca della formazione del Sistema Solare (più di 4 miliardi di anni fa) un enorme disco di polveri roteante attorno ad un embrione del nostro Sole ha iniziato ad addensarsi dando vita a corpi di dimensioni via via più considerevoli. I più grandi, detti planetoidi, hanno iniziato anche ad avere una "vita" gravitazionale e geologica propria, mentre i corpi più piccoli non hanno raggiunto dimensioni sufficienti per attirare altre polveri. Formatisi nelle regioni più esterne del Sistema Solare, così fredde che molti dei materiali del disco di polveri, compresa l'acqua, si trovavano allo stato solido, hanno conservato parte della loro struttura chimica senza subire significative modifiche successive.

Alcuni dei corpi in questione sono oggi comete: ammassi di roccia e soprattutto ghiaccio che si muovono attorno al Sole lungo orbite molto ellittiche. Ciò consente loro di sperimentare condizioni ed ambienti completamente diversi, da regioni estremamente oscure e fredde, molto oltre i pianeti più esterni, fino a zone in cui l'influsso solare è così forte, sia in termini di gravità che di calore, da cambiarne radicalmente la loro struttura fisico-chimica, regalandoci d'altro canto le superbe chiome. Per scovare e utilizzare la nostra nuova stele dobbiamo riuscire a raggiungere ed esplorare una cometa prima del suo primo avvicinamento al Sole, “colpevole” di cancellare completamente gli indizi di cui siamo alla ricerca.

La sonda Rosetta, il cui nome è direttamente mutuato dalla celebre stele di cui sopra, è stata lanciata dall'Agenzia Spaziale Europea (ESA) nel 2004 ed ha come obiettivo primario la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Dopo quasi 5 anni Rosetta è circa a metà strada del suo viaggio, che terminerà nel 2014 al di là dell'orbita di Giove, 10 anni dopo il lancio ed in condizioni tali per cui sarà possibile iniziare a girare attorno alla cometa invece che passarci soltanto accanto.

Al fine di leggere la nostra stele e di sfruttare al meglio il lungo cammino fatto, la sonda porta con sé anche Philae, un piccolo robottino (quello che si usa chiamare un "lander") che verrà rilasciato da Rosetta molto lentamente fino ad atterrare sulla cometa. La gravità di 67P è, comunque, così bassa (stiamo parlando di un "masso" di circa 4 km di diametro) che alcune trivelle e cavi saranno necessari affinché il lander non rimbalzi sulla cometa e si perda negli spazi interplanetari.

Raggiungere una cometa è un viaggio molto più particolare di quello "standard" che si adotta per raggiungere un pianeta. La gravità di ognuno dei corpi massicci del Sistema Solare può essere sfruttata per modificare un'orbita iniziale raggiungibile con una spesa moderata dalla Terra in un'orbita più energetica con una spesa di combustibile molto bassa o, al limite, anche nulla. Il trucco consiste nel "rubare" un po' dell'energia gravitazionale del pianeta passandogli molto vicino. Il pianeta, infinitamente più massiccio della nostra Rosetta, non si accorgerà di nulla, la sonda, invece, riceverà una spinta significativa che la accelererà verso la sua destinazione.

La strada di Rosetta prevede tre incontri gravitazionali con la Terra ed uno con Marte prima di riuscire a raggiungere la cometa 67P e mettersi in orbita attorno ad essa in maniera da poterla seguire per un certo periodo lungo il suo cammino verso il Sole. L’ultimo passaggio della sonda vicino alla Terra è avvenuto lo scorso 13 Novembre 2009: abbiamo assistito, pertanto, all'ultima possibilità per noi di vedere da vicino Rosetta e per lei di osservare da vicino un pianeta abitato. Durante il suo cammino Rosetta ha già visitato, nel Settembre 2008, anche l'asteroide 2867 Steins; la prossima tappa, nel suo piccolo tour di corpi minori del Sistema Solare, sarà, tra circa un anno, il passaggio ravvicinato con l'asteroide Leutelia, altro piccolo passo importante per la nostra ricerca di indizi sulle origini del Sistema Solare.

Successivamente la sonda sarà "spenta", ovvero messa in quello che si chiama uno stato di ibernazione in cui solo un flebile beep dal suo computer principale continuerà a raggiungere la Terra. Il letargo, pianificato per risparmiare energia durante la parte più fredda del suo viaggio, durerà per ben quattro anni prima di rendere nuovamente operativa tutta la strumentazione di bordo in prossimità della cometa. Solo allora i suoi strumenti saranno nuovamente accesi per il nostro ultimo assalto ai geroglifici che ancora celano le nostre origini.

PIERPAOLO PERGOLA

Nelle immagini, dall'alto verso il basso: la stele di Rosetta, risalente al II secolo a.C. ed esposta al British Museum di Londra; una rappresentazione dell'incontro tra la sonda spaziale Rosetta e la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, che avverrà nel 2014; la complessa traiettoria della sonda Rosetta attraverso le orbite di vari corpi del Sistema Solare.

Gli oscuri ammassi di galassie

2009-11-19T20:24:00.010+01:00

Le galassie nell’universo tendono a stare in compagnia: gli astronomi se ne accorsero già negli anni Trenta, analizzando le lastre fotografiche realizzate presso quelli che all’epoca erano i più potenti osservatori del mondo. Riconoscere gli “agglomerati” di galassie in un’immagine a due dimensioni non è banale: spesso, infatti, due o più galassie appaiono vicine soltanto per un effetto di proiezione, che le fa cadere nello stesso punto della volta celeste benché siano in realtà lontanissime fra loro. In altri casi, invece, si tratta di galassie fisicamente vicine, che sentono l’una l’attrazione gravitazionale dell’altra: a seconda del numero di oggetti coinvolti, gli astronomi parlano di gruppi (qualche decina) o di ammassi (fino a qualche migliaio) di galassie.

Gli ammassi di galassie sono le più grandi strutture, nell’universo, ad essere tenute insieme dalla forza di gravità. Si estendono fino a decine di milioni di anni-luce e hanno una massa che può arrivare a qualche milione di miliardo di volte quella del Sole. Eppure di questa massa le galassie rappresentano meno del dieci percento! Gli astronomi continuano a chiamarli ammassi di galassie per motivi storici, ma, come si è scoperto in seguito, le componenti principali di questi giganti cosmici sono il gas, caldissima mistura di elettroni e protoni ad una temperatura di almeno dieci milioni di gradi, che emette raggi X, e la materia oscura, che non emette luce e non può quindi essere osservata, ma la cui presenza si può intuire indirettamente.

Isolare i contributi dovuti a galassie e gas è relativamente semplice: le prime si possono osservare con i tradizionali telescopi ottici, il secondo grazie ai satelliti che operano nella banda dei raggi X. La materia oscura, invece, rappresenta invece un argomento delicato e, in alcuni ambienti, ancora controverso.

La massa totale di un ammasso si può studiare mediante l’effetto di lente gravitazionale, o lensing gravitazionale, che esso esercita sulle galassie lontane, situate “dietro” l’ammasso: la loro forma viene distorta in un modo caratteristico, descritto dalla teoria della relatività generale di Einstein, che dipende dalla quantità totale di materia contenuta nell’ammasso. Molti astrofisici, ma non tutti, ritengono che gli ammassi siano dominati da questa elusiva materia oscura, e ad essa attribuiscono la massa totale ricostruita tramite il lensing gravitazionale.

Nel 2006, un oggetto molto particolare ha fatto luce su questi oscuri argomenti: il “Bullet Cluster” (dall’inglese, Ammasso Proiettile). Si tratta in realtà di due ammassi che si sono “recentemente” scontrati: la “nube” di gas nell’ammasso di destra (il proiettile) ha infatti la tipica forma di un’onda d’urto, forgiata dalla collisione con l’altro. Il gas ha subito un rallentamento durante lo scontro, una sorta di “attrito” che lo ha separato sia dalle galassie che dalle regioni dove invece si trova la maggior parte della materia dei due ammassi così com'è stata “individuata” dagli studi di lensing gravitazionale. Questa separazione mostra che la maggior parte della materia ha interagito con il gas solo mediante la gravità. L’aspetto di questi “rottami” cosmici è dunque interpretato come evidenza dell’esistenza della materia oscura.

CLAUDIA MIGNONE

In questa immagine del “Bullet Cluster” le osservazioni delle galassie (in bianco/giallo) e del gas (in rosa) sono affiancate alla ricostruzione della massa realizzata attraverso il lensing gravitazionale (in blu). Immagine di NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al. (osservazioni X); NASA/STScI, Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al. (osservazioni ottiche); NASA/STScI, ESO WFI, Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al. (ricostruzione mediante il lensing).

Tutti gli occhi puntati sulla Via Lattea

2009-11-12T00:06:00.011+01:00

Chiunque abbia ammirato il cielo notturno troverà forse sorprendente credere che i nostri occhi sono in realtà ciechi rispetto alla maggior parte della “luce” che proviene dall’universo. Quella che percepiamo è, infatti, soltanto una piccolissima frazione dell’energia che stelle, galassie ed altre sorgenti astronomiche producono.

La cosiddetta luce “visibile” non è che una minima parte di quello che gli scienziati chiamano lo “spettro elettromagnetico”: onde radio, microonde, luce infrarossa corrispondono a energie più basse rispetto alla luce visibile, luce ultravioletta, raggi X e raggi gamma invece hanno energie più alte, ma si tratta sempre di luce.

L’atmosfera della Terra, inoltre, contribuisce al nostro “isolamento” assorbendo parte di questa radiazione e lasciando passare solo la luce visibile e le onde radio. Se non ci fosse l’atmosfera, e se i nostri occhi si fossero evoluti in qualche altro degli infiniti modi possibili, probabilmente il cielo notturno ci apparirebbe in modo completamente diverso.

Grazie ai progressi tecnologici degli ultimi decenni, gli astronomi hanno però imparato a guardare il cielo anche nelle altre energie, realizzando così innumerevoli scoperte. Mediante i telescopi spaziali che scrutano l’universo da una posizione privilegiata, fuori dall’atmosfera, in orbita intorno alla Terra, si sono potuti aprire “nuovi occhi” sul cosmo, osservandolo attraverso la luce infrarossa e ultravioletta, attraverso i raggi X, i raggi gamma e le microonde.

In particolare, le immagini di uno stesso oggetto realizzate in diverse “bande” energetiche svelano la vasta gamma di fenomeni fisici che avvengono al suo interno. Questa immagine, rilasciata lo scorso martedì dalla NASA, ne rappresenta un brillante esempio.

Ad essere ritratto è il centro della nostra Galassia, la Via Lattea, all’interno del quale è nascosto un buco nero supermassiccio, con una massa pari a quattro milioni di volte quella del Sole, la cui presenza non si può osservare direttamente ma solo intuire in modo indiretto. I vari colori dell’immagine corrispondono ad osservazioni realizzate in diverse bande energetiche, e riflettono diversi fenomeni fisici.

Quello che vede il Telescopio Spaziale Hubble, nella luce visibile e nel cosiddetto “vicino infrarosso”, è mostrato in giallo: si tratta di centinaia di migliaia di stelle, alcune delle quali stanno nascendo mentre altre brillano, bruciando il loro combustibile nucleare. In rosso, invece, sono rappresentate le osservazioni infrarosse effettuate dal Telescopio Spaziale Spitzer. La luce infrarossa corrisponde ad energie più basse rispetto a quella visibile: Spitzer è quindi sensibile a oggetti più freddi rispetto a Hubble, e può “vedere” la struttura filamentosa delle nubi di polvere cosmica, forgiate da venti prodotti dalle stelle vicine, e da cui nasceranno in futuro nuove stelle. In blu e viola, infine, sono riprodotti i dati osservati ai raggi X dal Telescopio Spaziale Chandra: i raggi X vengono emessi dal gas ad altissime temperature, oltre un milione di gradi, che si trova nei pressi del centro galattico, così caldo grazie all’energia rilasciata dalle vicine esplosioni stellari e dai getti energetici provenienti dal buco nero nascosto nel cuore della Via Lattea.

Combinando le immagini ottenute con i diversi telescopi, gli astronomi hanno potuto scoprire dettagli finora ignoti circa i fenomeni violenti ed impetuosi che hanno luogo nel centro della nostra Galassia, distante circa 26,000 anni-luce da noi.

CLAUDIA MIGNONE

Questa immagine, grande circa quanto la luna piena in cielo, mostra stelle nascenti, esplosioni, nubi di gas e polvere nel centro della Via Lattea. I diversi colori corrispondono ad osservazioni in diverse bande dello spettro elettromagnetico: il giallo rappresenta osservazioni nel visibile e vicino infrarosso (Hubble), il rosso indica osservazioni infrarosse (Spitzer), il blu-violetto mostra le osservazioni ai raggi X (Chandra). Immagine distribuita da NASA, ESA, CXC, SSC, STSci.

Gli energetici raggi gamma

2009-11-05T20:30:00.012+01:00

Tutti gli appassionati di astronomia sono ormai abituati a vedere immagini di uno stesso oggetto in diverse bande energetiche provenienti da osservazioni radio, ottiche, infrarosse, ultraviolette, nei raggi X. Non è così comune, invece, sentir parlare della parte più energetica dello spettro elettromagnetico: i raggi gamma.

Si tratta di luce che ha un’energia circa 10 miliardi di volte maggiore rispetto alla luce a cui l'occhio umano è sensibile. Sfortunatamente non è possibile osservare direttamente questa radiazione poiché l'atmosfera terrestre non è trasparente a queste energie. Il problema può essere aggirato in parte mediante l’uso di telescopi spaziali, ma per quanto riguarda una parte importante dei raggi gamma, quelli ad altissime energie, ciò non è possibile per motivi prettamente logistici: questi fotoni sono talmente rari che le dimensioni necessarie del telescopio sono proibitive per un esperimento da mandare in orbita.

Un altro metodo per osservare questi fotoni sfrutta l'atmosfera stessa della Terra come un grande rilevatore di particelle. I raggi gamma che attraversando l’atmosfera interagiscono con gli atomi ivi presenti e perdono energia, producendo una cascata di particelle. Le particelle nella cascata hanno una velocità maggiore della velocità della luce nell'atmosfera (ma sempre minore della velocità della luce nel vuoto!) e producono la cosiddetta radiazione Cherenkov: si tratta di un cono di luce che, quando giunge al suolo, può illuminare una superficie di circa 100 metri di raggio!

Questa luce viene poi raccolta dai telescopi ed analizzata. Tra gli esperimenti di ultima generazione in questo campo ricordiamo H.E.S.S (High Energy Stereoscopic System), che si trova in Namibia, MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope), situato a La Palma, nelle isole Canarie, e VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System), in Arizona, Stati Uniti. Questi esperimenti sfruttano la tecnica stereoscopica, ovvero utilizzano molteplici telescopi distribuiti su una superficie molto estesa, in modo da coprire il cono di luce prodotto dalla cascata: questo permette di determinare con maggior certezza la direzione da cui provengono i fotoni e la loro energia.

Ogni singolo telescopio non è fondamentalmente diverso da un telescopio ottico classico. La differenza principale è nella dimensione dello specchio: i due telescopi dell'esperimento MAGIC, per esempio, hanno un diametro di circa 17 metri ciascuno, mentre quello del telescopio che sarà costruito durante la prossima fase dell'esperimento H.E.S.S. è addirittura di oltre 20 metri! Naturalmente non si tratta di specchi monolitici, ovvero costituiti da un unico blocco, ma formati da tanti piccoli tasselli.

Molti e diversi sono gli oggetti astronomici che possono essere studiati grazie a questa tecnica: un esempio sono i getti di particelle emessi dai nuclei delle cosiddette galassie attive, che nascondono al loro interno un buco nero supermassiccio che divora la materia circostante, oppure le nebulose di particelle energetiche espulse dalle stelle quando, alla fine della loro vita, esplodono sotto forma di supernovae.

GIOVANNA PEDALETTI

Nell'immagine, i quattro telescopi che attualmente compongono l'esperimento H.E.S.S. nell'altopiano di Khomas, in Namibia. L'esperimento, pienamente operativo dal 2004, sarà arricchito nei prossimi anni con nuovi telescopi per ottenere prestazioni ancora migliori. (Credits: H.E.S.S. Collaboration)

Il teatro racconta la scienza

2009-10-29T21:18:00.008+01:00

Vita di Galileo: Bertolt Brecht porta in scena i conflitti degli uomini di ricerca

Non è facile parlare di scienza al grande pubblico. Ancora più difficile è parlare delle dinamiche socio-politiche legate alla scienza. Se poi si cerca di farlo in modo artistico (tramite ad esempio il cinema o il teatro), ci si imbatte in una sfida epica. Non a caso pochi sono i film e/o le opere teatrali che trattano di argomenti scientifici.

Una pietra miliare in questo campo è sicuramente l’opera “La vita di Galileo” dell’autore tedesco Bertolt Brecht. In maniera snella e molto efficace, Brecht racconta di un Galileo che, infiammato dalle sue stesse scoperte in campo astronomico, vuole approfondire e diffondere il nuovo modo di concepire l’universo. Tale nuova visione del mondo viene giudicata eretica dalla Chiesa che spinge Galileo a rinnegare tutte le sue scoperte, “abiurare”.

Il Galileo di Brecht è un personaggio molto complesso e a tratti eroico. Per esempio, eroica e di difficile interpretazione e’ proprio l’abiura. All’accusa dei suoi discepoli di essersi chinato al potere della Chiesa, Galileo risponde “meglio mani legate che vuote”. Non abiurare avrebbe portato alla condanna a morte di Galileo (come già era successo a Giordano Bruno) e, forse, l’intera ricerca astronomica di cui egli era esponente insostituibile avrebbe subito un crollo. Galileo, decidendo di abiurare e quindi di vivere, porta avanti di nascosto i suoi studi sul moto dei corpi celesti e alla fine riesce a consegnarli ad Andrea, un suo fidato discepolo, che è diretto in Olanda, il nido dei pensatori indipendenti di allora.

Andrea è un personaggio perfetto per cercare di capire la complessità di alcune scelte legate alla scienza. Andrea, cresciuto sotto l’influenza di Galileo, sviluppa un’amore genuino per il metodo analitico della scienza. Più tardi, giovane e pieno di entusiasmo per le nuove teorie astronomiche, decide di lasciare l’Italia: “devo andare, sono uno scienziato”, dice. Lo stesso Andrea, alla notizia dell’abiura di Galileo, avvilito afferma “Infelice il Paese che non ha eroi”. Soltanto più avanti nel testo, Galileo risponderà: “No. Infelice il Paese che ha bisogno di eroi”.

Non bisogna sforzarsi troppo per capire che questa vicenda vecchia di 400 anni è storia attuale. In Italia oggi di Galileo ce ne sono tanti, meno geniali ma altrettanto dediti, molti di più sono gli Andrea che lasciano l’Italia per luoghi dove alla ricerca scientifica viene dato maggiore valore. E se è vero che non esiste più il tribunale della santa inquisizione, è pur vero che chi decide di ridurre (o sarebbe meglio dire eliminare) i fondi alla ricerca compie un atto di censura “post-moderna”. Le forme sono diverse ma le problematiche che oggi il mondo della scienza deve affrontare in Italia sono fin troppo simili alle vicede galileane.

MARCELLO CACCIATO

"Vita di Galileo" di Bertolt Brecht è al momento in tournée in Italia, in una coproduzione Teatro Stabile del Friuli-Venezia Giulia e Teatro de Gli Incamminati, per la regia di Antonio Calenda. Le date della tournée si possono trovare qui.

Nella foto di Tommaso Le Pera, Franco Branciaroli interpreta il ruolo di Galileo.

Una notte con Galileo

2009-10-29T21:13:00.021+01:00

Quattrocento anni fa Galileo Galilei fu il primo ad osservare il cielo con uno strumento molto più potente dell’occhio umano: un cannocchiale. Le sue rivoluzionarie osservazioni hanno modificato per sempre la nostra concezione dell’universo, ponendo le basi dell’astronomia moderna, che da allora ha conosciuto uno sviluppo praticamente inarrestabile, specialmente nell’ultimo secolo. Il cannocchiale di Galileo era, ovviamente, quasi rudimentale rispetto ai potenti strumenti a disposizione degli astronomi contemporanei, in grado di scrutare i misteri nascosti e lontanissimi del cosmo. Ma cerchiamo di fare un passo indietro, e metterci nella posizione dello scienziato pisano per ripercorrere le sue grandiose scoperte.

Se i telescopi più all’avanguardia del momento permettono, nelle migliori condizioni, di distinguere addirittura un’automobile sulla Luna, il piccolo cannocchiale del 1609 aveva una risoluzione molto più bassa: i dettagli più piccoli che consentiva di distinguere sulla Luna, il corpo celeste a noi più vicino, erano grandi un centinaio di chilometri! Eppure questa risoluzione fu sufficiente a Galileo per osservare i crateri e le montagne lunari, e dimostrare che la Luna non è un corpo celeste incorruttibile e perfetto come si credeva all’epoca. Analogamente, osservando il Sole, egli scoprì delle macchie scure sulla sua superficie, le “macchie solari”: si tratta di zone della superficie del Sole temporaneamente più fredde della media, un processo ordinario per una stella. Galileo notò che queste macchie sono in evoluzione: compaiono e scompaiono in diversi punti. Anche il Sole, dunque, non è perfetto ed immutabile. Una nuova scienza era nata, basata sull’evidenza sperimentale e non su indiscutibili dogmi.

Altri oggetti delle prime osservazioni di Galileo furono i due maggiori pianeti del Sistema Solare, Giove e Saturno. Di Giove scoprì quattro satelliti naturali, chiamati “satelliti medicei”, che ruotano intorno al grande pianeta esattamente come la Luna ruota intorno alla Terra e la Terra intorno al Sole, a riprova della visione copernicana del mondo. Di Saturno invece fu il primo a vedere una strana struttura nebulosa che lo circonda: qualche anno dopo fu l’astronomo olandese Huygens a scoprire che si tratta dei famosi anelli, una struttura di polvere che ruota intorno al pianeta formando una specie di disco.

La scoperta di un grandissimo, e finora mai visto, ulteriore anello esterno di Saturno, realizzata tre settimane fa grazie al telescopio spaziale Spitzer, che osserva l’universo attraverso la luce infrarossa, ci ricorda che, anche quattro secoli dopo le prime osservazioni di questo pianeta, c’è ancora tantissimo da scoprire: non è mai troppo tardi per lasciarsi stupire dal cosmo.

Con questo approccio in mente, lo scorso fine settimana in tutto il mondo sono state celebrate le Notti Galileiane, un evento globale e parte integrante dell’Anno Internazionale del’Astronomia. Per riscoprire l’universo e imparare a guardarlo con nuovi strumenti, con nuovi occhi, oltre mille manifestazioni hanno offerto al pubblico la possibilità di osservare il cielo, in cui Giove, Saturno e la Luna erano tutti particolarmente ben visibili.

In Campania, lo Science Centre della Fondazione IDIS-Città della Scienza, a Napoli, ha aperto le porte per un weekend dedicato sia a Galileo che a Darwin, della cui nascita ricorre quest’anno il duecentesimo anniversario, mentre ad Acerno, in provincia di Salerno, l’associazione scientifico-culturale Emisfere ha organizzato uno Star Party con osservazione dei cosiddetti “oggetti Galileiani” nella splendida cornice dei Monti Picentini.

CLAUDIA MIGNONE

Nell'immagine (NASA), una rappresentazione artistica del nuovo, gigantesco anello scoperto intorno a Saturno grazie al telescopio spaziale Spitzer. L'anello inizia a circa 6 milioni di km dal pianeta, e si estende per oltre 12 milioni di km.

