Per lungo tempo, gli scienziati hanno ritenuto che nell’universo primordiale esistessero solo galassie con un’intensa formazione stellare. Tuttavia, il telescopio spaziale James Webb (Jwst) ha smentito questa convinzione. Un team internazionale di astronomi, guidato dall’Università di Ginevra (Unige), ha recentemente scoperto una galassia eccezionale che sfida i modelli teorici sull’evoluzione cosmica. Analizzando centinaia di spettri raccolti da Webb, i ricercatori hanno individuato una galassia che aveva già smesso di formare stelle in un’epoca in cui la maggior parte delle galassie era ancora in rapida crescita. Lo studio è stato pubblicato su The Astrophysical Journal.

Tre spettri ripresi da NirSpec sovrapposti a un’immagine ripresa dal NirCam, due strumenti a bordo del James Webb Space Telescope. La galassia record è mostrata al centro. Nell’immagine appare in rosso e il suo spettro diminuisce verso sinistra, a lunghezze d’onda corte. Per confronto, gli spettri in alto e in basso, in blu e viola, mostrano galassie tipiche in formazione stellare in un momento simile della storia cosmica. Crediti: Nasa/Csa/Esa, A. Weibel, P. A. Oesch (Università di Ginevra), team Rubies: A. de Graaff (Mpia Heidelberg), G. Brammer (Istituto Niels Bohr), Archivio Dawn Jwst

Nell’universo primordiale, una galassia tipica accresce gas dal mezzo intergalattico circostante e lo trasforma in stelle. Questo processo ne aumenta la massa, portando a un’accrezione di gas ancora più efficiente e accelerando la formazione stellare. Tuttavia, le galassie non crescono all’infinito: a un certo punto, subiscono un fenomeno noto come quenching, che ne arresta la crescita. Le cause del quenching possono essere molteplici: l’esaurimento del gas disponibile per la formazione stellare, il feedback di buchi neri supermassicci, venti stellari e supernove, interazioni con altre galassie e stripping del gas a causa dell’interazione con il mezzo intergalattico denso.

Nell’universo locale, circa la metà delle galassie osservate ha ormai smesso di formare stelle, spegnendosi e cessando di crescere. Gli astronomi le definiscono galassie quiescenti, spente o “rosse e morte”. Queste galassie appaiono rosse perché non ospitano più stelle blu giovani e luminose, ma solo stelle più vecchie, piccole e tendenti al rosso, appunto.

Una percentuale particolarmente elevata di galassie quiescenti si trova tra le più massicce, che spesso presentano una morfologia ellittica. La loro formazione richiede solitamente tempi lunghi, poiché devono accumulare un numero significativo di stelle prima che la formazione stellare si arresti del tutto. Tuttavia, il meccanismo esatto che provoca il quenching nelle galassie resta ancora un mistero irrisolto. «Trovare i primi esempi di galassie massicce quiescenti (Mqg, dall’inglese massive quiescent galaxies) nell’universo primordiale è fondamentale perché getta luce sui loro possibili meccanismi di formazione», dice Pascal Oesch, professore associato presso il Dipartimento di astronomia della Facoltà di scienze di Unige e coautore dell’articolo. La caccia a questi sistemi è da anni uno dei principali obiettivi degli astronomi.

Grazie ai progressi tecnologici, in particolare alla spettroscopia nel vicino infrarosso, è stata confermata la presenza di galassie massicce quiescenti in epoche cosmiche sempre più remote. La loro abbondanza è stata difficile da conciliare con i modelli teorici di formazione delle galassie, che prevedono che tali sistemi richiedano più tempo per formarsi. Con Jwst, questa tensione è stata spinta fino a un redshift di 5 (1,2 miliardi di anni dopo il Big Bang), dove negli ultimi anni sono stati confermati diversi Mqg. Il nuovo studio rivela che queste galassie si sono formate ancora prima e più rapidamente di quanto si pensasse.

Il programma Rubies – acronimo di Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey, uno dei più grandi programmi di ricerca extragalattica a guida europea che utilizza lo strumento NirSpec di Jwst – ha ottenuto osservazioni spettroscopiche di diverse migliaia di galassie, tra cui centinaia di sorgenti appena scoperte dai primi dati di imaging di Jwst. Tra questi nuovi spettri, gli scienziati hanno identificato la più distante galassia massiccia quiescente trovata finora, con un redshift spettroscopico di 7,29 – appena circa 700 milioni di anni dopo il Big Bang. Lo spettro rivela una popolazione stellare sorprendentemente vecchia in un universo così giovane. Una modellizzazione dettagliata dello spettro e dei dati di imaging mostra che la galassia ha formato una massa stellare di oltre dieci miliardi di masse solari nei primi 600 milioni di anni dopo il Big Bang, prima di cessare rapidamente la formazione stellare, confermando così la sua natura quiescente.

Andrea Weibel, student PhD al Dipartimento di Astronomia, Facoltà di Scienze, Unige. Crediti: Weibel, Andrea

«La scoperta di questa galassia, denominata Rubies-Uds-Qg-z7, implica che le galassie massicce quiescenti nei primi miliardi di anni dell’universo sono oltre cento volte più abbondanti di quanto previsto da qualsiasi modello fino a oggi», dice Andrea Weibel, dottorando presso il Dipartimento di astronomia della Facoltà di scienze di Unige e primo autore dell’articolo.

Questo, a sua volta, suggerisce che alcuni fattori chiave nei modelli teorici – come gli effetti dei venti stellari e la potenza dei flussi in uscita alimentati dalla formazione stellare e dai buchi neri massicci – potrebbero necessitare di una revisione: le galassie si sono spente molto prima di quanto questi modelli sono in grado di prevedere.

Infine, le dimensioni straordinariamente ridotte di questa galassia – appena 650 anni luce – indicano un’alta densità di massa stellare, paragonabile alle più elevate densità centrali osservate nelle galassie quiescenti a redshift leggermente inferiori (z ~2-5). È probabile che queste galassie si evolvano nei nuclei delle ellittiche più antiche e massicce dell’universo locale.

«La scoperta di Rubies-Uds-Qg-z7 fornisce la prima forte evidenza che i centri di alcune galassie ellittiche massicce vicine potrebbero essere già presenti fin dalle prime centinaia di milioni di anni dell’universo», conclude Anna de Graaff, principal investigator del programma Rubies, del Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg e seconda autrice dello studio.

Per saperne di più:

• Leggi su Astrophysical Journal l’articolo “RUBIES Reveals a Massive Quiescent Galaxy at z = 7.3” di Andrea Weibel, Anna de Graaff, David J. Setton, Tim B. Miller, Pascal A. Oesch, Gabriel Brammer, Claudia D. P. Lagos, Katherine E. Whitaker, Christina C. Williams, Josephine F.W. Baggen, Rachel Bezanson, Leindert A. Boogaard, Nikko J. Cleri, Jenny E. Greene, Michaela Hirschmann, Raphael E. Hviding, Adarsh Kuruvanthodi, Ivo Labbé, Joel Leja, Michael V. Maseda, Jorryt Matthee, Ian McConachie, Rohan P. Naidu, Guido Roberts-Borsani, Daniel Schaerer, Katherine A. Suess, Francesco Valentino, Pieter van Dokkum e Bingjie Wang

,La sera del 23 aprile del 2019, il cielo a nord della Repubblica di Costa Rica è stato illuminato per qualche istante dal un lampo improvviso. Il fenomeno luminoso, immortalato da diverse telecamere, si è presto rivelato essere una meteora, la scia luminosa causata da un meteoroide entrato in contatto con l’atmosfera terrestre. Pochi istanti dopo, infatti, al bagliore è seguita la caduta al suolo di numerosi frammenti di roccia, il più grosso dei quali, rinvenuto all’interno di una casa, pesava oltre un chilogrammo.

Il frammento di 146 grammi del meteorite di Agus Zarcas utilizzato in questo studio. Crediti: Arizona State University / Seti Institute

I frammenti in questione, il cui peso complessivo si aggira intorno ai 30 chilogrammi, sono quelli della meteorite di Aguas Zarcas: dopo la meteorite di Murchison, la più massiccia condrite carbonacea ad aver raggiunto la Terra. Così chiamata dal nome della città costaricana in cui è caduta, Aguas Zarcas, appunto, la meteorite è stata ampiamente caratterizzata dal punto di vista chimico. Grazie alla grande quantità di frammenti disponibili, è stata utilizzata in diversi esperimenti di impatto e studi petrologici. Poco si sa, tuttavia, circa la traiettoria, la curva di luce e l’orbita del meteoroide che l’ha originata. Un team di ricercatori guidati dal Seti Institute di Mountain View, in California, ha ora colmato questa lacuna.

Per riuscire ad ottenere le informazioni necessarie, i ricercatori hanno passato al setaccio i numerosi filmati che hanno immortalato il bolide, da quelli ripresi dalle telecamere di sicurezza di diverse istituzioni locali a quelli girati dalle dashcam installate sulle automobili dei cittadini che hanno assistito al raro fenomeno. I video originali sono stati esaminati minuziosamente, fotogramma per fotogramma, contrassegnando in ciascuno la posizione del frammento principale. Una volta identificato, i ricercatori hanno determinato la posizione dell’orizzonte e delle direzioni cardinali (nord, sud, est, ovest) per avere un adeguato riferimento geografico. Successivamente, utilizzando il software Stellarium, hanno determinato l’azimut (l’angolo orizzontale rispetto al nord) e l’elevazione (l’altezza angolare sopra l’orizzonte) di queste posizioni nel campo visivo di ciascuna ripresa. Due stelle riconoscibili in un video – Sirio e Betelgeuse – hanno consentito una calibrazione assoluta della posizione e dell’orientamento dell’orizzonte. Infine, utilizzando metodi di triangolazione e di allineamento astrometrico, hanno derivato la posizione del meteorite in ogni istante e ricostruito la traiettoria. Inoltre, analizzando la variazione della posizione nel tempo nei vari fotogrammi, hanno ricavato la velocità iniziale, quindi hanno stimato la massa e la densità del frammento.

Lo studio della roccia non si è fermato qui. Misurando l’intensità della luce nei vari fotogrammi video e sottraendola con il segnale di fondo, i ricercatori ne hanno determinato anche la curva di luce, che è stata poi allineata con i dati di luminosità ottenuti dal Geostationary Lightning Mapper (Glm), un satellite che ha osservato il flare luminoso prodotto dal bolide.

Immagine che mostra la posizione delle telecamere che hanno catturato il bolide rispetto alla sua traiettoria. Crediti: Peter Jenniskens et al., Meteoritics & Planetary Science, 2025

L’ultima analisi condotta ha riguardato la stima della concentrazione di alcuni radionuclidi in un frammento conservato all’Arizona State University. L’indagine, eseguita per determinare le dimensioni originali e l’età del meteoroide, è stata effettuata mediante tecniche di spettrometria non distruttiva nella facility SubTerranean Low-Level Assay (Stella) dei Laboratori nazionali del Gran Sasso.

I risultati della ricerca, pubblicati di recente sulla rivista Meteoritics & Planetary Science, indicano che il meteoroide di Aguas Zarcas si è avvicinato alla Terra su una traiettoria quasi verticale, seguendo un’orbita con una bassa inclinazione. Aveva un diametro di 60 cm e una massa di circa 250 chilogrammi, metà della quale sarebbe sopravvissuta fino a 32 chilometri di altitudine. Il bolide, proveniente da ovest-nordovest, viaggiava ad una velocità di circa 14 chilometri al secondo, frammentarsi a qualche decina di chilometri di altitudine.

«Il meteoroide ha attraversato l’atmosfera terrestre fino a un’altitudine di 25 chilometri, dove la massa residua si è infine disgregata», dice a questo proposito Peter Jenniskens, ricercatore al Seti Institute di Mountain View e primo autore dello studio. «A quel punto, ha prodotto un bagliore luminoso rilevato dai satelliti in orbita».

Le analisi suggeriscono inoltre che il meteoroide provenga dalla fascia principale degli asteroidi, e che si sia staccato dal suo progenitore, probabilmente un asteroide della famiglia Themis, circa due milioni di anni fa. Il corpo celeste avrebbe quindi attraversato lo spazio interplanetario senza mai collidere con altri corpi, il che avrebbe permesso alla roccia di rimanere strutturalmente integra, priva delle fratture che solitamente indeboliscono molti meteoriti.

Alcuni fotogrammi dei video utilizzati nello studio per ricostruire l’identikit del meteoroide di Aguas Zarcas. Crediti: Peter Jenniskens et al., Meteoritics & Planetary Science, 2025

«Riteniamo che questo oggetto celeste provenga da un asteroide più grande situato nella fascia degli asteroidi, probabilmente nelle sue regioni esterne», aggiunge Jenniskens. «Una volta staccatosi dal progenitore, il corpo celeste ha viaggiato per due milioni di anni prima di raggiungere la Terra, evitando di frantumarsi lungo il tragitto».

Questa circostanza, insieme alla bassa inclinazione dell’orbita con cui avrebbe approcciato la Terra e alla sua elevata resistenza, ha fatto in modo che una frazione relativamente grande del corpo celeste sopravvivesse all’ingresso e al passaggio nell’atmosfera terrestre, e che diversi frammenti raggiungessero il suolo.

«Del meteorite di Aguas Zarcas sono stati recuperati ben 27 chili di frammenti» conclude Jenniskens. «Si tratta della più grande massa di rocce di questo tipo raccolta dopo quella del meteorite di Murchison, caduto in Australia nel 1969».

Per saperne di più:

• Leggi su Meteoritics & Planetary Science l’articolo “Orbit, meteoroid size, and cosmic ray exposure history of the Aguas Zarcas CM2 breccia”, di Peter Jenniskens, Gerardo J. Soto, Gabriel Goncalves Silva, Oscar Lücke, Pilar Madrigal, Tatiana Ballestero, Carolina Salas Matamoros, Paulo Ruiz Cubillo, Daniela Cardozo Mourao, Othon Cabo Winter, Rafael Sfair, Clemens E. Tillier, Jim Albers, Laurence A. J. Garvie, Karen Ziegler, Qing-zhu Yin, Matthew E. Sanborn, Henner Busemann, My E. I. Riebe, Kees C. Welten, Marc W. Caffee, Matthias Laubenstein, Darrel K. Robertson e David Nesvorny

Ricorderete senz’altro l’asteroide near-Earth 2024 YR4, salito agli onori della cronaca perché il 18 febbraio 2025 aveva raggiunto una probabilità d’impatto con la Terra del 3 per cento per il 22 dicembre 2032. Questa probabilità, relativamente elevata per un near-Earth, era crollata a zero nei giorni successivi, grazie a nuove osservazioni astrometriche fatte con il Vlt dell’Eso che hanno permesso di ridurre l’incertezza sui parametri orbitali. Naturalmente, Nasa, Esa e tutta la comunità mondiale di ricercatori che si dedica alla difesa planetaria hanno continuato a osservare l’asteroide. Una delle domande cruciali che attendevano ancora risposta era quali fossero le sue esatte dimensioni, perché il valore del diametro è un parametro importante per stabilire l’effettivo danno nel caso di collisione. Si sapeva che il diametro di 2024 YR4 era compreso fra 40 e 90 metri, ma un valore più preciso richiedeva la conoscenza della riflettività superficiale dell’asteroide che era del tutto ignota. Ora finalmente sappiamo quanto è grande 2024 YR4 con un piccolo margine di incertezza.

Grafico che mostra tutte le possibili posizioni (punti gialli), dell’asteroide 2024 YR4 il 22 dicembre 2032. Come si vede la Luna si trova molto vicino alla nube di asteroidi virtuali. Le posizioni sono calcolate con i dati orbitali del 2 aprile 2025. Crediti: Nasa Jpl/Cneos

Nuove osservazioni nell’infrarosso medio e vicino fatte con il James Webb Space Telescope della Nasa l’8 e il 26 marzo 2025, hanno permesso di stabilire la quantità di radiazione solare che 2024 Yr4 assorbe e riemette nello spazio nell’infrarosso. Questo valore, confrontato con la quantità di luce solare che l’asteroide riflette direttamente nello spazio (senza assorbirla), permette di stimare la riflettività superficiale e quindi il diametro.

Dai dati del Jwst si stima che 2024 YR4 abbia una dimensione compresa fra 53 e 67 metri, circa le dimensioni dell’asteroide responsabile della catastrofe di Tunguska. Questo intervallo di dimensioni corrisponde a una riflettività che va dall’8 al 18 per cento, coerente con le osservazioni telescopiche dal suolo che avevano stabilito che 2024 YR4 era un asteroide di tipo S.

I ricercatori del Center for Near Earth Object Studies della Nasa hanno anche aggiornato la probabilità che 2024 YR4 colpisca la Luna il 22 dicembre 2032. Dall’1,7 per cento di fine febbraio siamo passati al 3,8 per cento attuale. Questo non significa che la nostra Luna sia “spacciata”, prima di tutto perché c’è una probabilità del 96,2 per cento che l’asteroide la manchi. Anche nel caso di collisione, che avverrebbe alla velocità di circa 14 km/s, si creerebbe solo un piccolo cratere da impatto del diametro di circa 1,5-2 km e niente di più: il nostro satellite ha sostenuto collisioni ben più importanti nel suo passato, come testimoniano gli enormi crateri da impatto che si trovano sulla sua superficie e l’orbita lunare non ne risentirebbe. Dopo metà aprile, l’asteroide 2024 YR4 sarà troppo lontano e debole per essere osservato dai telescopi al suolo, ma il Jwst osserverà di nuovo l’asteroide a maggio. Con le nuove osservazioni sarà possibile aggiornare la probabilità d’impatto con la Luna che potrebbe salire oppure scendere a zero, come è successo con la Terra. Tutto dipenderà dalla nuova posizione della nube di asteroidi virtuali.

Per saperne di più:

• Leggi l’articolo “JWST Observations of Potentially Hazardous Asteroid 2024 YR4” di A. S. Rivkin e colleghi.
• Leggi la news “NASA Update on the Size Estimate and Lunar Impact Probability of Asteroid 2024 YR4” di Molly Wasser.
• Leggi su Media Inaf l’articolo “Asteroide 2024 YR4, la storia si ripete” di Albino Carbognani
• Leggi su Media Inaf l’articolo “Sulle montagne russe con 2024 YR4” di Albino Carbognani

La polvere di Luna, o regolite, è davvero insidiosa. Lo sanno bene gli astronauti delle missioni Apollo: la regolite si attacca ovunque, sbuffa e si solleva dal suolo coprendo la visuale e rendendo complicate anche le manovre di allunaggio e decollo. È un pericolo per elettronica, per gli strumenti, e per qualunque oggetto sul quale riesca ad aderire – cosa che le riesce benissimo, a causa della sua connaturata carica elettrostatica. Insomma, un problema da non sottovalutare quando si progetta una permanenza a lungo termine dell’uomo sulla Luna. E se il nemico non puoi sconfiggerlo, meglio allora cercare di portarlo dalla tua parte: uno studio pubblicato nella rivista Device di Cell Press presenta l’ideazione di celle solari fatte di polvere lunare “simulata”. Queste celle convertono la luce solare in energia in modo efficiente, resistono ai danni delle radiazioni e riducono la necessità di trasportare materiali pesanti nello spazio, e non da ultimo costituiscono una soluzione a una delle maggiori sfide dell’esplorazione spaziale: trovare fonti di energia affidabili.

Rappresentazione di un parco fotovoltaico sulla Luna, in cui le celle sono fatte di regolite grezza. Sono mostrati robot che prelevano la regolite grezza e la portano in un impianto di produzione, che fabbrica celle solari lunari a base di perovskite. In seguito, rover o astronauti automatizzati installeranno le celle solari prodotte per alimentare future abitazioni sulla Luna o addirittura città. Crediti: Sercan Özen

«Le celle solari oggi utilizzate nello spazio sono straordinarie e raggiungono efficienze del 30 per cento o addirittura del 40 per cento, ma questa efficienza ha un prezzo», spiega Felix Lang dell’Università di Potsdam, in Germania, che ha guidato il progetto. «Sono molto costose e relativamente pesanti, perché utilizzano vetro o una spessa pellicola come copertura. È difficile giustificare il trasporto di tutte queste celle nello spazio».

Invece di trasportare le celle solari dalla Terra, dunque, in vista della costruzione di una base lunare permanente la soluzione più sensata sarebbe utilizzare i materiali disponibili sulla Luna stessa. E qui entra in gioco la regolite: l’obiettivo è sostituire il vetro terrestre con quello ricavato dalla regolite lunare, riducendo così la massa di lancio di un veicolo spaziale del 99,4 per cento, e abbattendo il 99 per cento dei costi di trasporto.

Come dicevamo, per mettere alla prova l’idea i ricercatori non hanno usato la vera regolite lunare, bensì un materiale progettato per simulare la polvere che copre il nostro satellite. Materiale che hanno poi fuso per creare il vetro con cui hanno costruito le celle solari. L’altro materiale impiegato, assieme al vetro lunare, per il coating delle celle è la perovskite, un cristallo abbastanza economico e facile da produrre, ma soprattutto in grado di assorbire uno spettro più ampio di frequenze rispetto al silicio e molto efficiente nel trasformare la luce solare in elettricità. Secondo i calcoli, in uno scenario simile alla base lunare immaginata dall’Esa, portando sulla Luna un kg di precursori di perovskite, insieme a circa 1,12 tonnellate di regolite raccolte sul posto, è quanto occorre per fabbricare circa 400 metri quadrati di celle solari.

«Se si riduce il peso del 99 per cento, non c’è bisogno di avere celle solari ultra-efficienti al 30 per cento, basta produrne di più sulla Luna», sottolinea Lang. «Inoltre, le nostre celle sono più stabili contro le radiazioni, mentre le altre si degradano nel tempo».

Il vetro standard, infatti, si scurisce lentamente nello spazio, bloccando la luce solare e riducendo l’efficienza. Ma il vetro lunare ha una tonalità marrone naturale dovuta alle impurità della polvere lunare che lo costituisce, non si scurisce ulteriormente e rende le celle più resistenti alle radiazioni. E stando a quanto riportato dagli autori è anche più facile da fabbricare, poiché non richiede un processo di purificazione complesso e per fondere la regolite basterebbero le temperature raggiunte concentrando la luce solare. L’efficienza ottenuta, per ora, è del 10 per cento, ma con un vetro lunare più chiaro che lascia passare più luce si pensa di poter raggiungere il 23 per cento.

Immagine del materiale usato per simulare la regolite lunare, vetro lunare e celle solari lunari. L’inserto mostra una micrografia in sezione trasversale e la struttura cristallina della perovskite. Crediti: Felix Lang

Finita la lista dei pro, è ora di leggere anche quella dei contro. Il primo, la gravità lunare: minore rispetto a quella terrestre, potrebbe cambiare il modo in cui si forma il vetro lunare. Inoltre, i solventi attualmente utilizzati per lavorare la perovskite non funzionano nel vuoto della Luna. Infine, gli sbalzi di temperatura causati dall’assenza dell’atmosfera potrebbero minacciare la stabilità dei materiali.

Insidiosa la regolite, dicevamo all’inizio. Eppure, trasformarla in vetro per pannelli fotovoltaici non è la prima applicazione utile che gli scienziati hanno pensato per questa polvere extraterrestre: già si è pensato a un metodo per estrarne acqua da usare come combustibile, e anche di costruirci dei mattoni per fabbricare strutture in loco. Per scoprire se le celle solari prodotte con la polvere lunare sono veramente valide, però, bisognerà lanciare un esperimento su piccola scala direttamente sulla Luna e vedere cosa succede davvero.

Per saperne di più:

• Leggi su Device di Cell Press l’articolo “Moon photovoltaics utilizing lunar regolith and halide perovskites“, di Julian Mauricio Cuervo Ortiz, Juan Carlos Gines Palomares, Sercan Ozen, Marlene Härtel, Sema Sarisozen, Alina Dittwald, Georgios Kourkafas, Andrés Felipe Castro-Méndez,1 Francisco Peña-Camargo, Biruk Alebachew Seid, Jürgen Bundesman, Andrea Denker, Heinz-Christoph Neitzert, Dieter Neher, Enrico Stoll, Stefan Linke e Felix Lang

Immagine tridimensionale a colori del vulcano Sapas Mons, su Venere. Questo vulcano, ripreso dalla sonda Magellano della Nasa è alto 1,5 chilometri e potrebbe essere ancora attivo. Crediti: Nasa

Un mondo rovente e costellato da decine di migliaia di vulcani: questo è Venere, il secondo pianeta del Sistema solare, che nasconde sotto la sua crosta superficiale i segreti delle eruzioni di lava incandescente. Da tempo, infatti, gli scienziati si interrogano su come il calore proveniente dall’interno del pianeta possa arrivare in superficie. Nonostante i numerosi studi, la storia geologica venusiana potrebbe essere ancora più dinamica di quanto si pensasse.

«Nessuno finora aveva mai considerato la possibilità di una convezione nella crosta di Venere», dichiara Slava Solomatov, professore di scienze terrestri, ambientali e planetarie alla Washington University di St. Louis e primo autore dello studio pubblicato sulla rivista Physics of Earth and Planetary Interiors. «I nostri calcoli suggeriscono che la convezione è possibile, anzi addirittura probabile. Se ciò fosse vero, ci darebbe nuove informazioni sull’evoluzione del pianeta».

Ma cosa si intende per convezione? Si tratta di un processo ben noto in geologia, che si verifica quando il materiale riscaldato sale verso la superficie di un pianeta e quello più freddo scende, creando una sorta di “nastro trasportatore” costantemente in funzione. Sulla Terra, la convezione avviene nelle profondità del mantello e fornisce l’energia che guida la tettonica a placche. La crosta terrestre, spessa circa quaranta chilometri nei continenti e sei chilometri nei bacini oceanici, è troppo sottile e fredda per sostenere la convezione, spiega Solomatov. Al contrario, la crosta di Venere potrebbe avere lo spessore – dai 30 ai 90 chilometri circa, a seconda della posizione – la temperatura e la composizione rocciosa ideali per far funzionare il nastro trasportatore.