L'eterogeneo giardino cosmico

2009-10-22T08:54:00.008+02:00

Negli anni gli astronomi hanno escogitato tecniche sempre nuove per osservare i dettagli della volta celeste. Una tecnica che ha riscontrato enorme successo è quella delle “survey”, o cataloghi, di galassie. Si tratta di osservazioni di porzioni più o meno grandi di cielo ai fini di individuare sorgenti astronomiche, specialmente quelle più deboli e lontane.

Il risultato è una mappa del cielo che, anziché descrivere la posizione di pianeti e costellazioni, ricostruisce la distribuzione di galassie nell’universo. Per ogni galassia viene misurata la luce emessa, la distanza da noi e altre proprietà che poi vengono usate dagli astrofisici per studiare possibili modelli di formazione ed evoluzione delle galassie. Nell’ultimo decennio questo settore dell’astronomia si è sviluppato parecchio grazie al proliferare di survey sempre più accurate.

Una delle scoperte condivise all’unanimità da tutte queste survey è che le galassie non sono distribuite nell’universo in modo omogeneo ma tendono a raggruparsi in strutture che prendono il nome di gruppi o ammassi di galassie. Se si guarda a regioni veramente estese dell’universo, gli stessi ammassi sembrano fare parte di una distribuzione ancora più complicata fatta di superammassi, filamenti e regioni vuote (si veda figura allegata).

Passare da queste osservazioni a dettagliati modelli per la spiegazione dei processi di formazione ed evoluzione delle galassie non è affatto semplice. Il concetto di base però è del tutto familiare. Si pensi ad una survey di galassie come ad una foto di una pianta ricca di fiori. Alcuni fiori non sono ancora sbocciati, altri sono nel pieno del loro splendore e altri sono già morti. In tale contesto, la nostra mente traccia senza difficoltà una sequenza evolutiva. Le galassie nelle survey sono come i fiori nelle piante, ognuna ad un diverso stadio evolutivo. È compito delle teorie astrofisiche descrivere come una galassia “sboccia” ed evolve. Al momento, nella comunità scientifica c’è un consenso generale sui fattori che portano alla nascita di una galassia ma le sue fasi evolutive sono ancora oggetto di acceso dibattito.

MARCELLO CACCIATO

In quest'immagine della Sloan Digital Sky Survey (SDSS), la Terra è al centro e ogni punto è una galassia. Le galassie sono colorate a seconda dell’età delle loro stelle (il rosso indica le galassie con stelle vecchie). Lo zoom nel riquadro a destra mostra un ammasso di galassie.

Il Mediterraneo è un laboratorio

2009-10-15T00:01:00.010+02:00

Intervista a un giovane ricercatore napoletano su un esperimento che andrà a caccia di neutrini

La fisica delle particelle elementari va in scena nel Mar Mediterraneo, che sarà prossimamente teatro di un ambizioso esperimento europeo, attualmente in fase di progettazione: un telescopio per neutrini. Per cercare queste elusive particelle e studiare le informazioni che esse trasportano riguardo al cosmo, i fisici utilizzeranno un enorme dispositivo situato sul fondo del mare. Questa struttura avrà un volume di almeno un chilometro cubo, da cui il nome del progetto: KM3Net (diminutivo di KM3 Neutrino Telescope).

Per scoprire i dettagli di questo sofisticato esperimento abbiamo incontrato Stefano Russo, ricercatore presso il Dipartimento di Scienze Fisiche dell’Università degli Studi Federico II e presso la Sezione di Napoli dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

KM3NeT è molto diverso da un telescopio tradizionale: a cosa serve l’acqua del mare?
I neutrini sono particelle che interagiscono poco con la materia, il che li rende da un lato interessanti, in quanto ci consente di scrutare enormi distanze, ma dall’altro diventa un problema: come fare a catturarli? La soluzione è osservarli indirettamente. La Terra viene attraversata continuamente da un’enorme quantità di neutrini provenienti dal cosmo. Se anche uno solo di questi, mentre viaggia all’interno della Terra, interagisce con la materia da cui essa è formata, produce delle altre particelle, dette muoni. Ed è qui che entra in gioco l’acqua del mare. Per osservare i muoni prodotti dai neutrini, si cerca di individuare la luce (detta radiazione Cherenkov) che queste particelle emettono in particolari condizioni, come, per esempio, quando attraversano un materiale trasparente: l’acqua, appunto.

Non si può costruire una vasca in laboratorio invece che in mare?
Anche usando tecnologie all’avanguardia, la probabilità di intercettare un neutrino cosmico è comunque molto bassa: si parla di pochissimi eventi all’anno! Per questo occorre tenere sotto controllo un grande volume di acqua, un chilometro cubo almeno, il che non é possibile in un normale laboratorio. Inoltre, i nostri strumenti andranno posizionati sul fondo marino, a 4000 metri di profondità, dove le acque sono più buie: questo riduce al massimo la contaminazione dovuta ad altre fonti di luce, per essere sicuri che quella che osserveremo è dovuta proprio ai neutrini.

Una tecnologia davvero interessante, e una struttura insolita per un telescopio…
Non è poi così insolita, considerato che simili progetti esistono anche altrove nel mondo. Ma KM3NeT è l’unico ad essere così grande, insieme all’analogo esperimento IceCube, realizzato in Antartide da un consorzio con a capo istituti di ricerca statunitensi: utilizza il ghiaccio, anziché l’acqua del mare, ma il principio è lo stesso. E non si tratta di una ripetizione: IceCube, situato nell’emisfero australe, è sensibile ai neutrini che arrivano dall’emisfero boreale e, dopo aver attraversato la Terra, raggiungono il telescopio in Antartide. Nello stesso modo, KM3NeT riceve le particelle che investono la Terra dall’emisfero australe: in questo modo, la combinazione dei due esperimenti può monitorare tutto il cielo.

Oltre all’acqua del mare, quali sono gli altri elementi che compongono questo telescopio?
Gli elementi fondamentali sono delle torri, simili a tralicci, alte un chilometro e poste sul fondo del mare. Per coprire il volume desiderato, distribuiremo queste torri su una superficie di un chilometro quadrato. Alle estremità di queste torri si trovano degli strumenti che catturano la luce. Tecniche sofisticate di analisi dati possono, dalla luce, risalire alla particella che l’ha prodotta e alla sua direzione nel cielo.

Dove sorgerà l’esperimento?
Ancora non è stato deciso. KM3NeT nasce dalla fusione di tre progetti europei, ciascuno dei quali ha proposto un particolare sito nel Mediterraneo: uno nel Mar Ligure, di fronte alla città di Tolone, in Francia, un altro nello Ionio Orientale, vicino alla città greca di Pylos, ed infine un terzo nello Ionio Occidentale, nei pressi della punta estrema della Sicilia, 100 km a sud di Catania. Nel sito italiano testeremo prossimamente uno dei prototipi per le torri, al cui progetto e realizzazione ha collaborato il nostro gruppo di Napoli.

Ecco, parliamo dell’attività del gruppo napoletano: di cosa vi occupate nell’ambito dell’esperimento?
Innanzitutto della parte hardware: insieme ad altri gruppi italiani, siamo responsabili della progettazione e realizzazione della struttura meccanica dell’esperimento, nonché dell’elettronica legata all’acquisizione e all’invio a terra dei dati raccolti in mare. Ci occupiamo, in parte, anche di simulazioni e, in futuro, dell’analisi dei dati. Ricordiamo che, come di prassi nel campo della fisica delle particelle elementari, si tratta di una grandissima collaborazione: 40 gruppi provenienti da 10 diversi paesi europei fanno parte del consorzio, e solo il contributo italiano fa capo a istituti e università in 12 città sparse sulla penisola.

Qual è la più grande difficoltà che incontrano i fisici nell’ambito di un esperimento così innovativo?
Dal punto di vista tecnologico, che è poi quello in cui il nostro gruppo è maggiormente coinvolto, la sfida principale è costituita dal fatto che l’esperimento dovrà essere operativo nelle profondità marine, dove l’acqua è salata e la pressione molto elevata. In gergo parliamo di ‘ambiente ostile’. Inoltre, data la posizione, gli strumenti devono funzionare perfettamente, perché una volta installati non è possibile intervenire con operazioni di manutenzione. In un certo senso, l’impegno è molto simile a quello richiesto quando si progettano e realizzano esperimenti spaziali, come PAMELA, un satellite per la ricerca dell’antimateria, a cui il nostro gruppo ha lavorato e che ha ottenuto dei risultati particolarmente significativi all’inizio del 2009.

La speranza di ottenere risultati altrettanto interessanti spinge quindi a superare le sfide tecnologiche?
Certamente: le osservazioni di KM3NeT, una volta operativo, chiariranno molti dubbi su alcuni meccanismi fisici che avvengono sia nella nostra che in altre galassie e che ancora non sono stati compresi a fondo. Ma oltre all’aspetto astrofisico, anche quello puramente tecnologico è avvincente: un progetto come il nostro sviluppa elementi all’avanguardia, partendo da quelli già disponibili sul mercato e migliorandoli. C’è un continuo travaso di informazioni tra ricerca e industria, in entrambe le direzioni, sia per quanto riguarda l’elettronica della trasmissione dati che la meccanica di precisione. In fondo, le tecnologie da noi utilizzate sono molto simili a quelle delle telecomunicazioni: cavi sottomarini, fibre ottiche... Le conoscenze acquisite avranno anche una ricaduta locale immediata, essendo di sicuro interesse per le industrie.

CLAUDIA MIGNONE

L'immagine di M. Kraan (Nikhef, Amsterdam) è una rappresentazione artistica di una possibile configurazione per il telescopio sottomarino a neutrini KM3NeT.

Il cosmo attraverso i neutrini

2009-10-15T00:00:00.009+02:00

I telescopi ordinari studiano l’universo osservando la luce che proviene da stelle e galassie. Anche i telescopi che lavorano ad altre lunghezze d’onda, dalle onde radio e le microonde fino ai raggi X e gamma, si basano sullo stesso principio: catturano i fotoni, ovvero le particelle di cui è costituita la luce. I fotoni trasportano informazioni sulle sorgenti che li hanno prodotti: analizzando la luce emessa da oggetti astronomici (stelle, nubi, galassie) gli astronomi possono dedurre le loro proprietà, come la massa, le dimensioni, l’energia.

Oltre ai fotoni, anche altri tipi di particelle si comportano da messaggeri cosmici: tra essi, i neutrini. Si tratta di particelle prive di carica elettrica (da cui il nome) che viaggiano alla velocità della luce e che hanno una massa estremamente piccola. Molte sorgenti astronomiche, sia nella nostra che in altre galassie, producono neutrini, oltre che fotoni: studiare l’universo attraverso queste particelle rappresenta un approccio complementare a quello offerto dall’astronomia tradizionale.

Inoltre, i fotoni hanno un’elevata probabilità di essere assorbiti da atomi o da altri fotoni incontrati durante il viaggio che li porta fino a noi: se un fotone viene assorbito, l’informazione che esso trasporta è irrimediabilmente perduta. I neutrini, al contrario, godono di un’interessante proprietà: in gergo scientifico si dice che ‘interagiscono debolmente’ con la materia, ovvero hanno una probabilità di essere assorbiti molto bassa, di gran lunga inferiore a quella dei fotoni. Per questo motivo, i neutrini possono percorrere, indisturbati, distanze molto maggiori rispetto alla luce. Per noi che li osserviamo sulla Terra, ciò significa che attraverso i neutrini possiamo studiare sorgenti situate a distanze cosmiche molto più grandi: in sostanza, i neutrini ci permettono di guardare ancora più lontano.

L’astronomia a neutrini è molto recente, date anche le difficoltà tecnologiche insite nella rivelazione di queste particelle: finora sono stati ‘osservati’ neutrini provenienti solamente dal Sole e da una supernova esplosa nel 1987. Ma si tratta, allo stesso tempo, di un campo in rapido sviluppo, con svariati ambiziosi esperimenti in corso di progettazione e realizzazione in tutto il mondo.

Uno degli obiettivi principali dei telescopi a neutrini è lo studio dei cosiddetti raggi cosmici, particelle energetiche provenienti da un’ampia gamma di oggetti astronomici (supernovae, lampi di raggi gamma, nuclei galattici attivi), le cui proprietà sono ancora dibattute. Poiché nella maggior parte dei casi i raggi cosmici producono neutrini, l’osservazione di questi ultimi è cruciale in questo ambito. Altro campo in cui lo studio dei neutrini riveste estrema importanza è la ricerca della materia oscura che pervade l’universo, ma della cui natura si sa ancora ben poco.

CLAUDIA MIGNONE

Un'immagine della supernova 1987A, chiamata così in quanto è stata la prima ad essere scoperta nel 1987. Quest'immagine combina osservazioni fatte ai raggi X (bianco, viola) e in ottico (rosso, arancio). Si tratta della prima sorgente extragalattica (ma anche extrasolare!) di neutrini mai osservata. (X-ray: NASA/CXC/PSU/S.Park & D.Burrows.; Optical: NASA/STScI/CfA/P.Challis)

Il Nobel per la fisica "cattura" la luce

2009-10-08T20:19:00.012+02:00

È dello scorso martedì la notizia che il Premio Nobel per la Fisica 2009 è stato conferito a Willard S. Boyle e George E. Smith, padri della fotografia digitale. Nel 1969, i due scienziati dei Bell Laboratories, nel New Jersey, Stati Uniti, inventarono un dispositivo per catturare la luce senza l’uso della pellicola fotografica: il cosiddetto CCD (dall’inglese Charge-Coupled Device, dispositivo ad accoppiamento di carica).

La tecnologia del CCD sfrutta l'effetto fotoelettrico, mediante il quale la luce viene trasformata in segnali elettrici. Per la scoperta dell’effetto fotoelettrico fu insignito del Nobel Albert Einstein nel 1921. La sfida di Boyle e Smith è stata quella di convertire l’effetto in un’applicazione pratica, mettendo a punto un sensore che catturasse la luce in tantissimi punti (detti pixel) e la trasformasse, in tempi brevissimi, in segnali elettrici da trasportare, riprodurre su un monitor o immagazzinare in un file.

Il CCD ha rivoluzionato per sempre il nostro modo di percepire e vivere la fotografia: è il cuore delle decine di milioni di fotocamere digitali prodotte nel mondo, incluse quelle all’interno di molti telefoni cellulari ed altri dispositivi elettronici. Ma una rivoluzione forse ancora più significativa è stata apportata dalla fotografia digitale nella scienza, in particolare nell’astronomia, disciplina che vive delle immagini del cielo.

Tutti i telescopi professionali sono ormai dotati di sensori digitali, estremamente più sensibili rispetto alle vecchie lastre fotografiche, usate dagli astronomi fino a qualche decennio fa; inoltre, un CCD può essere riutilizzato molte volte, e il segnale che produce come output, essendo in forma digitale, è già pronto per essere salvato ed analizzato dai computer. Senza questa nuova tecnologia, non sarebbe stato neanche pensabile realizzare, ad esempio, gli immensi cataloghi contenenti informazioni dettagliate su centinaia di milioni di galassie lontanissime, che hanno permesso agli astronomi di comprendere sempre meglio le proprietà dell’Universo.

A dividere il più prestigioso dei riconoscimenti scientifici con Boyle e Smith è il fisico Charles K. Kao, per il suo lavoro sulla trasmissione dei segnali luminosi attraverso le fibre ottiche. Anche le fibre ottiche, come il CCD, hanno contribuito alla rivoluzione digitale, consentendo di inviare e ricevere dati ed informazioni in tempi sempre più brevi: senza di esse, Internet come lo conosciamo oggi non potrebbe esistere.

È interessante notare come, nell’Anno Internazionale dell’Astronomia 2009, il Nobel per la Fisica abbia premiato tre scienziati la cui ricerca ha avuto come oggetto la luce e ha prodotto strumenti che si sono rivelati di vitale importanza per gli astronomi, sia professionisti che amatoriali.

Per ulteriori informazioni: www.nobelprize.org

CLAUDIA MIGNONE

L'immagine (NASA) mostra un CCD: piccolissimo ma super potente.

Gli ingredienti dell'universo

2009-10-01T20:43:00.015+02:00

La cosmologia è il ramo dell'astronomia che studia l'origine dell'universo e le regole che lo governano. In quanto disciplina scientifica, la cosmologia conta meno di un secolo di vita. Nonostante la sua giovane età, è riuscita a stabilire un paradigma condiviso da quasi tutti i cosmologi del mondo. Secondo questo paradigma, l’universo in cui viviamo si sta espandendo, e questa espansione è accelerata: un universo in cui le galassie si allontanano le une dalle altre con velocità sempre crescente.

Per potere spiegare tale espansione accelerata, i cosmologi hanno bisogno di ipotizzare l’esistenza di due componenti “esotiche”: le cosiddette materia oscura ed energia oscura. In questo contesto, il termine esotico si riferisce al fatto che tale materia/energia non è mai stata osservata direttamente, benché ne siano evidenti gli effetti indiretti su molte osservazioni astronomiche. Una delle frontiere più attuali della fisica particellare è proprio quella di riuscire ad osservare le particelle di cui sono composte la materia e l’energia oscura.

A rendere ancora più interessante questa “oscura” teoria è il fatto che, su scale cosmologiche, ovvero estremamente più grandi della nostra galassia, materia ed energia oscura costituiscono la quasi totalità dell’universo. Al contrario, la materia ordinaria contribuisce solo per il 4% al budget totale dell’universo, scoperta che può risultare ostica in un primo momento visto che siamo abituati a vivere in un mondo fatto soltanto di materia ordinaria.

Un modo efficace di visualizzare questo concetto è quello di pensare ad una piramide in cui diverse parti rappresentano diverse tipologie di materia/energia, come nell’immagine qui accanto. La base della piramide (che ne costituisce la maggior parte del volume) è occupata da energia e materia oscura, che ammontano rispettivamente a circa il settanta per cento e il venticinque per cento dell’universo. Segue la materia ordinaria, per lo piu' invisibile perche' non emette né luce propria né riflessa, e ancora più in cima in piccolissime quantità l’idrogeno, l’elio e tutti gli altri atomi, costituenti della stessa natura delle cose che ci circondano e di cui siamo fatti noi stessi.

MARCELLO CACCIATO

La rappresentazione grafica dell'abbondanze relative di materia/energia nell'universo è tratta da "The view from the center of the universe", di J. Primack e N. Abrams N., 2006.

L'osservatorio ALMA: a un passo dal cielo

2009-09-24T21:45:00.018+02:00

Il deserto di Atacama, in Cile, è uno dei siti prediletti dove gli astronomi costruiscono da decenni gli osservatori più all'avanguardia per scrutare le profondità del cielo. Oltre ai celeberrimi telescopi situati presso La Silla e Cerro Paranal, gestiti dall'European Southern Observatory (ESO), la principale organizzazione intergovernativa di astronomia in Europa, in un raggio di poche centinaia di km sorgono anche diversi osservatori appartenenti a istituti di ricerca nordamericani, come, ad esempio, il Gemini Observatory. A oltre 2400 metri di altezza, questi telescopi beneficiano di uno dei climi più secchi che si possono trovare sul nostro pianeta, che minimizza ogni possibile effetto negativo della turbolenza atmosferica sulle osservazioni.

Ancora più in alto, un nuovo osservatorio è attualmente in costruzione nella regione: si chiama ALMA, acronimo di Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, e sarà completato nel 2012. Il luogo designato per quello che sarà il più imponente progetto astronomico mai realizzato è l'altopiano del Chajnantor, a oltre 5000 metri sul livello del mare. La scelta di un sito così alto e secco è necessaria perché ALMA non è un telescopio come tutti gli altri: per studiare in dettaglio la luce proveniente dalle nubi più fredde dell'universo, dove si formano nuove stelle, oppure dalle galassie più vecchie e lontane del cosmo, occorre osservare in una regione dello spettro elettromagnetico con lunghezza d'onda di circa un millimetro, compresa tra le onde radio e la luce infrarossa. Questa radiazione viene chiamata millimetrica e sub-millimetrica - in confronto, la luce visibile ha una lunghezza d'onda diecimila volte più piccola! La radiazione millimetrica e sub-millimetrica viene assorbita dal vapore acqueo presente nell'atmosfera terrestre: per questo motivo si è scelto un luogo alto e secco per costruire ALMA, dove l'elevata altitudine e l'estrema aridità del clima riducono al minimo la quantità di vapore acqueo presente nell'aria.

Per osservare a queste lunghezze d'onda, non si usano specchi o lenti, come nei telescopi tradizionali, bensì grandi antenne simili a quelle utilizzate per le trasmissioni radio. A causa della lunghezza d'onda molto più grande di quella della luce visibile, le dimensioni dell'antenna devono essere molto maggiori di quelle dei più grandi telescopi usati in astronomia, per ottenere immagini con la stessa risoluzione. In teoria, si dovrebbe costruire un'antenna con un diametro di qualche chilometro per ottenere prestazioni simili a quelle del telescopio spaziale Hubble, il che è evidentemente impossibile. Fortunatamente, è sufficiente coprire una regione molto estesa con tante antenne collegate tra loro per avere lo stesso effetto: una tecnica che va sotto il nome di interferometria. ALMA sarà quindi uno schieramento (Array) di 66 antenne, dal diametro di 7 o 12 metri, distribuite a distanze che variano da 150 metri a 16 chilometri, che possono essere mosse durante le operazioni di osservazione per ottenere l'effetto di uno zoom.

La realizzazione di un simile progetto è una sfida tecnologica non indifferente, che ha richiesto una enorme collaborazione internazionale tra ESO ed altri istituti di ricerca in Giappone e Nord America. In particolare, la ridotta pressione che si trova a 5000 metri rende estremamente difficile ogni operazione, sia quelle tecniche di costruzione degli strumenti stessi, che quelle che avverranno in futuro, quando l'osservatorio sarà pronto per essere utilizzato dagli astronomi: per questo motivo, la maggior parte delle attività viene svolta in un campo base situato a 2900 metri, anche questa un'altitudine decisamente elevata, ma ancora accettabile per lavorare.

Per ulteriori informazioni: www.almaobservatory.org

L'osservatorio ALMA è protagonista di un nuovo, esclusivo show per planetari realizzato in diverse lingue e disponibile qui.

CLAUDIA MIGNONE

Quest'immagine rende l'idea di come sarà l'osservatorio ALMA, quando sarà pronto, nel 2012. Immagine di ESO/H.Zodet

Il telescopio spaziale Hubble vede meglio di prima

2009-09-17T10:14:00.011+02:00

Il telescopio spaziale Hubble, lanciato nel 1990, osserva le meraviglie del cosmo da una posizione privilegiata, in orbita intorno alla terra, da ormai quasi due decenni. Si tratta di un tempo considerevole per un prodotto di elevata tecnologia come questo: alcuni dei suoi strumenti avevano smesso di funzionare come una volta, altri semplicemente non potevano competere con i più moderni e sofisticati analoghi odierni.

Per questo motivo, la NASA ha progettato una missione di servizio, operata con successo nel maggio scorso, per installare due nuovi strumenti sul telescopio e riparare due di quelli già presenti a bordo. I sette astronauti a bordo dello Shuttle Atlantis hanno portato a termine il delicato incarico grazie a cinque “camminate” nello spazio, ciascuna della durata di sei ore e mezza; durante queste camminate, due astronauti per volta possono lavorare sul telescopio, che è stato costruito appositamente in modo da facilitare simili operazioni di manutenzione. Si è trattato della quinta ed ultima missione del genere, grazie alla quale il telescopio spaziale dovrebbe restare in funzione almeno fino al 2014.

Grazie alle recenti modifiche, Hubble è tornato sulla scena con risultati grandiosi: i nuovi strumenti sono più sensibili alla luce rispetto a quelli di precedente generazione, consentendo di riprendere immagini spettacolari con tempi di esposizione molto più brevi. Dopo tre mesi di cauta calibrazione e attento monitoraggio della nuova strumentazione, dopo aver osservato sorgenti astronomiche note ed averne analizzato le immagini, il team del telescopio spaziale ha presentato al mondo il nuovo Hubble, ringiovanito e con più grinta di prima.

Le nuove fotografie scattate da Hubble, rese pubbliche mercoledì 9 settembre 2009, mostrano stelle, galassie e nebulose con un incredibile grado di dettaglio. Le prossime osservazioni avranno come oggetto, fra gli altri, il censimento dei corpi della fascia di Kuiper, asteroidi che popolano le regioni più remote del sistema solare, insieme alla ricerca di pianeti extra-solari e delle galassie più vecchie e lontane dell’universo.

CLAUDIA MIGNONE

Immagine NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team.

Aggirare l’atmosfera con l’ottica adattiva

2009-09-10T10:56:00.007+02:00

Guardare il mare e cercare di osservarne il fondale è sempre un po' difficoltoso. Lo è sia con l'acqua limpida che con quella torbida, sia col mare calmo che con quello agitato. Al variare del tempo, la luce riflessa dal fondale viene continuamente deviata in modo casuale dalle perturbazioni dovute alle increspature della superficie, e chi volesse a tutti i costi guardarlo così com'è veramente, senza che l'immagine venga distorta dalle onde, sarebbe costretto a piazzarsi sotto il pelo dell'acqua, provvisto di una buona maschera.

In astronomia la situazione è analoga: l'oggetto di studio degli scienziati (quello che poco fa è stato presentato come il fondale), viene osservato con l'ausilio di uno strumento, il telescopio (la maschera) e attraverso l'atmosfera (la superficie del mare). Ed è proprio la presenza dell'atmosfera che degrada la qualità dell'immagine e fa sì che l'oggetto di studio appaia come in una fotografia a bassa risoluzione.

L'astronomo che volesse studiare l'Universo senza l'interferenza dell'atmosfera non avrebbe alternativa se non quella di posizionare i telescopi in una posizione privilegiata, e cioè in orbita, oltre l'atmosfera stessa. Questa soluzione, benché già adottata, presenta notevoli limitazioni: i costi di realizzazione e manutenzione sono elevatissimi; i lunghi tempi di progettazione e costruzione determinano di fatto la messa in orbita di una tecnologia superata al momento del lancio; infine, le dimensioni dello strumento sono limitate dalle capacità dei razzi e dello Shuttle.

Negli ultimi decenni, però, è maturata una tecnica che si basa su sistemi capaci di sondare istante per istante le deformazioni indotte dalla turbolenza atmosferica: le informazioni così elaborate vengono immediatamente inviate ad uno specchio capace di deformarsi “in tempo reale” per correggere le perturbazioni dell'atmosfera. Questa tecnica si chiama “ottica adattiva”.

Ma come funziona? La luce proveniente da un oggetto astronomico lontano (stella, galassia) passa attraverso il telescopio fino ad arrivare ad uno specchio, chiamato specchio deformabile (di cui parleremo fra poco), ed infine giunge ad un particolare tipo di vetro capace di separare il fascio di luce in due frazioni: una parte della luce è quella effettivamente studiata dagli astronomi, la seconda parte viene riflessa verso uno strumento chiamato sensore di fronte d'onda.

Il sensore di fronte d'onda divide il fascio di luce in varie parti per ottenere, tramite semplici operazioni matematiche, informazioni sulla struttura turbolenta della porzione di atmosfera che è stata attraversata dalla luce. Queste informazioni vengono elaborate e tradotte in una serie di impulsi elettrici che sono poi applicati, tramite speciali martinetti, allo specchio deformabile menzionato prima. Questo specchio, in genere sottilissimo, prende istantaneamente una forma contraria a quella della turbolenza atmosferica, e corregge perciò il cammino della luce. A causa della rapida variabilità dell’atmosfera, una correzione efficace deve essere svolta continuamente e nel minor tempo possibile - un tempo che va da 1 a 15 millesimi di secondo.

L'ottica adattiva è usata oramai in molti telescopi in tutto il mondo, e permette di sfruttare al massimo le potenzialità di questi strumenti per ottenere immagini ad altissima risoluzione, migliorando le prestazioni dalle 10 alle 150 volte, e raggiungendo risultati paragonabili a quelli del telescopio spaziale Hubble.

DAVIDE RICCI

Lo schema di un sistema di ottica adattiva (a sinistra) e i risultati ottenuti con e senza l'uso di questa tecnica (a destra). L'immagine rossa in alto rappresenta un sistema formato da due stelle, osservato con l'ottica adattiva: le due stelle sono chiaramente distinte, mentre non sono più distinguibili nell'immagine in basso, ottenuta senza l'uso di ottica adattiva. Immagine dell'Istituto di Astronomia delle Hawaii.

Scie di luce nel cielo di agosto

2009-09-03T10:19:00.009+02:00

C'è chi le chiama comunemente "stelle cadenti", chi invece allude alla tradizione e parla delle "Lacrime di San Lorenzo". Gli astronomi usano il termine tecnico, Perseidi. Il fenomeno a cui tutti questi nomi si riferiscono è uno dei più spettacolari eventi astronomici fruibili ad occhio nudo: centinaia di scie luminose attraversano il cielo estivo, in particolare nella seconda settimana di Agosto, lasciando a bocca aperta milioni di osservatori che sperano di esprimere qualche desiderio, di ottenere qualche fotografia fuori dal comune o, più semplicemente, si godono lo spettacolo di luce.

Il termine "stelle cadenti" è leggermente fuorviante, in quanto lascia pensare che si tratti di stelle che si muovono nel cielo. Al contrario, si tratta di oggetti estremamente più piccoli di una stella e molto più vicini: i frammenti lasciati da una cometa. Quando la terra passa nelle vicinanze dell'orbita di una cometa, le particelle che ne compongono la scia impattano l'atmosfera del nostro pianeta e, disintegrandosi, producono le tanto affascinanti strisce nel cielo.

Pare che le prime osservazioni di questi sciami meteorici siano state compiute dagli astronomi cinesi nel primo secolo d.C. ma la comprensione fisica del fenomeno risale soltanto all'Ottocento. Fu un astronomo italiano, Giovanni Virginio Schiaparelli, a riconoscere, nel 1866, il legame con i frammenti delle comete: in particolare, comprese che a causare le Perseidi è la cometa Swift-Tuttle, che era stata avvistata pochi anni prima, nel luglio del 1862, e che porta i nomi dei suoi due scopritori, Lewis Swift e Horace Parnell Tuttle.

Il nome Perseidi è dovuto al fatto che le scie sembrano tutte provenire da un punto, detto radiante, che si trova in prossimità della costellazione di Perseo, come mostra l'immagine. Un altro famoso sciame meteorico, le Leonidi, ha invece il radiante nella costellazione del Leone; particolarmente spettacolari, le Leonidi sono visibili ogni anno verso la metà di Novembre, quando la Terra passa attraverso l'orbita di un'altra cometa, la Tempel-Tutte.

CLAUDIA MIGNONE

In questa riproduzione del cielo della metà di Agosto 2009 è visibile il radiante delle Perseidi, il punto da cui sembrano originarsi tutte le scie luminose, in prossimità della costellazione di Perseo. Purtroppo la vicinanza della Luna, nella fase di ultimo quarto, ha limitato la spettacolarità dell'evento a causa della sua intensa luminosità. Immagine NASA.

"A Riveder le Stelle" va in vacanza nel mese di Agosto

2009-07-30T10:15:00.003+02:00

Nell'augurare buone vacanze ai nostri lettori, consigliamo di ammirare il fenomeno delle Perseidi, ovvero le cosiddette "stelle cadenti di San Lorenzo", che ha il culmine tra il 10 e il 12 Agosto. La rubrica ritornera' a Settembre con una spiegazione di questo fenomeno e molte altre notizie astronomiche.

L'uomo e la scienza, oltre la Luna

2009-07-23T19:21:00.007+02:00

Sono passati quarant'anni dalla notte in cui l'uomo mise per la prima volta piede sulla Luna. E innumerevoli sono gli articoli, le immagini, gli approfondimenti, che oggi cercano di raccontarci quella storia, le sue origini e la sua eredità.

Leggeremo dell'eterna competizione tra Stati Uniti e Russia, quest'ultima fu la prima non solo a lanciare un satellite ma anche a mandare un uomo nello spazio. Scopriremo che molte sono le persone che per questo credono che nessuno sia mai allunato, che sia stata solo un'invenzione americana a scopo propagandistico.

I meno scettici cercheranno di capire come sia stato possibile con le tecnologie dell'epoca arrivare fino a lì, quale spinta sia necessaria dalla Terra, che manovre per essere catturati dalla Luna e che strategia sia stata adottata per atterrare e poi ripartire.

Vi racconteranno le emozioni e le paure di quei due astronauti che hanno toccato il suolo lunare, di colui che rimase ad aspettarli orbitando intorno alla Luna e di tutte le persone a Terra che avevano reso possibile l'impresa.

Conosceremo cos'hanno trovato e cos'hanno lasciato, la bandiera, il sismografo, quanti chili di terreno hanno portato a casa, come hanno saltato nella polvere, com'erano lenti i loro movimenti, che tipo di paesaggio i loro occhi hanno ammirato.

Citeranno i nomi di coloro che hanno fatto lo stesso in missioni successive, ci diranno che nessun russo è mai arrivato a compiere la stessa impresa e che da più di trent'anni nessun uomo è tornato su quelle terre.

Descriveranno con gran dettaglio tutte le missioni che stanno orbitando in questo momento intorno alla Luna, missioni internazionali, non solo opera della NASA, ma anche delle potenze economiche del nostro secolo, Cina e Giappone in primis.

Ci spiegheranno perché ora l'esplorazione lunare riceve un nuovo impulso, di tutti i misteri che ancora rimangono da scoprire riguardo l'origine e l'evoluzione della Luna, del sogno di installare lì una base umana per magari partire alla volta di Marte.

Scopriremo che non tutti sono d'accordo con quest'idea, meglio concentrare tutte le forze per arrivare a Marte direttamente da qui, troppo complicato e dispendioso creare sostentamento per un insediamento umano in un luogo dove ancora non si ha la certezza di trovare acqua, dove l'escursione termica è molto elevata, per non parlare di tutta l'energia che sarebbe necessaria.

Von Braun pensava che dopo quel giorno arrivare a Marte sarebbe stato molto semplice, nel 1985 già sarebbe stato possibile secondo la sua predizione. Oriana Fallaci, d'altra parte, affermava "Ora che lo spettacolo paradossale è finito, il dramma concluso, e i confini della nostra intelligenza e della nostra storia si sono allargati fino al Mare della Tranquillità, ci sentiamo come assuefatti all'idea di possedere la Luna e quasi sorridiamo delle nostre ansie e dei nostri timori: non era poi così difficile, dicono alcuni, si accende un fiammifero e via. Ci si abitua a tutto, anche al miracolo d'essere usciti dalla nostra prigione di azzurro per approdare a quell'isola brutta: presto ce ne scorderemo, come abbiamo scordato il miracolo del primo pesce che uscì dalle acque per approdare alla terra e diventare un uomo".

Ma da un altro punto di vista, quel giorno può essere paragonato al giorno in cui Cristoforo Colombo raggiunse le "Indie". In quel caso, non c'era la consapevolezza di un nuovo mondo, ma comunque il desiderio di aprire una nuova strada, di esplorare possibilità sconosciute e di comprendere qualcosa in più della realtà circostante. La ricerca spaziale dà questa opportunità, una visione d'insieme, uscire dal nostro piccolo e complicato, seppure meraviglioso, pianeta, per conoscere qualcosa di diverso o forse non poi così tanto, per vederci da fuori e magari collocarci in qualcosa di infinitamente grande. Al di là della storia, della fisica e della matematica, arrivare alla Luna aveva rappresentato questo.

ELISA MARIA ALESSI

La ricerca di pianeti extrasolari dallo spazio

2009-07-16T11:04:00.018+02:00

Qualche settimana fa sono state descritte alcune delle tecniche utilizzate per scoprire pianeti intorno ad altre stelle. Esistono svariate motivazioni per questo tipo di ricerca. Ad esempio, la formazione di un pianeta costituisce uno dei fenomeni più difficili da spiegare per la comunità scientifica. Ogni nuovo pianeta extrasolare rappresenta quindi un ottimo laboratorio dove testare le teorie finora sviluppate.

Ovviamente si ha poi la curiosità di sapere se esistono altri sistemi planetari simili al nostro e in particolare, se esiste la possibilità di vita in qualcuno di essi. Sorge spontaneo chiedersi quali fattori siano stati responsabili della vita sulla Terra e se essi rappresentino una regola oppure un'eccezione. In realtà la scienza non è ancora in grado di dare una definizione di ‘vita’, soprattutto perché non è chiaro quali siano gli elementi davvero imprescindibili per la sua nascita. Un organismo vivente dovrebbe in principio essere capace di riprodursi e consumare energia, ma come si spiega per esempio che i virus rimangono inattivi e apparentemente morti per lunghi periodi di tempo?

Come sempre in presenza di tante incognite, si parte dalla ricerca di qualcosa che sia molto simile a ciò che già si conosce. Ecco dunque che la grande sfida consiste nel trovare pianeti ‘come la Terra’, in termini di vicinanza alla stella, diametro e composizione. La vita si svilupperà verosimilmente su una superficie solida e in un'atmosfera ricca di ossigeno. D'altra parte, un pianeta troppo vicino o troppo lontano dalla corrispondente stella risulterà essere troppo caldo (o freddo) per avere acqua allo stato liquido. Dalla Terra non è possibile rilevare pianeti di questo tipo, soprattutto a causa dell'atmosfera che limita la precisione delle osservazioni. Lo spazio è il posto più adatto per misure tanto sensibili e oltretutto permette lunghi periodi di osservazione ininterrotta.

CoRoT (Convection, Rotation and planetary Transits) è stata la prima missione che si è occupata di cercare pianeti come la Terra intorno ad altre stelle. È stata lanciata alla fine del 2006 e si muove su un'orbita con inclinazione polare a 896 km dalla superficie terrestre. Sfrutta il metodo del transito, individua cioè un pianeta quando passa di fronte alla stella ostacolandone una parte di luce. Il telescopio (30 cm) montato sulla sonda scruta due ampie regioni del cielo, una opposta all'altra per circa 150 giorni ciascuna. In tutto analizzerà i segnali provenienti da circa 12000 stelle.

Finora ha scoperto diversi pianeti del tipo Giove, cioè grandi, gassosi e a una significativa distanza dalla stella. Però, lo scorso febbraio CoRot ha individuato il più piccolo pianeta extrasolare finora scoperto, CoRoT-Exo-7b, con un diametro due volte minore di quello terrestre, una superficie dall'altissima temperatura (1000-1500 C) e molto probabilmente ricoperto di lava.

Questa missione europea non è l'unica che è stata pensata con l'obiettivo di trovare nuovi mondi simili al nostro. Lo scorso marzo la NASA ha lanciato Kepler, che sfrutta lo stesso metodo del transito. Ed è in preparazione Darwin, una missione composta da quattro sonde che prenderanno il volo verosimilmente nel 2015. In questo caso, si userà l'interferometria: su tre sonde saranno montati dei telescopi (circa 3 m) che raccoglieranno la luce dalle stelle e la invieranno alla sonda madre. Combinando i tre segnali con altissima precisione, sarà possibile rilevare solo la luce dovuta al pianeta presente.

ELISA MARIA ALESSI

Nell'immagine, il pianeta CoRoT-Exo-3b, scoperto nel 2008, a confronto con Giove (a destra) ed il Sole (a sinistra). Sebbene CoRoT-Exo-3b abbia dimensioni simili a quelle di Giove, la sua massa è pari a circa 21 volte quella del pianeta più massiccio del Sistema Solare.

Banchi di polvere nella galassia

2009-07-09T13:19:00.014+02:00

Non si tratta della stessa polvere che riempie le nostre case, eppure per lungo tempo la polvere cosmica era soltanto una componente che aggiungeva rumore alle immagini dell’universo e che, come la polvere a cui siamo abituati, andava “rimossa” per estrarre informazioni utili agli astronomi.

Il termine si riferisce a piccolissime particelle di materia, delle dimensioni di qualche frazione di micron (un micron è la decimillesima parte di un centimetro), formate da molecole a base di carbonio o silicio. A differenza del gas, l’altra componente fondamentale degli spazi interstellari, la polvere è costituita di materia allo stato solido.

Come già accennato, la polvere ha per anni tormentato gli astronomi, in quanto assorbe la radiazione emessa dalle stelle, oscurandole in parte e rendendo più difficile la loro osservazione. Ma la polvere, a sua volta, emette parte della luce che assorbe, anche se a lunghezze d’onda maggiori. Con la nascita dell’astronomia infrarossa, è stato possibile osservare le stesse regioni dell’universo con diversi strumenti ed isolare i vari contributi, dovuti sia all’emissione stellare che alla polvere. Questo ha permesso di imparare molto sulla distribuzione della polvere cosmica, che si trova su tutte le scale, a partire dal nostro sistema solare fino alle nubi dove si formano nuove stelle.

Nel 2005 l’ESO (European Southern Observatory, ovvero l’ente astronomico europeo) ha inaugurato un nuovo strumento nel deserto di Atacama, in Cile, dedicato all’osservazione della polvere: si chiama APEX, acronimo di Atacama Pathfinder Experiment, ed è un radiotelescopio - in pratica una grandissima antenna con diametro di 12 metri. APEX scruta il cielo a lunghezze d’onda ancora più grandi di quelle infrarosse, che corrispondono a temperature estremamente basse, dell’ordine di qualche decina di gradi sopra lo zero assoluto: l’ideale per esplorare la polvere “fredda” che permea le regioni di formazione stellare.

Dopo qualche anno di osservazioni, APEX ha prodotto una mappa della polvere nella nostra galassia (si veda l’immagine) che mostra una distribuzione discontinua ma molto estesa: si distinguono una regione particolarmente densa al centro, in corrispondenza del centro della Galassia, e una gran quantità di piccole strutture, che identificano regioni di intensa formazione stellare, e filamenti di materiale espulso da venti stellari ed esplosioni di supernovae.

CLAUDIA MIGNONE

In questa immagine composita si può vedere la distribuzione della polvere nella nostra galassia: in rosso-arancione si vedono le immagini a lunghezze d'onda sub-millimetriche riprese dal telescopio APEX, situato a 5100 metri di altitudine nel deserto di Atacama, Cile; in verde e blu sono state sovraimposte le immagini riprese in infrarosso da un precedente esperimento spaziale, il Midcourse Space Experiment (MSX). Immagine di ESO ALMA/APEX.

La scala cosmica delle distanze

2009-07-02T10:09:00.011+02:00

Determinare la distanza degli oggetti che brillano in cielo è sempre stato un compito spinoso per gli astronomi. L’intuizione potrebbe suggerire di basare le misure di distanza sulla luminosità di stelle e galassie: non sarà forse un astro brillante più vicino, e un astro debole più lontano? Chiaramente si tratta di un’intuizione sbagliata: stelle e galassie hanno luminosità intrinsecamente molto diverse e, di solito, a noi ignote. Una stella molto luminosa non è necessariamente più vicina di una sua compagna meno luminosa: può anche essere molto più lontana ma, allo stesso tempo, emettere molta più luce.

Solo se conosciamo la luminosità (o magnitudine) intrinseca di un oggetto, la luminosità che osserviamo può darci informazioni sulla sua distanza. Per fortuna esistono alcuni oggetti di cui, grazie ad alcune specifiche proprietà fisiche, la luminosità intrinseca è nota: si chiamano candele standard. Quando si osservano due o più candele standard, la più brillante è, evidentemente, la più vicina.

Le candele standard usate per misurare le distanze nella nostra galassia e nelle galassie vicine sono le cosiddette Cefeidi. Si tratta di stelle la cui luminosità varia in modo significativo nel tempo: la caratteristica più interessante delle Cefeidi è l’esistenza di una relazione tra la scala temporale su cui avviene tale variazione e la loro magnitudine intrinseca. Misurare il periodo delle oscillazioni in luminosità di una Cefeide consente, quindi, di misurarne la distanza.
Nelle galassie molto lontane dalla nostra, le Cefeidi sono troppo deboli per essere osservate, e occorre cercare altri tipi di candele standard. Le supernove, esplosioni di stelle alla fine della loro vita, sono dei buoni indicatori di distanza extra-galattici; in particolare, le cosiddette “supernove di tipo Ia” hanno (presumibilmente) tutte la stessa magnitudine intrinseca, poiché derivano da esplosioni molto simili, e permettono di calcolare le distanze su scale molto grandi nell’universo.

Cefeidi, supernove ed altre tecniche contribuiscono alla costruzione della cosiddetta “scala delle distanze”, in cui ciascun metodo viene calibrato sul metodo usato per determinare distanze minori: ad esempio, per calibrare le distanze misurate dalla luminosità delle supernove, si cercano galassie vicine in cui vi siano sia Cefeidi (la cui distanza è già nota) sia supernove.

La misura delle distanze è molto importante in cosmologia, poiché permette di stimare la dinamica dell’espansione del nostro universo. Proprio grazie a osservazioni di supernove è stato scoperto, nel 1998, che l’espansione, qualche miliardo di anni fa, ha iniziato ad accelerare: questa espansione accelerata, non contemplata dai precedenti modelli cosmologici, viene spiegata in termini di una misteriosa componente, la cosiddetta “energia oscura”, delle cui proprietà fisiche si sa ancora molto poco.

CLAUDIA MIGNONE

Come si può vedere in questa foto, l'esplosione di una supernova (il punto luminoso in basso a sinistra) è un evento di breve durata ma molto luminoso: nei giorni immediatamente successivi all'esplosione, la supernova è tanto brillante quanto la galassia che la ospita (visibile al centro della foto), il che permette di osservare supernove anche in galassie lontanissime. Immagine di NASA/ESA, The Hubble Key Project Team, and The High-Z Supernova Search Team.

In cerca di pianeti extra-solari

2009-06-25T13:52:00.011+02:00

Esistono altre stelle intorno alle quali ruotano dei pianeti, proprio come il nostro intorno al Sole? Si tratta di una domanda tanto antica quanto l’astronomia “moderna”: già nel 1584, poco dopo la nascita della teoria copernicana, Giordano Bruno si interrogava sulla possibile esistenza di “innumerabili ed infiniti globi, come vi è questo in cui vivemo e vegetamo noi”. Purtroppo la tecnologia dell’epoca non era certo in grado di rispondere a tale quesito. Si è dovuto aspettare l’ultimo decennio del XX secolo per avere le prime conferme osservative e poter affermare che di pianeti extra-solari (ovvero al di fuori del sistema solare) ne esistono moltissimi.

Ad oggi, sono noti 353 pianeti extra-solari. A causa dell’estrema differenza di luminosità tra stelle e pianeti, la loro ricerca è estremamente difficile. Le tecniche per individuarli (come già accennato nel numero scorso) sono per lo più indirette: dall’osservazione delle proprietà di alcune stelle si può dedurre che intorno ad esse orbitano uno o più pianeti. In particolare, la comunità astronomica fa uso principalmente di tre metodi: la dinamica, l’occultamento e il lensing gravitazionale.