Solomatov e il coautore Chhavi Jain, hanno verificato questa possibilità applicando alcune nuove teorie fluidodinamiche sviluppate in laboratorio. I calcoli suggerirebbero, in effetti, che la crosta venusiana possa supportare la convezione e che questa riesca ad avere un ruolo centrale nel trasporto di calore e nella formazione delle strutture superficiali del pianeta. «La convezione nella crosta potrebbe essere proprio il meccanismo chiave mancante», afferma Solomatov.

Nel 2024, i due ricercatori hanno utilizzato un approccio simile per indagare la convezione crostale su Mercurio. Ma su questo pianeta del Sistema solare, troppo piccolo e raffreddatosi in modo significativo ormai oltre 4,5 miliardi di anni fa, la convezione probabilmente non avviene nel mantello.

Mappa topografica della superficie di Venere. Il mosaico è stato creato utilizzando i dati radar ad alta risoluzione della missione Magellano della Nasa (circa 75 metri per pixel). Crediti: Nasa / Jpl / Caltech (McAuley)

Venere, invece, è un pianeta caldo sia all’interno che all’esterno. Le temperature superficiali superano i 460 gradi centigradi e i suoi vulcani e altre caratteristiche superficiali mostrano chiari segni di fusione. Tracce talmente evidenti che, nel 2023, Paul Byrne, collega di Solomatov e professore associato di scienze terrestri, ambientali e planetarie, ha pubblicato un atlante di 85 mila vulcani venusiani basandosi sulle immagini radar della missione Magellano della Nasa.

Ora, i nuovi risultati potrebbero costruire un nuovo quadro teorico per spiegare questa immensa attività vulcanica? «La possibilità che meccanismi convettivi su Venere possano aver luogo all’interno della crosta, e non nel mantello come avviene sulla Terra, oltre a rappresentare una novità, apre a sviluppi interessanti nella comprensione della geologia e del vulcanismo venusiano», afferma Piero D’Incecco, non coinvolto nello studio ma esperto di geologia planetaria dell’Osservatorio Astronomico d’Abruzzo dell’Inaf e coordinatore del progetto Avengers, che analizza il vulcanismo recente di Venere utilizzando analoghi terrestri. «Sarà, ad esempio, interessante capire se esiste una relazione tra il meccanismo di convezione crostale e la posizione delle numerose strutture vulcaniche presenti sulla superficie di Venere, in particolare quelle geologicamente più recenti».

Il picco vulcanico Idunn Mons. La sovrapposizione colorata mostra i modelli di calore derivati dai dati di luminosità della superficie raccolti dallo spettrometro di immagini termiche nel visibile e nell’infrarosso. Questo vulcano e tutta la regione circostante sono al centro degli studi di Piero D’Incecco (OA Abruzzo) che proposto l’area come landing site per il lander della missione russa Venera-D. Crediti: Esa/Nasa/Jpl

Le implicazioni dello studio sembrano essere notevoli, dunque. Se confermata, la convezione crostale potrebbe rivoluzionare la comprensione di Venere, aprire a un modo completamente nuovo di pensare alla geologia superficiale del pianeta e fornire nuovi dati per l’interpretazione delle sue anomalie gravitazionali e topografiche. Inoltre, potrebbe suggerire nuovi scenari per la formazione e l’evoluzione di altri corpi planetari.

La conferma delle ipotesi di Solomatov potrebbe arrivare dalle prossime missioni su Venere e, se la convezione nella crosta di Venere verrà confermata, il nostro modo di vedere il pianeta cambierà radicalmente, rivelando un mondo ancora più dinamico di quanto immaginato. «Le future missioni attualmente selezionate per il lancio – come ad esempio Veritas della Nasa, EnVision dell’Esa e Roscosmos Venera-D – forniranno dati ancor più accurati di temperatura e densità della crosta, e consentiranno di analizzare meglio l’eventualità di una convezione crostale su Venere», conclude D’Incecco.

Per saperne di più:

• Leggi su Physics of Earth and Planetary Interiors l’articolo “On the possibility of convection in the Venusian crust” di Viatcheslav S. Solomatov e Chhavi Jain

L’esperimento Aeḡis (Antimatter Experiment: Gravity Interferometry and Spectroscopy), in corso al Cern con la collaborazione dell’Infn, ha ottenuto un importante risultato pubblicato ieri, 2 aprile 2025, sulla rivista Science Advances.

I ricercatori e le ricercatrici di Aeḡis hanno sviluppato un’idea innovativa per studiare l’antimateria: hanno “hackerato” un sensore di immagine comunemente utilizzato nelle fotocamere dei telefoni cellulari, normalmente usato per trasformare la luce in ingresso in un’immagine digitale, modificandolo per rivelare le antiparticelle in arrivo. L’uso di questi sensori (chiamati Cmos, Complementary Metal Oxide Semiconductor), che hanno pixel di silicio di dimensioni inferiori a un micrometro, ha portato a risultati senza precedenti.

Optical Photon and Antimatter Imager con 60 sensori Sony Imx686 integrati. Crediti: Andreas Heddergott/Tum

L’esperimento, infatti, ha stabilito un nuovo record mondiale di risoluzione nella rivelazione delle annichilazioni di antimateria, riuscendo a determinare la posizione dell’impatto degli antiprotoni sulla superficie del sensore con una precisione di 600 nanometri. Oltre al punto di impatto, il sensore ha dimostrato di essere in grado di rivelare la traiettoria dei frammenti risultanti dall’annichilazione con la più alta risoluzione mai raggiunta finora in un rivelatore a pixel.

Aeḡis è uno degli esperimenti attivi nella Antimatter Factory del Cern e vede l’Infn tra i principali finanziatori: ha come obiettivo scientifico la misura dell’accelerazione gravitazionale dell’antidrogeno. Questa misura ha lo scopo di verificare la validità del principio di equivalenza debole di Einstein, uno dei capisaldi della teoria della Relatività generale, anche per l’antimateria.

«Questo sensore rappresenta un vero e proprio punto di svolta per l’osservazione della piccola deviazione causata dalla gravità in un fascio di antidrogeno che si muove orizzontalmente, e potrebbe avere un impatto significativo anche più in generale per la fisica delle particelle, specialmente in esperimenti dove l’alta risoluzione di posizione è cruciale», spiega Ruggero Caravita, ricercatore Infn del Centro nazionale Tifpa di Trento e responsabile della collaborazione Aeḡis. «Grazie a questa straordinaria risoluzione, siamo anche in grado di distinguere le diverse tipologie di frammenti delle annichilazioni, frammenti nucleari, particelle alpha, protoni e pioni, e potremo fare un salto in avanti nella comprensione delle interazioni tra antiprotoni a bassa energia e materiali».

«Tuttavia, un singolo sensore non è sufficiente per la maggior parte degli scopi, date le sue ridotte dimensioni», aggiunge Francesco Guatieri della Research Neutron Source Frm II della Technical University di Monaco, coordinatore della ricerca. «Per questo abbiamo integrato 60 di questi sensori in un singolo dispositivo, l’Optical Photon and Antimatter Imager (Ophanim), ottenendo il rivelatore fotografico con il maggior numero di pixel attualmente operativo: 3840 megapixel. Questo ci permette di avere sia altissima risoluzione, sia una buona superficie di raccolta delle particelle».

Il rivelatore realizzato è l’equivalente elettronico di una lastra fotografica. Confrontando la risoluzione di ciascun sensore con il record di tracciamento delle particelle in un rivelatore a emulsione, che si attesta intorno a 300 nanometri (ottenuto dall’esperimento Opera ai Laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Infn nel 2008), si osserva che il nuovo dispositivo raggiunge una risoluzione praticamente equivalente, ma in modalità elettronica, rendendo quindi i dati immediatamente leggibili.

L’Infn è tra i protagonisti scientifici e tra i principali finanziatori dell’esperimento Aeḡis, da sempre a trazione italiana, e ora inserito nel contesto della collaborazione Lea (Low Energy Antimatter) dell’Infn, che raggruppa in un unico progetto le diverse attività scientifiche dell’Istituto in questo settore. Della collaborazione scientifica Aeḡis fanno parte gruppi di ricerca del Centro nazionale dell’Infn Tifpa e dell’Università di Trento, della Sezione dell’Infn dell’Università Statale di Milano, del Politecnico di Milano, e della Sezione Infn di Pavia e dell’Università di Brescia.

Per saperne di più:

• Leggi su Science Advances l’articolo “Real-time antiproton annihilation vertexing with submicrometer resolution”, di Michael Berghold, Davide Orsucci, et al.

Immagine dell’ammasso stellare M67. Crediti: Sloan Digital Sky Survey/ Wikipedia

Le stelle non sono solo oggetti celesti lontani, ma veri e propri testimoni del passato e del futuro dell’universo. Le loro “melodie cosmiche” rivelano segreti nascosti, offrendo uno sguardo unico sull’evoluzione della nostra galassia e sul destino che ci attende. È quanto afferma il team di ricerca guidato da Claudia Reyes, ricercatrice alla University of New South Wales (Unsw) di Sydney (Australia) e prima autrice di uno studio pubblicato oggi su Nature. Il lavoro ha analizzato 27 stelle che si trovano nell’ammasso stellare M67, situato a 2700 anni luce dalla Terra. Stelle nate tutte dalla stessa nube di gas, circa quattro miliardi di anni fa. Pur avendo una composizione chimica simile, presentano masse diverse, e questo le rende perfette per studiare l’evoluzione stellare come se la osservassimo in “tempo reale”, perché la velocità con cui le stelle evolvono dipende essenzialmente dalla loro massa.

«Quando studiamo le stelle in un ammasso, possiamo osservare l’intero processo evolutivo di ciascuna di esse», spiega Reyes, sottolienando come M67 sia in quetso senso un ammasso speciale, perché include una vasta gamma di stelle “giganti”, che vanno dalle subgiganti più piccole e meno evolute, fino alle giganti rosse, stelle più mature.

«Studiare una sequenza evolutiva così lunga come quella che abbiamo osservato in questo ammasso è una novità assoluta», aggiunge Dennis Stello della Unsw, co-autore dello studio. «La principale difficoltà in astronomia è infatti determinare l’età di una stella, poiché non è la superficie a rivelarla, ma ciò che accade al suo interno».

Ciò che ha permesso, in questo studio, di determinare con precisione l’età e la massa delle stelle è stata la loro frequenza di oscillazione. Ogni stella “suona” a una frequenza unica, che dipende dalle proprietà fisiche del suo interno, come densità, temperatura e – per l’appunto – età. Gli scienziati hanno utilizzato i dati raccolti dalla missione Kepler K2 per “ascoltare” e misurare queste oscillazioni. «La frequenza con cui uno strumento vibra o “suona” risente delle proprietà fisiche del materiale attraverso cui il suono viaggia», prosegue Stello, «Per le stelle è lo stesso: è possibile “ascoltare” una stella in base al modo in cui vibra. Possiamo osservare la vibrazione, o l’effetto della vibrazione, del suono proprio come si può vedere la vibrazione di una corda di violino».

In particolare, le stelle più grandi emettono “suoni” più profondi, mentre quelle più piccole producono “suoni” acuti. Inoltre, nessuna di esse emette una sola nota: ogni stella genera una vera e propria sinfonia di suoni provenienti dal suo interno. Studiarle è dunque un po’ come ascoltare un’orchestra mentre suona una sinfonia e provare a identificare tutti gli strumenti che la compongono in base al suono.

Ma se nello spazio non esiste il suono, poiché privo di particelle che permettano la trasmissione delle vibrazioni acustiche, come hanno fatto gli scienziati ad “ascoltare” le stelle? Grazie alle fluttuazioni nella loro luminosità. «Ogni stella è come una palla di gas che respira, raffreddandosi e riscaldandosi, con lievi cambiamenti in luminosità», spiega Stello. «Sono queste fluttuazioni di luminosità ciò che abbiamo osservato e misurato per determinare le frequenze del suono».

Man mano che le stelle evolvono verso la fase di giganti rosse, le loro frequenze cambiano e assumono comportamenti differenti. Questi cambiamenti possono fornire informazioni sulla loro evoluzione e rivelare dettagli sulle loro proprietà interne. Studiando le 27 stelle dell’ammasso M67, i ricercatori sono riusciti per la prima volta a osservare la relazione tra le piccole e grandi differenze di frequenza nelle stelle giganti – relazione che ora può essere applicata anche a singole stelle.

Ad esempio, secondo gli autori, poiché le stelle di M67 hanno un’età e una composizione chimica simile a quelle del Sole, sono in grado di offrire informazioni cruciali sulla formazione e sull’evoluzione del nostro sistema solare, nonché sul destino della nostra stella. «Questo studio ci permette di penetrare nei meccanismi fisici più profondi che avvengono all’interno delle stelle», conclude Stello. «È importante per noi poter costruire modelli evolutivi di cui possiamo fidarci per predire cosa accadrà al Sole e ad altre stelle man mano che invecchiano».

Il prossimo passo per gli scienziati sarà analizzare queste “sinfonie” del cielo con un nuovo approccio, aprendo così nuove possibilità per comprendere meglio l’universo e le stelle che lo popolano. «Torneremo ad analizzare i dati raccolti negli anni passati per cercare queste frequenze particolari che nessuno aveva mai notato prima», conclude Reyes.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature l’articolo “Acoustic modes in M67 cluster stars trace deepening convective envelopes” di Claudia Reyes, Dennis Stello, Joel Ong, Christopher Lindsay, Marc Hon e Timothy R. Bedding

Da venerdì 4 a domenica 6 aprile è tempo di Play – Festival del Gioco, la più importante manifestazione italiana dedicata ai giochi analogici, che quest’anno si sposta da Modena e approda a Bologna, nei padiglioni 15, 18, 19 e 20 del quartiere fieristico. La sedicesima edizione del festival, incentrata sul tema dell’Evoluzione, vedrà come tutti gli anni dal 2019 la partecipazione, nell’Area scientifica, dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), con una serie di attività che coniugano il gioco con l’astronomia.

Play è la più importante manifestazione italiana dedicata ai giochi analogici, segmento stimato in Italia a circa 1,7 miliardi di euro nel 2024, con una crescita annuale che si attesta tra il 10 e il 15 per cento e circa 800 nuovi titoli lanciati ogni anno. Con il suo arrivo a Bologna, il quartiere fieristico si trasformerà per la prima volta in una gigantesca ludoteca: 43mila metri quadrati coperti, quattro padiglioni, oltre duecento espositori, tremila tavoli da gioco disponibili gratuitamente e più di 700 eventi in calendario.

Attività Inaf a Play 2025 (cliccare per i dettagli)

Sfide a Pixel – Padiglione 15 E17

Tra gli ospiti del Festival più attesi spicca Phil Eklund, ingegnere aerospaziale oltre che game designer fra i più originali e celebrati al mondo. Sabato 5 aprile alle 15:00 l’Inaf spera di averlo nel proprio stand (padiglione 15 – E17) in occasione della presentazione di Pixel – Picture (of) the Universe. Pixel è un gioco strategico competitivo in cui i giocatori assumono il ruolo di direttori di centri di ricerca astrofisica, ciascuno impegnato a costruire prestigio scientifico. Il gioco, ideato insieme al direttore artistico di Play Andrea Ligabue dal gruppo di lavoro dell’Inaf dedicato al gioco, unisce una meccanica centrale e originale ispirata alla risoluzione delle immagini in astrofisica e inoltre rende le dinamiche sociali e istituzionali della ricerca scientifica reale attraverso la gestione delle risorse. Pur essendo principalmente competitivo, il gioco include anche alcuni elementi cooperativi, come l’utilizzo condiviso di un telescopio spaziale.

L’Area scientifica di Play occupa quasi metà del padiglione 15, e nei giorni del festival verrà animata dalle istituzioni partecipanti al Game Science Research Center (Gsrc) di Lucca e da altre che si stanno avvicinando al Centro. In questa area i visitatori potranno cimentarsi in giochi originali prodotti dalle varie istituzioni e provare giochi commerciali a tema scientifico.

Dialoghi tra gioco e scienza – Padiglione 15 E27

Se vi interessano anche aspetti di design e di ricerca sul gioco, vi consigliamo di sfogliare il programma dell’Area talk del Gsrc (padiglione 15 – E27). L’Inaf sarà presente venerdì 4 alle 12:00 in dialogo con Christian Lavarian, astronomy area manager del Muse di Trento, per un confronto di esperienze sul gioco come strumento di comunicazione, divulgazione ed educazione all’Inaf e al Muse.

Sabato alle 11 Stefania Varano dell’Inaf discuterà con Proximadi Larp (Giochi di ruolo dal vivo) in contesti scientifici ed educativi, presentando The Null Hypothesis, un progetto congiunto per un Larp alla Stazione radioastronomica di Medicina. Sempre con Stefania Varano, questa volta però nel padiglione 20 ammezzato, alle ore 18 di sabato, dialogo con i due designer Five Little Crows e Fumble Gdr sugli elementi base del gioco: Ritmo, Tensione e Flow.

Sempre sabato, alle ore 12:00, si parlerà dell’uso del gioco per comunicare la scienza, coinvolgere i cittadini nei dibattiti su temi scientifici e favorire la formazione di competenze scientifiche nelle scuole. Con Nico Pitrelli, direttore del Master in comunicazione della scienza “Franco Prattico” della Sissa di Trieste, Ennio Bilancini, professore di economia alla Scuola Imt Alti Studi Lucca e io che scrivo (Sara Ricciardi), con la moderazione di Michele Bellone.

Infine vi ricordiamo che nell’area Giochi di ruolo (Gdr) di Play, in tutti i tavoli con lo speciale dado “D20” con l’anguria puoi donare per Unarwa grazie all’iniziativa ​​Tiri Salvezza per la Palestina.

Per informazioni:

• Acquista i biglietti online (biglietto intero: 23 euro)
• Orari, indicazioni, parcheggi e alloggi

Un raggio di luce che inopinatamente squarcia un mattino impenetrabile di nebbia nella Bassa padana. Più o meno così si presenta l’emissione di Gs-z13-1, galassia a oltre 13 miliardi di anni luce dalla Terra, emissione che ha colto alla sprovvista i suoi scopritori. Che proprio non avevano preventivato di scorgere il segnale di questa galassia, prodotto dagli atomi di idrogeno, e che risulta molto più forte di quel che ci si aspettava. Lo studio che racconta la scoperta è guidato da Joris Witstok, dell’Università di Cambridge in Inghilterra, oltre che del Cosmic Dawn Center e dell’Università di Copenaghen, in Danimarca, ed è stato pubblicato la scorsa settimana su Nature. Fondamentale è stato l’utilizzo del telescopio spaziale James Webb. Solo questo strumento, in virtù della sua sensibilità alla radiazione infrarossa, è in grado di scorgere l’emissione dell’idrogeno – tracciata in questo caso dalla riga Lyman-alfa – in un oggetto tanto remoto, la cui luce ci raggiunge dagli albori dell’universo, ovvero quando quest’ultimo aveva solo trecentotrenta milioni di anni.

Lo spettro della galassia Gs-z13-1 realizzato con lo spettrografo NirSpec, a bordo di Webb. Si nota la forte emissione della Lyman-alfa, inusuale per una galassia osservata a soli 330 milioni di anni dal Big Bang. Crediti: Esa/Webb, Nasa, Csa, StScI, J. Olmsted (StScI), S. Carniani (Scuola Normale Superiore), P. Jakobsen

«L’universo primordiale era immerso in una fitta nebbia di idrogeno neutro. La maggior parte di questa foschia è stata sollevata in un processo chiamato reionizzazione, che è stato completato circa un miliardo di anni dopo il Big Bang. Gs-z13-1 è visibile quando l’universo aveva solo 330 milioni di anni, eppure mostra una firma sorprendentemente chiara e rivelatrice di emissione Lyman-alfa che può essere vista solo una volta che la nebbia circostante si è completamente sollevata», commenta uno degli autori dell’articolo, Roberto Maiolino, dell’Università di Cambridge. «Questo risultato è stato totalmente inaspettato per le teorie sulla formazione delle galassie primordiali e ha colto di sorpresa gli astronomi».

Per un’epoca tanto antica ci si aspettava dunque che i fotoni responsabili della Lyman-alfa venissero assorbiti dalla “nebbia” di idrogeno neutro che avvolgeva Gs-z13-1, anziché attraversare indisturbati gli spazi intergalattici prima di terminare il loro viaggio sui rivelatori di Webb. Lo studio ha utilizzato i dati del programma Jades (Jwst Advanced Deep Extragalactic Survey). La protagonista della ricerca aveva inizialmente destato la curiosità degli astronomi grazie alle immagini di NirCam, la potente camera di Webb che osserva nel vicino infrarosso, e che suggeriva che questo oggetto fosse estremamente remoto. Gli studiosi hanno dunque deciso di riosservarla con NirSpec, il più sensibile spettrografo nel vicino infrarosso esistente, per confermarne la distanza grazie alla misura del redshift. Redshift che ammonta a ben 13.0: per fare un confronto, la galassia più distante conosciuta, Gs-z14-0, ha redshift 14.3. Solo che nello spettro gli astronomi hanno trovato una sorpresa, l’emissione di Lyman-alfa per l’appunto, decisamente intensa per un’epoca cosmica tanto lontana.

La galassia Gs-z13-1 è l’oggetto rosso al centro di questa immagine realizzata con NirCam nell’ambito del programma Jades. Crediti: Esa/Webb, Nasa, StScI, Csa, Jades Collaboration, Brant Robertson (Uc Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA), J. Witstok, P. Jakobsen, A. Pagan (StScI), M. Zamani (Esa/Webb)

«Non avremmo dovuto trovare una galassia come questa, data la nostra comprensione del modo in cui l’universo si è evoluto», dice Kevin Hainline, altro membro del team. «Potremmo pensare all’universo primordiale come avvolto da una fitta nebbia che rendeva estremamente difficile trovare anche potenti fari che sbirciano attraverso, eppure qui vediamo il raggio di luce di questa galassia che perfora il velo. Questa affascinante riga di emissione ha enormi conseguenze su come e quando l’universo si è reionizzato».

Universo reionizzato: che significa? Secondo i modelli, col passare del tempo i fotoni emessi dalle galassie hanno lentamente squarciato la nebbia che le avvolgeva ionizzando gli atomi di idrogeno. Questo progressivo lavoro di erosione prende il nome di reionizzazione e secondo le teorie attuali dovrebbe iniziare cinquecento milioni di anni dopo il Big Bang e concludersi dopo ulteriori cinquecento milioni di anni. In questo senso Gs-z13-1 risulta non poco precoce e costringe gli astronomi a ripensare i modelli sulla reionizzazione. Che potrebbe dunque essere iniziata prima di quel che si pensava.

Ma chi li ha prodotti i fotoni Lyman-alfa che ci arrivano da questa galassia? La risposta a questa domanda è attualmente molto incerta, ma ci sono degli indiziati. «La grande bolla di idrogeno ionizzato che circonda questa galassia potrebbe essere stata creata da una peculiare popolazione di stelle, molto più massiccia, più calda e più luminosa delle stelle formatesi in epoche successive, e forse rappresentativa della prima generazione di stelle», afferma Witstok. Le elusive stelle di popolazione III potrebbero dunque aver ionizzato il gas di Gs-z13-1. C’è anche un secondo indiziato. Un potente nucleo galattico attivo, ovvero un buco nero supermassiccio alimentato da accrescimento di materiale, è infatti un’altra possibilità identificata dal team. I ricercatori prevedono di osservare nuovamente Gs-z13-1 per ottenere ulteriori informazioni sulla sua natura e sull’emissione di Lyman-alfa in un oggetto che potrebbe aprire nuove, sorprendenti prospettive nello studio delle prime galassie.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature l’articolo “Witnessing the onset of reionisation via Lyman-α emission at redshift 13” di Joris Witstok, Peter Jakobsen, Roberto Maiolino, Jakob M. Helton, Benjamin D. Johnson, Brant E. Robertson, Sandro Tacchella, Alex J. Cameron, Renske Smit, Andrew J. Bunker, Aayush Saxena, Fengwu Sun, Stacey Alberts, Santiago Arribas, William M. Baker, Rachana Bhatawdekar, Kristan Boyett, Phillip A. Cargile, Stefano Carniani, Stéphane Charlot, Jacopo Chevallard, Mirko Curti, Emma Curtis-Lake, Francesco D’Eugenio, Daniel J. Eisenstein, Kevin N. Hainline, Gareth C. Jones, Nimisha Kumari, Michael V. Maseda, Pablo G. Pérez-González, Pierluigi Rinaldi, Jan Scholtz, Hannah Übler, Christina C. Williams, Christopher N. A. Willmer, Chris Willott e Yongda Zhu

La Kilo-Degree Survey (Kids) ha osservato vaste regioni del cielo australe per otto anni, raccogliendo dati preziosi sulla distribuzione della materia nell’universo. Il 18 marzo 2025, sotto la guida di ricercatori di Bochum, Leiden, Edimburgo, Newcastle e Londra, è stato pubblicato il set di dati finale Kids-Legacy. Le precedenti analisi di Kids avevano messo in dubbio il modello cosmologico standard, suggerendo una distribuzione della materia più uniforme rispetto a quanto previsto dalle misurazioni del satellite Planck. Tuttavia, dopo aver analizzato la serie completa di dati Kids con metodi migliorati e ulteriori dati di calibrazione, i risultati sono effettivamente coerenti con il modello standard.

«Abbiamo prestato molta attenzione all’ottimizzazione di tutte le parti della nostra analisi, un processo che ha richiesto molto tempo», spiega Angus Wright della Ruhr University Bochum, in Germania. «Il fatto che il risultato si discosti così tanto dalle nostre analisi precedenti è stata una sorpresa, ma siamo riusciti a identificare le ragioni di questi cambiamenti». La valutazione finale è descritta in cinque articoli che sono stati pubblicati, o sottomessi per la pubblicazione, sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

La Kilo-Degree Survey ha scattato immagini di 41 milioni di galassie nei suoi otto anni di osservazione. Questa immagine mostra una parte del set di dati. Crediti: Konrad Kuijken e il team Kids

Esistono vari metodi per determinare la densità e la struttura della materia. In questo caso, il team ha utilizzato il fenomeno delle lenti gravitazionali: gli oggetti massicci deviano la luce delle galassie lontane, così che queste appaiono in una forma distorta e in un luogo diverso da quello in cui si trovano effettivamente quando vengono osservate dalla Terra. I cosmologi possono utilizzare queste distorsioni per stimare la massa degli oggetti deflessi e, in ultima analisi, la massa totale dell’universo. «Il vantaggio principale rispetto ad altri metodi è che la lente gravitazionale può essere utilizzata anche per rilevare la materia oscura dominante e renderla, per così dire, visibile», spiega Robert Reischke dell’Università di Bonn.

A tal fine, i ricercatori devono conoscere la distanza tra la sorgente di luce, l’oggetto deflesso e l’osservatore. Per calcolarle, si avvalgono del redshift, che descrive un effetto per cui la luce si sposta verso lunghezze d’onda maggiori quando viaggia da galassie più lontane attraverso l’universo in espansione, prima di raggiungere la Terra.

Nell’analisi sono state considerate le immagini di 41 milioni di galassie riprese con Vst, il Vlt Survey Telescope, un telescopio dell’Inaf installato in Cile. I dati di Kids coprono un’area di 1.347 gradi quadrati, cioè quasi il dieci per cento del cielo. Per determinare il redshift di un numero così elevato di galassie, il team ha utilizzato il metodo fotometrico: sono state scattate nove immagini di ogni galassia a diverse lunghezze d’onda e si è determinata la luminosità delle galassie in ogni immagine; da questa i ricercatori hanno potuto dedurre il redshift.

Il redshift potrebbe essere misurato in modo più preciso con la spettroscopia, ma sarebbe troppo lungo applicare questo metodo a milioni di galassie deboli. Tuttavia, per alcune galassie sono disponibili sia dati spettroscopici che fotometrici, per cui il team di Kids può calibrare le misure fotometriche dei redshift con questi dati spettroscopici precisi. Mentre la precedente analisi Kids-1000 utilizzava per la calibrazione i dati spettroscopici di circa 25mila galassie, per Kids-Legacy erano disponibili i dati di ben 126mila galassie. Inoltre, i ricercatori hanno utilizzato metodi ottimizzati e nuove simulazioni al computer per ridurre le incertezze sistematiche nel set di dati finale.

In seguito alla valutazione ottimizzata, il team è stato in grado di includere nell’analisi finale galassie più distanti rispetto alla precedente. Mentre Kids-1000 era limitato a galassie con una distanza massima di 8,5 miliardi di anni luce, Kids-Legacy può ora osservare galassie distanti 10,4 miliardi di anni luce.

La Kilo-Degree Survey ha osservato tre aree del cielo meridionale per otto anni. I ricercatori hanno utilizzato i dati per determinare la distribuzione della materia. Le aree con una densità di materia particolarmente elevata sono mostrate in rosso, quelle con una densità particolarmente bassa in blu. Al centro, una sezione della mappa può essere vista rapportata, in termini di dimensioni, alla Luna piena. Crediti: R. Reischke, K.Kuijken, B.Giblin e il team Kids

Nel campo della cosmologia, è prassi comune valutare gli insiemi di dati “in cieco” per evitare qualsiasi pregiudizio dovuto ad analisi precedenti o a ipotesi personali. Prima di iniziare l’analisi, i ricercatori inviano il catalogo di tutte le galassie a una terza parte, che modifica un determinato parametro per ogni galassia, ottenendo tre varianti dell’insieme di dati: una con i valori reali misurati e due con valori leggermente diversi. I ricercatori che analizzano il set di dati non sanno quali siano i dati reali. Eseguono l’analisi con tutti i set di dati e solo allora apprendono quale sia il risultato corretto. Una volta completata questa fase, il metodo di analisi non viene più modificato.

Secondo i dati di Kids-Legacy, la materia nello spazio è distribuita in modo un po’ più disomogeneo rispetto a quanto rivelato da Kids-1000. «Molti test di coerenza interna dei dati mostrano che questa analisi finale è significativamente più robusta rispetto agli studi precedenti», sottolinea Benjamin Stölzner della Ruhr University Bochum. Il team ha anche confrontato i nuovi risultati con quelli di altre indagini. Le precedenti analisi avevano indicato una discrepanza rispetto ai risultati ottenuti con Planck, che ha stimato la densità di materia sulla base del fondo cosmico a microonde. «Le discrepanze nel nostro set di dati Kids hanno suscitato un certo scalpore nella comunità dei ricercatori negli ultimi anni», conclude Hendrik Hildebrandt dell’Università Ruhr di Bochum e coordinatore del team Kids. «Ironia della sorte, ora stiamo risolvendo noi stessi questa discrepanza. Con nostra sorpresa, i dati di Kids-Legacy non contengono alcuna prova che suggerisca errori nel modello standard della cosmologia».

Per saperne di più:

• Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “The Fifth Data Release of the Kilo Degree Survey: Multi-Epoch Optical/NIR Imaging Covering Wide and Legacy-Calibration Fields” di Angus Wright et al.
• Leggi su arXiv il pre-print dell’articolo “KiDS-Legacy: Covariance Validation and the Unified OneCovariance Framework for Projected Large-Scale Structure Observables” di Robert Reischke et al
• Leggi su arXiv il pre-print dell’articolo “KiDS-Legacy: Consistency of Cosmic Shear Measurements and Joint Cosmological Constraints with External Probes” di Benjamin Stölzner et al.
• Leggi su arXiv il pre-print dell’articolo “KiDS-Legacy: Redshift Distributions and Their Calibration” di Angus Wright et al.
• Leggi su arXiv il pre-print dell’articolo “KiDS-Legacy: Cosmological Constraints from Cosmic Shear with the Complete Kilo-Degree Survey” di Angus Wright et al.

Sequenza di immagini simulate con il software Stellarium dell’occultazione delle Pleiadi da parte della Luna. A partire dalle ore 22:50 fino al tramonto dei due astri

Questo mese inizia con una interessante occultazione delle Pleiadi da parte della Luna. Purtroppo in questa stagione le sette sorelle sono piuttosto basse e visibili nella prima parte della notte e l’occultazione avverrà con l’ammasso stellare al tramonto.

Sarà comunque interessante osservare il fenomeno con un binocolo, perché la Luna mostrerà una falce sottile e le Pleiadi verranno occultate con il lembo non illuminato del nostro satellite, che le farà sparire una a una. Le potete osservare a ovest dopo il tramonto del sole fino a poco dopo le 23:30, quando tramonteranno anche loro. Ma vista la vicinanza prospettica con l’orizzonte potrebbe essere un’ottima occasione per scattare qualche fotografia di panorama astronomico.

I pianeti più visibili sono Giove e Marte. Giove visibile per la prima parte della notte nella costellazione del Toro, Marte visibile anche fino a tarda notte in quella dei Gemelli.

Venere riappare al mattino prima del sorgere del sole e il giorno 24 raggiungerà la sua massima luminosità con una magnitudine di -4.5. Bella sarà la congiunzione con la Luna e Saturno il giorno 25, visibile all’alba bassa sull’orizzonte est.

Anche questo mese è ottimo per osservare le galassie. Con le costellazioni della Vergine, della Chioma di Berenice, del Leone dell’Orsa Maggiore e dei Cani da Caccia in posizione ottimale, c’è proprio da sbizzarrirsi. Per osservarle, tuttavia, servono un telescopio e un cielo buio, lontano da inquinamento luminoso.

La galassia Sombrero, o M104, ripresa dai cieli di Bologna e come potrebbe essere vista con un medio telescopio e cieli bui. Crediti: F. Villa

Il periodo migliore di osservazione è quando la Luna non schiarisce il cielo, ossia nei primi cinque giorni del mese e dopo il 17. Nella costellazione dell’Orsa Maggiore c’è la coppia di galassie M81 e M82, che è possibile intravedere anche con un buon binocolo. C’è poi la spettacolare M51, sotto il timone del Grande Carro, nella costellazione dei Cani da Caccia, e spostandoci verso la costellazione del Leone, poi della Chioma di Berenice e infine della Vergine, una miriade di altre galassie.

Segnaliamo, per la sua particolare forma, la galassia M104, o galassia Sombrero, situata in una zona di cielo tra la costellazione della Vergine e del Corvo. Vista con un piccolo telescopio la sua forma assomiglia effettivamente al copricapo messicano, e ci fa presagire l’arrivo della stagione più calda. Ma prima godiamoci la primavera!

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

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La missione Exobiology on Mars (ExoMars) dell’Agenzia spaziale europea avrà il suo lander. A costruire il modulo chiave del sistema di atterraggio sarà Airbus. Ad annunciarlo, il 29 marzo scorso, è la stessa azienda in un comunicato stampa.

Airbus è stata selezionata dall’Esa e da Thales Alenia Space, principale contraente industriale di ExoMars, aggiudicandosi un appalto dal valore di circa 179 milioni di euro. La scelta di un nuovo appaltatore per la realizzazione del lander si è resa necessaria a seguito della sospensione della collaborazione tra Esa e Roscosmos, l’agenzia spaziale russa che avrebbe dovuto svilupparlo, in risposta all’invasione russa dell’Ucraina.

Rappresentazione artistica del rover Rosalind di ExoMars. Crediti: Esa

ExoMars “Rosalind Franklin” è la seconda missione del programma ExoMars – la prima, lanciata il 14 marzo 2016 dal cosmodromo di Bajkonur, comprende il Trace Gas Orbiter (Tgo), una sonda attualmente operativa nell’orbita di Marte.

Il rover Rosalind Franklin, così chiamato in onore della scienziata britannica che contribuì alla scoperta della struttura molecolare del Dna, è il primo rover progettato per perforare il suolo di Marte fino a due metri di profondità. Il suo obiettivo sarà raccogliere e analizzare campioni per individuare eventuali tracce di vita, presente o passata, in strati del sottosuolo meno esposti alle condizioni estreme della superficie. La missione, inoltre, avrà un ruolo chiave nella dimostrazione di tecnologie fondamentali per le future esplorazioni planetarie, tra cui quelle necessarie per un atterraggio sicuro su un altro pianeta.

A garantire il trasporto del rover sulla superficie marziana, come anticipato, sarà il lander sviluppato da Airbus. Il modulo della missione avrà il compito di gestire le fasi finali della discesa, riducendo la velocità da 45 metri al secondo a meno di 3 metri al secondo grazie a un sistema di razzi frenanti. Dopo l’atterraggio, inoltre, il lander dispiegherà due rampe su lati opposti, permettendo al rover di iniziare la sua esplorazione attraverso il percorso più sicuro.

«Dopo l’uscita di Roscomos dalla missione Exomars, vi era la necessità di riprogrammare la missione con un nuovo sistema di atterraggio, inclusa la piattaforma. Questo ha richiesto un enorme sforzo da parte dell’Esa», dice a Media Inaf Maria Cristina De Sanctis, astrofisica all’Inaf Iaps di Roma e responsabile di Ma_Miss, uno degli strumenti del rover Rosalind di ExoMars. «La scelta del provider, continua la ricercatrice, «indica che ci stiamo avvicinando alla realizzazione finale della piattaforma, un passo fondamentale per poter lanciare nei tempi previsti».

Su contratto con la Thales Alenia Space, la società che guida l’intera missione ExoMars, il team di ingegneri della Airbus di Stevenage, nel Regno Unito, svilupperà tutti i sistemi della piattaforma – meccanici, termici e di propulsione – con l’obiettivo di garantire un touchdown sicuro del rover.

Rappresentazione artistica del nuovo lander di ExoMars. Crediti: Airbus

Nel frattempo, Esa, l’industria europea e la Nasa stanno continuando a lavorare alla manutenzione e all’aggiornamento del rover e dei suoi strumenti. Tra gli interventi previsti rientrano l’installazione di unità di riscaldamento per proteggere il rover dalle rigide temperature marziane e lo sviluppo di una nuova modalità software, che gli consentirà di passare rapidamente alla guida autonoma subito dopo l’atterraggio.

«Nella realizzazione del lander ci sono varie, delicatissime, questioni che Airbus dovrà tenere sotto controllo», sottolinea De Sanctis. «Penso che i tempi di realizzazione siano molto stretti e che questo possa essere un punto molto serio nella costruzione e test del sistema. Vista la complessità delle condizioni che si dovranno affrontare, come ad esempio la gravità, la mancanza di atmosfera, i venti e le tempeste di polvere, portare un rover su Marte è una enorme sfida. Basta un piccolo “errore” per vanificare gli sforzi pluridecennali di centinaia di persone. Per migliorare le performance o per essere certi di non arrivare su Marte con parti non “nuovissime” e soggette a deterioramento, in alcuni strumenti si stanno sostituendo dei sottosistemi. Ad esempio, lo strumento Ma_Miss – di cui noi siamo responsabili – sostituirà il calibration target con uno nuovo, con performance maggiori di quello attualmente previsto. Lo stesso vale anche per alcune parti del rover che vengono continuamente monitorate e sottoposte a test di verifica di funzionamento».

La commessa con Airbus segna un importante passo avanti per il programma ExoMars. Un risultato reso possibile grazie all’impegno dell’Esa e dei suoi stati membri, insieme a una rinnovata collaborazione con la Nasa. Dopo diversi rinvii dovuti a vari problemi, l’ultimo dei quali, come detto, legato a questioni geopolitiche, la nuova finestra di lancio della missione è ora prevista tra ottobre e dicembre del 2028, con arrivo sul pianeta nel 2030.

«La finestra di lancio programmata è tale da garantire che la missione “nominale” su Marte possa essere espletata prima dell’inizio della stagione delle tempeste di polvere», spiega a questo proposito De Sanctis. «Un ritardo del lancio potrebbe implicare uno slittamento piuttosto cospicuo della data. In questo caso, infatti, per garantire il successo della missione, bisognerebbe aspettare la fine di tale stagione».

«Portare il rover Rosalind Franklin sulla superficie di Marte è una grande sfida internazionale e il culmine di oltre vent’anni di lavoro», dice Kata Escott, amministratrice delegata di Airbus Defence and Space Uk. «Siamo orgogliosi di aver costruito il rover nella nostra modernissima camera bianca di Stevenage. Ora, siamo entusiasti di sviluppare il progetto per assicurarne la consegna sicura su Marte».

La nuova immagine del mese del telescopio spaziale James Webb ha per protagonista un raro fenomeno cosmico: un anello di Einstein. Quella che a prima vista sembra una singola galassia dalla forma strana è in realtà una combinazione di due galassie, a grande distanza l’una dall’altra. La galassia più vicina, quella in primo piano, la vediamo proprio al centro dell’immagine qui sotto: è la “pupilla” bianco verdognola dell’enorme “occhio” immortalato da Jwst. La galassia sullo sfondo, fisicamente molto più lontana, è quella sorta di sottile “iride” azzurrognola screziata di bianco che sembra avvolgere la galassia più vicina, la “pupilla”, dando origine – appunto – a un anello.

Al centro dell’immagine (cliccare per una versione zoomabile) vediamo una galassia ellittica, che appare come un bagliore di forma ovale attorno a un piccolo nucleo luminoso. L’ampia fascia di luce tutt’attorno è una galassia a spirale allungata e distorta a formare un anello, con linee blu luminose in corrispondenza dei bracci della spirale, qui allungati e piegati fino ad apparirci come cerchi. Al di fuori dell’anello, su sfondo nero, sono visibili alcuni oggetti lontani. Crediti: Esa/Webb, Nasa & Csa, G. Mahler

Gli anelli di Einstein si formano quando la traiettoria della luce proveniente da un oggetto molto distante viene deviata, piegata – lensed, in inglese – attorno a un oggetto massiccio intermedio che agisce da lente. Questo è possibile perché lo spaziotempo, il tessuto dell’universo, è deformato dalla massa della “lente”, di conseguenza anche la traiettoria della luce che viaggia nello spazio e nel tempo risente di questa deformazione, deviando lungo il suo percorso verso noi osservatori e dando origine a immagini deformate – ingrandite, amplificate, come se avesse attraversato una lente. Questo effetto è troppo lieve per essere colto a livello locale, ma può diventare chiaramente visibile quando si ha a che fare con curvature della luce su scale astronomiche, come è appunto il caso della luce emessa da una galassia lontana e piegata intorno a un’altra galassia – o a un ammasso di galassie – fra la sorgente e noi osservatori.

Quando l’oggetto che agisce da lente e l’oggetto in lontananza che sta “sotto la lente” si trovano a essere – rispetto a noi che li osserviamo – correttamente allineati, il risultato può essere la caratteristica forma ad anello di Einstein mostrata nell’immagine: un cerchio completo – come in questo caso – o un cerchio parziale di luce intorno all’oggetto “lente”, a seconda della precisione dell’allineamento. Configurazioni come questa sono il laboratorio ideale per la ricerca di galassie troppo deboli e distanti per essere viste in altro modo.

La galassia che agisce da lente al centro dell’anello di Einstein osservato da Jwst è una galassia ellittica, come si può vedere dal suo nucleo luminoso e dal suo “corpo” liscio e privo di caratteristiche, e fa parte dell’ammasso di galassie Smacs J0028.2-7537. La galassia che vediamo – ingrandita e distorta – avvolgere la galassia ellittica è invece una galassia a spirale. Anche se la sua immagine è stata deformata, i singoli ammassi stellari sono ancora chiaramente visibili, così come le strutture gassose.

I dati Webb utilizzati in questa immagine sono stati raccolti nell’ambito della survey Slice (Strong lensing and cluster Evolution, programma 5594), guidata da Guillaume Mahler dell’Università di Liegi, in Belgio, formata da un team di astronomi internazionale. È una survey che si propone – analizzando 182 ammassi di galassie con lo strumento NirCam di Webb – di tracciare otto miliardi di anni di evoluzione degli ammassi di galassie. Per produrre l’immagine sono stati utilizzati anche i dati di due strumenti del telescopio spaziale Hubble, la Wide Field Camera 3 e la Advanced Camera for Surveys.

Fonte: comunicato stampa Esa

La galassia Circinus in un’immagine Rgb (o a falsi colori) in cui si evidenzia l’emissione di componenti diversi della galassia. In blu, il gas ionizzato che traccia i venti emessi dai buchi neri; in rosso, l’emissione da parte di stelle giovani e parzialmente anche i venti provenienti dai buchi neri; in verde, l’emissione diffusa delle stelle nella galassia. Crediti: Marconcini et al./Nature Astronomy/Vlt/Eso

Per la prima volta è stato riscontrato dalle osservazioni quello che le simulazioni avevano previsto da tempo: la velocità dei venti di materia provenienti dai buchi neri supermassivi al centro delle galassie non è costante ma accelera notevolmente a grandi distanze dal buco nero, generando effetti rilevanti nel processo di evoluzione delle galassie ospiti. La spiegazione di questo fenomeno fisico era stato predetto da alcuni modelli teorici ma mai direttamente osservato finora.
I risultati dello studio, guidato dall’Università di Firenze e dall’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), sono stati pubblicati oggi su Nature Astronomy. Il gruppo di ricerca ha dimostrato per la prima volta che i venti generati dai buchi neri subiscono un’improvvisa accelerazione quando si allontanano dal centro galattico, giocando un ruolo chiave nell’evoluzione delle galassie.

Ogni galassia ospita al centro un buco nero supermassiccio. Questi nuclei galattici attivi (Agn) mentre assorbono materia generano forti venti di gas che si diffondono nello spazio circostante. Il gruppo di ricerca ha però riscontrato un comportamento anomalo: nei primi tremila anni luce (mille parsec) dalla sorgente, i venti si muovono a velocità costante o addirittura rallentano un po’; in seguito, subiscono una drastica espansione, si riscaldano e accelerano, raggiungendo velocità tali da espellere dalla galassia tutto il gas che incontrano lungo la strada. A questo risultato i ricercatori sono arrivati analizzando i venti di dieci galassie osservate con il Very Large Telescope (Vlt) dell’Eso, in Cile, e con un nuovo strumento per la modellizzazione tridimensionale dei dati, chiamato Moka3d e sviluppato dallo stesso gruppo.

Mosaico di immagini Rgb delle galassie analizzate. Crediti: Marconcini et al./Nature Astronomy/Vlt/Eso

«Grazie a questa accelerazione abbiamo dimostrato che parte del materiale della galassia viene spazzato via e non sarà più disponibile per far crescere ulteriormente il buco nero centrale o formare nuove stelle, quindi influenzando drasticamente l’evoluzione della galassia», sottolinea Cosimo Marconcini, dottorando di ricerca all’Università di Firenze e primo autore dello studio.

«Abbiamo osservato dieci galassie relativamente vicine, “solo” alcune centinaia di milioni di anni luce, che quindi possono essere studiate in dettaglio con nostri i telescopi sulle Ande cilene. È sorprendente che tutte queste galassie mostrino lo stesso comportamento, significa che stiamo assistendo agli effetti di un meccanismo fisico fondamentale» aggiunge Filippo Mannucci dell’Inaf di Arcetri, coautore dello studio. «Questo risultato costituirà una solida base su cui tutti gli studi successivi si potranno appoggiare. Tipicamente le velocità dei venti passano da circa 500 km/sec a oltre 1000 km/sec, valori così elevati che permettono al gas coinvolto di lasciare la galassia. Questo gas è ricco degli elementi relativamente pesanti come carbonio, ferro e ossigeno creati dalle stelle, elementi che vengono così sottratti allle galassie e dispersi nello spazio esterno».

«Questo risultato è importante perché per la prima volta siamo riusciti a confermare le previsione teoriche del modello più accreditato riguardo la propagazione di venti da Agn, proposto ormai ventidue anni fa ma che fino a ora non era mai stato confermato dalle osservazioni» conclude Marconcini. «Verosimilmente questo risultato cambierà la nostra comprensione di come il buco nero al centro della galassia e la galassia stessa si parlano».

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Unveiling the Fast Acceleration of AGN-Driven Winds at Kiloparsec Scales” di Cosimo Marconcini, Alessandro Marconi, Giovanni Cresci, Filippo Mannucci, Lorenzo Ulivi, Giacomo Venturi, Martina Scialpi, Giulia Tozzi, Francesco Belfiore, Elena Bertola, Stefano Carniani, Elisa Cataldi, Avinanda Chakraborty, Quirino D’Amato, Enrico Di Teodoro, Anna Feltre, Michele Ginolfi, Bianca Moreschini, Nicole Orientale, Bartolomeo Trefoloni e Andrew King

Se domattina il Sole decidesse di rispondere per le rime alla sua vicina Proxima Centauri, che si esibisce in spettacolari ed energetici brillamenti, certo sulla Terra la cosa non passerebbe inosservata e avremmo di che preoccuparci. La radiazione emessa dalla stella, che dal Sole dista appena poco più di quattro anni luce, investe infatti anche la sua zona abitabile. Già nota per la sua attività alle lunghezze d’onda del visibile, infatti, pare che Proxima Centauri dia il meglio di sé a lunghezze d’onda radio e millimetriche: un nuovo studio che utilizza le osservazioni dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) ha osservato alcuni brillamenti ancora più estremi, avanzando ipotesi poco ottimiste sui potenziali impatti che avrebbero sulla vivibilità dei pianeti che si trovano nella zona abitabile. Possiamo stare tranquilli, comunque: qui da noi non succederà, e fra poco vedremo perché.

Illustrazione artistica di un brillamento solare che si staglia dalla superficie di Proxima Centauri. Crediti: Nsf/Aui/Nsf Nrao/S. Dagnello

Piccola e cattiva, la nostra vicina si distingue dal Sole non solo per le apparenze – mentre il Sole è una stella nana gialla di tipo G, Proxima Centauri è una nana rossa di tipo M, ben più fredda alla superficie – ma anche e soprattutto per quello che c’è dentro: le piccole dimensioni e il forte campo magnetico indicano infatti che la sua struttura interna è interamente convettiva, a differenza del Sole, che ha strati convettivi e non convettivi. Di conseguenza, la stella è molto più attiva. I suoi campi magnetici si contorcono, sviluppano tensioni e alla fine si spezzano, rilasciando flussi di energia e particelle verso l’esterno in quelli che gli astronomi osservano come brillamenti.

Come il Sole, però, anche Proxima Centauri sembrerebbe ospitare un pianeta potenzialmente abitabile, che dai suoi brillamenti – almeno quelli osservati da Alma – potrebbero essere stati investiti. Quando vengono prodotti, questi brillamenti rilasciano energia luminosa in tutto lo spettro elettromagnetico, nonché esplosioni di particelle tipiche delle stelle attive chiamate particelle energetiche stellari. A seconda dell’energia e della frequenza di queste emissioni, i pianeti all’interno della zona abitabile potrebbero essere resi inabitabili dato che l’interazione con la loro atmosfera potrebbe privarli di ingredienti necessari alla vita, come l’ozono e l’acqua.

«L’attività del nostro Sole non elimina l’atmosfera terrestre e provoca invece splendide aurore, perché abbiamo un’atmosfera spessa e un forte campo magnetico che protegge il nostro pianeta», dice Meredith MacGregor della Johns Hopkins University, coautrice dell’articolo pubblicato su The Astrophysical Journal. «Ma i brillamenti di Proxima Centauri sono molto più potenti e sappiamo che ha pianeti rocciosi nella zona abitabile. Cosa stanno facendo questi brillamenti alle loro atmosfere? C’è forse un flusso così grande di radiazioni e particelle che l’atmosfera viene modificata chimicamente, o completamente erosa?».