La tecnica dinamica per individuare i pianeti extra-solari si basa sul fatto che, in realtà, non è solo il pianeta a ruotare intorno alla stella: ruotano infatti entrambi intorno al loro comune centro di massa, anche se, a causa della massa molto più grande della stella, la sua orbita è molto più piccola e quasi impercettibile. Il moto della stella può essere identificato tramite misure accuratissime della sua posizione in cielo, oppure tramite lo spostamento Doppler della luce che emette. In questo modo, nel 1995 è stato scoperto il primo pianeta che orbita intorno ad una stella simile al Sole, chiamata 51 Pegasi, nonché la maggior parte dei pianeti extra-solari scoperti da allora.

La tecnica dell’occultamento è intuitivamente più immediata: quando un pianeta, durante la sua rivoluzione, passa davanti alla stella, eclissa parzialmente la sua luce per un certo intervallo di tempo. L’osservazione di variazioni periodiche di luminosità ha permesso di scoprire l’esistenza di svariati pianeti dal 2002 ad ora, ed è oggetto delle missioni spaziali CoRoT (lanciata nel 2006) e Kepler (lanciata nel marzo 2009).

Un altro metodo indiretto per cercare pianeti è il lensing gravitazionale, già discusso nei precedenti numeri di Futura (sia dal punto di vista astrofisico che storico): quando una stella passa tra noi ed un’altra stella più lontana, la stella intermedia modifica il percorso dei raggi provenienti dalla stella lontana. A seconda della massa della stella intermedia, l’effetto sulla stella lontana può essere osservato; inoltre, se la stella intermedia possiede uno o più pianeti, l’effetto sarà diverso e, quindi, potenzialmente individuabile. Si tratta di una tecnica nuova (la prima scoperta risale al 2004) e particolarmente promettente, in quanto può individuare pianeti a distanze molto maggiori rispetto agli altri due metodi. La scorsa settimana è stata annunciata la scoperta, da parte di una collaborazione tra le università di Salerno e di Lecce, del primo pianeta individuato, grazie al lensing gravitazionale, al di fuori della nostra Galassia, precisamente nella galassia Andromeda, la nostra “vicina”.

Infine, l’osservazione diretta di pianeti extra-solari è una tecnica estremamente all’avanguardia e richiede strumenti di altissima precisione. Finora pochissimi pianeti sono stati osservati direttamente, e tra essi un sistema multiplo di tre pianeti: si tratta tuttavia di oggetti molto massicci e lontani dalla loro stella, più simili a Giove che alla Terra. L’osservazione diretta di pianeti extra-solari di tipo terrestre sarà oggetto di missioni spaziali future, come il satellite Darwin, un progetto dell’Agenzia Spaziale Europea che potrebbe essere lanciato nel 2015.

CLAUDIA MIGNONE

Nell'illustrazione di G. Bacon è rappresentato il pianeta HD 209458, che orbita intorno ad una stella simile al Sole e dista 150 anni luce da noi. Scoperto nel 1999, questo pianeta è oggetto di intenso studio per cercare segnali di vita nella composizione chimica della sua atmosfera. (Immagine STScI/AVL)

Il grande binocolo che scruta il cielo

2009-06-18T16:49:00.005+02:00

Sulle montagne dell'Arizona, negli Stati Uniti, a 3200 metri sul livello del mare, si trova un gioiello tecnologico frutto della collaborazione scientifica tra istituti astronomici italiani, tedeschi e statunitensi. Si tratta di LBT (Large Binocular Telescope, trad. Grande Telescopio Binoculare), uno dei telescopi più potenti mai costruiti sulla Terra.

La particolarità di questo strumento è da ricercarsi proprio nella struttura binoculare: con i suoi due specchi, di 8,4 metri di diametro ciascuno, installati sulla stessa montatura meccanica, LBT è il più grande telescopio del mondo. Perché due specchi? Innanzitutto, perché catturano più luce. Inoltre, i due specchi possono operare con strumenti differenti, osservando la stessa porzione di cielo a lunghezze d'onda diverse: ciò rende possibile lo studio di fenomeni fisici di natura diversa che avvengono negli stessi oggetti astronomici.

Ma il principale vantaggio del grande binocolo è la possibilità di combinare la luce ricevuta singolarmente dai due specchi, secondo una tecnica detta interferometria. Quando opera in interferometria, LBT ha un risoluzione impareggiabile: restituisce, infatti, immagini con lo stesso grado di dettaglio che otterrebbe un telescopio con un unico specchio di 22,8 metri di diametro, finora mai realizzato.

L'eccellente risoluzione di LBT, capace di vedere un'automobile sulla Luna, risulta di estrema importanza nell'osservazione di oggetti astronomici piccoli e grandi, vicini e lontani: le galassie più remote e la loro distribuzione su grande scala nell'universo sono tra i principali target del progetto, insieme allo studio dei buchi neri super-massicci al centro delle galassie. Ma anche la ricerca di pianeti al di fuori del sistema solare è uno degli obiettivi di LBT: ad oggi se ne conoscono circa trecento, ma la maggior parte sono stati rilevati tramite metodi indiretti. Solo un paio di pianeti extra-solari sono stati osservati direttamente, e ci si aspetta che questo nuovo telescopio riuscirà ad individuarne molti altri ancora.

Inaugurato nell'ottobre 2004, LBT è pienamente operativo da poco più di un anno: la prima osservazione in modalità binoculare, cioè utilizzando entrambi gli specchi, risale al marzo del 2008. L'Italia ha contribuito ad un quarto del costo totale del progetto, pari a 110 milioni di euro, ed è quindi proprietaria, tramite l'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), di un quarto del telescopio: il 25% del tempo di osservazione spetta dunque a gruppi di ricerca italiani. In particolare, direttamente coinvolti nel progetto sono gli osservatori astronomici di Arcetri (Firenze), Bologna, Roma, Padova e Brera (Milano).

Per ulteriori informazioni: www.lbt.it

CLAUDIA MIGNONE

Nella foto di Marc-Andre Besel e Wiphu Rujopakarn, l'imponente struttura del Large Binocular Telescope, coi suoi due specchi di 8,4 metri di diametro ciascuno.

Il cammino di Planck e Herschel

2009-06-15T00:44:00.012+02:00

La ricerca spaziale sta vivendo un'epoca di rinnovato sviluppo, alimentata da nuove tecnologie e dai più svariati stimoli. Da un punto di vista scientifico, agenzie spaziali e istituti di ricerca in tutto il mondo si interessano a studiare l'ambiente della Terra e della Luna, a ottenere una comprensione esauriente del Sistema Solare e dell'universo, a cercare forme di vita extraterrestri, a scoprire e analizzare altri sistemi planetari. Allo stesso tempo, esistono missioni che possono portare a notevoli progressi a livello sociale ed economico. Si pensi ad esempio al monitoraggio del clima o al Global Positioning System (GPS).

Uno degli aspetti fondamentali per la buona riuscita di una determinata missione spaziale consiste nell'accurata determinazione della strada da percorrere. La traiettoria deve soddisfare severe restrizioni, che dipendono generalmente dalla capacità di comunicare con la Terra, dalla durata richiesta dagli obiettivi della missione, dal carburante utilizzabile e dal carico di strumentazioni da portare a bordo. Planck, a cui Futura ha recentemente dedicato una serie di articoli (in particolare, un'intervista in occasione del lancio e una breve introduzione agli obiettivi scientifici della missione), è stata lanciata dalla base europea della Guiana Francese insieme a Herschel, sonda che si occuperà di studiare la formazione delle galassie nell'universo primordiale, la nascita delle stelle e la composizione chimica di atmosfera e superficie di comete, pianeti e satelliti naturali. Tra poche settimane, entrambe si posizioneranno su orbite di Lissajous intorno al cosiddetto punto L2, si muoveranno cioè su una specie di ciambella intorno a uno dei punti di equilibrio che giacciono sulla linea che congiunge la Terra e il Sole.

Questa posizione viene calcolata assumendo un certo modello di forze agenti sulla sonda. Si parte da un modello semplificato, Sole-Terra-sonda, e si aggiungono via via i contributi dovuti ad altri effetti, come l'attrazione gravitazionale di altri pianeti o effetti relativistici. Per altre missioni in passato sono state considerate orbite intorno a uno degli altri punti di equilibrio del Problema Ristretto dei Tre Corpi, L1, che si trova tra la Terra e il Sole. Essenzialmente, è facile e poco costoso raggiungere dalla Terra sia L1 sia L2, entrambi offrono un configurazione geometrica favorevole dal punto di vista delle telecomunicazioni, L1 rappresenta un ottimo punto di osservazione del Sole (sfruttato dalla missione SOHO), L2 si adatta a missioni che richiedono grande stabilità termica e la possibilità di osservare metà della sfera celeste in ogni momento. Questi ultimi due aspetti sono stati decisivi nello scegliere dove posizionare Planck e Herschel.

D'altra parte, l'orbita di Lissajous è quella che richiede meno 'manutenzione'. Dal momento che le orbite naturali intorno a L2 sono dinamicamente instabili, il sistema di propulsione viene acceso a intervalli regolati per effettuare manovre allo scopo di conservare l'orbita nominale. Questa procedura viene detta station keeping.

ELISA MARIA ALESSI

Lo spettacolo delle eclissi di sole

2009-06-04T14:54:00.013+02:00

Abituati al normale alternarsi del dì e della notte, gli animali diventano particolarmente irrequieti qualora, nel bel mezzo del giorno, il disco solare venga oscurato e le tenebre cadano sulla Terra. Gli esseri umani, invece, grazie a millenni di esperienza ed attenta osservazione, possono non spaventarsi: sanno infatti che si tratta probabilmente di un’eclisse di Sole, un fenomeno astronomico tanto raro quanto affascinante.

Un’eclisse solare si verifica quando la Luna si trova perfettamente allineata tra la Terra ed il Sole, ed il suo cono d’ombra oscura la luce proveniente dalla stella. A causa delle diverse dimensioni del Sole e del cono d’ombra, un’eclisse totale interessa una zona molto limitata della superficie terrestre, pari a circa 270 km; si tratta del caso più spettacolare, in cui il disco solare è interamente oscurato e diventa visibile la corona, la parte più esterna dell’atmosfera solare. La stessa eclisse può essere però osservata, sotto forma di eclisse parziale, dalla vasta regione investita dalla penombra, che si estende per migliaia di km intorno alla zona d’ombra: in questo caso, meno eclatante, il disco solare risulta solo in parte oscurato.

Un altro fenomeno interessante si verifica quando la Luna, oltre ad essere perfettamente allineata, è anche in apogeo, ovvero alla massima distanza dalla Terra. In tal caso il cono d’ombra non raggiunge la superficie terrestre e non può oscurare completamente il disco solare, di cui resta visibile la parte esterna, sotto forma di anello luminoso: si parla infatti di eclisse anulare.

In un anno si possono osservare da 2 a 5 eclissi solari; poiché le eclissi totali interessano solo una piccolissima porzione della superficie terrestre, esse si ripetono in uno stesso luogo con un ciclo di circa 360 anni. La prossima eclisse totale di Sole sarà visibile in India e Cina il 22 Luglio 2009; per osservarne una dall’Italia occorrerà aspettare il 2026.

Nei secoli passati le eclissi erano oggetto di intenso studio astronomico, offrendo la possibilità di osservare la corona, le protuberanze solari ed altri fenomeni altrimenti impossibili da analizzare a causa della luminosità del Sole. Grazie al coronografo, uno strumento che ostruisce il disco solare, è adesso possibile generare eclissi ‘artificiali’ e studiare questi fenomeni senza dover aspettare le eclissi ed inseguirle sul globo terrestre. Ma anche se l’importanza astronomica di questi eventi non è più significativa come una volta, si tratta comunque di un fenomeno straordinario che appassionati e non continuano ad ammirare, e che ci ricorda, di tanto in tanto, la nostra posizione nel cosmo.

CLAUDIA MIGNONE

La sequenza di foto, scattate durante l'eclisse di sole dell'11 agosto 1999 in Francia, è di Luc Viatour.

Novanta anni e più di Relatività Generale

2009-06-04T14:48:00.017+02:00

Celebrato venerdì scorso l’anniversario di un esperimento leggendario

Il fenomeno del ‘lensing’ gravitazionale, ovvero la deflessione dei raggi luminosi dovuta alla presenza di corpi massicci lungo il loro percorso, è stato descritto rigorosamente per la prima volta da Albert Einstein nel 1915, nell’ambito della sua Teoria della Relatività Generale.

L’idea che un corpo dotato di massa possa deflettere la luce è tuttavia ancora più vecchia: già Isaac Newton l’aveva ipotizzata nel 1704, e l’astronomo tedesco Johann Georg von Soldner, nel 1801, aveva calcolato l’angolo di deflessione subito da un raggio di luce che passi in prossimità di una stella come il Sole. Il risultato di Soldner, pari a 0,87 secondi d’arco (dove un secondo d’arco è la 3600esima parte di un grado, e l’angolo sotteso dal sole in cielo corrisponde a circa mezzo grado), era in realtà sbagliato, in quanto basato sull’applicazione della teoria della gravità di Newton a particelle prive di massa, i fotoni.

Nel 1911, ignaro dei calcoli di Soldner, anche Einstein ottenne lo stesso valore (di nuovo sbagliato) nell’ambito della Teoria della Relatività Ristretta; la Relatività Generale non era ancora pronta. Questo valore, per quanto piccolo, poteva essere misurato con gli strumenti dell’epoca: ci si aspettava, infatti, che la posizione di una stella in cielo, nelle vicinanze del Sole, fosse diversa rispetto a quella osservata quando il Sole si trova in un’altra regione del cielo. Con un solo piccolo inconveniente: il Sole è talmente luminoso che oscura le stelle in cielo. Per osservarle, occorre ‘eliminare’ il Sole dalla scena, il che è per fortuna possibile durante un’eclisse di sole.

Nel 1912 una spedizione di astronomi si recò in Brasile per osservare un’eclisse di Sole, ma purtroppo le condizioni meteorologiche non furono favorevoli e non si ottenne alcun risultato. Nel 1914, un’analoga spedizione diretta in Crimea avrebbe dovuto studiare un’altra eclissi, ma con il sopraggiungere della Prima Guerra Mondiale gli astronomi furono rapiti ed i loro strumenti sequestrati, rendendo l’impresa impossibile.

Intanto, nel 1915 Einstein aveva completato la Relatività Generale, e poté ripetere i conti nell’ambito di questa nuova teoria della gravità, secondo cui i corpi dotati di massa curvano lo spazio-tempo, modificando, fra l’altro, il percorso dei raggi luminosi. Questa volta il valore predetto per la deflessione della luce causata dal Sole era esattamente il doppio del risultato precedente: 1,74 secondi d’arco. Un’eventuale misura di questa deflessione avrebbe, a questo punto, rappresentato un banco di prova per la nuova teoria della gravità appena formulata dal fisico tedesco.

I risultati non tardarono a venire: il 29 maggio 1919, l’astronomo inglese Sir Arthur Eddington diresse personalmente una spedizione a Príncipe, nell’arcipelago di São Tomé e Príncipe, sulla costa occidentale dell’Africa equatoriale, per osservare un’eclisse di Sole, mentre altri suoi collaboratori si trovavano in Brasile per effettuare contemporaneamente analoghe misure. Per fortuna questa volta fu possibile misurare la posizione di alcune stelle prossime al Sole durante l’eclisse: il confronto con la posizione di queste stesse stelle osservata quattro mesi prima a Oxford confermò il secondo valore predetto da Einstein e, con esso, la Teoria della Relatività Generale.

Sono passati novant’anni da allora. Né Einstein né Eddington immaginavano che l’effetto di lente gravitazionale potesse essere osservato in altre circostanze astronomiche. Sessanta anni dopo, invece, fu osservata per la prima volta l’immagine doppia di una stessa sorgente astronomica: l’esistenza di immagini multiple è infatti una peculiarità del ‘lensing’ gravitazionale. Era il 1979, e nei trenta anni seguenti il ‘lensing’ è diventato uno dei più potenti strumenti per studiare la distribuzione della materia nell’universo.

L’eclisse del 1919 rappresenta, dunque, una pietra miliare nella storia della scienza del XX secolo. Venerdì scorso, in occasione del novantesimo anniversario di questa importante scoperta, e nell’ambito delle celebrazioni dell’Anno Internazionale dell’Astronomia, si è tenuta una manifestazione commemorativa nell’isola di Príncipe, con lezioni ed una mostra indirizzate alla popolazione locale, e con l’installazione di una targa che ricorda l’evento nella piantagione di Roça Sundy, in corrispondenza del luogo esatto in cui Eddington compì le sue rivoluzionarie osservazioni.

Per saperne di più: www.1919eclipse.org

CLAUDIA MIGNONE

Immagine: Illustrazione dell'esperimento di Eddington, che misurando la posizione di alcune stelle prima e durante un eclisse totale di Sole diede per la prima volta una conferma sperimentale della Teoria della Relatività Generale di Einstein. Dalla targa installata nella piantagione di Sundy il 29 maggio 2009, in occasione del novantesimo anniversario dell'eclisse (IAU/IYA/RAS).

Attenzione: telescopio a bordo!

2009-05-28T03:46:00.026+02:00

Nell’immaginario comune un osservatorio astronomico è un grosso edificio con una cupola, che contiene un imponente telescopio ed è generalmente situato in luoghi esotici, quali altopiani desertici o isole vulcaniche. Negli ultimi decenni la tecnologia aerospaziale ha permesso di posizionare alcuni osservatori anche fuori dalla nostra atmosfera, su satelliti in orbita intorno alla terra, con innumerevoli vantaggi per gli astronomi che possono usufruirne. Mandare un telescopio in orbita è tuttavia un’impresa delicatissima ed estremamente costosa. A metà tra la terra e lo spazio, esiste però un altro possibile sito per le osservazioni astronomiche: a bordo di un aereo in volo nella stratosfera.

L’atmosfera del nostro pianeta nuoce all’astronomia in più di un modo: oltre a rendere le immagini sfocate a causa della turbolenza, questa assorbe gran parte della luce che arriva dall’universo sulla terra. Quella che siamo abituati a percepire con i nostri occhi, la “luce visibile”, con l’arcobaleno di colori dal rosso al verde, fino al blu e al violetto, non è altro che una piccolissima porzione dello spettro elettromagnetico. Anche se non percepiamo con i nostri occhi i raggi luminosi più energetici (ad esempio la luce ultravioletta, i raggi X e gamma) né quelli meno energetici (ad esempio la luce infrarossa, le microonde e le onde radio) non vi è alcuna differenza sostanziale tra essi e la luce visibile.

Solo la luce visibile e le onde radio riescono a passare attraverso la nostra atmosfera. Le sorgenti astronomiche, tuttavia, emettono radiazione a tutte le energie, quindi in tutto lo spettro, a seconda delle loro caratteristiche. In particolare, oggetti “freddi” come le stelle in formazione, la polvere interstellare, i pianeti e i piccoli corpi del sistema solare, emettono radiazione a basse energie, nell’infrarosso. Una piccola parte di radiazione infrarossa penetra l’atmosfera e può essere studiata con i telescopi sulla Terra, ma in generale conviene osservarla dallo spazio: a completare l’opera dei satelliti Spitzer, in orbita dal 2003, e Herschel, lanciato un paio di settimane fa, presto sarà operativo anche SOFIA, un telescopio a bordo di un aeroplano.

SOFIA, il cui nome sta per Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy (Osservatorio stratosferico per l’astronomia infrarossa), è un progetto in collaborazione tra la NASA e la DLR, l’agenzia spaziale tedesca. Si tratta di un telescopio di 2,5 metri di diametro montato su un Boeing 747 SP, modificato in modo da avere un’apertura di 4x6 metri nella fusoliera esterna, da cui verranno effettuate le osservazioni. Al momento sono in corso gli ultimi test del velivolo presso il Dryden Flight Research Center della NASA a Palmdale, California; oggetto di particolare studio è l’effetto del carico del telescopio, che pesa 17 tonnellate, durante il volo. SOFIA inizierà ad operare verso la fine del 2009: eseguirà circa 140 voli all’anno, ciascuno con 8 ore di osservazione, a 12,000 metri di quota. La durata prevista dell’esperimento è di 20 anni, durante i quali le nostre conoscenze su alcune regioni dell’universo potrebbero cambiare drasticamente

CLAUDIA MIGNONE

L'osservatorio SOFIA, a bordo di un Boeing 747 SP modificato: ben evidente è l'apertura nella fusoliera esterna per rendere possibili le operazioni del telescopio. SOFIA si trova attualmente presso la Dryden Aircraft Operations Facility della NASA a Palmdale, California (USA) insieme ad altri velivoli che ospiteranno esperimenti dedicati allo studio dell'ambiente, dell'inquinamento, dell'effetto serra e dell'attività vulcanica. (Immagine: NASA/Tom Tschida)

Più luminosi delle stelle: i Quasar

2009-05-21T18:40:00.008+02:00

Le regioni interne delle stelle più massicce forniscono le condizioni ideali di pressione e densità necessarie alla formazione dei buchi neri, in particolare durante le ultime convulse fasi della loro vita; tuttavia oggi gli scienziati ipotizzano altri meccanismi per la formazione dei buchi neri, cosicché ci aspettiamo che questi oggetti possano avere un’ampia varietà di possibili masse, da oggetti relativamente piccoli ad altri (detti super-massicci) di massa enorme.

Sono proprio questi ultimi ad essere responsabili di uno dei fenomeni astronomici più interessanti, i "quasar". Questi oggetti prendono il loro nome dal loro aspetto puntiforme, simile ad una stella (QUASi-stAR), tuttavia ad una analisi più approfondita, mostrano caratteristiche molto diverse. Per molto tempo il dibattito si e' acceso sulla loro natura e sul fatto che potessero essere situati nella nostra galassia oppure in galassie esterne. Con il passare del tempo, sempre più dati si sono accumulati in favore della loro natura extra-galattica. Questo tuttavia veniva ad aprire un problema del tutto nuovo: se la luce dei quasar proviene da distanze cosmologiche, allora la loro luminosità intrinseca deve essere enorme, al punto da sovrastare (o quantomeno competere con) la luce di tutte le stelle delle galassie che li ospitano. Ci si può chiedere dunque quale sia la natura del meccanismo che genera tale enorme emissione di energia.

La teoria della relatività sviluppata da A. Einstein ci fornisce la chiave per interpretare questo fenomeno: la famosa equazione E=mc^2 ci dice infatti che a partire da una piccola (in termini astronomici) quantità di massa possiamo generare una significativa quantità di energia. Tuttavia per poter convertire abbastanza massa in energia da rendere conto della luminosità dei quasar abbiamo bisogno di adeguate condizioni fisiche che l'ambiente circostante un buco nero super-massiccio, con la sua forza di gravità estrema, ci può fornire. I quasar sono quindi dovuti ad un buco nero che accresce gas: la diversa luminosità dei quasar è legata al loro diverso tasso di accrescimento. Ci aspettiamo che il gas accresciuto si trovi in una riserva la cui forma dovrebbe essere toroidale (cioè una ciambella) per spiegare le proprietà delle diverse classi osservative in cui sono classificati i quasar.