Si tratta, ad oggi, del primo studio che utilizza osservazioni millimetriche per indagare nuovi aspetti della fisica dei brillamenti. Combinando 50 ore di osservazioni Alma con quelle dell’Atacama Compact Array, sono stati rilevati in totale 463 brillamenti con energie comprese tra 1024 e 1027 erg, e una durata da 3 a 16 secondi.

«Quando vediamo i brillamenti con Alma, stiamo sempre osservando radiazione elettromagnetica, ovvero la luce in varie lunghezze d’onda. Ma a uno sguardo più approfondito, questo brillamento a lunghezza d’onda radio ci dà anche la possibilità di tracciare le proprietà di queste particelle e di capire cosa viene rilasciato dalla stella», continua MacGregor.

Per fare ciò, occorre costruire la cosiddetta distribuzione di frequenza dei brillamenti, che traccia il numero di brillamenti in funzione della loro energia. In genere, questa distribuzione mostra che i brillamenti più piccoli (meno energetici) si verificano più frequentemente, mentre quelli più grandi e più energetici si verificano meno frequentemente. Su Proxima Centauri si verificano così tanti brillamenti che gli autori ne hanno rilevati molti in ogni intervallo di energia. Non solo: per i brillamenti più energetici, sono anche riusciti a disegnarne la forma, rilevando un profilo asimmetrico. La fase di decadimento sarebbe infatti molto più lunga della fase iniziale esplosiva.

A lunghezze d’onda millimetriche, in sostanza, l’attività di Proxima Centauri sembrerebbe molto più frequente rispetto a quanto si riesce a rilevare con i telescopi ottici, con i quali le informazioni ottenute sarebbero parziali e incomplete. Alma, finora, è l’unico interferometro millimetrico abbastanza sensibile per queste misure. E se vi state ancora chiedendo che fine hanno fatto quei poveri pianeti, mi spiace deludervi, ma una risposta ancora non c’è. Il vantaggio che questa stella ci sia così vicina, però, non esclude che nuovi studi potranno soddisfare questa curiosità, soprattutto ora che non può più nascondersi dietro i filtri dei telescopi ottici.

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “The Proxima Centauri Campaign—First Constraints on Millimeter Flare Rates from ALMA“, di Kiana Burton, Meredith A. MacGregor, Rachel A. Osten, Ward S. Howard, Alycia J. Weinberger, Evgenya Shkolnik, David J. Wilner, Jan Forbrich e Thomas Barclay

Se c’è una classe di corpi celesti di cui si sa ancora poco, si tratta degli oggetti interstellari (Iso, dall’inglese interstellar object), ovvero corpi che non appartengono stabilmente al Sistema solare e che provengono dallo spazio tra le stelle. Oggetti come 1I/’Oumuamua, per intenderci, o 2I/Borisov. L’ideale sarebbe riuscire a intercettarne uno per studiarlo da vicino. Se mai l’impresa verrà tentata, potrà tornare utile Neural-Rendezvous, un sistema di guida e controllo basato sul deep learning ideato proprio con l’obiettivo di avvicinarsi in modo autonomo questi velocissimi viandanti dello spazio interstellare. È stato sviluppato da un team di ricercatori capitanato da Hiroyasu Tsukamoto, membro del dipartimento di ingegneria aerospaziale della University of Illinois Urbana-Champaign (Usa), e lo studio che lo descrive è stato pubblicato nel 2024 sul Journal of Guidance, Control, and Dynamics.

Il sistema è in grado di apprendere le informazioni necessarie per individuare un oggetto interstellare e valutare autonomamente le manovre da intraprendere per avvicinarlo. Partendo dai dati raccolti ed entro un certo limite probabilistico, il programma di deep learning può prevedere quale sia la miglior azione possibile di una navicella spaziale al fine di imbattersi in un Iso. «Un cervello umano ha molte capacità, come parlare e scrivere. Il deep learning», spiega Tsukamoto, «crea un cervello specializzato per una delle abilità con una conoscenza specifica del dominio. In questo caso, Neural-Rendezvous apprende tutte le informazioni di cui ha bisogno per incontrare un Iso, tenendo anche conto delle criticità intrinseche nell’esplorazione spaziale per quanto riguarda la sicurezza e i costi».

Alcune traiettorie elaborate da Neural-Rendezvous per l’esplorazione degli Iso: le curve gialle mostrano le traiettorie relative all’Iso e quelle blu mostrano le rotte del veicolo spazialo. Crediti: Nasa Jpl e University of Illinois Urbana-Champaign

Nato da una collaborazione con il Jet Propulsion Laboratory della Nasa, il progetto punta a superare le principali difficoltà che si riscontrano quando si parla di oggetti interstellari. Tali corpi sono estremamente sfuggenti, dato che attraversano il Sistema solare un’unica volta nel corso della loro esistenza e con velocità elevate, pari a decine di chilometri al secondo. Neural-Rendezvous, spiega Tsukamoto, affronta appunto queste due sfide poste dagli oggetti interstellari: l’essere bersagli ad alta energia e alta velocità e il seguire una traiettoria poco vincolata – tanto che non è possibile prevedere quando verranno a farci “visita”.

L’incertezza degli incontri con gli oggetti interstellari è anche la ragione per cui un veicolo spaziale dovrebbe essere capace di pensare autonomamente. «A differenza degli approcci tradizionali, in cui si progetta quasi tutto prima di lanciare un mezzo spaziale, per incontrare un Iso è necessario utilizzare qualcosa di simile a un cervello umano, progettato in maniera specifica per questo tipo di missioni e per rispondere ai dati in tempo reale, usando solo risorse a bordo del veicolo stesso», dice Tsukamoto.

Per verificare l’efficienza del sistema, i ricercatori non si sono limitati al software ma hanno fatto ricorso anche a particolari simulatori di veicoli spaziali, gli M-Star, nonché a piccoli droni programmabili, i Crazyflies. Ed è anche sfruttando i dati prodotti “sul campo” con queste simulazioni che è stato possibile compiere un ulteriore passo avanti: affiancato da Arna Bhardwaj e Shishir Bhatta, studenti di ingegneria aerospaziale della University of Illinois, Tsukamoto ha studiato come impiegare al meglio un intero sciame di sonde spaziali per raccogliere il maggior numero possibile d’informazioni durante l’incontro con l’oggetto interstellare.

«Ciò aggiunge un ulteriore livello di processo decisionale durante l’incontro con gli Iso», dice Tsukamoto. «Come posizionare in modo ottimale i veicoli spaziali per massimizzare le informazioni ricavabili? La soluzione di Bhardwaj e Bhatta è stata, appunto, quella di distribuire il veicolo spaziale, così da coprire visivamente la regione più probabile della posizione dell’oggetto interstellare». In tal modo, ciascuna navicella può selezionare in modo ottimale la propria destinazione e determinare il numero ideale di points of interest da indagare, migliorando potenzialmente la capacità di studiare i rari e fugaci visitatori interstellari, concludono i ricercatori, e riducendo al minimo l’utilizzo delle risorse.

Per saperne di più:

• Leggi il preprint dell’articolo pubblicato sul Journal of Guidance, Control, and Dynamics “Neural-Rendezvous: Provably Robust Guidance and Control to Encounter Interstellar Objects”, di Hiroyasu Tsukamoto, Soon-Jo Chung, Yashwanth Kumar Nakka, Benjamin Donitz, Declan Mages e Michel Ingham
• Leggi il preprint dell’articolo presentato alla Ieee Aerospace Conference “Information-Optimal Multi-Spacecraft Positioning for Interstellar Object Exploration”, di Arna Bhardwaj, Shishir Bhatta e Hiroyasu Tsukamoto

Guarda il video sul canale YouTube dell’Acxis Lab at Uiuc:

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Questo è un invito a lasciarsi affascinare dai misteri dell’universo ed è rivolto a chi desidera scoprire come la scienza possa raccontare storie straordinarie, capaci di emozionare e coinvolgere. L’appuntamento è a Roma per la ventesima edizione del Festival delle scienze, dedicata al tema ‘Corpi’. L’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), insieme all’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), è il principale sostenitore della kermesse di quest’anno, che prevede un ricco programma di appuntamenti pensati per coinvolgere e incuriosire il pubblico con le molteplici declinazioni del concetto di corpi: da quelli celesti a quelli umani, dagli organismi viventi alle intelligenze artificiali, alle forme di materia o di energia.

La locandina della 20esima edizione del Festival delle scienze di Roma, quest’anno dedicato al tema ‘Corpi’. Crediti: Festival delle Scienze Roma

Tra mostre, conferenze e spettacoli, l’Auditorium Parco della Musica ospiterà, da martedì 8 a domenica 13 aprile, scienziati di fama internazionale, giornalisti e intellettuali, che incontreranno il pubblico con l’approccio multidisciplinare e trasversale tipico del Festival, percorrendo cinque aree tematiche: Corpi complessi, Corpi originali, Corpi responsabili, Corpi plastici e Corpi inquieti.

All’interno del fitto calendario di eventi, l’Inaf proporrà molte occasioni per esplorare il legame tra ricerca e narrazione, tra curiosità e scoperte scientifiche, con un particolare focus sull’astronomia e le scoperte nell’universo. Una delle proposte più suggestive è la mostra “Dove la ricerca prende corpo”, visitabile per tutta la durata del Festival: un allestimento che racconta l’identità dell’Inaf attraverso una selezione di tavole illustrate tratte dall’albo Sketchtour: atlante illustrato dell’Istituto nazionale di astrofisica. Disegnate dall’artista francese Lapin, le illustrazioni, con stile poetico e narrativo, conducono il pubblico in un viaggio che intreccia luoghi e telescopi, laboratori e persone, mostrando come ogni sede dell’Istituto contribuisca a formare un organismo complesso e coeso, mosso dalla passione per la ricerca. Le tavole di Lapin restituiscono il valore collettivo del lavoro scientifico, rendendo tangibile l’idea che la conoscenza si costruisce come un corpo fatto di connessioni e relazioni.

Le persone e gli strumenti dell’Inaf nelle illustrazioni dell’artista francese Lapin.
Crediti: Inaf e www.lesillustrationsdelapin.com

Tra gli eventi più coinvolgenti figura la conferenza spettacolo “La voce nascosta dell’universo“, in programma mercoledì 9 aprile alle 21:00 nella Sala Petrassi. Un viaggio attraverso la scoperta delle onde gravitazionali, tra racconti scientifici, musica e prospettive future, a cura di Infn, in collaborazione con Inaf, Ego e Einstein Telescope Italy. Tra i protagonisti, Federica Govoni (Inaf), Antonio Zoccoli (presidente Infn) e Alessandro Cardini (Infn), pronti a raccontare come l’Einstein Telescope ci guiderà verso nuove straordinarie scoperte.

Il programma prosegue con la conferenza-spettacolo “Dare corpo a una storia“, in scena giovedì 10 aprile alle ore 19:700 presso il Teatro Studio Gianni Borgna. Pablo Trincia, giornalista e noto podcaster, dialogherà con Valentina Guglielmo (Inaf), ideatrice del podcast Houston: cosa potrebbe andare storto?, per raccontare come nasce e si sviluppa una storia scientifica in formato audio. Moderati da Davide Coero Borga (Inaf, Rai Cultura), i due relatori condurranno il pubblico attraverso le fasi creative che trasformano un’idea in un racconto capace di affascinare e informare.

Sabato 12 aprile sarà una giornata intensa di appuntamenti. Alle 12:00, l’incontro “Il mare che ascolta e racconta” condurrà il pubblico nelle profondità oceaniche per scoprire come gli osservatori marini, progettati per monitorare il clima e la biodiversità, siano in grado di captare anche segnali provenienti dallo spazio. A parlare del nuovo progetto scientifico K3mNeT e del suo “super neutrino” si alterneranno sul palco Luigi Antonio Fusco (Infn), Giuditta Marinaro (Ingv), Paolo Bolletta (Garr) e Fabrizio Bocchino (Inaf), guidati dalla giornalista scientifica Giorgia Burzachechi.

Al pomeriggio, nel corso di “Esplorare la mappa del cielo“, Roberto Ragazzoni (presidente Inaf) e l’astrofisica Sandra Savaglio (UniCal) parleranno di come gli umani guardino il cielo, spinti dal desiderio ancestrale di svelarne i segreti, e di come siano stati in grado di costruire potenti strumenti per osservare, misurare e analizzare diversi tipi di segnali provenienti dai corpi celesti.

Il presidente Inaf Roberto Ragazzoni (secondo da sinistra) alla conferenza stampa di lancio della nuova edizione 2025 del Festival. Crediti: Festival delle scienze 2025

Sempre il 12 aprile, alle 19:30, nella Sala Ospiti, la conferenza “Ascoltando la danza dei corpi celesti” celebrerà i dieci anni dalla prima rilevazione delle onde gravitazionali. Fulvio Ricci (Infn), Silvia Piranomonte (Inaf Oar) ed Eugenio Coccia (Gssi) racconteranno la straordinaria avventura scientifica che ha permesso di ascoltare l’eco della fusione di buchi neri e stelle di neutroni, segnando una nuova era nell’osservazione dell’universo.

La domenica è giorno di relax e l’Inaf vi suggerisce di partecipare a “L’universo è dentro di noi: astronomia e mindfulness” un incontro con Davide Perna (Inaf) su come l’astronomia offra una prospettiva più ampia sulla nostra esistenza e sul nostro ruolo nel cosmo. A seguire una pratica di mindfulness per tutti i partecipanti durante la quale il respiro e il corpo diverranno strumenti per esplorare il legame con l’universo.

Al Festival, l’inaf propone ogni anno giochi, laboratori per le scuole, giovani e famiglie. Crediti: Festival delle Scienze Roma

Di microorganismi, biodiversità terrestre ed ecologia spaziale si parlerà domenica 13 aprile, alle 15:30, presso la Sala Ospiti, dove si terrà il panel “Fra Terra e Spazio: One Health“, realizzato in collaborazione con Enea e Cnr. La conversazione, che vedrà interventi di esperti come Stefano Amalfitano (Cnr), Annamaria Bevivino (Enea) e Patrizia Caraveo (Inaf), esplorerà il concetto di salute globale come connessione tra esseri umani, animali e ambiente e offrirà una riflessione su come i microorganismi influenzino la vita sulla Terra e su come le scoperte spaziali possano ampliare la nostra comprensione della salute del pianeta. La moderazione sarà affidata all’astrofisico e divulgatore scientifico Luca Nardi, mentre le letture di Carla Costigliola (Enea) arricchiranno l’evento con suggestioni letterarie ispirate dal film “La guerra dei mondi”.

Dulcis in fundo, per chi desidera mettersi alla prova con esperienze pratiche, l’Inaf allestirà uno spazio dedicato ai laboratori e offrirà due attività pensate per stimolare la curiosità e la creatività. Le attività “La scatola delle fasi lunari” e “Stelle in prospettiva” proporranno la realizzazione di modelli di Luna o costellazioni, saranno rivolte principalmente alle scuole e guideranno bambini e ragazzi nella scoperta dei fenomeni astronomici attraverso esperimenti e giochi didattici.

Per saperne di più:

• Visita il sito del Festival delle scienze di Roma
• Leggi il Comunicato stampa del Festival delle scienze 2025

Appuntamenti Inaf al Festival delle scienze di Roma 2025:

Lapin – SketchTour: Dove la ricerca prende corpo
Dall’8 al 13 aprile 2025
Foyer Sinopoli – Auditorium Parco della Musica Ennio Morricone (Roma) (ingresso libero)

La voce nascosta dell’Universo
Mercoledì 9 aprile 2025, ore 21:00
Sala Petrassi – Auditorium Parco della Musica Ennio Morricone (Roma)

Dare corpo a una storia
Giovedì 10 aprile 2025, ore 19:00
Teatro Studio Gianni Borgna – Auditorium Parco della Musica Ennio Morricone (Roma)

Il mare che ascolta e racconta
Sabato 12 aprile 2025, ore 12:00
AuditoriumArte – Auditorium Parco della Musica Ennio Morricone (Roma)

Esplorare la mappa del cielo
Sabato 12 aprile 2025, ore 17:30
Teatro Studio Borgna – Auditorium Parco della Musica Ennio Morricone (Roma)

Ascoltando la danza dei corpi celesti
Sabato 12 aprile 2025, ore 19:30
Sala Ospiti – Auditorium Parco della Musica Ennio Morricone (Roma)

L’universo è dentro di noi: astronomia e mindfulness
Domenica 13 aprile 2025, ore 10:00
Studio 2 – Auditorium Parco della Musica Ennio Morricone (Roma)

Fra terra e spazio: One Health
Domenica 13 aprile 2025, ore 15:30
Sala Ospiti – Auditorium Parco della Musica Ennio Morricone (Roma)

Laboratori INAF per bambini e ragazzi
La scatola delle fasi lunari
Stelle in prospettiva

EduINAF

2020-08-31 07:30:44

La scatola delle fasi lunari

Aggiornato il 20 Novembre 2023

Perché a volte la Luna è piena mentre altre volte compare solo una piccola falce? In questa attività laboratoriale proposta da Alessandra Zanazzi e Lara Albanese, vederemo come costruire un modello con materiali semplici e a basso costo, per capire le fasi della Luna.

Obiettivi

Attraverso la costruzione di un semplice modello, si potrà osservare un oggetto sferico illuminato da diversi punti di osservazione (rispetto alla fonte luminosa). Proprio come accade per le fasi della Luna, a seconda delle posizioni relative palla-luce-osservatore, l’oggetto appare sferico, a spicchi più o meno sottili o addirittura non si vede per nulla.

Materiali

Per costruire una Luna in scatola serviranno:

• 1 scatola da scarpe con il coperchio
• Tempera nera e pennelli
• Un pezzo di polistirolo (più o meno un cubetto di due cm di lato) o della plastilina possibilmente nera
• Una pallina di polistirolo (di circa 5 cm di diametro) o da ping pong
• Stuzzicadenti
• Una pila o torcia
• Colla
• Taglierina (da usare con la supervisione di un adulto)

Informazioni preliminari

Non ci sono particolari pre-requisiti: è un’attività semplice anche per i bambini della scuola d’infanzia (con la dovuta attenzione al taglio delle “finestrelle” sulla scatola). Occorre solo aver osservato la Luna in cielo in momenti diversi.
Perché a volte la Luna è piena mentre altre volte compare solo una piccola falce? I bambini se lo chiedono spesso (e spesso pensano, soprattutto i più piccoli, che si tratti di “lune” diverse). Se in un luogo un po’ buio prendiamo una palla e la illuminiamo con una torcia, ci accorgiamo che, posizionandoci dietro la fonte luminosa, vediamo la palla completamente illuminata, ma guardando di lato se ne vede solo una metà o uno spicchio. Per capire meglio possiamo costruire la Scatola delle fasi lunari.

Descrizione completa

Passo 1

Per prima cosa occorre che ciascun bimbo prenda una scatola tipo da scarpe e la dipinga di nero all’interno, perché sembri un cielo notturno. Anche l’interno del coperchio deve essere colorato di nero e la scatola deve essere perfettamente (il più possibile) richiudibile. Dovrà essere colorato di nero anche il pezzetto di polistirolo.
È importante lasciare asciugare bene la tempera, per cui potrebbe essere opportuno colorare la scatola con un giorno di anticipo.

Passo 2

Quando la scatola è ben asciutta, ciascun bambino incolla il suo pezzetto di polistirolo al centro (attenzione che alcune colle “sciolgono” il polistirolo); poi infila un’estremità dello stecchino nella pallina di polistirolo e l’altra al centro del pezzo di polistirolo. In questo modo ciascuno avrà una “luna” in mezzo alla sua scatola.

Passo 3

Ai lati della scatola ritagliamo delle finestrelle richiudibili come nella figura (Attenzione! È meglio usare una taglierina, quindi occorre almeno la supervisione di un adulto). È importante non aprire buchi, ma tagliare solo tre lati di un quadrato, lasciando finestrelle richiudibili: ad esempio possiamo lasciare attaccato il lato superiore del quadratino. Le finestre dovranno essere almeno due, meglio tre, sul lato lungo della scatola e una al centro dei lati corti. Un’altra cosa importante è che le finestrelle devono essere all’altezza della pallina-luna. Attenzione che siano ancora apribili quando verrà messo il coperchio alla scatola.

Passo 4

A questo punto la scatola deve essere chiusa con il coperchio. Può essere decorata anche all’esterno (direttamente, o incollando disegni o foto, facendo attenzione che le finestrelle si possano ancora aprire) ed è pronta per essere utilizzata.
Illuminiamo l’interno della scatola mettendo la torcia alla finestrella di uno dei lati corti: i bambini, guardando la pallina nella scatola da tutte le finestrelle potranno vedere le sue fasi. Quando osservano dal lato della torcia vedono la pallina tutta illuminata, tonda e “piena”; dal lato opposto la pallina è “nera” e non è illuminata affatto (vedono il lato buio), mentre osservando la pallina dalle finestrelle sui lati lunghi compaiono spicchi di pallina decrescenti e crescenti, con il lato sinistro e destro illuminato dalla torcia.

Bibliografia

Versione riveduta e corretta dell’analoga attività presente sul progetto Eu-Unawe.

UNAWE

Universe Awareness: inspiring every child with our wonderful cosmos.

^it.unawe.org

Rappresentazione artistica di un nucleo galattico attivo. Crediti: Juan Carlos Algaba

Un team internazionale di ricercatori ha sfruttato osservazioni a diverse lunghezze d’onda di nuclei galattici attivi per indagare i meccanismi attraverso cui i buchi neri supermassicci generano e alimentano getti relativistici. Le sedici sorgenti analizzate dal team sono state osservate con il telescopio Event Horizon (Eht) durante la sua prima campagna del 2017. Grazie all’eccezionale risoluzione caratteristica di Eht, gli scienziati sono riusciti a studiare i getti con un livello di dettaglio senza precedenti, spingendosi più vicino che mai ai buchi neri supermassicci al centro di queste galassie.

I ricercatori hanno confrontato le osservazioni effettuate da Eht con studi precedenti condotti con il Very Long Baseline Array e il Global Millimeter Vlbi Array, che sondano scale spaziali più ampie. Da questo confronto è stato possibile dedurre come i getti si evolvono, dal luogo di origine in prossimità del buco nero fino a molti anni luce di distanza, nello spazio interstellare. Questo lavoro rappresenta un passo fondamentale per comprendere la fisica estrema che governa l’emissione dei getti e il ruolo dei campi magnetici nella loro formazione ed evoluzione.

Il lavoro è stato condotto da scienziati del Max Planck Institute for Radio Astronomy (Mpifr) di Bonn, in Germania, e dell’Instituto de Astrofisica de Andalucia (Iaa-Csic) di Granada, in Spagna. I risultati sono pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

Il modello più comune che descrive il fenomeno dei getti ipotizza strutture coniche in cui il plasma si muove a velocità costante, mentre l’intensità del campo magnetico e la densità del plasma del getto decadono con l’aumentare della distanza dal motore centrale. Sulla base di queste ipotesi, è possibile fare previsioni sulle proprietà osservabili dei getti. «Questo modello di base non può essere una descrizione perfetta per tutti i getti; molto probabilmente lo è solo per una piccola parte. La dinamica e la sottostruttura dei getti sono intricate e i risultati delle osservazioni possono risentire molto delle degenerazioni astrofisiche», spiega il primo autore dello studio Jan Röder. «Ad esempio, sappiamo che molti getti sembrano accelerare. O è il plasma stesso ad accelerare, oppure potrebbe essere un effetto della geometria: se il getto si piega, può puntare verso di noi più direttamente, dando l’impressione di un movimento più veloce».

Rappresentazione schematica di un nucleo galattico attivo. Dal buco nero e dal suo disco di accrescimento, il getto relativistico viene lanciato in una geometria parabolica, per poi passare a un aspetto conico. Crediti: Jan Röder/Maciek Wielgus

«Utilizzando il campione di sedici nuclei galattici attivi, siamo stati in grado di ottenere un quadro più ampio del comportamento dei getti, rispetto all’osservazione delle singole sorgenti. In questo modo, i risultati sono meno soggetti all’influenza delle rispettive unicità», afferma il co-leader del progetto Maciek Wielgus. «Abbiamo notato che la luminosità dei getti aumenta tipicamente con l’aumentare della distanza dal buco nero, indicando chiaramente un’accelerazione».

I risultati ottenuti mettono in discussione le ipotesi di lunga data sul comportamento dei getti. Sebbene esistano spiegazioni alternative a queste nuove osservazioni, come una deviazione dalla geometria conica, è chiaro che il modello teorico di base non è in grado di riprodurre completamente le proprietà dei getti vicino alla loro origine. «Sono necessari ulteriori studi per comprendere appieno il meccanismo di accelerazione, il flusso di energia, il ruolo dei campi magnetici nei getti dei nuclei galattici attivi e le loro geometrie. La rete in espansione di Eht avrà un ruolo fondamentale nelle future scoperte su questi affascinanti oggetti», conclude Röder.

Per saperne di più:

• Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “A multifrequency study of sub-parsec jets with the Event Horizon Telescope” di Röder et al.

Dal suo atterraggio su Marte nel 2012, il rover della Nasa Curiosity ha individuato tracce di diverse molecole organiche. Si tratta di molecole piccole, contenenti cloro e zolfo, costituite da non più di sei atomi di carbonio. È notizia di pochi giorni fa che il rover ha ora rilevato i più grandi composti organici mai osservati sul pianeta. La scoperta, pubblicata questa settimana sui Proceedings of the National Academy of Sciences, suggerisce che la chimica prebiotica di Marte potrebbe essere stata più complessa di quanto si pensasse in precedenza, sollevando affascinanti interrogativi sulla possibile origine della vita sul pianeta.

In primo piano, a sinistra, una grafica che mostra le molecole organiche a catena lunga individuate dal rover Curiosity. Si tratta delle molecole più grandi scoperte su Marte fino ad oggi. Sono state rilevate in un campione di roccia chiamato “Cumberland” e analizzate dal laboratorio miniaturizzato Sample Analysis at Mars (Sam) a bordo del rover. Curiosity, il cui selfie è visibile sul lato destro dell’immagine, esplora il cratere Gale dal 2012. Sullo sfondo, appena visibile, c’è il foro da dove è stato prelevato il campione Cumberland. Crediti: Nasa/Dan Gallagher

Le molecole in questione sono il decano, l’undecano e il dodecano. Come suggerisce la radice del nome, si tratta di composti con dieci, undici e dodici atomi di carbonio rispettivamente. Lo strumento Sam (Sample Analysis at Mars), il più grande a bordo del rover, le ha individuate in un campione di roccia, soprannominato ‘Cumberland’, risalente a 3.7 miliardi di anni fa e prelevato in un’area del cratere Gale chiamata Yellowknife Bay, il sito di un antico lago marziano.

Come spesso accade nella ricerca scientifica, la scoperta delle molecole è stata casuale. Anzi, doppiamente casuale, per essere precisi. La prima casualità riguarda l’area in cui le molecole sono state rilevate: gli scienziati hanno deciso di setacciare la formazione di Yellowknife Bay in quanto mostrava caratteristiche morfologiche create dalla presenza di acqua liquida, suggerendo la presenza di un antico lago che avrebbe potuto sostenere la vita microbica. Per questo motivo, durante la sua missione, Curiosity ha cambiato il piano di viaggio, dirigendosi verso questa struttura geologica prima di avviarsi verso la sua destinazione principale al centro del cratere Gale: il Monte Sharp. Il cambio di rotta si è rilevato fortunato: il campione Cumberland, prelevato all’interno dell’area il 279esimo giorno marziano, o sol, della missione, è risultato essere ricco di indizi chimici sul passato di Marte.

La seconda casualità riguarda le molecole oggetto della scoperta. Il team di scienziati guidati da Caroline Freissinet, ricercatrice al Cnrs, in Francia, e prima firmataria dello studio che riporta i risultati della ricerca, stava infatti usando il mini laboratorio di chimica integrato in Sam per analizzare il campione alla ricerca di firme di amminoacidi, i mattoni fondamentali per la costruzione delle proteine. Dopo che lo strumento ha riscaldato per due volte la roccia all’interno del suo forno e analizzato la massa delle molecole rilasciate, i ricercatori, tuttavia, non hanno trovato alcuna traccia di amminoacidi, ma hanno individuato decine di picomoli di idrocarburi: decano, undecano e dodecano, appunto.

L’ipotesi dei ricercatori è che questi composti possano essere il prodotto della degradazione di molecole molto più grandi, mediata dal riscaldamento all’interno dello strumento Sam. Frammenti di acidi grassi, ad esempio: macromolecole biologiche fondamentali per la vita. Per verificare questa possibilità, il team ha condotto esperimenti in laboratorio, mescolando acido undecanoico, un acido grasso, con un’argilla simile a quella presente su Marte. Le analisi, eseguite in maniera simile a quelle condotte dallo strumento Sam, hanno confermato la tesi: dopo aver riscaldato l’argilla, l’acido undecanoico ha rilasciato decano. I ricercatori hanno quindi fatto riferimento a studi già pubblicati per dimostrare che, in maniera del tutto simile, l’acido dodecanoico avrebbe potuto rilasciare l’undecano e l’acido tridecanoico il dodecano.

Immagine che mostra il foro di raccolta del campione ‘Cumberland’ (cliccare pe ringarndire). Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Msss

Tutto questo significa che abbiamo trovato una biofirma, ovvero la prova definitiva che sul pianeta esista o sia esistita la vita? La risposta è negativa. La rilevazione di decano, undecano e dodecano e il fatto che queste molecole siano probabilmente presenti su Marte come acidi grassi a catena lunga non significa aver trovato la firma di attività biologica. Gli esseri viventi producono acidi grassi per formare membrane cellulari e svolgere funzioni biologiche essenziali. Tuttavia, processi non biologici, come l’interazione tra l’acqua e i minerali nelle sorgenti idrotermali, possono generare strutture simili. Sebbene al momento non sia possibile determinare con certezza l’origine di queste molecole, gli scienziati sottolineano che la loro scoperta è la prima prova che la chimica organica su Marte ha raggiunto il livello di complessità necessario per supportare la vita.

Il campione Cumberland, concludono i ricercatori, contiene minerali argillosi, la cui formazione è strettamente legata alla presenza di acqua. È ricco di zolfo, elemento che può contribuire alla conservazione delle molecole organiche, e di nitrati, composti essenziali sulla Terra per la vita di piante e animali. Inoltre, contiene tracce di metano. Ma soprattutto, contiene molecole di idrocarburi a catena lunga, probabilmente presenti sul pianeta come acidi grassi. Questo, aggiungono, suggerisce che le molecole organiche di grandi dimensioni possano essere conservate su Marte, riducendo le preoccupazioni legate alla loro distruzione nel tempo a causa dell’esposizione alle radiazioni e ai processi di ossidazione. Gli scienziati ora sono pronti a fare il prossimo grande passo: portare i campioni di Marte che sta raccogliendo Perseverance nei propri laboratori, per risolvere il dibattito sull’esistenza presente o passata della vita sul pianeta.

Per saperne di più:

• Leggi su Proceedings of the National Academy of Sciences l’articolo “Long-chain alkanes preserved in a Martian mudstone” di Caroline Freissinet, Daniel P. Glavin, P. Douglas Archer Jr., Samuel Teinturier, Arnaud Buch, Cyril Szopa, James M. T. Lewis, Amy J. Williams, Rafael Navarro-Gonzalez, Jason P. Dworkin, Heather. B. Franz, Maëva Millan, Jennifer L. Eigenbrode, R. E. Summons, Christopher H. House, Ross H. Williams, Andrew Steele, Ophélie McIntosh, Felipe Gómez, Benito Prats, Charles A. Malespin e Paul R. Mahaffy

Guarda il video (in inglese) sul canale YouTube della Nasa:

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Un team internazionale di astronomi, guidato dalla Christ University di Bangalore, in India, ha scoperto una galassia a spirale, distante quasi un miliardo di anni luce dalla Terra, che ospita un buco nero supermassiccio con una massa di miliardi di volte quella del Sole. Questo buco nero alimenta colossali getti radio che si estendono per sei milioni di anni luce. Si tratta di uno dei più grandi buchi neri mai osservati in una galassia a spirale e mette in discussione le attuali teorie sull’evoluzione galattica, poiché getti così potenti si trovano quasi esclusivamente nelle galassie ellittiche, non nelle spirali.

I giganteschi getti radio che si estendono per sei milioni di anni luce e un enorme buco nero supermassiccio nel cuore della galassia a spirale J23453268-0449256, ripresi dal Giant Metrewave Radio Telescope. Crediti: Bagchi e Ray et al/Giant Metrewave Radio Telescope

La scoperta lascia presagire che anche la nostra apparentemente tranquilla Via Lattea potrebbe, in futuro, generare getti simili. Un evento del genere avrebbe conseguenze significative, causando un aumento delle radiazioni e creando un potenziale scompiglio all’interno del Sistema solare. «Questa scoperta è più di una semplice stranezza: ci costringe a ripensare a come si evolvono le galassie e a come i buchi neri supermassicci crescono al loro interno e plasmano il loro ambiente», dichiara Joydeep Bagchi, primo autore dello studio. «Se una galassia a spirale può non solo sopravvivere, ma anche prosperare in condizioni così estreme, cosa significa questo per il futuro di galassie come la Via Lattea? La nostra galassia potrebbe un giorno sperimentare fenomeni simili ad alta energia, con gravi conseguenze per la sopravvivenza della preziosa vita al suo interno?».

Nel nuovo studio, pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, i ricercatori hanno svelato la struttura e l’evoluzione di questa strana galassia a spirale, chiamata 2Masx J23453268-0449256, tre volte più grande della Via Lattea.

Utilizzando le osservazioni del telescopio spaziale Hubble, del Giant Metrewave Radio Telescope, dell’Atacama Large Millimeter Wave Array e le analisi a più lunghezze d’onda, hanno individuato l’enorme buco nero supermassiccio nel suo cuore e getti radio che sono tra i più grandi conosciuti per qualsiasi galassia a spirale, rendendola una galassia alquanto rara.

In teoria, l’intensa attività di questi colossali getti, alimentati da buchi neri supermassicci, dovrebbe distruggere la delicata struttura di una galassia a spirale. Eppure, contro ogni previsione, 2Masx J23453268-0449256 ha mantenuto la sua natura ordinata, con bracci a spirale ben definiti, una luminosa barra centrale e un anello stellare apparentemente indisturbato, pur ospitando uno dei buchi neri più estremi mai osservati in un ambiente simile.

A rendere il quadro ancora più enigmatico, la galassia è avvolta da un vasto alone di gas caldo che emette raggi X, rivelando indizi cruciali sulla sua storia. Mentre questo alone si raffredda lentamente nel tempo, i getti del buco nero agiscono come una fornace cosmica, impedendo la formazione di nuove stelle nonostante l’abbondanza di materiale stellare disponibile.

La Via Lattea ha nel suo centro un buco nero di quattro milioni di masse solari – Sagittarius A (Sgr A*) – che attualmente è in uno stato estremamente tranquillo, dormiente. Secondo i ricercatori, la situazione potrebbe cambiare se una nube di gas, una stella o persino una piccola galassia nana venissero “mangiati” da Sgr A*, innescando potenzialmente una significativa attività sotto forma di getti. Tali eventi sono noti come eventi di distruzione mareale (Tde, acronimo di tidal disruption events) e ne sono stati osservati diversi in altre galassie, ma non nella Via Lattea.

Se grandi getti come questi dovessero emergere da Sgr A*, il loro impatto dipenderebbe dalla loro forza, dalla direzione e dall’energia prodotta. Un getto puntato in prossimità del Sistema solare potrebbe eliminare le atmosfere planetarie, danneggiare il Dna e aumentare i tassi di mutazione a causa dell’esposizione alle radiazioni, mentre se la Terra fosse esposta a un getto diretto o vicino, potrebbe degradare il nostro strato di ozono e portare a un’estinzione di massa. Una terza possibilità è che un potente getto possa alterare il mezzo interstellare e influenzare la formazione stellare in alcune regioni, come è accaduto nella galassia oggetto del nuovo lavoro.

Immagine a colori di J23453268-0449256, che misura 300mila anni luce, catturata dal telescopio spaziale Hubble. È affiancata da una rappresentazione della Via Lattea, tre volte più piccola. Crediti: Bagchi e Ray et al/Telescopio spaziale Hubble

Gli astronomi ritengono che in passato la Via Lattea abbia probabilmente avuto getti radio su larga scala e che potenzialmente potrebbe generarli di nuovo in futuro, ma gli esperti non sono in grado di dire esattamente quando, perché dipende da molti fattori.

Come se non bastasse, il team di ricercatori ha anche scoperto che J23453268-0449256 contiene una quantità di materia oscura dieci volte superiore a quella della Via Lattea, fondamentale per la stabilità del suo disco in rapida rotazione. Rivelando un equilibrio senza precedenti tra materia oscura, attività dei buchi neri e struttura galattica, i ricercatori sostengono che il loro studio apre nuove frontiere nell’astrofisica e nella cosmologia.

«La comprensione di queste rare galassie potrebbe fornire indizi vitali sulle forze invisibili che governano l’universo, tra cui la natura della materia oscura, il destino a lungo termine delle galassie e l’origine della vita», conclude Shankar Ray, coautore della pubblicazione. «In definitiva, questo studio ci porta un passo più vicino a svelare i misteri del cosmo, ricordandoci che l’universo riserva ancora sorprese al di là della nostra immaginazione».

Per saperne di più:

• Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Unveiling the bulge–disc structure, AGN feedback, and baryon landscape in a massive spiral galaxy with Mpc-scale radio jets” di Joydeep Bagchi, Shankar Ray, Suraj Dhiwar, Mahadev B Pandge, Pratik Dabhade, Aaron J Barth, Luis C Ho, Mohammad S Mirakhor, Stephen A Walker, Nicole Nesvadba, Francoise Combes, Andrew Fabian e Joe Jacob

Quando pensiamo ai dischi protoplanetari, immaginiamo grandi anelli di gas e polvere che ruotano intorno a giovani stelle e che plasmano pianeti e sistemi planetari. Una nuova ricerca rivela però che molti di questi dischi potrebbero essere in realtà più piccoli di quanto finora ipotizzato, costringendo gli astronomi a rivedere la nostra comprensione della formazione e dell’evoluzione degli esopianeti.

Lo studio, accettato per la pubblicazione su Astronomy & Astrophyiscs, è guidato da Osmar Manuel Guerra-Alvarado, ricercatore presso la Leiden University, nei Paesi Bassi. Per la loro ricerca, gli scienziati hanno utilizzato le osservazioni di Alma, raccolte nel 2023 e nel 2024, con la massima risoluzione possibile: 0,030 secondi d’arco. Inoltre, per la prima volta sono stati analizzati dati di archivio al fine di realizzare un’indagine completa ad alta risoluzione di un’intera regione di formazione stellare. Il censimento di 73 dischi protoplanetari, osservati nella costellazione del Lupo a circa 400 anni di luce di distanza dalla Terra, ha rivelato che molte giovani stelle ospitano dischi di gas e polvere modesti, alcuni talmente piccoli da misurare solo 0,6 unità astronomiche (Ua).

Immagini dei 73 dischi protoplanetari (due delle immagini contengono stelle binarie) nella regione della costellazione del Lupo. Solo una parte dei dischi si estende oltre l’orbita di Nettuno, rispetto al nostro Sistema solare. La maggior parte dei dischi osservati sono piccoli e non mostrano strutture come fessure e anelli che possano ospitare potenziali esopianeti. Crediti: Guerra-Alvarado et al., Leiden University

Nell’ultimo decennio, utilizzando potenti radiotelescopi terrestri come Alma, sono stati individuati centinaia di dischi protoplanetari intorno a giovani stelle. Questi dischi, rispetto al Sistema solare, si estendono ben oltre l’orbita di Nettuno, il nostro pianeta più lontano. Inoltre, la maggior parte presenta delle aree vuote, che si pensa siano i luoghi in cui si stanno formando pianeti giganti, caldi e gassosi come gli hot Jupiter.

Adesso, questo nuovo studio suggerisce che tali dischi potrebbero non essere affatto comuni. Il censimento dei 73 dischi protoplanetari osservati dal team rivela che ben due terzi di essi hanno un raggio medio di 6 Ua, mentre altri arrivano a 1,2 Ua. Il disco più piccolo trovato è di sole 0,6 Ua, più piccolo dell’orbita della Terra. «Questi risultati cambiano completamente il modo di immaginare come appare un tipico disco protoplanetario», spiega Guerra-Alvarado. «Solo i dischi più luminosi, che sono i più facili da osservare, mostrano lacune su larga scala [le aree in cui si potrebbero trovare i pianeti gassosi, ndr], mentre i dischi compatti senza tali sottostrutture sono in realtà molto più comuni». Le precedenti osservazioni ad alta risoluzione di Alma, infatti, si sono concentrate principalmente su dischi protoplanetari molto luminosi e spesso molto più grandi. Per i dischi più piccoli è stata misurata solo la luminosità e non la dimensione.

I dischi protoplanetari più piccoli sono stati osservati principalmente attorno a stelle di piccola massa, che costituiscono la maggior parte delle stelle nell’universo. Queste stelle, con una massa tra il 10 e il 50 per cento di quella del Sole, sembrano creare le condizioni ideali per la formazione delle super-Terre, come spiega la co-autrice Mariana Belén Sánchez (Leiden University): «Le osservazioni mostrano che questi dischi compatti potrebbero avere condizioni ottimali per la formazione delle cosiddette super-Terre, poiché la maggior parte della polvere si trova vicino alla stella, dove di solito le super-Terre vengono individuate». Ritenute tra i tipi di pianeti più comuni nell’universo, le super-Terre sono pianeti rocciosi simili alla Terra ma con masse fino a dieci volte maggiori di quella del nostro pianeta. Secondo gli autori dello studio, i loro risultati potrebbero spiegare perché le super-Terre siano spesso trovate intorno a stelle di piccola massa, suggerendo che il nostro Sistema solare si sia formato da un ampio disco protoplanetario, che ha dato origine ai giganti gassosi come Giove e Saturno e non a una super-Terra.

«La scoperta che la maggior parte dei piccoli dischi non mostra delle zone libere, implica che la maggior parte delle stelle non ospita dei pianeti giganti», spiega la co-autrice Nienke van der Marel (Leiden University). «La ricerca rivela che per molto tempo abbiamo frainteso l’aspetto di un tipico disco protoplanetario. È chiaro che abbiamo puntato sui dischi più grandi e luminosi. Ora abbiamo finalmente una panoramica completa dei dischi di tutte le dimensioni».

Per saperne di più:

• Leggi il preprint dell’articolo in uscita su Astronomy & Astrophyiscs “A high-resolution survey of protoplanetary disks in Lupus and the nature of compact disks“, di Osmar M. Guerra-Alvarado, Nienke van der Marel, Jonathan P. Williams, Paola Pinilla, Gijs D. Mulders, Michiel Lambrechts e Mariana Sanchez

Il 12 ottobre 2022, durante un passaggio ravvicinato al Sole, le riprese ottenute dal coronografo italiano Metis a bordo della missione Solar Orbiter dell’Agenzia spaziale europea (Esa) hanno catturato un fenomeno spettacolare e inedito per livello di dettaglio: l’evoluzione, nella corona solare, di una lunga struttura radiale che si anima di un moto elicoidale persistente per diverse ore. Per la prima volta, con una risoluzione spaziale e temporale mai raggiunte prima, è stato possibile osservare direttamente l’espulsione di strutture a spirale dalla corona solare, compatibili con le torsioni magnetiche che i modelli teorici associano all’origine del vento solare.

Immagine in luce visibile ottenuta dal coronografo Metis il 12 ottobre 2022, durante il passaggio al perielio della sonda Solar Orbiter. Al centro del campo di vista, il Sole ripreso dallo strumento Eui nella lunghezza d’onda di 174 ångstrom. Il riquadro giallo ritrae la struttura elicoidale oggetto dello studio. Crediti: Metis ed Eui (Solar Orbiter/Esa). L’immagine è stata realizzata da Vincenzo Andretta (Inaf di Napoli)

Grazie alla combinazione di immagini in luce visibile e tecniche di elaborazione avanzate, Metis – progettato da Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), Università di Firenze, Università di Padova, Cnr-Ifn, e realizzato dall’Agenzia spaziale italiana (Asi) con la collaborazione dell’industria italiana – ha mostrato come il Sole possa trasferire energia e materia verso lo spazio in forma di onde e plasma intrecciati tra loro, rivelando un meccanismo fondamentale nella dinamica dell’eliosfera.

Alla guida dello studio, pubblicato oggi sul sito web della rivista The Astrophysical Journal, c’è Paolo Romano, primo ricercatore all’Inaf di Catania, che ha coordinato il lavoro di un ampio team internazionale. «È la prima volta che osserviamo direttamente un fenomeno così esteso e duraturo», dice Romano, «compatibile con la riconnessione magnetica in una struttura chiamata pseudostreamer. Questa osservazione offre una finestra inedita sulla fisica che sta alla base della formazione del vento solare. Questo risultato non solo conferma teorie elaborate da anni, ma fornisce finalmente un riscontro visivo diretto».

Ma cos’è uno pseudostreamer? Si tratta di una configurazione del campo magnetico solare in cui due regioni chiuse di polarità opposta sono immerse in un ambiente di campo magnetico aperto. Nella corona, gli pseudostreamer sono le “canne del vento” del Sole: regioni da cui, in seguito a un’eruzione, possono aprirsi nuovi canali per il flusso del plasma verso lo spazio interplanetario.

Nel caso dell’evento ripreso da Metis, tutto ha avuto inizio con l’eruzione di una protuberanza polare – un gigantesco arco di plasma “appeso” ai campi magnetici nella regione nord del Sole – che ha innescato una piccola espulsione di massa coronale (Cme). Ma il vero spettacolo è arrivato dopo, nella lunga fase di rilassamento che ha seguito l’eruzione. È lì che Metis ha osservato il susseguirsi di strutture filamentose, luminose e scure, che si attorcigliano lungo la linea radiale della corona, a distanze comprese tra 1,5 e 3 raggi solari.

Il team ha interpretato questi segnali come la firma visibile di un processo previsto da tempo: la riconnessione magnetica, che trasferisce il plasma e la torsione magnetica dalle regioni chiuse del campo solare verso quelle aperte, innescando onde di tipo torsionale – le onde di Alfvén – e lanciandole nello spazio.

Un tassello fondamentale è arrivato dal confronto con sofisticate simulazioni numeriche condotte da Peter Wyper, della Durham University, in collaborazione con Spiro Antiochos del Goddard Space Flight Center della Nasa. Le immagini sintetiche prodotte da queste simulazioni mostrano un’evoluzione sorprendentemente simile a quella ripresa da Metis: strutture elicoidali che si propagano lungo il campo aperto, con caratteristiche geometriche e dinamiche in forte accordo con i dati osservati.

«Le prestazioni uniche di Metis in termini di risoluzione spaziale e temporale aprono una nuova finestra sulla comprensione dell’origine del vento solare», commenta Marco Romoli dell’Università di Firenze, responsabile scientifico dello strumento Metis. «Per la prima volta vediamo l’intera evoluzione di un processo di rilascio di energia magnetica, dalle sue radici nel Sole fino all’apertura nello spazio interplanetario».

«Le onde di Alfvén torsionali e in generale i meccanismi fisici che innescano fluttuazioni magnetiche di questo tipo», spiega Marco Stangalini responsabile del programma Solar Orbiter per l’Asi, «sono da tempo ritenuti tra i principali meccanismi alla base dell’accelerazione del vento solare. Metis, grazie alla elevata cadenza temporale delle sue immagini, ci offre la possibilità di osservare direttamente questi processi fisici, consentendo anche un miglioramento della modellistica fisica ad essi associata».

Le osservazioni di Metis non solo confermano i modelli teorici più avanzati, ma suggeriscono che lo stesso meccanismo – la riconnessione magnetica a piccola scala – possa avvenire continuamente sulla superficie del Sole, generando quei “microgetti” che alimentano il vento solare alfvénico rivelato anche dalla sonda Parker Solar Probe.

In altre parole, quella spirale luminosa che Metis ha visto danzare nella corona potrebbe essere solo la versione gigante di un processo che avviene ovunque, continuamente, e che rende possibile l’esistenza stessa del vento solare.

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Metis Observations of Alfvénic Outflows Driven by Interchange Reconnection in a Pseudostreamer”, di P. Romano, P. Wyper, V. Andretta, S. Antiochos, G. Russano, D. Spadaro, L. Abbo, L. Contarino, A. Elmhamdi, F. Ferrente, R. Lionello, B. J. Lynch, P. MacNeice, M. Romoli, R. Ventura, N. Viall, A. Bemporad, A. Burtovoi, V. Da Deppo, Y. De Leo, S. Fineschi, F. Frassati, S. Giordano, S. L. Guglielmino, C. Grimani, P. Heinzel, G. Jerse, F. Landini, G. Naletto, M. Pancrazzi, C. Sasso, M. Stangalini, R. Susino, D. Telloni, L. Teriaca e M. Uslenghi

Guarda il video pubblicato sul canale YouTube dell’Agenzia spaziale europea:

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Che siano state delle esplosioni di supernove a spazzare via per ben due volte la gran parte delle forme di vita dalla faccia della Terra? Non è la prima volta che le supernove si ritrovano sul banco degli imputati insieme a indagati altrettanto spaziali quali asteroidi e lampi di raggi gamma, la teoria aleggia da tempo nell’ambiente scientifico. Ma a corroborare questa ipotesi arrivano ora i risultati di un nuovo studio: tre ricercatori della Keele University (Regno Unito) hanno infatti notato una corrispondenza temporale tra due eventi di supernove e due grandi estinzioni di massa avvenute centinaia di milioni di anni fa sul nostro pianeta.

Gli eventi di cui stiamo parlando sono l’estinzione del tardo Devoniano e quella dell’Ordoviciano, avvenute rispettivamente 372 e 445 milioni di anni fa. L’estinzione dell’Ordoviciano uccise il 60 per cento degli invertebrati marini in un periodo in cui la vita era prevalentemente confinata nel mare, mentre quella del tardo Devoniano spazzò via attorno al 70 per cento di tutte le specie. All’origine di questi avvenimenti c’è probabilmente una riduzione dello strato d’ozono che avvolge la Terra, ma non si hanno ancora prove certe su cosa l’abbia provocata. Alcuni studiosi ritengono che la responsabile potrebbe essere stata, appunto, la potentissima esplosione di una supernova vicina alla Terra.

Esplosione della supernova Sn 1987a (al centro) nella Grande Nube di Magellano, una galassia vicina alla nostra Crediti: Nasa, Esa, R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Gordon and Betty Moore Foundation), M. Mutchler and R. Avila (STScI)

Gli autori dello studio, pubblicato la scorsa settimana su pubblicato su Monthly notices of the Royal Astronomical Society, stavano portando a termine un censimento delle stelle massive entro un kiloparsec (circa 3260 anni luce) di distanza dal Sole, analizzando in particolare la distribuzione delle stelle di tipo OB, per comprendere meglio l’origine degli ammassi di stelle e delle galassie e per analizzare la frequenza con cui queste stelle si formano nella nostra galassia. Un censimento che ha permesso loro di calcolare anche la frequenza con cui avvengono le supernove e la produzione di resti di supernova e di resti di stelle massive attraverso l’universo, come ad esempio buchi neri e stelle di neutroni. Ed è proprio nel corso di questo “inventario stellare” che si sono imbattuti, appunto, in una possibile correlazione tra supernove ed estinzioni di massa.