Una importante conferma a questo quadro teorico è venuta dalla dimostrazione della presenza di un buco nero di queste caratteristiche prima al centro della nostra galassia e poi, via via, al centro di altre galassie, abbastanza vicine alla nostra. E' interessante notare che uno scenario alternativo, basato sulla presenza al centro di queste galassie di un ammasso di stelle molto luminose, porta comunque ad una simile conclusione. La massa in stelle necessaria a spiegare le caratteristiche della radiazione osservata dovrebbe essere confinata in una regione così piccola, da dover necessariamente portare velocemente alla generazione di un buco nero super-massiccio.

FABIO FONTANOT

Immagine: Rappresentazione artistica di un buco nero supermassiccio, con il toro di polvere che oscura (in parte) il disco di accrescimento, e due getti simmetrici di materia espulsa dal disco. (ESA/NASA, AVO e Paolo Padovani)

Una nuova era per la cosmologia

2009-05-14T18:30:00.024+02:00

Intervista a una ricercatrice napoletana sul lancio del satellite Planck

Alle ore 15:12 di oggi, sarà lanciato il satellite Planck: questo ambizioso esperimento scruterà il cielo nella banda delle microonde, dove è possibile osservare la radiazione cosmica di fondo. È tutto pronto nella base dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) a Kourou, nella Guyana Francese, da dove avverrà il lancio del vettore Ariane 5; a bordo, insieme a Planck, ci sarà anche Herschel, il telescopio più grande mai lanciato nello spazio, che osserverà il cielo nella banda infrarossa, alla ricerca delle stelle e galassie più vecchie dell'universo. Astronomi e fisici in tutto il mondo assisteranno con trepidazione agli eventi in diretta da Kourou. Tra loro, Valeria Pettorino, una giovane fisica napoletana attualmente ricercatrice presso l'Istituto di Fisica Teorica dell'Università di Heidelberg, Germania - uno dei tanti scienziati italiani che lavorano all'estero.

Cosa rappresenta il lancio di Planck per chi, come lei, lavora da anni su teorie che possono trovare o meno conferma nelle sue osservazioni?
Il lancio del satellite Planck è uno degli eventi più attesi dalla comunità di astrofisici e cosmologi di tutto il mondo. Se la missione avrà successo, avremo una foto dell'universo appena nato, potremo vedere la luce emessa nell'universo circa 13 miliardi di anni fa.

Non si tratta però del primo esperimento che osserverà questa luce. Perché Planck è così importante?
La radiazione cosmica a microonde è stata in realtà osservata per la prima volta nel 1965 e successivamente da altre missioni, ma Planck riuscirà a darci una foto nitidissima delle sue anisotropie (differenze di temperatura quando osserviamo in direzioni diverse), con una risoluzione che ci consentirà di capire meglio qual è il contenuto dell'universo e come l'universo è evoluto. Potremo finalmente avere nuovi dati che avvaloreranno o meno una o più fra le tante teorie che ancora possono descrivere il contenuto dell'universo.

Dunque impareremo qualcosa sulla materia e l'energia oscura?
Certo: la luce osservata ci darà informazioni sulla materia che ha incontrato durante il tragitto, dall'emissione alla sua osservazione, e quindi su come le galassie si sono formate e sulle proprietà di quel 95% di energia dell'universo (20% di materia oscura e 75% di energia oscura) che sappiamo esiste ma la cui natura è tutt'ora non chiara. Personalmente, questi sono proprio gli argomenti sui quali lavoro da vari anni, come fisica teorica: si elaborano modelli che poi vanno confermati o meno grazie agli esperimenti. Finalmente ho la possibilità di vedere più da vicino come evolve la scienza, dal vivo, grazie ad un'opera di altissima tecnologia quale è Planck, inventata dagli uomini per raggiungere un obiettivo concreto e comune.

Sì, ma quindi a cosa serve praticamente?
Si dice che Euclide ricevette una volta una domanda simile da un suo studente, il quale gli chiedeva a cosa servisse la teoria dei numeri; ed Euclide, rivolgendosi al suo schiavo disse "dai una moneta" a questo studente che cerca un vantaggio materiale in ogni cosa; poi lo espulse. Senza essere così drammatici, e premettendo che la conoscenza di quello che ci circonda è di per se' inestimabile, voglio ricordare che nella scienza non si può mai sapere in anticipo con esattezza quali potranno essere le applicazioni dei propri studi; le possibilità sono così varie e inattese che c'è solo da lavorarci, con impegno e molta fantasia, per trovarne di nuove.

Non dimentichiamo che Planck rappresenta anche una grande impresa tecnologica...
Infatti. Planck, che da solo pesa circa due tonnellate contiene, oltre ad un telescopio, decine di rivelatori che devono poter funzionare a temperature prossime allo zero assoluto, tra i -253 e i -272.9 gradi, richiedendo quindi un sistema sofisticatissimo di raffreddamento. La cosa più affascinante e talvolta trascurata è che persino se il satellite non partisse, la sua sola progettazione e costruzione è ad oggi un enorme successo già acquisito. Bisogna tener conto che questo tipo di esperimenti coinvolge una vastissima comunità scientifica internazionale: da anni fisici, ingegneri, industrie, stanno lavorando e cooperando insieme per poter costruire il satellite e per comprenderne tutte le potenzialità. Da un lato, la progettazione di Planck ha già consentito di sviluppare nuove tecnologie, ideate per Planck ma utilizzabili per altre applicazioni. Dall'altro ha già permesso alla comunità scientifica di studiare più a fondo svariati aspetti legati sia all'evoluzione dell'universo che all'analisi dei dati, per poter stabilire dove è meglio guardare, a quali frequenze, da quale posizione, per quanto tempo.

CLAUDIA MIGNONE

Immagine: Il vettore Ariane 5, con a bordo i telescopi Planck e Herschel, pronto per il lancio nella base di Kourou, nella Guyana Francese. (ESA - S. Corvaja, 2009)

Planck e la radiazione cosmica di fondo

2009-05-14T18:26:00.009+02:00

Il satellite europeo PLANCK osserverà il cielo nelle lunghezze d’onda delle microonde: perché si tratta di una missione così importante? Perché, misurando le fluttuazioni nella distribuzione della materia oscura solo 300.000 anni dopo il Big Bang, consentirà agli scienziati di comprendere meglio quali, fra i vari possibili modelli, spiegano la formazione delle galassie.

Queste fluttuazioni si possono osservare sotto forma di piccolissime variazioni nella temperatura media del cielo, che corrisponde a circa 3 gradi Kelvin (ovvero -270 gradi centigradi, appena 3 gradi sopra lo zero assoluto), e sono state generate quando si sono formati i primi atomi nella storia del cosmo. A partire da queste fluttuazioni iniziali, grazie alla forza di gravità sono stati assemblati oggetti sempre più grandi, fino alla formazione delle galassie e degli ammassi di galassie. L’ampiezza di queste fluttuazioni iniziali e la densità della materia sono alcuni dei principali parametri cosmologici che PLANCK sarà in grado di misurare.

Un altro obiettivo scientifico della missione sono le cosiddette anisotropie secondarie: si tratta di ulteriori fluttuazioni nella temperatura del cielo, prodotte dall’interazione dei fotoni della radiazione di fondo con la distribuzione su grande scala delle galassie, attraverso la quale i fotoni viaggiano prima di arrivare fino a noi. Ci sono due categorie principali di interazioni: da una parte l’effetto di lente gravitazionale, che può essere utilizzato per misurare in modo ancor più preciso alcuni parametri cosmologici, e dall’altra l’effetto Compton, dovuto all’interazione dei fotoni con gli elettroni che si trovano nel gas caldo all’interno degli ammassi di galassie, e che rappresenta un nuovo possibile metodo per individuare gli ammassi di galassie.

Il vantaggio di PLANCK rispetto ad analoghi esperimenti precedenti è rappresentato dalla sua elevatissima sensibilità - potrà infatti misurare fluttuazioni di qualche milionesimo di grado in temperatura - e dalla sua risoluzione angolare, migliore di un decimo di grado. Il satellite osserverà dal punto Lagrangiano L2, situato a circa un milione e mezzo di chilometri dalla Terra, ovvero 5 volte la distanza media Terra-Luna.

L'équipe scientifica di PLANCK è formata da circa 500 scienziati, che aspettano tutti con ansia il lancio del satellite, che avverrà il 14 Maggio 2009, dopo 15 anni di preparativi.

BJOERN MALTE SCHAEFER

La mappa del cielo a microonde come l'ha osservato il satellite WMAP della NASA, lanciato nel 2001. I diversi colori rappresentano le piccolissime fluttuazioni in temperatura: la differenza tra i punti blu e rossi è di appena 0.0002 gradi. PLANCK sarà in grado di ottenere mappe ancora più precise. (Immagine: NASA/WMAP team)

Le lenti gravitazionali

2009-05-07T23:48:00.010+02:00

Contrariamente a quello che l'intuito ci suggerisce, la luce emessa da una sorgente non viaggia sempre esattamente in linea retta dal punto in cui è stata generata fino a noi. Infatti, su scale astronomiche, la traiettoria dei raggi luminosi può essere deviata quando essi passano relativamente vicino ad un corpo celeste veramente massiccio. Questo concetto è conosciuto come effetto di lente gravitazionale e venne formulato scientificamente per la prima volta da Einstein quasi cento anni fa. Da allora si sono ottenute diverse conferme tramite osservazioni astronomiche alcune delle quali particolarmente spettacolari.

L'immagine qui di fianco mostra un ammasso di galassie (Abell 2218) osservato dal telescopio spaziale Hubble. Grazie alla superba definizione di questa immagine, si possono notare diversi oggetti luminosi aventi forma d'arco. Si tratta di galassie i cui raggi luminosi hanno subito una drastica deviazione rispetto alla consueta traiettoria rettilinea e quindi la loro immagine non risulta ellitica come di consueto ma distorta in forma d'arco. Ciò è dovuto non solo all'enorme massa del corpo che funge da lente (l'ammasso) ma anche alla configurazione geometrica tra la lente gravitazionale e la galassia la cui immagine risulta distorta.

In gergo, si chiama regime di lente forte la zona in cui avvengono considerevoli deviazioni dei raggi luminosi (ad esempio dove si trovano gli archi). Mentre si usa il termine regime di lente debole nelle zone in cui si riesce a provocare solo una leggera deviazione della luce (per esempio la parte esterna della foto) dove le immagini delle galassie sono distorte lo stesso, ma non in modo così spettacolare. Uno degli aspetti più interessanti dello studio delle lenti gravitazionali (sia nel regime debole che nel regime forte) è che possono essere usate per studiare la materia nell'universo.

In particolare, le lenti gravitazionali sembrano supportare l'idea che l'universo sia pervaso di materia oscura ovvero di materia che non emette radiazione luminosa ma che, avendo massa, interagisce gravitazionalmente. Tale interazione, dando origine a distorsioni come quelle appena descritte, consente di rilevare indirettamente la presenza di materia oscura. Sebbene essa non sia mai stata osservata direttamente, la sua esistenza fa ormai parte del modello cosmologico standard (in cui l'origine ed evoluzione dell'universo sono spiegati usando la teoria della relatività di Einstein). Lo studio delle lenti gravitazionali viene continuamente usato da astronomi e astrofisici il cui interesse è di verificare la validità di tale modello o di definirne i dettagli.

MARCELLO CACCIATO

“Ho visto cose che voi umani…”

2009-04-30T18:49:00.021+02:00

“… non potreste immaginare. Navi da combattimento in fiamme al largo dei bastioni di Orione. E ho visto i raggi B balenare nel buio vicino alle porte di Tannhauser. E tutti quei momenti andranno perduti nel tempo come lacrime nella pioggia.” Queste sono le ultime parole che l’androide Roy Batty pronuncia prima di morire, alla fine del film cult “Blade Runner” di Ridley Scott.

Ma se abbiamo la fortuna di puntare un potentissimo telescopio nella direzione di un evento cosmico, seppur di breve durata, questo non andrà perduto “come lacrime nella pioggia”: può anzi diventare oggetto di studio per gli astronomi. Così è successo, giovedì scorso, per una potentissima esplosione avvenuta ai confini dell’universo conosciuto, che è stata scoperta dal satellite Swift: questo strumento, nato in collaborazione tra la NASA, l’agenzia spaziale italiana (ASI) e quella britannica (STFC), passa in rassegna il cielo alla ricerca di questi eventi, detti Gamma Ray Burst (Lampi di Raggi Gamma, o GRB).

Si tratta di flash super-energetici che possono durare da meno di un secondo a qualche minuto. Non si conosce bene la loro origine, ma si suppone che vengano prodotti quando una stella, alla fine della sua vita, collassa in un buco nero: durante questo processo si formano getti di gas, che espellono materia ed energia fuori dalla stella. Se uno di questi getti punta verso la Terra, possiamo osservare una intensa emissione di raggi gamma.

I raggi gamma sono dei raggi luminosi caratterizzati da un’energia molto più elevata rispetto alla luce che possiamo osservare con i nostri occhi. Sono letali per gli organismi viventi, poiché distruggono i tessuti, ma per fortuna l’atmosfera terrestre funge da schermo e li assorbe. Questo però vuol dire che gli unici telescopi che possono osservare i raggi gamma direttamente si trovano su speciali satelliti fuori dell’atmosfera. Diversi fenomeni astronomici producono questo tipo di radiazione: nei GRB, in particolare, l’emissione gamma è seguita da una coda di emissione (detta “afterglow”) in altre frequenze, che può essere osservata anche dai telescopi sulla Terra: data la brevissima durata di questi eventi, però, la sincronizzazione tra telescopi in orbita e a terra deve essere perfetta.

L’evento osservato giovedì scorso, denominato GRB 090423 in base alla data della sua scoperta, è durato solo una decina di secondi, che però sono stati sufficienti a mettere in allerta una vasta rete di telescopi, tra cui il Telescopio Nazionale Galileo, l’osservatorio italiano situato nelle Isole Canarie. Grazie a queste osservazioni è stato possibile stabilire che si tratta dell’oggetto più lontano mai osservato finora: l’esplosione è avvenuta circa 13 miliardi di anni fa, quando l’universo era giovanissimo e aveva un’età di appena 600 milioni di anni, le prime stelle si erano formate solo da qualche centinaio di milioni di anni e, come questo evento dimostra, stavano già iniziando a morire.

CLAUDIA MIGNONE

Il lampo di raggi gamma GRB 090423, osservato ai raggi X dal satellite Swift (visibile al centro dell'immagine, in rosso e arancione). L'immagine ha un'estensione in cielo pari a un quinto del diametro della luna. Immagine messa a disposizione da NASA/Swift/Stefan Immler.

Un universo in continua espansione

2009-04-23T19:02:00.012+02:00

La nostra attuale percezione dell'aspetto e delle dimensioni dell'universo è profondamente diversa da quella che avevamo solo un centinaio di anni fa. Nei primi decenni del secolo scorso, infatti, il concetto di galassie fuori dalla nostra non esisteva affatto: gli astronomi erano convinti che tutti gli oggetti che osservavano in cielo, ad occhio nudo o con i telescopi dell'epoca, facessero parte della nostra galassia, la Via Lattea, e che l'intero universo allora conosciuto si riducesse sostanzialmente ad essa.

Questa visione del mondo fu rivoluzionata nel 1929 grazie al lavoro degli astronomi statunitensi Slipher e Hubble: con le loro osservazioni, si accorsero che alcune “nebulose” si trovavano ad una distanza molto maggiore rispetto al diametro della nostra galassia. Scoprirono così che queste “nebulose” erano in realtà altre galassie, distinte e molto lontane dalla nostra: era nata così l'astronomia extra-galattica, e l'universo, nell'immaginario collettivo, era all'improvviso diventato immensamente più grande.

Inoltre, quasi tutte le galassie osservate da Hubble e Slipher mostravano una caratteristica molto importante: si stanno allontanando da noi, con una velocità tanto più grande quanto più sono lontane. E poiché la Terra non si trova in una posizione particolare all'interno dell'universo, l'unica spiegazione possibile è che tutte le galassie si allontanano l'una dall'altra, e che l'universo stesso si sta espandendo.

L'osservazione dell'espansione dell'universo calzava perfettamente con le predizioni che Einstein, Friedmann, Lemâitre ed altri fisici stavano ricavando proprio in quegli anni, basate sulla Teoria della Relatività Generale. Ma non dobbiamo pensare che l'universo si stia espandendo all'interno di un qualcosa di esterno e più grande: è lo spazio stesso, inteso come distanza tra oggetti (come le particelle o, in questo caso, le galassie), che si sta espandendo, e continuerà a farlo in futuro.

L'espansione dell'universo è ormai un dato assodato da circa 80 anni, confermato da dati sempre più precisi. La sua dinamica, tuttavia, è ancora oggetto di intenso studio: nell'ultimo decennio, infatti, gli astronomi hanno scoperto che circa 5 miliardi di anni fa l'espansione ha iniziato ad accelerare. Questo fenomeno viene comunemente attribuito ad una componente dell'universo, la cosiddetta “energia oscura”, di cui si sa ancora molto poco: comprendere meglio la natura di questa misteriosa componente è uno degli obiettivi chiave della ricerca astronomica dei prossimi anni.

CLAUDIA MIGNONE

Le galassie nell'universo che si espande si allontanano l'una dall'altra, proprio come i puntini sulla superficie di questo palloncino. Foto: J. R. Eyerman/Time & Life Pictures/Getty Images

Caos nel Sistema Solare

2009-04-16T19:11:00.019+02:00

Molti scienziati ritengono che il XX secolo verrà ricordato per tre grandi teorie: la relatività, la meccanica quantistica e la teoria del caos. Quest’ultima trova riscontro in molteplici aspetti della realtà: dallo studio delle correnti oceaniche al flusso sanguigno, dalle previsioni atmosferiche al movimento dei corpi nel Sistema Solare. Il nome ‘teoria del caos’ deriva dal fatto che essa analizza sistemi dinamici (cioé che si evolvono nel tempo) apparentemente disordinati, cercando però un ordine fondamentale a cui questi obbediscono.

Il primo vero esperimento a riguardo fu compiuto dal meteorologo Edward Lorenz intorno al 1960. Con l’aiuto di un computer simulò varie volte il movimento ascendente di aria calda, prendendo sempre gli stessi valori iniziali per i parametri del sistema considerato. Sorprendentemente, incontrò risultati diversi in ogni simulazione. Com’era possible? Lorenz realizzò che i numeri introdotti all’inizio erano leggermenti diversi in ogni caso: seppur piccola, questa differenza aveva generato comportamenti per nulla simili tra loro. Senza volerlo, aveva scoperto il fenomeno della sensibilità alle condizioni iniziali.

Questo effetto è noto comunemente come effetto farfalla: una variazione piccola (tanto quanto lo sbattito di ali di una farfalla) all’inizio dell’evoluzione di un sistema è in grado di cambiarne drasticamente il comportamento a lungo termine. Queste antiche rime inglesi possono rendere l’idea:

‘For want of a nail the shoe was lost.
For want of a shoe the horse was lost.
For want of a horse the rider was lost.
For want of a rider the battle was lost.
For want of a battle the kingdom was lost.’

La mancanza di un piccolo chiodo ha portato alla perdita di un intero regno!

È importante ricordare che i sistemi dinamici in questione seguono leggi completamente deterministiche, il che significa che conoscendo con estrema precisione lo stato del sistema a un dato momento è possibile ricostruire il suo stato passato o predire quello futuro. Di fatto non è mai possibile ottenere questa grande precisione: in ogni misura fisica esiste sempre un errore. Ecco dunque che due sistemi identici con stati iniziali che differiscono per un’esigua quantità tenderanno rapidamente a comportarsi in modo molto diverso tra loro.

Le fondamenta per la teoria del caos furono poste da Henri Poincaré nell’ambito della meccanica celeste. Nel 1887, il Re Oscar II di Svezia indisse una competizione matematica a livello internazionale. Uno dei problemi proposti fu la soluzione delle equazioni che regolano il movimento di un arbitrario sistema planetario. Poincaré decise di partecipare al concorso, considerando un caso speciale del problema in questione: si dedicò all’analisi qualitativa del comportamento di un pianeta interagente con altri due (il problema dei tre corpi). Quello che scoprì fu del tutto inaspettato: il movimento di un pianeta in un sistema a tre corpi non è prevedibile. In termini matematici, è un problema non integrabile, non esiste cioé una soluzione generale capace di descrivere tutti i regimi dinamici accessibili al sistema.

Nel Sistema Solare, queste considerazioni trovano applicazione, ad esempio, nello studio della sua formazione e stabilità, nell’approssimazione del movimento di corpi minori, come asteroidi e comete o nell’analisi del movimento di rivoluzione e rotazione dei satelliti naturali. Prendiamo il caso di Iperione, una delle lune di Saturno. Grazie alle fotografie ottenute dalla sonda Voyager, è stato possibile vedere che questo corpo è dotato di una forma molto irregolare. Questo fatto si spiega pensando che eventuali frammenti staccatisi da Iperione si allontanano molto rapidamente a causa della forte dipendenza dalle condizioni iniziali.

Per quanto riguarda i pianeti, recenti studi hanno evidenziato che quelli esterni hanno un moto regolare, cosa che non succede per quelli interni. Il comportamento caotico in questo caso si manifesta su tempi molto molto lunghi, dell’ordine di milioni di anni, portando a variazioni nell’eccentricità delle loro orbite.

ELISA MARIA ALESSI

Immagine: Iperione, una delle lune di Saturno, con la sua forma spiccatamente irregolare. L'immagine è stata scattata nel 2005 dalla sonda Cassini-Huygens, in orbita intorno a Saturno dal 2004.

Archeologia astronomica

2009-04-09T21:50:00.014+02:00

Un ammasso globulare è un gruppo di centinaia di migliaia di stelle, tenute insieme dalla gravità. Questi oggetti si trovano nelle regioni esterne delle galassie: l’alone della Via Lattea ne contiene oltre 150, e galassie più grandi della nostra fino a qualche migliaio. I dettagli della loro formazione non sono ancora del tutto chiari, ma una cosa è certa: le stelle che fanno parte di un ammasso globulare si sono formate tutte contemporaneamente. Questa caratteristica li rende particolarmente interessanti.

Quando un astronomo osserva un campione di stelle sparse all’interno di una galassia, sta guardando, in generale, oggetti che si sono formati in epoche diverse e con diverse condizioni iniziali. Quando osserva un ammasso globulare, invece, quello che vede sono stelle formatesi nella stessa epoca ed a partire dagli stessi elementi: l’unico parametro che varia da una stella all’altra è la massa.

La massa di una stella determina, fra l’altro, la durata della sua vita: la fase principale, caratterizzata dal bruciamento di idrogeno in elio nel nucleo, è tanto più rapida quanto più la stella è massiccia. Quando le riserve di idrogeno stanno per esaurirsi, inizia una fase di espansione detta gigante rossa, seguita da un’esplosione (supernova) nel caso di stelle massicce, oppure da un collasso, nel caso di stelle di piccola massa (come quella del Sole) che porta alla formazione di una nana bianca. L’evoluzione di una stella dipende, dunque, dalla sua massa.

Osservare un ammasso globulare vuol dire osservare una popolazione di stelle caratterizzate dalla stessa età ma da diversa massa: stelle che si trovano, quindi, in diverse fasi evolutive. Gli ammassi globulari rappresentano così una possibilità unica a disposizione degli astronomi per studiare i processi di evoluzione stellare, troppo lenti per poter essere analizzati in tempo reale da noi umani.

Confrontando il numero di stelle che si trovano nei diversi stati evolutivi, più o meno avanzati, e conoscendo la distanza dall’ammasso, è possibile calcolarne l’età; è stato stimato, in questo modo, che si tratta di oggetti estremamente vecchi. I più vecchi hanno oltre 13 miliardi di anni: veri e propri reperti archeologici, risalenti ad un’era in cui il Sole e la Terra ancora non esistevano, e l’Universo aveva poco più di un miliardo di anni di età.

CLAUDIA MIGNONE

L'ammasso globulare M3, che dista 33.000 anni luce dal Sole e contiene circa 500.000 stelle. I diversi colori delle stelle, visibili anche in questa immagine, identificano diverse fasi evolutive. Immagine ripresa con il Telescopio di Loiano (Bologna).

Cento ore per scoprire l’Universo

2009-04-02T19:04:00.015+02:00

Inizia oggi una delle iniziative chiave dell’Anno Internazionale dell’Astronomia, forse la più globale di tutte: “100 ore di astronomia”. Per quattro giorni, da oggi fino a domenica 5 aprile, astronomi professionisti, università, centri di ricerca, astrofili, appassionati, enti locali e associazioni di 135 paesi del mondo saranno coinvolti in una non-stop di attività per avvicinare il grande pubblico ai misteri del cosmo.

Sarà possibile assistere in diretta ad una serie ininterrotta di collegamenti tramite webcast sul sito www.100hoursofastronomy.org. Il programma internazionale prevede per oggi, 2 aprile, un susseguirsi di servizi in diretta dai più grandi centri di ricerca del globo, con interventi degli astronomi che vi lavorano; domani, invece, sarà la volta degli strumenti astronomici, protagonisti dell’evento planetario “Il giro del mondo in 80 telescopi”. Durante questa staffetta tra i più grandi osservatori mondiali e spaziali, ciascuno di essi trasmetterà in diretta per 20 minuti le attività di ricerca che vi si stanno svolgendo in quel momento, e le immagini del cielo che vengono riprese dal vivo.

Ad esempio, nella serata di venerdì, tra le 19.20 e le 19.40, sarà possibile ammirare in diretta le immagini riprese dal Telescopio Spaziale Hubble. Il contributo italiano all’avvenimento prevede un collegamento dal Telescopio Nazionale Italiano Galileo, situato sulle Isole Canarie (dalle ore 1.20 alle ore 1.40, durante la notte tra venerdì e sabato) e dal Large Binocular Telescope, un telescopio binoculare con due specchi del diametro di 8 metri ciascuno, che si trova in Arizona e di cui l’Italia è partner, insieme alla Germania e agli Stati Uniti (tra le 7.40 e le 8.00 di sabato mattina).

Ma non si tratta soltanto di un evento virtuale: durante l’intera durata della manifestazione, mostre, conferenze ed attività di osservazione del cielo saranno possibili in tutto il mondo. In particolare, sabato 4 sarà dedicato al “Global Star Party”, con osservazioni pubbliche e gratuite ai telescopi, mentre domenica 5 si festeggerà il “Sun Day”, una celebrazione del Sole e della sua importanza per la vita sul nostro pianeta. Le numerose iniziative in programma in Italia si possono trovare sul sito www.astronomy2009.it; per quanto riguarda le iniziative regionali, si veda l’inserto a destra nella pagina.

La cerimonia inaugurale della manifestazione si terrà oggi presso il Franklin Institute di Philadelphia, che ospita la mostra “Galileo, i Medici e l’Età dell’Astronomia”, dove è possibile ammirare uno dei due unici esemplari rimasti dei telescopi costruiti dal grande astronomo e fisico italiano 400 anni fa. L’inaugurazione si potrà osservare in diretta sul web questo pomeriggio, a partire dalle ore 17.00.

CLAUDIA MIGNONE

Siamo polvere di stelle

2009-04-02T18:47:00.005+02:00

Secondo le teorie cosmologiche più accreditate in ambito astrofisico, l'Universo primordiale era costituito solamente da pochi elementi chimici, sostanzialmente solo Idrogeno ed Elio. Questi due atomi sono infatti i più semplici in natura, essendo costituiti dal minor numero di protoni, neutroni ed elettroni. Uno dei quesiti fondamentali per la comprensione dell'evoluzione dell'Universo e' quindi l'origine dei circa 100 elementi oggi presenti sul nostro pianeta.

E' in qualche modo ovvio che questi debbano essere sintetizzati a partire dagli atomi di Idrogeno ed Elio disponibili fin dalle epoche più remote: ad esempio alcuni elementi molto semplici si possono formare per "spallazione", cioè a causa di collisioni energetiche tra atomi di Idrogeno/Elio e/o radiazione.

Tuttavia, la sintesi degli elementi cosiddetti "pesanti" non può avvenire spontaneamente nei freddi spazi interstellari, ma richiede ben determinate condizioni di pressione e temperatura, necessarie per innescare le reazioni di fusione nucleare. Tali condizioni sono tipicamente soddisfatte nelle regioni più interne delle stelle. Nelle prime fasi della propria vita, queste producono energia dalla conversione di due atomi di Idrogeno in uno di Elio, ma durante la loro evoluzione possono avere diversi cicli di bruciamento, che utilizzano gli atomi sintetizzati durante i cicli precedenti come nuovo "combustibile" per reazioni sempre più complesse. In questo modo vengono via via prodotti elementi sempre più "pesanti" (tra cui il Carbonio e l'Ossigeno così necessari allo sviluppo della vita sulla Terra come noi la conosciamo), fino alla produzione del Ferro. Fino a questo elemento la stella, infatti, ha potuto riutilizzare gli elementi da essa stessa sintetizzati, dal momento che le fusioni nucleari fin qui considerate sono reazioni che permettono di estrarre energia come risultato della fusione (ad esempio combinando due atomi di Idrogeno si ottiene un atomo di Elio più un rilascio di energia). Al contrario, per fondere due atomi di Ferro è necessario fornire energia al sistema dall'esterno: per questo motivo, gli elementi più pesanti del Ferro si possono formare solo nell'ambito di alcuni degli eventi più energetici dell'Universo, le esplosioni delle stelle sotto forma di Supernova. Durante queste ultime, traumatiche fasi della vita stellare vengono quindi sintetizzati gli elementi più pesanti, compresi molti elementi radioattivi (ad esempio l'Uranio ed il Torio). Altri elementi, infine, sono il risultato del decadimento di questi elementi radioattivi in atomi stabili.

L'importanza delle esplosioni di supernova non e' solo limitata alla produzione degli elementi più "pesanti" del Ferro. Infatti, durante questi eventi gli strati esterni della stella, e con essi gli elementi che essa ha prodotto nel corso della propria evoluzione, vengono espulsi nello spazio interstellare, andando ad arricchire il gas. In questo modo, nuovi elementi sono messi a disposizione della successiva generazione di stelle e pianeti che dal quel gas si formeranno, e così via fino a distribuire i nuovi elementi in tutta la galassia.

FABIO FONTANOT

In una splendida immagine ripresa dal Telescopio Spaziale Hubble, la Nebulosa del Granchio, quel che resta dell'esplosione di una Supernova: fenomeni come questo disperdono i metalli prodotti della stella durante la sua evoluzione nel mezzo interstellare circostante. Immagine NASA/ESA.

Telescopi spaziali: presente e futuro

2009-03-26T22:19:00.024+01:00

Sta per compiere 19 anni l’Hubble Space Telescope (HST), il telescopio spaziale dedicato all’astronomo statunitense Edwin Hubble: lanciato il 24 aprile 1990 e da allora in orbita intorno alla Terra, ha realizzato il sogno degli astronomi di superare i limiti imposti dall’atmosfera alle osservazioni.

HST è piccolo rispetto ai giganteschi telescopi costruiti negli osservatori più all’avanguardia: questi hanno specchi con diametro di 8-10 metri, mentre quello del telescopio spaziale, a causa delle dimensioni dello Space Shuttle che lo ha trasportato, è di appena 2,4 metri. È tuttavia la sua posizione a renderlo uno strumento straordinario: trovandosi in orbita a 600 km dalla Terra, non è soggetto al seeing, il fenomeno di sfuocamento delle immagini dovuto alle turbolenze dell’atmosfera. Le immagini ottenute dal telescopio spaziale hanno quindi una risoluzione che le osservazioni da terra non possono raggiungere, permettendo di studiare dettagli fino ad allora ignoti.

Grazie a HST, adesso si conosce molto più a fondo la vita delle stelle, dalla loro formazione alla loro morte, è stato possibile analizzare le galassie vicine con grande precisione, confermando l’ipotesi che al centro di ogni galassia si trova un buco nero super-massiccio, e sono state osservate galassie molto fioche ed estremamente lontane, distanti fino a 12 miliardi di anni luce e formatesi poco dopo il Big Bang. Questi e molti altri risultati hanno cambiato per sempre il nostro modo di vedere l’universo e l’evoluzione delle sue varie componenti.

Un progetto come questo ha però i suoi inconvenienti, a cominciare dal costo (svariati miliardi di dollari) che ha richiesto una collaborazione della NASA con l’Agenzia Spaziale Europea, l’ESA. È stato necessario eseguire più di una volta missioni di manutenzione con astronauti a bordo: la prima è servita a correggere un critico errore di lavorazione dello specchio; anche per mantenere HST in orbita occorre inviare periodicamente missioni di servizio, dispendiose e pericolose. Per questo la vita del satellite, già prolungata oltre i 15 anni previsti, non durerà molto ancora, ed entro il 2012 il progetto sarà interrotto.

Ma, ancor prima del lancio di HST, il suo successore era già stato pianificato: il telescopio spaziale James Webb (JWST), insolitamente intitolato ad un dirigente della NASA degli anni ’60. Anche in questo caso si tratta di una collaborazione tra NASA ed ESA, dal costo di almeno 4,5 miliardi di dollari, il cui lancio è previsto per il 2013. Nuove tecnologie permetteranno allo specchio di avere un diametro di 6 metri, molto più grande rispetto a quello di HST: potrà entrare nello Shuttle ripiegato su se stesso e si aprirà soltanto quando sarà in orbita. Un’altra differenza: JWST non orbiterà intorno alla Terra, ma insieme alla Terra intorno al Sole. Il nostro pianeta sarà al centro tra il Sole ed il satellite, garantendo a quest’ultimo un totale oscuramento dai raggi solari. Benché conveniente per le osservazioni, ciò vuol dire che il telescopio sarà lontano un milione e mezzo di km da noi, rendendo la possibilità di una missione di manutenzione del tutto impraticabile. Una volta lanciato, JWST deve funzionare perfettamente: non c’è spazio per eventuali errori.

Il successore di HST è stato progettato con obiettivi ancora più ambiziosi: fra gli altri, osservare gli oggetti più distanti dell’Universo, le primissime galassie che si sono formate. Ma probabilmente, come succede spesso in questo campo, le scoperte più affascinati saranno quelle inaspettate.

CLAUDIA MIGNONE

A sinistra il Telescopio Spaziale Hubble in orbita intorno alla Terra, e a destra il progetto del suo successore, James Webb Space Telescope, che sarà lanciato nel 2013. Immagini gentilmente messe a disposizione dall'Agenzia Spaziale Europea (ESA).

L’arte e il cielo si incontrano

2009-03-19T19:16:00.012+01:00

Inaugurazione presso la Galleria Monteoliveto in occasione dell’equinozio di primavera

L’equinozio di primavera è uno dei due giorni all’anno in cui, in tutto il mondo, il dì e la notte hanno la stessa durata e il Sole sorge esattamente a Est e tramonta esattamente a Ovest (per maggiori dettagli, si veda l’intervento in fondo alla pagina). La data dell’equinozio varia di anno in anno, principalmente poiché la Terra non impiega esattamente 365 giorni a completare la sua orbita intorno al sole, ma circa sei ore in più. Questo effetto è bilanciato dall’introduzione dell’anno bisestile ogni quattro anni, e quindi fa oscillare la data dell’equinozio tra il 20 ed il 21 marzo. Inoltre, ogni anno l’equinozio cade 20 minuti prima rispetto all’anno precedente, a causa della precessione degli equinozi, un moto millenario della Terra dovuto all’attrazione combinata della Luna e degli altri pianeti.

Quest’anno l’equinozio di primavera cade domani, venerdì 20 marzo, alle ore 11:44. In occasione dell’equinozio, la Galleria Monteoliveto di Napoli celebra l’Anno Internazionale dell’Astronomia inaugurando una mostra collettiva dal titolo “L’arte contemporanea per la riscoperta del cielo”. Si tratta di un’esposizione che presenta opere ispirate all’universo, scaturite dalla contemplazione dei fenomeni celesti e del ruolo dell’uomo nel contesto siderale.

Tredici artisti (Stefania Ancarani, Aurora Aspide, Cherny, Gianpaolo Cono, Stefano Di Maulo, Paolo Granato, Massimiliano Lattanzi, Massimo Maisto, Ilaria Parente, Lisa Perini, Vanessa Pignalosa, Véronique Pignatta, Gabriella Russo) hanno dedicato le loro opere all’evento. Si tratta di micro-sculture, dipinti a olio e in acrilico, tecniche miste, digital-art, ceramiche “lunatiche”, fotografia e installazioni. Sarà inoltre presente Massimiliano Lattanzi, la cui installazione “Yin-Yang Celeste” è stata presentata presso la sede dell’UNESCO, durante l’inaugurazione ufficiale dell’Anno Internazionale dell’Astronomia tenutasi in gennaio.

La mostra si apre domani, alle 11:44, esattamente in coincidenza con l’equinozio di primavera. L’inaugurazione sarà un evento non-stop che durerà per tutta la giornata; l’esposizione resterà aperta fino al 6 aprile.

In rete con l’evento di Napoli, la sede di Nizza della Galleria Monteoliveto ospita una mostra di Stefano Di Maulo dal titolo “Fourmis 2070#”, con una installazione che vede infaticabili formiche viaggiare su sfondi coloratissimi e focalizza l’attenzione degli spettatori su mondi nascosti e spesso dimenticati.

CLAUDIA MIGNONE

“L’arte contemporanea per la riscoperta del cielo”
GALLERIA MONTEOLIVETO
Piazza Monteoliveto 11
80134 – Napoli
tel. 081 19569414 – info: 338 7679286
http://www.galleriamonteoliveto.it/

Immagine: Paolo Granato, Senza Titolo

Equinozi, solstizi e l’alternanza delle stagioni

2009-03-19T19:07:00.007+01:00

La posizione e i movimenti della Terra nel Sistema Solare sono da sempre stati oggetto di indagine scientifica: la visione geocentrica, secondo cui il nostro pianeta si trova al centro dell’Universo, dopo aver dominato a lungo fu definitivamente soppiantata nel XVI secolo, quando Niccolò Copernico sviluppò la teoria eliocentrica, che vede il Sole al centro di un sistema di pianeti che orbitano intorno ad esso. Circa 50 anni dopo, Johannes Kepler descrisse matematicamente i moti dei pianeti intorno al Sole, e più tardi Isaac Newton dimostrò la validità delle cosiddette Leggi di Keplero nell’ambito della teoria della gravitazione universale.

In quest’ottica, i pianeti, Terra inclusa, descrivono un’orbita ellittica intorno al Sole, che si trova in uno dei due fuochi dell’ellisse. In particolare, il nostro pianeta impiega poco più di 365 giorni a percorrere l’intera orbita: questo periodo stabilisce la durata dell’anno. La distanza media tra Terra e Sole è di quasi 150 milioni di km, e varia a causa della forma ellittica dell’orbita: si dice che la Terra si trova in perielio quando è alla sua minima distanza dal Sole, e in afelio quando la distanza é massima.

Contrariamente a quanto si potrebbe dedurre, questa variazione di distanza non ha alcun effetto sull’alternarsi delle stagioni, che è invece dovuto aIl’inclinazione dell’asse terrestre: l’orbita della Terra si trova su un piano, detto piano dell’eclittica, ma oltre a ruotare intorno al Sole il nostro pianeta ruota anche intorno a sé stesso. Se l’asse della rotazione terrestre fosse perpendicolare al piano dell’eclittica, in ogni punto della Terra e per tutto l’anno si avrebbero 12 ore di luce e 12 ore di buio, e l’inclinazione dei raggi solari sarebbe la stessa ogni giorno. L’asse terrestre è invece inclinato rispetto al piano dell’eclittica, ed è questo che causa la diversa lunghezza del dì e della notte di luogo in luogo e di giorno in giorno durante l’anno. Inoltre, anche l’inclinazione con cui i raggi del Sole colpiscono un punto specifico della Terra cambia a seconda della sua posizione e del periodo dell’anno, ed ha un massimo ed un minimo ben precisi. Un maggior numero di ore di luce, insieme ad una minore inclinazione dei raggi solari, fanno sì che quel punto della Terra riceva più calore ed identificano le cosiddette stagioni calde (primavera ed estate); meno ore di luce e raggi solari molto inclinati corrispondono alle stagioni fredde (autunno, inverno).

Due giorni all’anno, tuttavia, il dì e la notte hanno la stessa durata in ogni luogo: si tratta degli equinozi. A partire dall’equinozio di primavera, che cade il 20-21 marzo, il numero di ore diurne è maggiore di quello di ore notturne; con l’arrivo dell’equinozio d’autunno, che cade invece il 22-23 settembre, la situazione si inverte e il dì diventa più breve della notte. Intervallati equamente tra i due equinozi, vi sono i due solstizi: il solstizio d’estate (20-21 giugno) è il giorno con il massimo numero di ore diurne e la massima elevazione del Sole rispetto all’orizzonte, mentre il solstizio d’inverno (21-22 dicembre) é il giorno con il dì più breve di tutto l’anno e la minima elevazione del Sole nel cielo.

L’alternarsi delle stagioni risulta chiaramente invertito nell’emisfero meridionale, dove i due solstizi corrispondono alle condizioni opposte. Condizioni estreme si verificano in prossimità dei poli, dove il Sole si mantiene al di sopra (o al di sotto) dell’orizzonte per tutto l’arco della giornata e si può osservare il cosiddetto “sole di mezzanotte”: in particolare, il Polo Nord è caratterizzato da un dì lungo sei mesi, che dura dall’equinozio di primavera a quello d’autunno, seguito da altri sei mesi di notte, e viceversa per quanto riguarda il Polo Sud.

CLAUDIA MIGNONE

In questa sequenza di fotografie, riprese in Norvegia in diversi momenti della giornata, si può ammirare il sole di mezzanotte. Immagine tratta da www.blogalileo.com.

Universo misterioso: i buchi neri

2009-03-12T00:02:00.006+01:00

I vari processi fisici di formazione delle strutture hanno portato alla nascita di oggetti molto diversi nell'universo in cui viviamo: pianeti, stelle, galassie. La teoria della relatività generale, pubblicata da Einstein nel 1915, prevede anche l'esistenza di peculiari oggetti denominati buchi neri. Si tratta di corpi celesti dotati di una particolarità unica, che suscitano ancora oggi grande interesse da parte della comunità scientifica.

I buchi neri sono oggetti caratterizzati da enorme compattezza e densità, tali che nulla possa sfuggire dalla loro superficie, nemmeno i raggi luminosi. Per comprendere questo basta pensare a cosa accade quando si lancia un oggetto verso l'alto. Questo continuerà a salire fino a raggiungere un picco e successivamente ricadrà verso il basso. Ovviamente con tanta più forza viene lanciato, maggiore sarà la sua velocità e tanto più alto il picco della sua traiettoria. Cosa accade? L'attrazione gravitazionale della Terra fa si che l'oggetto ricada dopo un certo intervallo di tempo, tanto maggiore quanto più alto è il picco. Per poter sfuggire al campo gravitazionale della Terra, un oggetto deve possedere una velocità di almeno 11.2 km/s. Questa velocità, detta velocità di fuga, è tanto più grande quanto maggiori sono la massa e la densità del corpo celeste su cui ci si trova. Per esempio, se fossimo su Giove, il pianeta più massiccio del Sistema Solare, si dovrebbe lanciare un oggetto alla velocità di circa 59.5 km/s per farlo allontanare dal pianeta.

Pensiamo ora di trovarci sulla superficie di un corpo tanto massiccio e così compatto da possedere una velocità di fuga dell'ordine di 300 mila km/s, cioè uguale alla velocità di propagazione della luce. Siamo in questo caso sulla superficie di un buco nero. I buchi neri sono perciò oggetti dai quali nulla può sfuggire, nemmeno i raggi luminosi: questa caratteristica fa si che il loro raggio venga denominato “orizzonte degli eventi”.

Come nascono? Alcuni di essi si formano quando una stella molto più massiccia del Sole cessa il combustibile nucleare (idrogeno ed elio) che alimenta le reazioni che avvengono al suo interno. Nel numero scorso di Futura abbiamo visto come l’energia prodotta da queste reazioni nucleari contrasta la gravità e impedisce alla stella di collassare su se stessa, e che quando queste cessano la stella implode dando vita, dapprima, ad un oggetto molto affascinante denominato supernova, e successivamente ad un un buco nero. La massa tipica di questi oggetti è quindi diverse volte più grande di quella del Sole, ma quello che li caratterizza è la loro densità: un buco nero con la massa uguale a quella solare dovrebbe possedere un raggio di circa 3 km e, dunque, una densità elevatissima.

Il valore estremamente alto della velocità di fuga sulla superficie di un buco nero fa si che questi inghiottano una grande quantità di materia, che va ad aumentare continuamente la loro massa. I buchi neri non emettono luce, come le stelle e le galassie: non si possono osservare direttamente, ma proprio dalla dinamica della materia nelle circostanze del corpo gli astronomi possono percepire la loro presenza. In alcuni casi una certa quantità di materia accresciuta, poco prima di giungere in prossimità dell'orizzonte degli eventi, viene anche espulsa, rappresentando un'altra forma di emissione utile alla identificazione dell'oggetto. I buchi neri non sono quindi completamente oscuri.

Recentemente lo studio della dinamica della materia in prossimità del centro delle galassie ha permesso di ipotizzare la presenza di buchi neri super-massicci. Si tratta in questo caso di sistemi milioni di volte più grandi del Sole, la cui formazione non è dovuta al collasso di una stella ma è legata alla contrazione gravitazionale di una grande quantità di gas in una regione estremamente densa e circoscritta: il centro di una galassia. Della loro fenomenologia e formazione ci occuperemo prossimamente.

CARLO GIOCOLI

Immagine: rappresentazione artistica di un buco nero che inghiotte materia da una stella vicina e ne espelle una parte sotto forma di getti (Felix Mirabel, ESA e NASA).

Come muore una stella

2009-03-05T18:58:00.010+01:00

Una stella può morire in diversi modi. Abbiamo visto (su Futura, qualche settimana fa) che una stella nasce (si accende), quando sotto la spinta della gravità, il gas si contrae al punto da raggiungere la temperatura e la pressione necessarie all'avvio delle reazioni di fusione nucleare che trasformano l'idrogeno in l'elio, producendo energia. Tutta la vita di una stella è basata proprio sull'equilibrio di queste due forze che agiscono in direzione opposta: la gravità che spinge la stella a contrarsi e l'emissione dell'energia generata dalle reazioni nucleari al suo interno, che contrasta la contrazione.

La massa della stella è la variabile che ne definisce il fato. Ogni stella inizia la sua vita bruciando idrogeno e trasformandolo in elio. Quando la sua riserva di idrogeno termina, la gravità non è più bilanciata dalla produzione di energia e la stella inizia a contrarsi. Se la sua massa è sufficientemente elevata, le sue regioni interne possono raggiungere le condizioni per l'innesco del bruciamento dell'elio, che fornisce alla stella una nuova sorgente di energia. Le stelle più piccole non riescono mai a bruciare l'elio, e quindi trovano una nuova situazione di equilibrio in cui la semplice pressione del gas blocca la contrazione, diventando così oggetti che vanno spegnendosi lentamente (nane brune).