Rifacendosi all’ipotesi delle supernove distruttrici di vita, i tre ricercatori hanno calcolato la frequenza di supernove nel raggio di 20 parsec (circa 65 anni luce) dal nostro pianeta, e l’hanno confrontata con la frequenza approssimativa di eventi di estinzione di massa attribuiti in precedenza a supernove vicine – escludendo, quindi estinzioni legate ad altri fattori, come l’impatto di asteroidi o le ere glaciali.

«Abbiamo calcolato la frequenza di supernove vicine alla Terra», spiega uno dei tre autori dello studio, Nick Wright, della Keele University, «e abbiamo visto che era consistente con la frequenza degli eventi di estinzione di massa sul nostro pianeta che erano stati collegati a forze esterne come le supernove». Una frequenza, per le supernove a collasso nucleare avvenute, come dicevamo, a non più di 20 parsec dalla Terra, pari a circa 2,5 eventi ogni miliardo di anni: compatibile, appunto, con le tempistiche delle due estinzioni di massa – quelle dell’Ordoviciano e del tardo Devoniano.

Le esplosioni di supernova sono estremamente potenti e rilasciano un’energia paragonabile a quella che produce il Sole nella sua intera esistenza, in grado di spazzare via tutto ciò che si trova nello spazio circostante. Se questo evento avvenisse vicino alla Terra sarebbe un disastro: la supernova potrebbe derubare l’atmosfera dell’ozono, innescare piogge acide ed esporre gli esseri viventi alle dannose radiazioni ultraviolette rilasciate dal Sole.

«Le esplosioni di supernova portano elementi chimici pesanti nel mezzo interstellare, dove vengono poi usati per formare nuove stelle e pianeti. Ma se un pianeta, inclusa la Terra, si trova troppo vicino a questo tipo di eventi, ciò può avere effetti devastanti», dice il primo autore dello studio, Alexis Quintana, attualmente all’Università di Alicante, sottolineando come le stelle massive – una supernova a collasso nucleare si ha quando una stella massiva raggiunge il termine della propria vita, finisce il carburante nucleare, si raffredda e infine collassa sotto la pressione della gravità – possano comportarsi sia da creatrici che da distruttrici di vita. Alle supernove è infatti anche attribuito un ruolo cruciale nello spargimento di elementi pesanti nell’universo, elementi essenziali per lo sviluppo della vita. Le supernove sono quindi da un certo punto di vista l’anello di congiunzione tra la morte di una stella e l’inizio della vita nell’universo, ma se l’ipotesi sostenuta dai ricercatori si rivelasse corretta questi spettacolari eventi astronomici sarebbero responsabili dell’annientamento della stessa vita che hanno contribuito a creare.

Gli astronomi stimano che una o due supernove, o forse anche meno, avvengano ogni secolo in galassie come la Via Lattea. La buona notizia è che ci sono solo due stelle a noi vicine che potrebbero diventare supernove nei prossimi milioni di anni: Antares e Betelgeuse. Ma per nostra fortuna entrambe le stelle sono a più di 500 anni luce da noi, e simulazioni informatiche hanno precedentemente suggerito che una supernova a tale distanza dalla Terra probabilmente non avrebbe effetti sul nostro pianeta.

Per saperne di più:

• Leggi su Monthly notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “A census of OB stars within 1 kpc and the star formation and core collapse supernova rates of the Milky Way” di Alexis L. Quintana, Nicholas J. Wright e Juan Martínez García

Arriva dal deserto di Atacama, in Cile, la più recente conferma osservativa della validità del modello cosmologico Lambda-Cdm, quello che dice che l’universo è fatto in gran parte di materia ed energia oscure. Arriva, in particolare, dai dati raccolti da Act, l’Atacama Cosmology Telescope, un telescopio per onde millimetriche con uno specchio primario in alluminio da sei metri di diametro in funzione fino al 2022 a Cerro Toco, a circa 5200 metri d’altitudine. Dati che, oltre a ribadire che il modello cosmologico funziona, forniscono numerose misure cruciali per la cosmologia, fra le quali l’età dell’universo – che si conferma di 13,8 miliardi di anni, con un’incertezza di appena lo 0,1 per cento – e la costante di Hubble, che stimata da Act attorno ai 68-69 km/s/Mpc consolida l’esistenza di una tensione sul suo valore.

A sinistra, la porzione di cielo osservata da Act. A destra, un dettaglio (10×10 gradi) della mappa della polarizzazione della radiazione cosmica di fondo. La luce polarizzata vibra in una particolare direzione. Il colore blu mostra i punti in cui le direzioni di vibrazione della luce circostante puntano verso di essa, come i raggi di una bicicletta. Il colore arancione indica i punti in cui le direzioni di vibrazione girano intorno a essa. Crediti: Act Collaboration; Esa/Planck Collaboration

Per giungere a queste conclusioni – ancora non validate da una peer review ma presentate il 19 marzo scorso al convegno annuale dell’American Physical Society – Act ha osservato per cinque anni la luce più antica dell’universo: la radiazione di fondo cosmico a microonde, o Cmb, emessa appena 380mila anni dopo il Big Bang – in pratica, una fotografia dell’universo neonato. E ne ha misurato non solo l’intensità ma anche la polarizzazione, una caratteristica della luce che consente ai cosmologi di ricostruire in dettaglio il moto dell’idrogeno e dell’elio agli albori del cosmo.

«Prima potevamo vedere dove si trovavano le cose, ora vediamo anche come si muovono», spiega uno degli autori dei numerosi articoli in uscita su questi dati, Sigurd Naess, dell’Università di Oslo. «Un po’ come se arrivassimo a dedurre l’esistenza della Luna osservando le maree, il movimento tracciato dalla polarizzazione della luce ci consente di stimare quanto fosse forte l’attrazione della gravità in diverse regioni dello spazio». Già il telescopio spaziale Planck dell’Esa ha fornito stime analoghe, ma queste di Act, dicono i ricercatori del team, hanno una definizione significativamente migliore. «Act ha una risoluzione cinque volte superiore a quella a Planck e una maggiore sensibilità. Ciò significa che il debole segnale di polarizzazione è ora direttamente visibile», continua Naess. «Ci sono altri telescopi, oggi, in grado di misurare la polarizzazione con un rumore basso, ma nessuno di essi copre una porzione di cielo ampia come Act».

Viste le quantità in gioco, per dare un’idea delle masse stimate da Act l’astrofisica Erminia Calabrese – originaria di Cerreto Sannita, in provincia di Benevento, oggi professoressa alla University of Cardiff (Regno Unito) e prima autrice di uno degli articoli in uscita – fa ricorso, come unità di misura, agli zetta-Soli, vale a dire la massa di mille miliardi di miliardi di Soli. «Abbiamo misurato con maggiore precisione che l’universo osservabile si estende in tutte le direzioni per quasi 50 miliardi di anni luce», dice la scienziata, «e contiene una massa pari a 1900 zetta-soli: quasi due milioni di miliardi di miliardi di Soli».

Ebbene, di questi 1900 zetta-Soli che costituiscono l’intera quantità d’energia e materia esistenti nell’universo osservabile, la materia ordinaria – quella di cui siamo fatti e di cui sono fatte stelle e pianeti – contribuisce per “appena” 100 zetta-Soli, altri 500 zetta-Soli sono materia oscura e i restanti 1300 zetta-Soli sono energia oscura. Non manca poi la stima sulla quantità di neutrini, enorme ma di massa molto contenuta, essendo particelle leggerissime: contribuiscono al massimo per quattro zetta-Soli.

Numeri, insomma, che confermano un universo fatto al 95 per cento di dark matter e dark energy – forme di materia ed energia a noi del tutto sconosciute. Quanto al misero 5 per cento di materia normale, a spartirsi la torta sono praticamente solo idrogeno (75 zetta-Soli) ed elio (25 zetta-Soli). Il resto sono briciole.

Nella torta a sinistra, la composizione dell’universo osservabile, espressa in “zetta-Soli”. A destra, la torta relativa alla composizione della sola materia ordinaria. Crediti: Act Collaboration

Si conferma in accordo con il modello cosmologico standard anche la stima della costante di Hubble: fra i due intervalli di valori “in tensione” in quanto incompatibili – quello da misure astrofisiche, pari a circa 74 km/s/Mpc, e quello da stime cosmologiche derivate dalla radiazione cosmica di fondo, pari a circa 68 km/s/Mpc – il valore ottenuto da Act si sovrappone all’intervallo inferiore, confermando dunque, come dicevamo, l’esistenza della tensione. Questo nonostante i tentativi dei ricercatori di Act di esplorare modelli alternativi che potessero spiegare la discrepanza tra le due stime incompatibili della costante di Hubble.

«Uno dei nostri obiettivi era proprio cercare di capire se fosse possibile trovare un modello cosmologico che corrispondesse ai nostri dati e che prevedesse, al tempo stesso, un tasso di espansione più rapido», ricorda Colin Hill della Columbia University, primo autore di uno degli articoli in uscita. Hanno dunque cercato indizi di cambiamenti nel comportamento dei neutrini e della materia oscura, hanno provato a inserire un periodo di espansione accelerata nell’universo primordiale, hanno saggiato l’effetto di modifiche delle costanti fondamentali della natura. Ma non c’è stato niente da fare. «I dati di Act», dice Hill, «non mostrano la benché minima traccia dell’esistenza di questi segnali. Con i nostri nuovi risultati, il modello standard della cosmologia ha superato così un test straordinariamente preciso».

«Siamo rimasti un po’ sorpresi nel non aver trovato nemmeno una prova parziale a sostegno del valore più alto», aggiunge Staggs. «C’erano alcune aree in cui pensavamo di poter trovare indizi a favore di possibili spiegazioni della tensione, ma di questi indizi – semplicemente – non c’era alcuna traccia nei dati».

Ora che l’avventura di Act è finita, il testimone passa al suo successore, il Simons Observatory. Sempre nel deserto di Atacama, sempre a 5200 metri d’altitudine, sempre con gli occhi puntati sulla polarizzazione del fondo cosmico a microonde. Perché per quanto siano difficile da estrarre, i cosmologi sono convinti che gli ultimi segreti sui primi istanti del cosmo si celino fra le pieghe di quel segnale primordiale.

I buchi neri supermassicci al centro delle galassie sono tra gli oggetti più estremi dell’universo. Ciò e particolarmente vero durante la loro fase attiva, quando il consumo di materia è tale da renderli tra i più potenti emettitori di radiazione elettromagnetica dell’universo. Gli scienziati ritengono che queste potenti emissioni di luce, che spaziano dalle onde radio ai raggi gamma, passando attraverso l’infrarosso, rappresentino un ostacolo per la vita. Un nuovo studio condotto da un team di ricercatori guidati dall’Università di Dartmouth, negli Usa, suggerisce ora il contrario, quanto meno per ciò che riguarda la radiazione ultravioletta. I risultati della ricerca, pubblicati sulla rivista The Astrophysical Journal, indicano che, in determinate condizioni, questa luce potrebbe addirittura favorire lo sviluppo della vita, promuovendo la formazione di ambienti più ospitali.

Illustrazione artistica creata con Adobe Ai

Gli autori dello studio hanno valutato l’influenza della radiazione ultravioletta prodotta da un buco nero supermassiccio attivo sull’atmosfera dei pianeti, che a sua volta influenza l’abitabilità planetaria. Per farlo, hanno utilizzato un sofisticato codice numerico, modellando l’atmosfera della Terra e di pianeti simili. Per quanto riguarda la Terra, in particolare, modificando i rapporti di miscelazione dell’ossigeno, i ricercatori hanno simulato l’atmosfera terrestre riproducendo tre diversi scenari: lo scenario odierno, quello presente nell’Archeano – un’era caratterizzata da bassi livelli di ossigeno – e quello del Proterozoico – un periodo in cui il grande evento ossidativo ha portato all’accumulo di alti livelli di ossigeno. Per mettere in relazione le popolazioni planetarie simulate con quelle di galassie reali, i ricercatori hanno preso in considerazione diversi tipi di galassie: le ellittiche e quelle a spirale, rappresentate rispettivamente da M87 e dalla nostra Via Lattea, oltre a un particolare tipo di galassie rare e ricche di stelle, note come “red nugget relic”, galassie rare e ricche di stelle, nelle quali l’impatto della radiazione dei nuclei galattici attivi (Agn) potrebbe essere particolarmente pronunciata.

In linea con studi precedenti che hanno esaminano gli effetti della radiazione solare sull’abitabilità terrestre, la ricerca ha evidenziato che i benefici della radiazione Uv emessa da un buco nero supermassiccio dipendono essenzialmente da due fattori: la distanza del pianeta alla fonte di radiazione e la composizione atmosferica, con un ruolo chiave giocato dalla presenza o meno di ossigeno. In particolare, in assenza di ossigeno, la radiazione di un Agn impediva lo sviluppo della vita. Le cose cambiavano se l’atmosfera planetaria possedeva già tracce di ossigeno: in questi casi, la radiazione Uv aumentava la protezione contro le radiazioni, favorendo lo sviluppo di un più spesso strato di ozono, lo scudo naturale che ci protegge dalle radiazioni dannose. Inoltre, maggiore era la concentrazione di ossigeno, più efficace risultava la protezione.

«La radiazione diventa meno devastante e persino vantaggiosa una volta che l’atmosfera è ossigenata», spiega Kendall Sippy, ricercatrice all’Università di Dartmouth e prima autrice dello studio. «Superato questo scoglio, il pianeta diventa più resistente alla radiazione Uv e meglio protetto da possibili eventi di estinzione».

Le reazioni chimiche dietro questo processo potrebbero essere simili a quelle avvenute sulla Terra circa due miliardi di anni fa, quando i primi microbi iniziarono a produrre ossigeno, favorendo lo sviluppo dello strato di ozono che ha reso il nostro pianeta abitabile. Il meccanismo alla base di questo fenomeno è il seguente: l’interazione della luce Uv con l’ossigeno scinde le molecole in singoli atomi, che si ricombinano a formare l’ozono. Con il progressivo accumulo della molecola triatomica negli strati superiori dell’atmosfera, la quantità di radiazioni provenienti dallo spazio che raggiunge la superficie si riduce, proteggendo così il pianeta.

Gli effetti visti finora diventano però molto diversi quando il flusso di radiazione ricevuto è più elevato, ovvero per i mondi più vicini al centro galattico. La Terra non è abbastanza vicina al buco nero al centro della nostra galassia, Sagittarius A*, da subirne conseguenze, nemmeno quando questo si trova nella sua “modalità Agn”. Tuttavia, i ricercatori hanno voluto esplorare cosa accadrebbe se la Terra fosse molto più vicina a un ipotetico Agn, esposta a livelli di radiazione miliardi di volte superiori a quelli attuali. Le simulazioni hanno mostrato che, se l’atmosfera terrestre fosse priva di ossigeno, come nell’Archeano, le radiazioni impedirebbero lo sviluppo della vita. Tuttavia, con l’aumento della concentrazione di ossigeno ai livelli attuali, lo strato di ozono si forma rapidamente, proteggendo la superficie dalle radiazioni nocive.

«Con i livelli di ossigeno attuali, lo strato di ozono si formerebbe in pochi giorni», dice Jake Eager-Nash, ricercatore all’Università di Victoria, in Canada, e coautore dello studio. «Questo significa che la vita potrebbe resistere. La rapidità con la quale i livelli di ozono hanno risposto alle radiazioni ci ha sorpreso».

Ma cosa succede in altri tipi di galassie, si sono chiesti gli scienziati? In un ambiente come quello di Ngc 1277, una galassia compatta con stelle concentrate attorno al buco nero centrale, la radiazione è risultata letale. Nelle galassie più grandi e meno dense come M87, dove i pianeti tendono a essere più distanti dal buco nero centrale, il rischio di danni da radiazioni Uv era invece ridotto.

Alla luce di questi risultati, gli scienziati ipotizzano che attorno al centro galattico possa esistere una sorta di “zona Goldilocks”: una fascia di abitabilità in cui la radiazione degli Agn ha un impatto neutro o positivo sulla vita, favorendo la produzione di ozono e migliorando la protezione in superficie. Al di fuori di questa zona, invece, gli effetti delle radiazioni sono prevalentemente dannosi.

Il nostro studio evidenzia un fenomeno noto come “collo di bottiglia”, concludono i ricercatori. Nelle prime fasi della sua evoluzione, la vita era probabilmente estremamente vulnerabile agli eventi di estinzione. Se un pianeta fosse stato colpito dalla radiazione di un Agn in questa fase critica, la sua evoluzione sarebbe stata completamente interrotta, impedendo a questo mondo di diventare abitabile in futuro. Tuttavia, dopo aver superato questa fase, la vita potrebbe essere diventata molto più resistente a simili eventi di estinzione.

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Impacts of UV Radiation from an AGN on Planetary Atmospheres and Consequences for Galactic Habitability” di Kendall I. Sippy, Jake K. Eager-Nash, Ryan C. Hickox, Nathan J. Mayne, e McKinley C. Brumback

La “spirale blu” immortalata la sera del 24 marzo 2025 dall’Osservatorio astronomico della Regione autonoma Valle d’Aosta (cliccare per ingrandire). Crediti: Luca Montani/Ic Villasanta (MB); Spazio allo Spazio

Lunedì 24 marzo l’Osservatorio astronomico della Regione autonoma Valle d’Aosta accoglieva la visita della classe 1E della scuola secondaria di primo grado “E. Fermi” dell’Istituto comprensivo Villasanta, in provincia di Monza Brianza. Quando la ricercatrice Martine Giagio ha scoperto i telescopi della Terrazza didattica, facendo scorrere la copertura mobile, tutte e tutti sono rimasti a bocca aperta.

«All’inizio ho pensato che stessi sognando: una gigantesca spirale, chiaramente visibile a occhio nudo, era sospesa in cielo sopra la cupola del telescopio principale dell’Osservatorio Astronomico», racconta Giagio. «La spirale si muoveva lentamente, ma nettamente, da nord verso est. Al centro si vedeva un punto luminoso, come quelli dei satelliti artificiali. Dopo qualche minuto, è scomparsa».

Il fenomeno, osservato in varie zone d’Europa, è stato causato dai gas esausti espulsi in alta quota dal secondo stadio di un razzo vettore Falcon 9 dell’azienda privata SpaceX, lanciato poche ore prima dagli Stati Uniti.

«La nostra scuola porta avanti da più di quindici anni il progetto didattico Spazio allo Spazio, che utilizza il fascino del cielo e del cosmo per introdurre concetti importanti come il rispetto delle differenze, l’equità, l’inclusione», spiega Luca Montani, docente dell’Ic Villasanta. «Abbiamo fatto tante visite all’Osservatorio astronomico a Saint-Barthélemy, ammirando al telescopio la Luna, i pianeti, le stelle, le nebulose, abbiamo visto spesso a occhio nudo i passaggi della Stazione spaziale internazionale, ma non avevamo mai visto una cosa del genere. Ragazze e ragazzi erano esaltati, e anch’io!».

L’’inatteso spettacolo celeste sarà l’occasione per riflettere in classe proprio sui temi del progetto Spazio allo Spazio. «Quanto inquinano i voli spaziali? Quanti parti di razzi orbitano attorno alla Terra? Ciò che abbiamo visto lunedì sera», aggiunge Montani, «conferma che queste domande non sono solo per gli esperti, ma influenzano la nostra vita quotidiana».

«La località di Saint-Barthélemy è stata certificata cinque anni fa come il primo Starlight Stellar Park in Italia per come si vedono ancora bene le stelle», conclude Giagio. «La spirale in cielo, affascinante, ci ricorda che quello che capita lassù, siano processi naturali oppure prodotti dall’essere umano, ci riguarda da vicino».

Cinquanta centimetri al secondo: questa la velocità alla quale i granelli di roccia e polvere vanno sbattuti gli uni contro gli altri per formare i pianeti. A colpi di mezzo metro in un secondo se la giocano i millimetrici frammenti per assemblare strutture più grandi, caricarsi elettricamente e raggiungere la stazza di qualche centimetro. Neanche due chilometri orari perché i minuscoli scarti, puntiformi irrilevanze grandi solo mezzo millimetro, minutissimi avanzi della generazione di un astro, collidano fra loro in un disco protoplanetario e producano l’embrione di un pianeta.

La “ricetta” per formare i pianeti l’ha trovata un gruppo di ricercatori guidati da Jens Teiser dell’Università di Duisburg-Essen in Germania. L’Esa le ha dedicato una fotonotizia la scorsa settimana. I dettagli della scoperta si possono leggere su Nature Astronomy, in un articolo uscito a gennaio. Un assaggio ce lo regala quest’immagine, che immortala un frammento di polvere e roccia costituito da una miriade di particelle che si sono aggregate fra di loro. A formare quello che potrebbe essere il primo mattoncino di un pianeta.

Un grumo di roccia e polvere grande qualche centimetro si forma grazie all’attrazione reciproca di minuscole particelle che collidono tra loro. Crediti: University of Duisburg-Essen

Lo studio è stato effettuato in assenza di peso, ovvero in quella condizione che prende il nome di microgravità. Per ottenerla, i ricercatori hanno spedito i grani di polvere nello spazio a bordo del SubOrbital Express-3, un razzo-sonda di tipo Maser (Materials Science Experiment Rocket) partito dal nord della Svezia nel 2022. I razzi-sonda sono vettori pensati per svolgere esperimenti scientifici ad alta quota e in condizioni di microgravità. Quest’ultima è ottenuta lasciando precipitare il razzo in caduta libera fino al dispiegamento di un paracadute. Nella fattispecie, il razzo utilizzato da Teiser e collaboratori è piombato a picco da un’altezza di 260 km, regalando sei minuti di microgravità ai frammenti protagonisti dell’esperimento. Il processo di formazione dei pianeti possiede a oggi degli aspetti non compresi. Gli scienziati hanno dunque deciso di sbarazzarsi della gravità terrestre per indagare le prime fasi di questo sfuggente fenomeno.

E così hanno scoperto che, se scagliati troppo rapidamente gli uni verso gli altri o se sono troppo grandi, anziché aggregarsi in grumi sempre più grossi – come ci si aspetterebbe nel processo di formazione planetaria – i grani di polvere finivano col disintegrare gli aggregati esistenti, producendo cascate di particelle da tutte le parti. Perché i pezzetti si fondessero efficacemente erano necessari valori specifici di dimensioni e velocità: mezzo millimetro e mezzo metro al secondo. Le collisioni dotavano infatti i granelli con queste caratteristiche di carica elettrica che consentiva loro di attrarsi reciprocamente. E di raggiungere le dimensioni di qualche centimetro. Tale aspetto è stato evidenziato anche dalle simulazioni numeriche.

Questo esperimento suggerisce che anche i piccolissimi elementi di un disco protoplanetario potrebbero dissolversi o, al contrario, crescere di dimensioni se sottoposti alle stesse condizioni investigate all’interno del razzo. I ricercatori stanno incorporando questi risultati all’interno dei modelli che spiegano il funzionamento dei dischi protoplanetari e la crescita delle particelle per guadagnare qualche prezioso dettaglio sul processo di formazione planetaria.

Per saperne di più:

• Guarda la fotonotizia dell’Esa
• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “The growth of super-large pre-planetary pebbles to an impact erosion limit” di J. Teiser, J. Penner, K. Joeris, F. C. Onyeagusi, J. E. Kollmer, D. Daab e G. Wurm

Un team internazionale coordinato da ricercatrici e ricercatori dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) ha osservato quattro transienti rossi a luminosità intermedia (in inglese intermediate-luminosityred transients o Ilrt), ovvero enigmatiche sorgenti variabili nel tempo di cui finora era incerta l’origine. Le accurate indagini svolte, pubblicate in due articoli sulla rivista Astronomy & Astrophysics, indicano che questi transienti sono con ogni probabilità delle vere esplosioni di stelle, e non delle semplici eruzioni.

Nell’immagine la galassia Ngc 300 (nota anche come C 70) in direzione della costellazione dello Scultore e nel riquadro rosso al centro l’evento transiente Ngc 300Ot. Nell’inserto in alto a destra viene mostrata – con dati del telescopio Spitzer della Nasa – l’evoluzione negli anni di questo transiente, dal progenitore (nel 2003) fino alla completa sparizione sotto la soglia di rilevamento del telescopio” (nel 2019). Le immagini di Spitzer sono nell’infrarosso, mentre l’immagine della galassia è nella luce visibile. Crediti: Inaf/G. Valerin

Il cielo si accende e si spegne continuamente, in ogni direzione, con segnali che possono durare da pochi millesimi di secondo fino a settimane, mesi o anni prima di non essere più rilevabili dai nostri strumenti. Analisi e studi negli ultimi anni hanno permesso di comprendere la natura di molti di essi, mentre altri sono ancora di origine ignota.

Il team di ricerca ha monitorato l’evoluzione dei quattro transienti, con l’obiettivo di determinare il meccanismo che genera questi fenomeni: sono forse delle violente eruzioni, a cui però la stella sopravvive, oppure sono vere e proprie esplosioni terminali, significativamente più deboli rispetto alle “classiche” esplosioni che già conosciamo? La luminosità di queste particolari sorgenti transienti si trova a metà strada tra due fenomeni ben noti: le nove, violente eruzioni stellari a cui la stella sopravvive, e le supernove, brillanti esplosioni dove la stella viene definitivamente distrutta, lasciando dietro di sé una stella di neutroni o un buco nero.