Invece, le stelle che sono riuscite a bruciare l'elio, vanno incontro ad un altro ciclo simile (cioè contrazione più eventuale innesco di un nuovo bruciamento nucleare), quando anche la loro riserva di elio si esaurisce. Le stelle più massicce possono attraversare quindi, una sequenza di cicli successivi, bruciando via via elementi sempre più pesanti: tuttavia a mano a mano che questi cicli procedono sempre più massa iniziale è richiesta per innescare le reazioni più complesse. Per le stelle di massa intermedia, nel caso in cui l'innesco di reazioni superiori sia impossibile e la pressione del gas non sia sufficiente a controbilanciare la gravità, la contrazione estrema della materia dà origine ad un oggetto stabile composto da soli neutroni (stella di neutroni).

La serie di cicli di innesco termina con la produzione di ferro, che non può essere utilizzato come combustibile: a questo punto l'effetto della gravità diventa catastrofico e la stella collassa su se stessa così rapidamente da causare l'esplosione dei suoi strati esterni. E' questa l'origine delle supernovae: esplosioni stellari che liberano una quantità spaventosa di energia e possono essere tanto luminose da essere visibili in pieno giorno. Gli strati interni della stella tuttavia continuano a contrarsi: se nemmeno il passaggio attraverso lo stato di stella di neutroni è sufficiente a bilanciare la forza di gravità l'oggetto collassa in un "buco nero".

Le esplosioni di supernova sono un meccanismo fondamentale sia per l'evoluzione della galassia che le ospita che per la creazione delle condizioni necessarie allo sviluppo della vita: è proprio in occasione di questi eventi che tutti gli elementi sintetizzati dalla stella vengono dispersi nello spazio circostante e possono andare ad arricchire una nuova generazione di stelle e pianeti.

FABIO FONTANOT

Questa illustrazione mostra una sequenza del violento processo di esplosione di una supernova. Nel 1054 astronomi cinesi notarono una 'nuova' stella che, per due anni, divenne molto più brillante del solito. Si trattava di una supernova, i cui resti sono stati osservati in gran dettaglio dal telescopio spaziale Hubble (Nebulosa del Granchio, in basso a destra). Immagine ESA/Hubble.

Space debris: inquinamento spaziale

2009-02-26T03:51:00.009+01:00

E' una notizia di due settimane fa: un satellite americano per le telecomunicazioni si è scontrato in orbita con un satellite russo in disuso. Quando è iniziata l'era spaziale (nel 1957 con il lancio di Sputnik 1), nessuno pensava a un problema di questo tipo, perché lo spazio allora era vuoto. Con il passare degli anni, però, si è andata formando intorno alla Terra una popolazione di corpi artificiali, alcuni piccoli come un granello di polvere, altri grandi come un'automobile. In altre parole, l'essere umano non sta contaminando di rifiuti solo il pianeta Terra, ma anche lo spazio circostante. Si usa definire come "space debris" (letteralmente, detriti spaziali) tutto ciò che è stato lasciato in orbita da una missione spaziale e che non riveste ormai più nessuna funzione. Satelliti interi, pezzi di razzi, serbatoi, bulloni, batterie, frammenti che risultano da esplosioni o collisioni.

Questi oggetti vengono cercati e monitorati dalla comunità internazionale, attraverso telescopi e radar e tecniche matematiche molto sofisticate. Esistono cataloghi, come il database Discos (Database and Information System Characterising Objects in Space) dell'ESA (European Space Agency), che contengono informazioni dettagliate sugli space debris noti, informazioni che sono utilizzate per evitare collisioni con corpi attivi, come l'Iss (International Space Station). Al momento, i detriti catalogati sono circa 10000, la cui metà sono satelliti non operativi. Purtroppo, nessuno conosce il numero esatto degli oggetti le cui dimensioni sono dell'ordine del centimetro, essendo molto difficile con qualsiasi tecnica rilevarli.

Anche corpuscoli tanto piccoli possono creare danni significativi, dal momento che quello che conta di più e la velocità a cui si stanno muovendo, normalmente dell'ordine delle migliaia di chilometri rari. Detriti dal diametro di 1 millimetro non mettono a serio rischio le funzioni di un satellite, anche se possono nuocere alle strutture ottiche ed a tutte le superfici più sensibili. Detriti delle dimensioni di qualche centrimetro possono penetrare nella struttura del satellite stesso e creare a loro volta una nuvola di frammenti, amplificando il fenomeno. Esistono scudi che possono essere montati allo scopo di scongiurare questi eventi, ma questo non pu`o essere eseguito in tutte le missioni.

A causa del numero crescente di oggetti spaziali non operativi in orbita intorno alla Terra, sono state messe a punto delle procedure guida per abbassare il rischio di collisione con satelliti in funzione. In particolare, esistono due organismi internazionali che si occupano di creare un codice di condotta e delle leggi comuni a tutte le nazioni. Si tratta del Iasdc (Inter Agency Space Debris Coordination Committee) e del Uncopuos (Scientific and Technical Subcommittee of the Un Committee on the Peaceful Use of Outer Space).

Uno dei metodi standard adottati finora consiste nel far rientrare i satelliti spenti attraverso un ritorno controllato o non. In altre parole, l'ultimo carburante disponibile viene sfruttato per avvicinarsi il più possibile alla Terra e cadere poi in qualche oceano oppure disintegrarsi nell'atmosfera. In altri casi, si opta per spostare il detrito in una "regione sicura" dello spazio, una specie di cimitero per satelliti. In futuro, ci si raccomanda di poter eliminare completamente questi rifiuti spaziali, ma per ora la tecnologia non lo consente.

ELISA MARIA ALESSI

Nell'immagine di Analytical Graphics, Inc. si possono vedere le traiettorie dei due satelliti Iridium e Cosmos (al centro e in alto a destra) e il guscio di "spazzatura spaziale" che circonda la Terra (in basso a destra).

È certo: c'è vita nel cosmo

2009-02-19T03:40:00.014+01:00

Che c'è vita nel cosmo è certo. A provarlo non sono studi effettuati con potenti telescopi o altro, ma è il semplice fatto che noi esistiamo. Può sembrare banale, ma pensiamoci meglio: noi siamo creature viventi che navigano assieme alla Terra negli spazi immensi del cosmo. Quindi in questo universo esiste almeno un pianeta abitato e le prove ce le abbiamo sotto gli occhi sin dalla nostra nascita.

Ma proviamo a chiederci di più: esistono altre forme di vita che abitano altri pianeti? Il primo passo per darci una risposta è vedere se ci sono altri pianeti o planetoidi oltre la Terra e la risposta é ovviamente si. Solo nel sistema solare ci sono altri 7 pianeti più le decine e decine di lune che vi orbitano attorno. Di questi corpi i più adatti alla vita sono Marte (il pianeta rosso), Titano (un satellite di Saturno) ed Europa (un satellite di Giove) per via delle temperature favorevoli e per la presenza di sostanze quali acqua, metano, acido cianidrico, ecc. Da prelievi effettuati sui primi due, al momento non è emersa alcuna evidenza di vita. Su Europa invece non ci siamo ancora stati e qualche speranza in più ancora c'è, soprattutto perché sotto la sua superficie ghiacciata è stato scoperto un oceano di acqua salata che potrebbe costituire un luogo piuttosto ospitale dove la vita potrebbe essere sbocciata.

Sembra ancora poco? Non ci sono altri luoghi nell'universo che potrebbero ospitare la vita? Ebbene si, ci sono tantissimi altri pianeti e nonostante siano difficili da trovare, perché piccoli e poco brillanti al contrario delle stelle, già dal 1995 sono stati scoperti centinaia di pianeti che orbitano attorno ad altre stelle: i cosiddetti pianeti extra-solari. Quelli scoperti a tutt'oggi non sembrerebbero luoghi gradevoli perché sono per lo più giganti, centinaia di volte più grandi della Terra, ed estremamente caldi perché vicini alle loro stelle. Però le tecniche e gli strumenti si stanno affinando rapidamente e un pianeta solo 10 volte la nostra amata Terra é già stato scoperto.

L'orizzonte della ricerca in questo ambito si sta espandendo anche in altre direzioni. Grandi sforzi si stanno infatti compiendo anche per capire meglio il fenomeno stesso della vita che al momento non ha né una definizione solida né tanto meno una teoria scientifica che possa definirla. Al momento questo compito è reso arduo anche dal fatto che noi 'conosciamo' la vita solo come la si trova sulla Terra.

Per quanto possa sembrare vasta e variegata è sempre limitata alle condizioni fisiche qui presenti. Infatti la vita potrebbe basarsi su cicli chimici e fisici completamente diversi. La strada è ancora lunga, ma grandi passi si stanno compiendo per avvicinarsi ad una scoperta che potrebbe rivoluzionare la percezione di noi stessi.

MATTEO MATURI

Questa immagine, ripresa da Madonna di Campiglio dall'Osservatorio del Carlo Magno Zeledria Hotel, mostra i resti di una stella esplosa. L'esplosione di una stella genera e distribuisce elementi preziosi per il nascere della vita.

Viaggio al centro delle nubi dove nascono le stelle

2009-02-12T03:30:00.017+01:00

Guardando il cielo durante il giorno, se le condizioni meteorologiche lo consentono, si può vedere il Sole, la stella che ci fornisce luce e calore, che permette la vita sulla Terra. Guardando il cielo di notte, di stelle se ne vedono milioni: la volta celeste pullula di piccoli e grandi soli, disseminati qua e là nella nostra galassia, la Via Lattea. E guardando con un binocolo o un telescopio, si possono scorgere altre galassie, sempre più lontane, e ognuna di esse contiene da decine di milioni a centinaia di miliardi di stelle al suo interno. Stelle, stelle, e ancora stelle. Ma da dove vengono, come si sono formate tutte queste stelle? Da una mistura di gas e polvere, detta mezzo interstellare, che è un’altra importante componente delle galassie. Il mezzo interstellare è alquanto omogeneo, ma talvolta si formano delle regioni in cui il gas è particolarmente denso: è proprio in queste nebulose che nascono le stelle.

Se il gas all’interno di una nebulosa diventa così denso che la sua pressione non è più in grado di sostenere il suo stesso peso, inizia il cosiddetto collasso gravitazionale: la nebulosa inizia a frantumarsi in piccoli frammenti, che continuano a contrarsi, diventando sfere di gas ruotanti sempre più dense e sempre più calde. Il collasso continua per molto tempo (fino a un milione di anni) finché la temperatura non è talmente alta da rendere possibili, all’interno di ciascuna “sfera”, le reazioni nucleari che trasformano l’idrogeno in elio, producendo energia: la “sfera” di gas a questo punto è diventata una stella. Dal collasso di una nebulosa si formano centinaia, migliaia di stelle, di diversa massa: le più massicce vivranno solo qualche milione di anni, mentre le più piccole continueranno a bruciare per miliardi, centinaia di miliardi di anni.

L’immagine della Nebulosa dell’Aquila è un esempio di “vivaio” stellare: le protuberanze che si vedono al centro sono enormi pilastri di gas e polvere dove nascono le stelle, e sono molto più grandi di tutto il nostro sistema solare. La luce bluastra che pervade il centro della nebulosa proviene dalle prime, giovani stelle che si sono formate e che, con la loro energia, riscaldano il gas circostante, favorendo ancor di più la formazione di altre, nuove stelle. Questa immagine, ottenuta con il telescopio Kitt Peak in Arizona, USA, ha una risoluzione molto elevata che permette di studiare i dettagli della formazione stellare; ma la Nebulosa dell’Aquila si può osservare anche con un binocolo, nella costellazione del Serpente, visibile nei cieli europei da maggio a settembre. Nuove stelle si formano continuamente, basta solo alzare gli occhi verso il cielo per vederle.

CLAUDIA MIGNONE

Immagine: La Nebulosa dell’Aquila, una finestra sui processi di formazione stellare. (NOAO)

La cometa Lulin nei nostri cieli

2009-02-05T03:25:00.015+01:00

Quanti eventi ed emozioni si associano ad una cometa nell'immaginario collettivo. Penso alla stella cometa di Gesù, alle lacrime di San Lorenzo, alla nomea di portatrice di sfortuna. A fine febbraio potremo ammirare la cometa Lulin, chiamata anche la "cometa della cooperazione".

Nel 2007 uno studente cinese, analizzando alcune immagini prese dall'osservatorio Lulin a Taiwan, scoprì questo corpo celeste, confondendolo inizialmente per un asteroide. Una settimana più tardi, grazie ad alcune osservazioni eseguite in California, ci si rese conto che si trattava in realtà di una cometa. Verosimilmente Lulin proviene dalla nube di Oort, una sorta di grande deposito di corpi che furono 'scartati' durante la formazione dei pianeti e che si trovano ora a circa 50000 AU dal Sole (Au sta per Astronomical Unit e un'unità astronomica equivale alla distanza media tra il Sole e la Terra). Come fanno queste "palle di neve celesti" ad arrivare fino a noi? Sono le grandi perturbazioni gravitazionali dovute alle stelle vicine e poi ai grandi pianeti a spostare le comete dalla nube di Oort. Man mano che la distanza al Sole si fa più piccola, il nucleo formato da ghiacci e polveri comincia a sublimare, dando origine a chioma e coda. La prima a formarsi è la chioma, una sorta di atmosfera intorno al nucleo.

Quando la cometa si avvicina ulteriormente alla nostra stella, le particelle di polvere della chioma vengono spinte via in direzione opposta al Sole e nasce così la coda. In febbraio si prevede che Lulin raggiungerà un grado di magnitudine 5, che significa che la cometa si vedrà anche a occhio nudo, ovviamente in un cielo lontano da inquinamento luminoso e senza Luna. La magnitudine di un oggetto fornisce una stima di quanto esso sia luminoso rispetto a un dato osservatore. La scala in cui si misura questa quantità è fatta in modo tale che più luminoso l'oggetto più bassa la sua magnitudine. Per fare un esempio, il Sole è caratterizzato da un grado di magnitudine -28, le stelle visibili a occhio nudo da 6.

Lulin rappresenta un oggetto particolarmente interessante per diverse ragioni. Si muove su un'orbita leggermente inclinata rispetto al piano dell'eclittica, in senso contrario rispetto a quello dei pianeti e si ritiene che questa sia la prima volta che raggiunga il Sistema Solare interno. In particolare, gli astronomi studieranno le conseguenze del primo incontro ravvicinato tra il Sole e questa cometa, anche perché il prossimo avverrà tra migliaia di anni! Per essere più chiari, il piano dell'eclittica `e il piano geometrico dove giace l'orbita terreste: dunque Lulin e la Terra si stanno muovendo praticamente alla stessa inclinazione rispetto al Sole. E' questa la ragione per cui saremo in grado di vedere una coda e una "anticoda" (si faccia riferimento alla foto).

ELISA MARIA ALESSI

Le galassie vicine e lontane

2009-01-29T03:22:00.009+01:00

Soltanto un secolo fa le Galassie venivano chiamate nebulose perchè apparivano come macchioline sfuocate anche usando i più potenti telescopi di allora. Oggi, quelle "macchioline" possono essere osservate in gran dettaglio e si sa che consistono di stelle e gas diffuso mantenute assieme dalla forza di gravitazione. Noi stessi viviamo all'interno di una galassia (la Via Lattea) di cui il Sole è solo una delle migliaia di milioni di stelle.

La galassia più vicina alla nostra è Andromeda (detta anche M31), una delle poche visibile anche ad occhio nudo. La sua forma a spirale (vedi foto) è comune a quella di molte galassie. Andromeda dista circa 780 kiloparcsec dalla Terra (il che equivale a poco più di 160 mila milioni di volte la distanza tra la Terra e il Sole). Siccome la luce emessa dai corpi celesti impiega un certo tempo a raggiungere la Terra, l'immagine di Andromeda osservata oggi risale a 2.5 milioni di anni fa (per questo in gergo tecnico si dice che Andromeda dista 2.5 milioni di anni luce). I telescopi professionali moderni permettono di osservare galassie molto più lontane di Andromeda. Secondo stime recenti ci sarebbero centinaia di miliardi di galassie nell' Universo. Quindi, in media, la porzione di cielo che possiamo osservare attraverso la cruna di un ago contiene migliaia di galassie.

Risulta naturale dunque interrogarsi sull'origine delle stesse. Da un punto di vista prettamente teorico, la formazione delle galassie non e' compresa in tutti i suoi dettagli. Sebbene si sia raggiunta una solida teoria che descrive le basi di tale processo, molti aspetti sono ancora oggetto di studio. In particolare, risulta poco chiaro come sia possibile che stelle e gas si distribuiscano in maniera cosi' ordinata da formare stupefacenti spirali. Di notevole rilevanza astrofisica è anche il fatto che generalmente le galassie ospitano al loro centro un buco nero super massiccio (vedi numeri futuri di questa rubrica per una spiegazione più approfondita). Cosa porti alla formazione di tale buco nero e quanto questo influenzi le stelle e il gas nelle sue vicinanze è un attualissimo argomento di ricerca.

Paradossalmente, lo studio di galassie lontane è un metodo eccellente per la comprensione della nostra stessa galassia. Infatti siccome ne facciamo parte, non potremo mai osservare la Via Lattea globalmente ma soltanto dalla nostra posizione. Lo studio delle proprietà di tutte le altre galassie osservate ci permette di comprendere la Via Lattea in un contesto più generale.

MARCELLO CACCIATO

Nella foto di Robert Gendler la nostra vicina galattica, Andromeda o M31.

I luoghi ideali per l'astronomia

2009-01-22T03:18:00.017+01:00

Un quinto della popolazione mondiale non ha più il piacere di osservare il cielo notturno ad occhio nudo: l’inquinamento luminoso, in prossimità di centri abitati e agglomerati industriali, lascia intravedere solo una manciata di stelle. È un dato di fatto: chiunque si ricordi, di tanto in tanto, di alzare lo sguardo verso l’alto, può constatarlo. Alla domanda “quale potrebbe essere un sito ideale per costruire un osservatorio astronomico?”, molti risponderebbero, a ragione, “lontano dalle grandi città”. Ma sfuggire all’inquinamento luminoso non è l’unico problema da affrontare in questo caso.

Il telescopio, strumento chiave per l’astronomia, serve per guardare lontano, come dice il nome stesso. Per osservare stelle e galassie lontanissime, bisogna che un telescopio sia capace di catturare quanta più luce possibile: per fare ciò, occorre utilizzare specchi molto grandi (attualmente con diametri fino a 10 metri, ma per le prossime generazioni fino a 100 metri) e lunghi tempi di esposizione per realizzare un’immagine. Purtroppo, prima di raggiungere il telescopio, i raggi luminosi, che dalle stelle e galassie arrivano sulla Terra, devono attraversare l’atmosfera: la turbolenza dell’atmosfera, specialmente nei suoi strati più bassi, interagisce con la luce che proviene dal cosmo, la quale perde molte informazioni sugli oggetti (stelle o galassie) da cui proviene.

L’atmosfera non è statica e omogenea, ma estremamente turbolenta: ciò vuol dire che, in ogni istante, a seconda delle diverse caratteristiche della porzione di atmosfera che si trova sopra il telescopio, la stella o galassia in questione produce un’immagine leggermente diversa. Quando si espone a lungo, per catturare tutta la luce possibile, l’immagine finale è una sovrapposizione delle singole immagini ottenute in tanti istanti consecutivi: a causa della turbolenza atmosferica, l’immagine che ne risulta è sfocata e confusa. Questo fenomeno si chiama seeing.

Chiaramente l’astronomia moderna ha bisogno di immagini nitide e precise, e deve perciò limitare gli effetti dovuti all’atmosfera: è per questo che i telescopi, negli ultimi decenni, si costruiscono in regioni secche, preferibilmente ad altitudini elevate, in vicinanza di oceani o deserti, in modo che la temperatura dell’aria circostante sia più possibile costante e dia luogo alla minima turbolenza possibile. Ecco perché le isole vulcaniche, come le Hawaii o le Canarie, e gli altopiani desertici, come il deserto di Atacama in Cile, sono luoghi ideali per costruire osservatori astronomici all’avanguardia.

Una soluzione ancor più drastica per eliminare l’effetto del seeing è quella di mandare un telescopio in orbita fuori dall’atmosfera: estremamente costosa, ma già sperimentata con successo con il telescopio spaziale Hubble, e oggetto di numerosi progetti per il vicino futuro.

CLAUDIA MIGNONE

Immagine: I telescopi europei sull'isola di La Palma, nell'arcipelago delle Canarie, Spagna. Situato ad una quota di 2400 metri, l'osservatorio sovrasta le nubi ed offre eccellenti condizioni per gli astronomi. Fotografia di Bob Tubbs.

Sarà l'anno dell'astronomia

2009-01-15T03:07:00.021+01:00

Riscoprire l’universo: per tutto l’anno in programma eventi che raccontano il cosmo al grande pubblico

Nel 1609 Galileo Galilei, astronomo e fisico italiano, costruì un cannocchiale, basandosi sul lavoro di alcuni ottici olandesi che l’avevano messo a punto per la prima volta qualche anno prima. Galileo non è l’inventore del cannocchiale, ma fu il primo che osò puntarlo verso il cielo notturno e osservò il cosmo con uno strumento molto più potente dell’occhio umano.

Le sue osservazioni della Luna, dei satelliti di Giove e degli anelli di Saturno rivoluzionarono il sapere scientifico dell’epoca, confermando la teoria, già proposta da Copernico, secondo cui la Terra ruota intorno al Sole insieme agli altri pianeti, e non si trova al centro dell’universo. Il suo gesto di puntare il cannocchiale verso l’alto ha dato inizio, 400 anni fa, all’astronomia moderna, che da allora si è evoluta senza sosta: oggi il nostro pianeta é disseminato di telescopi potentissimi, specie nelle sue regioni più secche dove le osservazioni del cosmo sono più favorevoli, e la tecnologia si è sviluppata al punto da avere telescopi anche in orbita intorno alla Terra. In questo modo vengono raccolte immense quantità di dati che poi gli astronomi analizzano ed interpretano, per tentare di comprendere sempre meglio l’origine dell’universo, delle galassie, delle stelle e anche della vita sulla Terra.

Per ricordare l’atto fondamentale di Galileo, l’ONU ha proclamato il 2009 Anno Internazionale dell’Astronomia: in oltre 100 paesi nel mondo stanno per iniziare una miriade di eventi per il grande pubblico, organizzati in collaborazione tra l’UNESCO, l’Unione Internazionale degli Astronomi (IAU) e le sedi nazionali dei diversi istituti di ricerca che si occupano di astronomia (in Italia l’INAF, Istituto Nazionale di Astrofisica). Grazie a questi eventi, nel 2009 sarà più facile per tutti ripetere il gesto di Galileo, guardare verso il cielo e scoprire qualcosa di nuovo sul nostro universo.

L’iniziativa si serve del fascino dell’astronomia per riscoprire il senso profondo dello stupore e della scoperta, le ricadute e l'importanza della scienza sulla vita quotidiana e sugli equilibri globali della società. Proprio attraverso l’osservazione del cielo, infatti, si può riacquistare consapevolezza del nostro ruolo nell’universo: tra gli obiettivi dei vari progetti previsti per quest’anno in tutto il mondo vi sono la crescita della scienza nei paesi in via di sviluppo, l’avvicinamento dei giovani all’astronomia e alla scienza in generale, la riscoperta del cielo come eredità universale, lo sviluppo sostenibile.

Tra i progetti mondiali ricordiamo: 100 Ore di Astronomia, una diretta via internet sulle attività di osservazione condotte dai più grandi telescopi del globo; Diario Cosmico, un blog mantenuto da astronomi professionisti che raccontano pillole di vita quotidiana e ricerca scientifica; Dark Sky Awareness, per sensibilizzare il pubblico sull’inquinamento luminoso, letale per l’astronomia; Astronomy and World Heritage, per preservare e valorizzare i luoghi nel mondo legati alla storia dell’astronomia; Galileo per gli Insegnanti, un progetto di formazione con workshop e materiale on-line; L’Universo dalla Terra, una mostra itinerante con le più belle immagini astronomiche raccolte negli ultimi anni.

Anche Unawe, il progetto internazionale che utilizza l’astronomia per stimolare allo studio bambini che vivono situazioni socialmente disagiate, di cui si era occupato un articolo di Futura qualche settimana fa, rappresenta uno dei punti chiave dell’Anno Internazionale dell’Astronomia, insieme a Sviluppare l’Astronomia in Prospettiva Globale, una serie di iniziative negli stati in cui la ricerca astronomica è oggi poco sviluppata, con un'azione sinergica tra università, enti di ricerca e scuole.

Accanto agli eventi mondiali, Futura accompagnerà l’Anno Internazionale dell’Astronomia con un appuntamento periodico che spiegherà cosa c’è davvero dietro un’immagine astronomica, perché si pianifica e costruisce un particolare esperimento, o più semplicemente che significa praticamente “fare” l’astronomo.

Per saperne di più: http://www.astronomy2009.it

CLAUDIA MIGNONE

Immagine tratta da Stanley Kubrick, "2001, Odissea nello Spazio"

Siamo tutti sotto lo stesso cielo

2008-12-11T19:27:00.007+01:00

Così l'astronomia diventa uno strumento per aiutare l'infanzia a sognare

Un'idea semplice: tutte le persone di questo pianeta, indipendentemente dal loro stato sociale, civile, religione, etnia, possono contemplare la volta celeste ed ammirarla in tutto il suo splendore. A questo si aggiungano la miriade di storie e tradizioni legate alle stelle e si mescoli il tutto con la fantasia fervida dei bambini. Così facendo si ottiene unawe . Unawe (Universe Awereness) è il nome di un progetto internazionale che utilizza la bellezza e grandiosità dell'universo per ispirare bambini che vivono situazioni socialmente disagiate. Attraverso lo studio dell'astronomia si cerca di aprire le menti dei bambini, stimolare la loro curiosità nei confronti della scienza e farli familiarizzare con i concetti di tolleranza e visione globale del mondo.

Proprio su Futura di qualche settimana fa si faceva accenno alle difficoltà che la scienza incontra nel comunicare con chi di scienza non si occupa. Ci si preoccupava del crescente divario tra gli scienziati nella loro torre d'avorio e la gente che della scienza vede solo le applicazioni tecniche. Un'esperienza quale quella di unawe rappresenta sicuramente una sfida a conciliare questi due mondi nella speranza che tale unione si riveli fertile.

A tal fine, l'astronomia è uno strumento ideale. Infatti essendo una scienza può essere usata per sviluppare nei bambini la capacità di pensare razionalmente. Allo stesso tempo, però, ha il vantaggio di essere anche intimamente legata all'eredità culturale di ogni popolo. Gli aspetti socio-culturali dell'astronomia (si pensi alle date dei riti religiosi o a quelle delle attività agricole) permette di prendere coscienza delle identità culturali e delle diversità. L'astronomia inoltre è multi-disciplinare. Include infatti concetti di fisica, chimica, biologia e ingegneria. Il tutto avvolto in un'atmosfera magica derivante dal fatto che l'astronomia va a toccare quelle che sono le domande ataviche sull'origine del tutto.

E' un concetto che può suonare bizzarro a primo acchitto, ma vale una seria riflessione. Grazie al suo carattere esotico l'astronomia può essere usata come strumento di grande valenza per la vita di ogni giorno, come uno strumento di rivalsa sociale, come mezzo di autodeterminazione. Una delle attività di unawe è stata di recarsi in Sudamerica e di creare dei banchetti informativi per strada. L'idea era quella di catturare l'attenzione dei bambini che vivono per strada mostrando loro dei semplici giochi legati all'astronomia. Questi bambini, avendo avuto modo di apprendere divertendosi, hanno chiesto loro stessi al gruppo di animatori dell'unawe di tornare il giorno dopo. L'intera attività è durata diverse settimane. Alla fine, uno dei bambini ha chiesto innocentemente cosa bisogna fare per diventare un astronomo e la risposta è stata ovviamente: "studiare!".

Quello stesso bambino oggi va a scuola regolarmente. E ha un sogno nel cassetto e nel cercare di perseguirlo si terrà lontano dalle tentazioni di una vita di strada. Di bambini a cui regalare un sogno ce ne sono tanti e non serve andare lontano. Siamo tutti sotto lo stesso cielo, serve solo imparare a guardarlo.

Per maggiori informazioni sul progetto unawe, visita www.unawe.org.

MARCELLO CACCIATO

Salvare la Terra dagli asteroidi

2008-12-04T22:37:00.003+01:00

Cosa fa la scienza per scongiurare la minaccia di una collisione

Gli asteroidi possono rappresentare una seria minaccia per la Terra. Gli effetti che un'eventuale collisione produrrebbe dipendono fortemente dalla grandezza, dalla composizione e dalla velocità a del corpo impattante. Ogni giorno arrivano sulla Terra corpi dalle dimensioni tanto piccole da disintegrarsi a contatto con l'atmosfera. D'altro canto ne esistono anche tali da generare conseguenze comparabili almeno a quelle di una bomba atomica.

Cosa fa la scienza per prevedere/controllare/fermare questi eventi? Una priorità e senza dubbio conoscere quanti sono e su che orbite si muovono i Neo (Near Earth Objects), quelli oggetti che hanno lasciato la Fascia Principale degli Asteroidi per avvicinarsi alla Terra. A questo fine, è molto importante che le osservazioni astronomiche compiute in tutto il mondo, non solo ora ma anche in passato, vengano confrontate e messe in correlazione. Si cerca così di ricostruire la traiettoria di uno stesso oggetto, identificandone il maggior numero di stati (posizione e velocità) nel corso del tempo. Nel mondo esistono due centri di riferimento, il Minor Planet Center negli Stati Uniti e l'Università di Pisa. Entrambi si occupano di ricevere, controllare e divulgare le osservazioni e di predire la probabilità di impatto.

Per predire la traiettoria nel futuro, bisogna adottare un modello che descriva le forze che agiscono sul corpo. Essenzialmente si tratta dell'attrazione gravitazionale da parte del Sole, dei pianeti e dei maggiori satelliti naturali e asteroidi, più effetti relativistici, mareali e di radiazione solare. Il grande problema è costituito da quale posizione e velocità considerare come punto di partenza a cui applicare questo modello. Le osservazioni, infatti, ci offrono questi dati con grande precisione, ma esiste inevitabilmente un certo margine d'errore. Nessuna misura può essere certa al cento per cento.

Tale imprecisione può modificare drasticamente il risultato finale, specialmente nei casi in cui l'asteroide si avvicina considerabilmente alla Terra. Cosa si fa dunque? Anziché applicare il modello di forze a un solo punto iniziale, si considera un certo numero di punti giacenti in una determinata regione di riferimento, le cui dimensioni rispecchiano l'incertezza introdotta dalla misura.

Il famoso asteroide Apophis, dal diametro di circa 250 m, si avvicinerà alla Terra nel 2029 e nel 2037. La sua posizione pu`o essere al giorno d'oggi stimata con un'accuratezza inferiore ai 10 km. Utilizzando questo fatto e la tecnica sopra descritta, è possibile affermare che non avverrà nessuna collisione nel 2029, nel peggiore dei casi l'asteroide si scontrerà con uno dei satelliti geostazionari distanti 36000 km dalla superficie terrestre. Purtroppo non si può avere la stessa certezza per il secondo incontro ravvicinato, dal momento che al primo passaggio la Terra influenzerà tanto il movimento di Apophis da non poter ora predirne il comportamento.

Saranno necessarie molte misure accurate intorno al 2029.

E se la probabilità di impatto fosse davvero elevata? In questi anni, sono stati proposti diversi scenari. Si può dire che la disintegrazione non sia la miglior strada percorribile, perché i frammenti risultanti da questo processo finirebbero per complicare ulteriormente la situazione. Si pensa piuttosto a deviare l'orbita dell'asteroide.

C'è l'idea del trattore gravitazionale: avvicinare al corpo una sonda in modo tale da attirarlo gravitazionalmente e spostarlo abbastanza da evitare la collisione.

Un'altra ipotesi è quella di installare un motore a propulsione nucleare sull'asteroide, ma chissà se la tecnologia ne permetterà la realizzazione. C'è chi ha addirittura avanzato la proposta di sfruttare l'effetto che la radiazione solare ha sul moto dell'asteroide: semplicemente colorandolo, lo si potrebbe deviare. Infine, una delle possibilità più interessanti è quella di convertire parte della superficie del corpo in emissione gassosa attraverso una serie di specchi solari. Tale emissione agirebbe da motore propulsore allontanando dunque l'asteroide.

ELISA MARIA ALESSI

Asteroidi: non solo il martello di Dio

2008-11-27T22:34:00.000+01:00

Perché questi piccoli oggetti rocciosi hanno sempre destato fascino

Gli asteroidi sono piccoli oggetti rocciosi di forma irregolare che orbitano intorno al Sole. Non sono abbastanza grandi da poter essere considerati pianeti e dunque appartengono alla categoria di corpi minori del Sistema Solare. Fin dal 1801, anno in cui Giuseppe Piazzi scoprì il primo asteroide, questi corpi hanno suscitato un’incessante curiosità e non solo per gli effetti devastanti che potrebbero causare se incontrassero la superficie terrestre.

All’inizio del XIX secolo, la legge di Titius–Bode godeva di una certa autorevolezza: assegnando ad ogni pianeta un numero, in ordine crescente dal più vicino al più lontano rispetto al Sole, si poteva calcolare la corrispondente distanza in base ad una semplice espressione matematica. Per qualche strana ragione, questa legge funzionava straordinariamente bene per tutti i pianeti fino ad allora conosciuti, cioè fino a Urano, a patto però di fare un piccolo salto tra Marte e Giove. Quando venne scoperto l’asteroide Cerere nel 1801, la sua distanza si adattava benissimo al pianeta mancante. Quest’ulteriore conferma alla legge di Titius–Bode e la successiva scoperta di altri asteroidi da un lato stimolò la ricerca di nuovi pianeti, dall’altro spinse a domandarsi per quale motivo tra Marte e Giove ci fossero tanti frammenti di roccia al posto di un solo pianeta.

In effetti, non molto tempo dopo venne scoperto Nettuno e quasi un secolo dopo Plutone. Piano piano ci si rese conto che esistevano ragioni più profonde e complesse di quella data da una banale corrispondenza numerica per giustificare il movimento più o meno stabile dei pianeti a una data distanza dal Sole. Riguardo la presenza di un gran numero di asteroidi in orbita tra Marte e Giove, i cosiddetti Asteroidi della Fascia Principale, all’inizio venne ipotizzata un’esplosione di un preesistente pianeta, ma poi questa teoria venne scartata, essenzialmente per la composizione chimica non omogenea tra un asteroide e l’altro e per la piccola quantità di materia che questi corpi rappresentano. Basti pensare che la massa di tutti gli asteroidi scoperti finora non raggiunge la massa della Luna.

Oggi si tende a credere che Giove abbia impedito che questi corpi minori si aggregassero per formare un vero e proprio pianeta. Si cerca dunque di fare luce su molte domande ancora senza risposta riguardo l’origine del Sistema Solare attraverso analisi dettagliate sulla forma e composizione di determinati asteroidi, tra i più antichi corpi del nostro Sistema Solare. Si pensi alla recente missione Dawn, che sta andando da Cerere e Vesta, a Rosetta, che nel suo

cammino verso la cometa 67/P Churyumov–Gerasimenko ha incontrato Steins, ma anche a NEAR e Galileo. Da un punto di vista dinamico e considerando solo gli Asteroidi della Fascia Principale, sono due i fenomeni più interessanti: le risonanze di moto medio e le collisioni. Le risonanze determinano la stabilità del movimento degli asteroidi. In base al rapporto di risonanza esistente, può succedere che un asteroide e Giove non si incontrino mai o che si incontrino a intervalli di tempo regolari. In quest’ultimo caso, la grande forza esercitata da Giove può ‘perturbare’ in modo drastico l’orbita del planetesimo, che dopo un certo numero di incontri viene costretto ad allontanarsi dalla Fascia Principale, magari per avvicinarsi alla Terra. D’altro canto, le collisioni, ossia gli scontri tra un asteroide e l’altro, modellano la forma dei corpi stessi, la rotazione di un asteroide intorno al proprio asse, l’avvicinarsi all’una piuttosto che all’altra risonanza e il formarsi di sistemi binari.

Certamente, leggendo i quotidiani si ha l’impressione che negli ultimi anni grande attenzione sia stata rivolta allo studio di possibili collisioni tra la Terra e un asteroide. Il rischio non è più elevato rispetto al passato, bensì la tecnologia e i progressi scientifici permettono ora studi non così banali. Ad esempio, la rilevazione di un asteroide desta meno problemi e si può contare sulla collaborazione di diversi osservatori disseminati in tutto il mondo. Esistono poi

tecniche molto raffinate per seguire il corpo nella storia precedente all’ultima osservazione e per predirne il comportamento futuro. Infine, siamo testimoni di un considerevole entusiasmo e impegno al fine di sviluppare possibili contromisure per un eventuale incontro troppo ravvicinato.

ELISA MARIA ALESSI

Quando Plutone era un pianeta

2008-11-20T22:39:00.006+01:00

L'età dell'innocenza raccontata da un'astronoma

Per quasi un secolo i bambini a scuola hanno imparato che il sistema solare è formato da nove pianeti: Mercurio, Venere, la Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno e Plutone. I primi quattro sono piccoli e fatti di roccia, i secondi quattro sono invece giganti e composti da una miscela di gas. E poi c'era Plutone.

Plutone ha sempre avuto un fascino esotico, con le sue caratteristiche un po' fuori dal comune: l'ultimo ad esser stato scoperto, nel 1930, è il più lontano dal Sole, ma non sempre - la sua orbita altamente eccentrica interseca leggermente quella di Nettuno, che regolarmente prende il posto di pianeta più lontano. Inoltre, Plutone è estremamente piccolo, molto più piccolo dei quattro pianeti rocciosi più prossimi al Sole, niente più che un sasso in confronto ai più vicini pianeti gassosi, rispetto ai quali deve aver avuto una diversa origine.

Finché era un pianeta, Plutone aveva anche un satellite, Caronte, che non è però molto più piccolo di Plutone stesso, al contrario di tutti gli altri satelliti del sistema solare, sensibilmente più piccoli dei loro rispettivi pianeti. Caronte è stato identificato come satellite per ragioni essenzialmente storiche, in quanto scoperto oltre 40 anni dopo Plutone, ma sarebbe più opportuno considerare entrambi come un sistema binario di pianeti. O forse, non considerare pianeta nessuno dei due. Questa decisione, che a prima vista può sembrare un po' drastica, nasce da una serie di nuove scoperte, avvenute nell'ultimo decennio, di altri corpi celesti, ancora più distanti dal Sole e con massa simile a quella di Plutone. Si tratta di nuovi pianeti? E quanti altri se ne scopriranno nei prossimi anni? Queste ed altre domande hanno portato l'Unione Internazionale degli Astronomi a chiedersi cosa sia esattamente un pianeta.

Nel 2006 la risposta: una nuova, più precisa definizione di pianeta. Non basta che orbiti intorno al sole e che abbia una forma approssimativamente sferica, ci vuole una caratteristica aggiuntiva, legata alla dinamica del corpo stesso: per essere un pianeta, deve avere una massa significativamente più grande di tutti gli altri corpi che si trovano nella sua orbita. Con il suo scomodo compagno Caronte, Plutone non soddisfa questa definizione e così, dopo 76 anni, ha smesso di essere un pianeta.

Intendiamoci bene: nulla cambia sostanzialmente nel sistema solare, né tanto meno nell'universo. Plutone è sempre lì che gira intorno al sole, è solo la sua definizione ad essere diversa. Eppure leggere su un libro di scienze fresco di stampa o sui pannelli appena aggiornati di un planetario che i pianeti sono otto, e non nove, lascia spiazzati in molti, che si trovano a doversi abituare ad un cambiamento repentino, dopo esser stati convinti per anni che la situazione fosse diversa, e che non sarebbe mai mutata.

Anche nella vita di uno scienziato arriva un momento del genere, prima o poi, in cui Plutone smette di essere un pianeta. Nell'immaginario comune, gli scienziati sono dei personaggi carichi di entusiasmo, sempre sull'orlo di nuove, grandi scoperte. Sembra quasi che non abbiano mai perso quella incontenibile e genuina curiosità che probabilmente avevano sin da ragazzi, e che li ha portati a fare questo lavoro. Ma non è affatto così.

Molti, se non tutti, hanno uno o più periodi di forti dubbi e realizzano, dopo averla praticata attivamente per qualche tempo, che la scienza non è quell'attività meravigliosa che immaginavano da bambini, e non lo è per tanti, diversi motivi. Ci sono ovviamente quelli più squisitamente logistici, ovvero la precarietà, il doversi spostare continuamente, il futuro incerto che caratterizzano questo lavoro adesso, forse, come non mai. Certo contribuisce la sensazione di doversi vendere continuamente come dei clown perché chi finanzia sono burocrati senza alcun senso della scienza, accompagnata da uno scollamento con il resto della società, che degli scienziati pare non capire né i progressi né i problemi.

Ma la caduta delle maschere ha anche radici più sostanziali. Quando si raggiunge la consapevolezza che la scienza non potrà mai spiegare tutto, che ogni risultato si basa su una serie di assunzioni e approssimazioni, talvolta inesatte, diventa difficile ignorarla. Si inizia a fare scienza credendo di essere liberi, e ci si ritrova legati dentro meccanismi che si fatica a identificare. C'è chi finge di non vederli, e va avanti, un po' per inerzia. Ma c'è anche chi continua a guardarsi intorno, a tratti sfiduciato, però sempre curioso di scoprire cosa succederà di nuovo. C'è chi cambia campo, alla ricerca di un sogno meno perfetto dell'originale, ma forse più sopportabile. E c'è chi osserva la propria disillusione, e la accetta, e cerca di imparare anche da essa. Le maschere sono cadute, Plutone non è più un pianeta e la scienza non è straordinaria come si pensava un tempo. Ma Plutone adesso è un 'pianeta nano', e con esso ne conosciamo già altri quattro; ancora più lontano ci sono una miriade di altri oggetti che ancora aspettano di essere scoperti e classificati. La scienza non sarà straordinaria, ma la natura che essa cerca di descrivere lo è, e la curiosità nei suoi confronti non si spegne così facilmente.

CLAUDIA MIGNONE

Le immagini che accompagnano quest'articolo sono state scelte tra le opere in concorso nell'ambito del programma Catch a Star, una competizione per studenti delle scuole di tutto il mondo indetta annualmente da ESO, l'ente europeo per la ricerca astronomica (www.eso.org).

Il silenzio dell'universo

2008-10-23T22:48:00.007+02:00

Quando scienza e società dimenticano di parlare tra loro

Nel 1977 la NASA lanciava una coppia di sonde, Voyager I e II, alla volta di Giove e Saturno, i due pianeti maggiori alla corte del Sole. Nei dieci anni che seguirono, le sonde inviarono immagini senza precedenti dei due pianeti e dei loro satelliti, per poi proseguire, passando per Urano e Nettuno, verso i confini del sistema solare. Ancora oggi una delle due sonde è in contatto con la terra, ed entrambe proseguono nel loro viaggio attraverso l'ignoto. Ma non è questo il solo motivo che le carica di fascino: a bordo di entrambe le navicelle c'è un disco per grammofono che trasporta una raccolta di suoni caratteristici della nostra civiltà. Saluti in decine di lingue, insieme al rumore delle onde, del vento e dei tuoni. Versi di animali insieme ai discorsi del presidente degli Stati Uniti. E ancora Bach, Beethoven, Stravinsky, Chuck Berry, ritmi africani e canti tradizionali degli indiani d'America. Una versione moderna del classico messaggio nella bottiglia, un segnale della nostra presenza, lanciato verso possibili lontane civiltà extraterrestri. Sono un'astronoma. La mia formazione scientifica mi permette di considerare l'eventualità di un simile ritrovamento estremamente remota, se non praticamente impossibile. Tuttavia, ho sempre trovato quest'idea del disco molto poetica. Sarò forse ingenua, ma l'immagine di Glenn Gould che suona fluttuando insieme ai percussionisti senegalesi nell'immensità dell'universo riesce ancora ad emozionarmi.

Mentre se ne parlava tempo fa tra amici, qualcuno chiese che tipo di dispositivo ci fosse a bordo per riprodurre il disco. Io risposi che non lo sapevo, che probabilmente non c'è nessun dispositivo, del resto nello spazio il suono non si propaga. Lo dissi così, spontaneamente, come un'informazione del tutto ovvia, quasi superflua. Perché dal mio punto di vista è ovvio che nello spazio non si possa udire alcun suono: le onde sonore hanno bisogno di un mezzo per propagarsi, non si propagano nel vuoto. Lo spazio interstellare non è esattamente vuoto, ma rispetto agli standard terrestri è estremamente poco denso. In queste condizioni i suoni non possono propagarsi, è un dato di fatto, e dal mio punto di vista nemmeno tra i più sorprendenti. Evidentemente, questa informazione non era altrettanto scontata per i miei interlocutori. In particolare ricordo la reazione di una mia amica, filosofa, che rimase folgorata da questa notizia a lei del tutto nuova: aveva scoperto il silenzio dell'universo.

Da allora, quando ripenso a quell'episodio non vedo più la sonda Voyager, non vedo più l'immagine romantica di un pezzo di umanità che viaggia nel cosmo. Vedo solo le due reazioni opposte davanti al silenzio dell'universo: assenza di entusiasmo da un lato, eccesso di stupore dall'altro. Nel silenzio dell'universo vedo il silenzio della scienza. La distanza tra gli scienziati e il resto della società sembra essere diventata in alcuni casi abissale, e l'incomunicabilità tra queste due categorie umane rischia di sfociare in un fatale disinteresse reciproco. Difficile, ostica, non per tutti: così la scienza viene spesso percepita nell'immaginario comune. Quando se ne parla nei mezzi di comunicazione di massa, è sempre in termini spettacolari ma in fondo semplicistici, e il messaggio ricevuto dai lettori/ascoltatori è povero e confuso. Con questi presupposti, innescare un circolo vizioso sembra quasi inevitabile: ricevendo poco feedback da parte dei non esperti, gli scienziati si chiudono nella loro torre d'avorio e diventano così ancora più incomprensibili…

Personalmente, credo (e spero) che il divario non sia già diventato irrimediabilmente incolmabile. Da scienziata, non riesco ad immaginare il mio lavoro svincolato dal resto della società. È con questo intento che mi unisco a Futura: per cercare di sanare questo divario, per uscire dalla torre d'avorio e parlare di scienza a chi non se ne occupa. Per scuotere dal silenzio l'universo e scoprire ciò che ha da raccontare.

CLAUDIA MIGNONE

Immagine: Michaela Pavlatova