«In seguito alla scoperta di tre nuovi Ilrt nel 2019, abbiamo colto la possibilità di studiare e capire meglio questi fenomeni», commenta Giorgio Valerin, ricercatore postdoc Inaf e primo autore dei due articoli su queste sorgenti appena pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics. «Abbiamo quindi raccolto dati per anni attraverso telescopi sparsi in tutto il mondo (La Palma, La Silla, Las Campanas, Asiago, solo per citare l’ubicazione dei telescopi più usati) e perfino diversi telescopi in orbita (Swift, Spitzer, Wise, Jwst). Abbiamo anche ripreso la campagna osservativa di Ngc 300 Ot, il transiente rosso a luminosità intermedia più vicino mai osservato, ad ‘appena’ sei milioni e mezzo di anni luce da noi».

Immagine della Galassia Vortice (M51) ottenuta con il James Webb Space Telescope. In basso, nello zoom, viene evidenziata la posizione di At 2019abn, uno dei transienti analizzati. Crediti: Inaf/G. Valerin, A. Rigutti

«Le prime immagini di Ngc 300 Ot risalgono al 2008», ricorda Valerin, «e in questo lavoro l’abbiamo osservato nuovamente per studiarne l’evoluzione dopo più di dieci anni. L’analisi delle immagini e degli spettri raccolti durante queste campagne osservative ci ha consentito di monitorare l’evoluzione nel tempo dei nostri target, ottenendo informazioni come la luminosità, la temperatura, la composizione chimica e le velocità del gas associate a ogni Ilrt che abbiamo studiato».

L’osservazione di oggetti come Ngc 300 Ot sul lungo periodo ha permesso di ottenere un indizio fondamentale per rispondere alla domanda su cosa siano esattamente questi transienti. In particolare, le immagini dell’oggetto ottenute con il telescopio spaziale Spitzer mostrano come questo sia diventato fino a dieci volte più debole della stella progenitrice nel corso di sette anni, per poi sparire sotto alla soglia di rilevamento del telescopio. E non sarebbe l’unico caso fra quelli analizzati dagli autori. Un simile destino sembra attendere anche la sorgente denominata At 2019abn: grazie a osservazioni effettuate con il James Webb Space Telescope, a cinque anni dalla sua scoperta si è visto che anche questo transiente è diventato più debole della sua stella progenitrice, e il suo costante declino in luminosità non sembra volersi arrestare.

Ai ricercatori la conclusione sembra dunque chiara: vere e proprie esplosioni di stelle, e non delle semplici eruzioni. Le stelle che danno loro origine, in gergo le progenitrici, sono circondate da uno spesso strato di gas e polvere, che vengono improvvisamente scaldati a temperature intorno ai 6000 kelvin nel corso dei pochi giorni che vanno dalla scoperta dell’evento al momento di massima luminosità osservato. Contemporaneamente, il gas viene accelerato a velocità che possono raggiungere i 700 chilometri al secondo.

«Questa velocità è decisamente inferiore a quella di una supernova in esplosione, che raggiunge spesso anche i 10 mila chilometri al secondo», commenta Leonardo Tartaglia, ricercatore Inaf e coautore degli articoli. «Eppure, riteniamo che la stella possa essere davvero esplosa, lanciando materiale a migliaia di chilometri al secondo in ogni direzione, ma che questa esplosione sia stata parzialmente soffocata dalla densa coltre di gas e polvere circumstellare, che si scalda come conseguenza del violento urto».

Un’ipotesi, questa, che troverebbe conferma proprio nella diminuzione di luminosità degli Ilrt sul lungo periodo. Non solo. Date queste premesse gli autori sono riusciti a dare un nome e un cognome a questo fenomeno osservativo: supernova a cattura elettronica (in inglese electron capture supernovae), un tipo di supernova previsto dalla teoria ma di cui c’è carenza di controparti osservative. Si tratta di particolari esplosioni stellari che hanno origine da stelle con massa tra 8 e 10 masse solari.

Nonostante le teorie di evoluzione stellare ne prevedano l’esistenza, l’osservazione delle supernove a cattura elettronica è stata difficile. Alcuni oggetti sono stati interpretati come tali, ma studi recenti suggeriscono l’esistenza di un’intera classe associata a queste sorgenti. Secondo l’evoluzione stellare, le stelle con massa superiore a 10 masse solari esploderanno come supernove “classiche”, mentre quelle con meno di 8 masse solari finiranno come nane bianche.

Le supernove a cattura elettronica sono quindi particolarmente interessanti, poiché segnano il confine tra queste due categorie. «Stiamo finalmente osservando quegli eventi che separano le stelle destinate a esplodere come classiche supernove dalle stelle che si spegneranno lentamente come nane bianche», conclude Valerin.

Per saperne di più:

• Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “A study in scarlet I. Photometric properties of a sample of intermediate-luminosity red transients”, di G. Valerin et al.
• Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “A study in scarlet II. Spectroscopic properties of a sample of intermediate-luminosity red transients”, di G. Valerin et al.

I lampi radio veloci (o fast radio burst, Frb) sono tra i fenomeni più energetici dell’universo, dall’origine ancora incerta. In pochissimi casi, il rapido lampo che li caratterizza coincide con un’emissione persistente, sempre in banda radio, nota come Prs (dall’inglese persistent radio source).

La scorsa estate, un team di ricercatori dell’Inaf ha pubblicato su Nature la scoperta dell’origine nebulare dell’emissione continua di alcuni lampi radio veloci. Ora, lo stesso team dell’Inaf – di cui fanno parte Gabriele Bruni, Luigi Piro, Eliana Palazzi, Luciano Nicastro, Andrea Rossi, Sandra Savaglio ed Elisabetta Maiorano – ha identificato una quarta sorgente di questo tipo, a ulteriore conferma del modello allora proposto, ovvero quello di una bolla di plasma. Tale bolla, che circonda il motore centrale dei lampi radio veloci, sarebbe responsabile dell’emissione persistente in banda radio, in aggiunta a quella discontinua emessa dal motore centrale. A poche settimane dalla pubblicazione dei nuovi risultati su Astronomy & Astrophysics, Media Inaf ha intervistato Gabriele Bruni, primo autore dello studio.

A sinistra: immagine della galassia ospite, distante 2 miliardi di anni luce dalla Terra, realizzata con il telescopio Lbt. La croce in rosso indica la posizione del fast radio burst. A destra: zoom sull’emissione in banda radio della nebula, rivelata con il Vlba alla risoluzione spaziale di circa 12 anni luce. La forma allungata è fittizia ed è dovuta alla configurazione dei radiotelescopi del Vlba durante l’osservazione. Crediti: G. Bruni et al.

Bruni, cosa vi ha portato a cercare una possibile Prs associata a Frb 20240114A?

«Finora vi erano solo tre casi di emissione persistente associata a un fast radio burst, di cui uno scoperto da noi nel precedente lavoro pubblicato su Nature l’estate scorsa. Frb 20240114A è particolarmente attivo e dalla sua scoperta, avvenuta poco più di un anno fa, sono stati diversi i gruppi di ricerca che hanno cercato di studiarlo tramite osservazioni in diverse bande. Una prima indicazione della presenza di un’emissione radio persistente, potenzialmente associata a una nebula, è giunta lo scorso luglio dalla rianalisi dei dati del nuovo radiotelescopio MeerKat da parte di un gruppo di colleghi dell’osservatorio di Shanghai. In seguito, un secondo gruppo di ricerca dell’osservatorio di Pune, India, ne ha confermato la presenza tramite osservazioni con il Gmrt. Entrambi questi strumenti però non dispongono di una risoluzione angolare sufficiente per distinguere la regione di emissione associata al Frb dalla sua galassia ospite, e quindi permaneva il dubbio che l’emissione non fosse in realtà collegata al Frb. A questo punto ci siamo convinti a inviare una richiesta di osservazioni straordinaria al direttore del Vlba, interferometro americano su scala continentale in grado di raggiungere la risoluzione angolare dell’ordine del milliarcosecondo, adatta a localizzare e confermare la presenza della Prs».

Qual è stata la più grande difficoltà nel confermare l’esistenza di questa Prs?

«L’emissione di queste nebule è tipicamente debole, e riuscire a rivelarle vuol dire spingere al massimo le possibilità degli attuali strumenti radio. Le osservazioni Vlba che abbiamo condotto sono state realizzate in due sessioni da 6 ore ciascuna, il che ci ha permesso di raggiungere la sensibilità necessaria a ricostruire un’immagine della regione di interesse, e della nebula stessa. Il Vlba, insieme all’europeo Evn, è uno dei pochi interferometri radio in grado di raggiungere la sensibilità e risoluzione angolare necessarie per studiare queste deboli nebule associate ai Frb. La frequenza di 5 GHz è il giusto compromesso tra la sensibilità – a frequenze più alte infatti l’atmosfera ha un effetto molto più marcato sulle osservazioni – e la risoluzione angolare – a frequenze più basse è meno della metà. In più, le precedenti osservazioni fornivano una stima del flusso atteso a 5 GHz, il che ha convinto il direttore del Vlba a farci tentare l’impresa».

Come fate a essere sicuri che l’emissione radio persistente osservata sia associata proprio a quel particolare Frb?

«Le nostre osservazioni hanno potuto contare sulla localizzazione del Frb fornita dalla collaborazione Precise, un progetto che fa uso della rete europea di radiotelescopi (Evn) per lo studio dei lampi radio, ed è in grado di produrre una localizzazione di qualche decina di pc (in alcuni casi anche minore). Come disse Newton, abbiamo quindi potuto stare “sulle spalle dei giganti” per questo lavoro, il che ci ha permesso di puntare Vlba nella direzione giusta per localizzare la nebula. La sua posizione è risultata essere entro l’incertezza della posizione fornita da Precise, e la mancanza di altre sorgenti nel campo ci ha convinto che si trattasse della Prs associata al Frb».

Quali sono le implicazioni di questo risultato?

«La scoperta di una quarta Prs associata a un Frb ci permette di confermare ulteriormente il modello secondo cui l’emissione persistente è prodotta da una nebula, una bolla di plasma, che circonda il motore centrale del Frb. In futuro, tramite nuove osservazioni, vorremmo riuscire ad aumentare ulteriormente questo numero raffinando così i parametri del modello. Ciò restringe anche l’origine dei fast radio burst stessi a due tipi di sorgenti: le magnetar o le binarie X».

Gabriele Bruni, ricercatore presso lo Iaps di Roma, che si occupa dei fenomeni energetici legati agli oggetti compatti come buchi neri e stelle di neutroni. Radioastronomo di formazione, combina dati raccolti agli estremi opposti dello spettro elettromagnetico, cioè Radio e X/Gamma, per comprendere la formazione di getti e venti relativistici nei nuclei galattici attivi, e lampi radio e gamma nelle ultime fasi di vita delle stelle.

Le due emissioni – Frb e Prs – si trovano a circa 1 kpc dal centro della galassia ospite, una nana con bassa metallicità e alto tasso di formazione stellare. Si tratta di un ambiente particolarmente “fertile” per la formazione di Frb e Prs?

«La presenza di una intensa formazione stellare è in accordo con la possibile magnetar all’origine del Frb, visto che sono stelle collassate con un forte campo magnetico, oggetti celesti giovani particolarmente presenti in questo tipo di ambiente. Molti Frb, in particolare quelli ripetuti, sono stati associati a galassie giovani e attive, con abbondante formazione stellare. Tuttavia non mancano le eccezioni. Vi sono in corso diversi studi che cercano di fare chiarezza su questo punto. Il fatto che la posizione della Prs sia distinta da quella del centro della galassia ospite ci permette di escludere che si tratti di emissione radio proveniente dal buco nero ospitato dalla sua regione centrale, e quindi conferma ulteriormente la bontà della misura».

Possiamo trarre conclusioni più generali sull’origine degli Frb da questo studio?

«L’associazione di quattro Frb con una nebula ci permette di restringere il campo sulla possibile origine dei lampi radio, che da quasi 20 anni costituiscono uno dei maggiori interrogativi dell’astrofisica moderna. Ci si aspetta infatti che questo tipo di nebula sia associato alle magnetar, stelle di neutroni con intenso campo magnetico, oppure alle binarie X, un sistema costituito da una stella e un oggetto compatto (cioè un buco nero oppure una stella di neutroni), in cui la prima cede materiale alla seconda dando origine a fenomeni di alta energia».

Per saperne di più:

• Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “Discovery of a persistent radio source associated with FRB 20240114A” di Bruni, L. Piro, Y.-P. Yang, E. Palazzi, L. Nicastro, A. Rossi, S. Savaglio, E. Maiorano, and B. Zhang

Si chiamano peculiari. Sono le trecentotrentotto galassie presentate, nel 1966, dall’astronomo statunitense Halton Arp nel celebre catalogo che porta il suo nome. Peculiari perché la loro forma non permette una classificazione univoca all’interno della classica divisione tra ellittiche e spirali.

A quarant’anni dalla scoperta che le galassie sono “isole” di stelle al di fuori della nostra Via Lattea – di cui quest’anno ricorre il centenario – Arp era profondamente insoddisfatto dalla comprensione del suo tempo sui meccanismi fisici che portano alla formazione delle galassie a spirale, sul legame tra ellittiche e spirali e, più in generale, sulla formazione ed evoluzione delle galassie. Così trascorse quattro anni all’Osservatorio di Monte Palomar, in California, fotografando galassie dalle forme più bizzarre: filamenti, code biforcute, anelli, frammenti, ma anche un numero anomalo di bracci a spirale, un nucleo assente oppure bilobato, la presenza di una o più compagne. Il risultato fu l’Atlas of Peculiar Galaxies, uno dei cataloghi più importanti dell’astrofisica moderna, pubblicato allora nell’Astrophysical Journal Supplement e disponibile online sul sito del Caltech. Molti degli oggetti identificati da Arp furono ben presto interpretati come coppie di galassie interagenti – una descrizione che, peraltro, portò lo stesso Arp a dubitare del modello cosmologico standard, in quanto non tutte le coppie sembravano avere lo stesso redshift (ma questa è un’altra storia).

Se l’astrofisica ha fatto grandi balzi in avanti negli ultimi decenni, la formazione e l’evoluzione delle galassie restano una spina nel fianco per chi cerca di capire a fondo i fenomeni che regolano l’universo. Oggi come sessant’anni fa, le galassie peculiari rappresentano un laboratorio eccezionale per mettere alla prova nuove ipotesi, e per questo il Centro italiano di coordinamento per il Vst (Vlt Survey Telescope) ha deciso di rivisitare il famoso catalogo, creando un programma di osservazioni pubblico dedicato alle galassie peculiari di Arp visibili dall’emisfero sud.

Il tripletto di galassie Arp 251, osservato con il Vst. Crediti: Inaf/Vst; M. Spavone, R. Calvi

«Sono sempre stata appassionata di queste galassie interagenti», spiega Enrichetta Iodice, presidente del consiglio scientifico dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) e responsabile del Centro italiano di coordinamento per il Vst. «L’idea nasce per curiosità e passione personale: un giorno mi sono chiesta quanti degli oggetti del catalogo di Arp fossero visibili dal Vst e, facendo il conto, ho scoperto che effettivamente ce ne sono tanti, più di cento. Così ho pensato di fare una raccolta da mettere a disposizione dell’intera comunità scientifica, sia nazionale che internazionale».

Il Vst, telescopio italiano con uno specchio dal diametro di due metri, operativo presso l’Osservatorio Eso di Cerro Paranal, in Cile, e oggi gestito interamente dall’Inaf, si distingue per il suo grande campo di vista, capace di coprire un grado quadrato di cielo – pari a circa quattro volte la superficie apparente della luna piena – in una singola osservazione. Questo lo rende uno strumento ideale per mappare in profondità le periferie delle galassie, fino ai bassi livelli di luminosità superficiale necessari per portare alla luce strutture deboli come code mareali, satelliti e aloni, segni di passate interazioni gravitazionali e fusioni galattiche.

Oltre ai tre filtri ottici, la survey Arp@Vst comprende anche osservazioni nella banda stretta dell’idrogeno H-alfa, che permette di tracciare le zone di formazione stellare: queste sono state evidenziate nelle immagini come aree di colore più blu. Tra i primi target osservati, vi sono il tripletto di galassie noto come Arp 251, in cui le regioni di formazione stellare sono ben distribuite nei bracci a spirale che oramai hanno perso la loro regolarità a causa della fusione galattica in corso, e Arp 180, coppia di galassie interagenti in uno stadio di merging molto avanzato: in quest’ultima, si nota una macchia blu associata alla coda mareale in prossimità del nucleo brillante di una delle galassie coinvolte.

La coppia di galassie interagenti Arp 180, osservata con il Vst. Crediti: Inaf/Vst; M. Spavone, R. Calvi

Il progetto ha una durata prevista di tre anni e molteplici obiettivi scientifici, dallo studio delle interazioni galattiche alla ricerca di piccole galassie satellite, code mareali e galassie ultradiffuse. Una volta elaborati, i dati diventano subito pubblici attraverso l’archivio dell’Eso. Gruppi di ricerca interessati a progetti specifici, comprese tesi di laurea, possono fare richiesta per accelerare le osservazioni di un particolare oggetto del catalogo. Per chi invece ama contemplare le vedute del cosmo profondo, c’è una galleria di immagini sul sito web del progetto che si andrà via via arricchendo nei prossimi mesi.

«Stiamo collezionando tanti dati bellissimi con telescopi come Euclid e Jwst, e tra poco anche con Rubin e Elt, ma questi dipendono da proposal competitivi e non è sempre facile ottenerli», aggiunge Iodice. «Siccome Vst è una facility Inaf, con il tempo a disposizione ho pensato di rendere un servizio alla comunità scientifica e ho voluto che questa survey fosse pubblica. Alla fine, mi piacerebbe farne un libro, magari anche in versione tattile, per condividere queste splendide immagini con il pubblico».

Per saperne di più:

• Visita il sito web del progetto Arp@Vst

Cosa potrebbe accomunare la presenza di ferro-60 nei sedimenti di un lago dell’Africa orientale e l’elevata diversità genetica dei virus dei pesci Ciclidi che popolano le sue acque? Secondo uno studio condotto da tre astronomi dell’Università della California a Santa Cruz, e pubblicato lo scorso gennaio su The Astrophysical Journal Letters, le due cose potrebbero avere un’unica origine, un evento avvenuto a centinaia di anni luce dal nostro pianeta: un’esplosione di supernova di tipo II. Il collegamento tra i due eventi – va sottolineato – è almeno al momento solo un’ipotesi, ma è comunque una connessione che potrebbe aprire la strada a nuove, interessanti, ricerche.

Illustrazione artistica creata con Adobe Ai

Il punto di partenza dello studio è il ritrovamento di depositi di ferro-60, un isotopo radioattivo del più diffuso ferro-56, nel fondale marino del lago Tanganica, uno dei più grandi e profondi bacini d’acqua dolce del continente africano. Le registrazioni geologiche dei sedimenti del lago, situato all’interno della fossa della Rift Valley, mostrano due distinti picchi di concentrazione dell’isotopo, risalenti rispettivamente a 6-7 milioni e 2-3 milioni di anni fa. Secondo quanto riportato nell’articolo, quest’ultimo picco di concentrazione sarebbe l’impronta lasciata da una potente esplosione di supernova di tipo II, ossia la morte in pompa magna di una stella con una massa dieci volte superiore a quella del Sole. Supernove a collasso nucleare: è così che le chiamano gli astronomi.

A suggerire che il ferro-60 sia stato trasportato sulla Terra da una supernova è la ricostruzione del movimento del Sistema solare all’interno della Via Lattea, ottenuta dai ricercatori attraverso simulazioni. Per comprendere meglio questo scenario sono necessarie alcune informazioni di contesto. La Terra si trova nel bel mezzo della Bolla Locale, una vasta cavità gassosa con un diametro di circa mille anni luce, formatasi in seguito a una serie di esplosioni di supernova avvenute decine di milioni di anni fa. Il Sistema solare è entrato al suo interno circa sei milioni di anni fa e attualmente risiede vicino al suo centro. Secondo i modelli sviluppati dai ricercatori, il primo picco di ferro-60 nei sedimenti del lago Tanganica potrebbe coincidere con questo ingresso, mentre il secondo, datato 2-3 milioni di anni fa, potrebbe essere stato prodotto da una supernova esplosa a circa cinquecento anni luce di distanza da noi all’interno del gruppo stellare Centauro superiore-Lupo (Ucl), parte dell’associazione di stelle Scorpius-Centaurus.

«Da due a tre milioni di anni fa, pensiamo che una supernova sia esplosa nelle vicinanze della Terra», dice la prima autrice dello studio, Caitlyn Nojiri, ricercatrice all’Università della California a Santa Cruz. «Il ferro-60 ci permette di risalire all’epoca in cui si sono verificate queste esplosioni». Quello che potrebbe essere successo, spiegano gli autori dello studio, è che quando la supernova è esplosa il Sistema solare si trovasse vicino all’ammasso di stelle del Centauro superiore-Lupo. L’onda d’urto generata dalla deflagrazione avrebbe disseminato gli elementi pesanti appena sintetizzati, compreso il ferro-60, in tutta la bolla locale. L’isotopo sarebbe stato poi catturato dalla Terra e incorporato nei sedimenti del lago Tanganica, lasciando un’impronta geologica dell’evento cosmico.

Fin qui abbiamo ripercorso la relazione tra il ferro-60 presente nei sedimenti del lago e l’esplosione della supernova del Centauro superiore-Lupo. Ma nello studio si accenna anche a un’ulteriore possibile relazione: un ipotetico legame tra l’esplosione stellare e la diversità del patrimonio genetico dei virus dei Ciclidi, una famiglia molto diversificata di specie di pesci che popolano il bacino d’acqua.

Come dicevamo, le supernove a collasso del nucleo sono esplosioni che si verificano alla fine dell’evoluzione di stelle con masse superiori a dieci volte quella del Sole. Quando gli astronomi Walter Baade e Fritz Zwicky scoprirono per la prima volta questa nuova classe di nove, suggerirono che fossero anche la sorgente dei raggi cosmici, particelle (elettroni, protoni e particelle esotiche) con energie elevatissime che si muovono a velocità prossime a quelle della luce. Avevano ragione: come è stato successivamente dimostrato, la potenza di queste esplosioni rende le supernove eccellenti acceleratori di raggi cosmici. Poiché le energie associate a queste particelle possono raggiungere valori dell’ordine dei petaelettronvolt (milioni di miliardi di elettronvolt), gli astronomi chiamano le sorgenti che le emettono Pevatron.

Illustrazione che mostra l’esplosione di una supernova, sulla sfondo. Il nostro pianeta, in primo piano. Crediti illustrazione: Nasa/Cxc/M. Weiss

I tre autori dello studio propongono che la supernova del Centauro superiore-Lupo possa essere stata una di queste sorgenti e che i raggi cosmici da essa generati, in quanto particelle ionizzanti, abbiano aumentato i livelli di radiazione sulla superficie della Terra di diversi ordini di grandezza. Per verificare questa idea, i tre ricercatori hanno anzitutto calcolato il flusso dei raggi cosmici proveniente dalla sorgente. Successivamente, hanno stimato le dosi di radiazione a varie profondità atmosferiche sperimentate dal nostro pianeta all’epoca dell’esplosione. Secondo le loro stime, la dose media di radiazione che ha colpito la Terra sarebbe stata di circa 30 milligray (l’unità di misura della dose assorbita di radiazioni ionizzanti) per anno, una dose che il nostro pianeta avrebbe continuato ad assorbire fino a 100mila anni dopo l’esplosione.

A questo punto, la domanda che si sono posti gli scienziati – e qui veniamo al dunque dell’ipotetica relazione supernova-diversità genetica dei virus dei pesci Ciclidi – è stata: quali potrebbero essere stati gli effetti biologici di tali dosi di radiazioni? Diversi studi di popolazione hanno mostrato che dosi medie di radiazioni di 5 milliGray per anno rappresentano la soglia per l’induzione di rotture nel Dna, la lunghissima molecola che codifica le istruzioni per mettere insieme ciò di cui siamo fatti. I danni al Dna sono associati a mutazioni, cambiamenti che causano riarrangiamenti strutturali del codice genetico. Sebbene spesso siano deleterie, in alcuni casi tali mutazioni possono conferire un vantaggio selettivo all’organismo che li possiede ed essere quindi selezionate positivamente nella sua progenie. Poiché la dose media di radiazioni giunta sulla Terra dopo l’esplosione della supernova del Centauro superiore-Lupo è – stando alle stime dei ricercatori – sei volte maggiore della soglia, gli autori concludono che la supernova potrebbe essere stata non solo un acceleratore di raggi cosmici ma anche un “acceleratore di cambiamenti evolutivi” attraverso, appunto, l’induzione di mutazioni.

A questo proposito i tre autori citano un articolo, pubblicato nel 2024 sulla rivista Current Biology, in cui veniva analizzato il genoma di centinaia di virus che infettano i pesci Ciclidi nel lago Tanganica. La conclusione dello studio era che la diversificazione genetica di questi virus, in particolare di quelli del genere Hepacivurus, non è stata costante durante la speciazione dei Ciclidi, ma avrebbe subito un’accelerazione intorno a 2-3 milioni di anni fa. In pratica, 2-3 milioni di anni fa qualcosa potrebbe aver spinto l’evoluzione dei virus dei pesci Ciclidi, creando una moltitudine di varianti genomiche di questi organismi non cellulari che poi la selezione naturale ha favorito, permettendogli di infettare specie diverse di pesci.

Avete notato la curiosa coincidenza temporale? Il periodo nel quale sarebbe avvenuta l’esplosione di questa diversità coincide sorprendentemente con l’epoca dell’esplosione della supernova ipotizzata da Nojiri e colleghi. Sebbene non esista alcuna prova diretta di un legame causale tra i due eventi, i ricercatori non escludono che la radiazione generata dalla supernova possa aver contribuito a questa accelerazione evolutiva, inducendo mutazioni nei virus. Si tratta di una ipotesi tutta da provare, ma, come dicevamo in apertura, il collegamento suggerito potrebbe ispirare ulteriori indagini.

Sotto la spinta della costante esposizione a radiazioni ionizzanti di origine sia terrestre che cosmica, la vita sulla Terra è in continua evoluzione, concludono i tre autori dello studio. Man mano che la radioattività del substrato roccioso diminuisce lentamente su scale temporali di miliardi di anni, i livelli di radiazione cosmica fluttuano mentre il nostro Sistema solare attraversa la Via Lattea. I raggi cosmici provenienti da supernove vicine possono aver svolto un ruolo chiave in questo processo: influenzando i tassi di mutazione delle prime forme di vita, potrebbero aver contribuito all’evoluzione di organismi complessi, persino plasmando la chiralità delle molecole biologiche.

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “Life in the Bubble: How a Nearby Supernova Left Ephemeral Footprints on the Cosmic-Ray Spectrum and Indelible Imprints on Life” di Caitlyn Nojiri, Noémie Globus, ed Enrico Ramirez-Ruiz;
• Leggi su Current Biology l’articolo “Host adaptive radiation is associated with rapid virus diversification and cross-species transmission in African cichlid fishes” di Vincenzo A. Costa, Fabrizia Ronco, Jonathon C.O. Mifsud, Erin Harvey, Walter Salzburger ed Edward C. Holmes

Amalia Ercoli Finzi, Elvina Finzi con Tommaso Tirelli, “Le ragazze della Luna. Sogni e scoperte delle scienziate dello spazio”, Mondadori 2024, 256 pagine, 16,50 euro

La storia scorre tra corsi e ricorsi e oggi stiamo vivendo (con stupore e grande tristezza) un momento di negazione delle conquiste che erano considerate acquisite. Se davate per scontato che i principi di parità di genere e di inclusione dovessero diventare un cardine della nostra società, forse è meglio che vi guardiate intorno. Le agenzie federali americane stanno facendo passare a setaccio tutti i progetti già finanziati alla ricerca di quelli che trattano argomenti riconducibili a Diversity-Equity-Inclusion. Sono temi indigesti alla nuova amministrazione che ha appena licenziato due signore con il rango di ammiraglio a 4 stelle, che erano a capo della guardia costiera e della marina americana, perché promuovevano politiche inclusive.

L’acronimo Dei è diventato uno spauracchio e la scure governativa si è abbattuta su ricerche che si proponevano di studiare come il genere influenzi le cure mediche, oppure cosa fare perché studenti di diverse etnie e di diverse classi sociali possano avere migliori possibilità di accedere ai percorsi di studio che poi determineranno il loro futuro. Tutte le grandi università che, negli anni, avevano messo a punto dei programmi per aiutare gli studenti che avevano più difficoltà a essere ammessi perché non prevenivano da grandi scuole, hanno dovuto affrettarsi a cancellare la parola ‘inclusione’ dai loro siti web, perché dire che si vogliono aiutare gli studenti (e le studentesse) di colore secondo la nuova amministrazione acuisce le differenze razziali piuttosto che mitigarle. Tra le agenzie federali che devono evitare “shameful discrimination” c’è anche la Nasa, il cui personale ha ricevuto un memo perentorio dove viene ordinato di cessare ogni attività collegata alla promozione delle diversità, equità e inclusione per evitare lo sperpero di denaro pubblico. E pensare che la parola inclusion era stata aggiunta tra gli obiettivi della Nasa proprio dall’amministratore nominato durante la prima presidenza di Trump. Non è un caso che l’Agenzia si facesse vanto di avere nei suoi ranghi donne che avevano dovuto superare ostacoli e barriere per costruire prestigiose carriere partendo da posizioni svantaggiate. Le loro biografie, che dovevano servire da ispirazione e modello per le studentesse, sono state oscurate e non risultano più accessibili sui siti web della Nasa. Il fatto che l’Agenzia si fosse sempre impegnate nel fare “affirmative action” non ha alcuna importanza, non si scherza con gli ordini esecutivi. Chissà se farà la stessa fine anche la promessa di portare la prima donna sulla Luna, promessa fatta sempre da Trump nel suo primo mandato.

Cristina Mangia e Sabrina Presto, “Scienziate visionarie. 10 storie di impegno per l’ambiente e la salute”, Edizioni Dedalo 2024, 156 pagine 17 euro

Per fortuna ci sono molte donne che la testa sulla Luna ce l’hanno già, come loro stesse raccontano nel libro Le ragazze della Luna, un compendio di scienza spaziale al femminile coordinato da Amalia Finzi, antesignana delle ingegnere aerospaziali in Italia, insieme alla figlia e al genero. Si va dalla futura astronauta, alle ingegnere che costruiscono i moduli abitativi per ospitare gli esploratori lunari, all’agronoma che studia come fare crescere la verdura nelle serre spaziali, all’esperta di conservazione dei cibi che non si devono deteriore nei lunghi viaggi interplanetari, alla giornalista e alla divulgatrice, a chi si occupa di diplomazia spaziale, a chi guarda al lato economico dello spazio e a chi si preoccupa di pulire le orbite terrestri dai detriti spaziali. Nelle conversazioni Amalia ha una visione pragmatica dei problemi da affrontare sempre improntata all’ottimismo che, insieme alla determinazione, costituisce il filo conduttore della sua carriera.

Del resto, è proprio il mix tra determinazione e aspirazione che ritroviamo nelle storie raccolte nel libro Scienziate visionarie scritto da Cristina Mangia e Sabrina Presto. Sono tutte affascinanti le storie di queste dieci pioniere che hanno lasciato un’impronta nel campo della salute pubblica e della salvaguardia ambientale. Sono storie di lotte per migliorare le condizioni igieniche e abbattere la mortalità infantile, per tutelare la salute nelle fabbriche, per combattere lo sversamento dei rifiuti industriali nei fiumi, per imparare a proteggere la biodiversità. Benché abbiano operato in ambiti diversi, le scienziate visionarie sono accomunate dalla capacità di pensare fuori dagli schemi comunemente accettati trovandosi presto ad essere delle voci isolate che remano controcorrente, spesso osteggiate dalla scienza ufficiale solidamente in mano maschile. Difficile decidere quali di queste figure abbia avuto maggior impatto, certo una delle più conosciute è Rachel Carson, che ha iniziato la sua carriera come biologa marina portando i problemi del mare al pubblico con libri di grande successo. Tuttavia la sua fama planetaria è legata al libro Silent Spring (Primavera silenziosa), dove esamina gli effetti del Ddt su piante e animali. Sono gli anni dell’entusiasmo per l’uso del Ddt, che viene considerato la soluzione definitiva per liberarsi degli insetti nocivi. Peccato che quello che viene chiamato “the insect bomb” abbia effetti devastanti su tutto l’ambiente, avveleni piante e animali e sia cancerogeno per l’uomo. Denunciando il silenzio causato dalla morte delle uccelli, Rachel Carson scrive una pietra miliare nella storia dell’ambientalismo e nelle necessità di regolare l’uso degli insetticidi per proteggere la salute di tutti. Regole che rischiano di essere indebolite dalla nuova amministrazione americana che vuole ridimensionare l’agenzia per la protezione ambientale.

Nel pomeriggio di ieri, giovedì 20 marzo, alla palestra comunale di Lula (NU), è stato presentato pubblicamente il progetto Et-SunLab (Einstein Telescope Sardinia Underground Laboratory), futuro centro di ricerca che sarà costruito nell’area della miniera di Sos Enattos, candidata a ospitare l’osservatorio di onde gravitazionali Einstein Telescope (Et).

Rendering di Et-SunLab

Il progetto Et-SunLab – il cui disegno architettonico e paesaggistico è stato elaborato da un gruppo di lavoro dell’At Lab del Dipartimento di ingegneria civile, ambientale e architettura (Dicaar) dell’Università di Cagliari, coordinato da Massimo Faiferri – prevede la realizzazione di un centro di accoglienza e nuovi laboratori di ricerca nell’area occupata dall’edificio ex-Ri.mi.sa., sede attuale del laboratorio Sar-Grav, insieme alla costruzione di un laboratorio sotterraneo multidisciplinare. SunLab ospiterà attività di ricerca e sviluppo per Et ed esperimenti di fisica a basso rumore, oltre a un osservatorio geofisico per lo studio della geodinamica del Tirreno e delle strutture interne della Terra. La struttura diventerà anche un centro di riferimento per progetti di divulgazione rivolti alle scuole e di formazione professionale. L’attuale tabella di marcia del progetto – finanziato con circa dieci milioni di euro dalla Regione Sardegna e altrettanti divisi tra Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) e Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia (Ingv), e alle cui attività collaboreranno anche le Università di Cagliari e Sassari – prevede l’avvio dei lavori di costruzione nel 2025 e il loro completamento entro il 2026.

L’evento è stato aperto dai saluti del sindaco di Lula, Mario Calia, e della presidente della Regione Sardegna, Alessandra Todde, seguiti dagli interventi del presidente dell’Infn, Antonio Zoccoli, del consigliere di amministrazione dell’Inaf, Andrea Comastri, del direttore del dipartimento Ambiente dell’Ingv, Massimo Chiappini, del pro-rettore alla ricerca dell’Università di Cagliari, Luciano Colombo, del rettore dell’Università di Sassari, Gavino Mariotti, e della direttrice del Consortium Garr, Claudia Battista.

La seconda parte dell’evento è stata invece dedicata a una tavola rotonda sul progetto SunLab e sugli investimenti locali e nazionali per Et, moderata da Rossella Romano (Rai Tgr Sardegna), con gli interventi di Alessandro Cardini (Infn), Marco Pallavicini (Infn), Monique Bossi (Infn), Massimo Faiferri (Università di Cagliari) e Raffaele Marras (Regione Sardegna), seguita da una sessione di domande del pubblico.

Un momento dell’evento di presentazione di Et-SunLab

L’evento di presentazione di Et-SunLab ha chiuso una settimana ricca di appuntamenti importanti in Sardegna per il progetto Einstein Telescope. Il 18 e 19 marzo, la Manifattura Tabacchi di Cagliari ha ospitato il workshop della comunità italiana di Et, volto a discutere i più recenti sviluppi scientifici e gestionali legati alla candidatura italiana, mentre il 19 marzo, alla Camera di commercio di Nuoro, è stato presentato un avviso per la raccolta di manifestazioni di interesse per le imprese sarde interessate a realizzare attività di ricerca e sviluppo per Et. Infine, la mattina di giovedì 20 marzo la presidente della Regione Alessandra Todde ha firmato l’accordo di programma sull’Einstein Telescope con i sindaci delle comunità locali e dei comuni capoluogo, per la costituzione di una governance multilivello per il sostegno e la promozione della candidatura di Sos Enattos.

«In questi ultimi anni abbiamo parlato in prospettiva, di cosa avremmo potuto fare, di cosa avrebbe potuto significare il progetto Einstein Telescope per il territorio. Oggi ci ritroviamo qui a Lula per parlare di cose concrete, come la realizzazione del centro di ricerca Et-SunLab, che come Regione abbiamo cofinanziato con dieci milioni di euro. Risorse che si aggiungono ai 350 milioni che abbiamo già stanziato, disponibili da subito, non in un prossimo futuro», commenta la presidente della Regione Sardegna Alessandra Todde. «Con piacere sottolineo l’unità che stiamo registrando a tutti i livelli istituzionali nel portare avanti la candidatura di Sos Enattos. Sono in continuo contatto con la ministra dell’Università e Ricerca Anna Maria Bernini, tutti insieme stiamo mettendo anima e corpo per raggiungere l’obiettivo, al di là delle singole appartenenze politiche».

«Il progetto SunLab è il primo seme della futura grande infrastruttura di ricerca di Einstein Telescope, seme che oggi stiamo piantando tutti assieme nel territorio sardo», commenta Antonio Zoccoli, presidente dell’Infn. «SunLab sarà un centro multidisciplinare dove enti di ricerca e università potranno fare scienza in un ambiente dalle caratteristiche uniche, dove potremo sviluppare e testare le tecnologie di frontiera necessarie a Einstein Telescope e dove comunità scientifica e comunità civile potranno incontrarsi, conoscersi e confrontarsi. Lavoreremo per fare di SunLab un centro d’avanguardia scientifica, un luogo di partecipazione e dialogo, un primo importante passo per portare la Sardegna al centro dell’Europa con Einstein Telescope».

«L’Istituto nazionale di astrofisica conferma la sua presenza in Sardegna – dove già opera il radiotelescopio Srt di San Basilio – portando nel SunLab alcune tra le sue migliori tecnologie, come le ottiche adattive per il controllo di precisione della luce degli astri», dice Roberto Ragazzoni, presidente dell’Inaf. «Inoltre realizzeremo il prototipo di un telescopio innovativo, capace di cogliere simultaneamente all’Einstein Telescope le controparti elettromagnetiche delle onde gravitazionali, confermando lo sforzo del nostro Istituto in quella nuova astronomia – detta multimessaggera – che vuole scrutare il cosmo utilizzando le macchine più differenti e innovative oggi concepibili».

Rendering di Et-SunLab

«L’Ingv aderisce con grande entusiasmo a Et contribuendo con le proprie risorse, il personale e la competenza scientifica», sottolinea Massimo Chiappini, direttore del dipartimento ambiente dell’Ingv. «Il contributo dell’Istituto sarà orientato prevalentemente alla caratterizzazione geofisica e ambientale dell’area di interesse del sito. Inoltre, l’Ingv ha lanciato un grande progetto, Earth Telescope, che consentirà una sempre migliore comprensione dei fenomeni che governano la complessa dinamica del sistema Terra e lo spazio circumterrestre».

«Il progetto del laboratorio SunLab che oggi viene presentato è frutto di un ampio e profondo lavoro di ricerca e concettualizzazione che l’Università di Cagliari ha condotto grazie alle proprie competenze nella progettazione architettonica. Un esempio concreto ed efficace del valore che il nostro Ateneo porta nell’ambito del più ampio progetto Einstein Telescope», aggiunge Luciano Colombo, pro-rettore alla ricerca dell’Università di Cagliari.

«Come Università di Sassari sentiamo forte il peso e le aspettative di questa iniziativa. Et-SunLab non rappresenta solo un semplice centro di ricerca, ma un vero e proprio piano di rinascita per i sardi e la Sardegna. La possibilità di avere in futuro Einstein Telescope in questo territorio coinciderebbe con uno sviluppo non solo scientifico, ma anche territoriale ed economico. L’Università di Sassari è pronta a rispondere alla chiamata per questa grande impresa collettiva», conclude il rettore dell’Università di Sassari Gavino Mariotti.

La luce, lo sappiamo, è fatta di fotoni. Particelle prive di massa che si muovono alla velocità – appunto – della luce illuminando qualunque oggetto riescano a “toccare” lungo il loro percorso. Ma si possono contare, i fotoni? Con uno strumento come Iqueye (Italian Quantum Eye), sì. E riuscendo a distinguere persino due fotoni che arrivano ad appena mezzo miliardesimo di secondo uno dall’altro. Lo strumento, come dice il nome stesso, è italiano. Il suo gemello Aqueye+ (Asiago Quantum Eye), il primo a essere stato costruito, si trova stabilmente all’Osservatorio di Asiago dell’Inaf, mentre Iqueye è vagabondo e viene ospitato da vari telescopi in giro per il mondo, offrendo loro una modalità osservativa del tutto peculiare.

Il team dell’Inaf di Padova e dell’Università di Padova con lo strumento Iqueye. Crediti: Luca Zampieri

Dall’inizio di febbraio Iqueye è ospite per la prima volta di un telescopio della classe 8 metri, il Gemini South, situato a Cerro Pachon, in Cile. Tecnicamente, lo strumento è un fotometro estremamente potente, che oltre a raccogliere il flusso di fotoni in arrivo da una sorgente (prerogativa questa di qualunque fotometro), riesce a rilevare un singolo fotone per volta. Man mano che i fotoni arrivano, ognuno di essi viene etichettato singolarmente con il suo orario di arrivo. Questo metodo di conteggio consente a Iqueye di effettuare misurazioni temporali precise con un’accuratezza di appena 0,5 nanosecondi. Una capacità, questa, che lo rende particolarmente adatto a osservare oggetti astronomici che variano molto velocemente nel tempo a velocità elevate, come pulsar, blazar e magnetar.

«Il progetto Aqueye+Iqueye nasce a Padova, da una ormai ventennale collaborazione tra l’Università di Padova e l’Inaf, con l’obiettivo di studiare fenomeni astrofisici ad altissima risoluzione temporale in luce visibile, fino al limite dell’ottica quantistica, utilizzando strumenti innovativi a conteggio veloce di fotoni», spiega a Media Inaf Luca Zampieri, ricercatore all’Inaf di Padova e responsabile Inaf del progetto. «Dal 2005 abbiamo realizzato due strumenti gemelli, Aqueye+ e Iqueye, in grado di memorizzare il tempo di arrivo di ogni singolo fotone con una risoluzione temporale relativa migliore di cento picosecondi. L’installazione di Iqueye al telescopio Gemini South come visitor instrument è quindi l’ultima importante tappa di un percorso che parte da lontano e che ha visto prima la realizzazione di Aqueye+, attualmente montato al telescopio Copernico di Asiago, e poi quella di Iqueye, montato in precedenza al New Technology Telescope in Cile e al telescopio Galileo ad Asiago. Da questa strumentazione abbiamo già avuto grandi soddisfazioni, in particolare nello studio delle pulsar ottiche».

Come dicevamo, in passato Iqueye è stato ospite di altri telescopi, ma questa è la prima volta che le sue capacità di conteggio uniche si accoppiano a un telescopio otticamente potente come Gemini South, e per questo ci sono grandi aspettative.

«Iqueye è uno strumento che è stato realizzato appositamente per interfacciarsi con il New Technology Telescope a La Silla (Cile), dove è stato installato alcuni anni fa ma solo per un paio di run osservativi, poi è stato usato principalmente al telescopio Galileo ad Asiago», spiega a Media Inaf Giampiero Naletto, responsabile del progetto Aqueye+Iqueye per l’università di Padova. «È stato grazie al contatto con il professor Cassanelli, a Santiago, e allo sforzo congiunto di tutto il team che è stato possibile riportare Iqueye su un grande telescopio cileno; infatti, il nostro strumento è relativamente versatile e sono bastate poche modifiche meccaniche per riuscire a installarlo al Gemini South. Stiamo valutando la possibilità di offrire Iqueye (al Gemini South) alla comunità scientifica per alcuni anni a venire».

Questo grafico mostra il segnale della pulsar del Granchio dalle osservazioni di prima luce con Iqueye al telescopio Gemini South (blu), confrontate con i dati del 2009 al New Technology Telescope dell’Eso (arancione). La forza degli impulsi rilevati da Gemini South dimostra la migliore sensibilità di Iqueye quando viene montato su un telescopio otticamente potente come l’8 metri Gemini South. In particolare, il grafico mostra un secondo delle osservazioni in prima luce della pulsar del Granchio, che in totale sono durate quattro ore. Crediti: Osservatorio Internazionale Gemini/NoirLab/Nsf/Aura/P. Marenfeld

L’accoppiata fra la capacità di conteggio di Iqueye e il grande specchio del telescopio Gemini consentirà per la prima volta di studiare in luce visibile l’evoluzione temporale di vari fenomeni astronomici ancora poco conosciuti, come ad esempio i fast radio burst, oppure di monitorare il comportamento nel tempo di oggetti celesti rapidamente variabili ma estremamente deboli, quali ad esempio le pulsar. Dopo l’installazione nel telescopio cileno, a Iqueye è stato assegnato il primo caso scientifico “di prova”, per verificare che tutto funzionasse a dovere. La scelta per la sua “prima luce” al Gemini South è caduta su un grande classico: la pulsar del Granchio. La riduzione e l’analisi dei set di dati di questo strumento sono operazioni che richiedono molto tempo, ma già nell’analisi preliminare i dati hanno rivelato strutture dettagliate nel segnale, mostrando picchi nitidi della luce della pulsar con livelli di rumore eccezionalmente bassi. La pulsar del Granchio è una delle sorgenti di pulsar più luminose e meglio documentate, il che la rende il bersaglio ideale per la messa in servizio di Iqueye. Mentre altri telescopi hanno osservato la pulsar del Granchio a varie lunghezze d’onda (raggi X, radio, ottica), questa è la prima volta che viene osservata con una risoluzione temporale e un livello di dettaglio e sensibilità così elevati.

«Il dubbio che qualunque cosa possa non essere andata per il verso giusto c’è sempre», commenta Naletto. «Per cui, quando abbiamo visto per la prima volta il grafico con il segnale della pulsar del Granchio, c’è stato dapprima un sollievo (da parte mia) che avevamo fatto tutto per bene, e poi l’esultanza per la qualità incredibile del dato ottenuto – mai visto nulla del genere prima!»

La misteriosissima energia oscura non è solo oscura ma cambia pure nel corso del tempo. Detto altrimenti, la costante cosmologica – altra espressione che gli astronomi usano per riferirsi all’agente sconosciuto responsabile dell’espansione accelerata dell’universo, l’ineffabile lambda del modello cosmologico standard – non è costante. Il sospetto aleggia da un po’: già nel 2017, per esempio, lo avanzava proprio su queste pagine l’astrofisico Marco Raveri, anticipandoci che stava entrando in funzione un telescopio dedicato proprio a indagare questo problema.

Quel telescopio è Desi, il Dark Energy Spectroscopic Instrument, e ha mantenuto la promessa: proprio oggi è uscita una corposa collezione di articoli scientifici che riporta i risultati ottenuti dal team di Desi – del quale Raveri fa parte – analizzando i dati dei primi tre anni di osservazioni, fra i quali le migliori misure a oggi disponibili di circa 15 milioni di galassie e quasar. E le conclusioni, ottenute combinando misure relative alle supernove e misure relative alle cosiddette oscillazioni acustiche dei barioni (Bao, dall’inglese baryon acoustic oscillations), confermano in modo indipendente le anomalie già riscontrate nei dati dell’anno scorso: l’energia oscura sembra evolvere, il suo impatto – si legge nel comunicato stampa del NoirLab – sembra farsi più debole man mano che passa il tempo.

Desi ha prodotto la più grande mappa 3D dell’universo e la usa per studiare l’energia oscura. In questa animazione, la Terra è al centro e ogni punto è una galassia. (Crediti: collaborazione Desi, Koon/NoirLab/Nsg/Aura/R. Proctor

Supernove e Bao, dicevamo. Entrambe usate come “righelli” – cosmic rulers, le definiscono gli astronomi – per misurare le distanze su scale cosmiche, passaggio necessario per stimare l’impatto dell’energia oscura sull’espansione dell’universo e la sua eventuale variazione nel tempo. Le Bao, in particolare, sono onde acustiche che hanno avuto origine nell’universo primordiale, oscillazioni nella materia con picchi separati fra loro da centinaia di milioni di anni luce. Misurando le distanze che separano questi picchi in diverse epoche della storia cosmica, è possibile stimare quanto l’energia oscura le abbia allungate o accorciate nel tempo. E i dati suggeriscono, appunto, che quest’azione non sia costante nel corso degli oltre quattordici miliardi di anni che ci separano dal Big Bang.

Un risultato che se confermato avrebbe ricadute non indifferenti. Se l’universo fosse una società per azioni, l’energia oscura – con la sua quota del 70 per cento – ne deterrebbe ampiamente la maggioranza assoluta. Insomma, se si scopre che è un po’ ballerina, a ballare con lei è tutto il modello cosmologico – il Lambda-Cdm, appunto –, tanto che gli scienziati parlano di “una nuova fisica”.

Ma siamo ancora ben lontani dall’esserne certi, sottolineano i cosmologi della collaborazione Desi. Una cautela ben riassunta in un numero, il cosiddetto sigma, che cerca di quantificarne l’incertezza. Per i fisici, per esempio, “al di là di ogni ragionevole dubbio” si traduce di solito in “almeno cinque sigma”. Le conclusioni presentate oggi da Desi, quanto a certezza, stanno ancora fra 2.8 e 4.2: troppo poco, dunque, per parlare di scoperta. Per farlo occorrerà attendere dati indipendenti, dati da altri esperimenti. Per esempio dati come quelli che sta raccogliendo il telescopio spaziale dell’Esa Euclid, che proprio ieri ha presentato al mondo un assaggio della sua prima release.

«Bisogna attendere ancora qualche anno, ma sicuramente quello che porterà Euclid, anche per quanto riguarda alla misura dell’energia oscura, sarà un contributo importante. Importante soprattutto per le misure di lensing», spiega a Media Inaf Davide Bianchi, astrofisico alla Statale di Milano che lavora a entrambi gli esperimenti e coautore degli articoli pubblicati oggi dal team di Desi. «Metà di Euclid – mi riferisco allo strumento Nisp, lo spettrografo per il vicino infrarosso – fa più meno quello che fa Desi, ma lo fa osservando galassie un po’ diverse, in un’epoca della storia dell’universo in buona parte complementare a quella osservata da Desi, e già questo fa sì che le informazioni che fornisce siano molto preziose. Ma forse ancor più preziosi, in questo contesto, sono i dati che sta acquisendo l’altra metà di Euclid, lo strumento Vis, proprio perché in questo caso è diverso anche il tipo di osservazione, non solo gli oggetti osservati. Mi riferisco, appunto, alle misure di lensing, che in Desi mancano, anche se ha comunque potuto avvalersi dei risultati di altre survey, principalmente quelli di Des».

Nell’attesa di conferme, i risultati presentati oggi da Desi rappresentano già «un terreno fertile per i nostri colleghi teorici che esaminano modelli nuovi e già esistenti, e siamo entusiasti di vedere cosa ne verrà fuori», dice Michael Levi, del Berkeley Lab, direttore di Desi. «Qualunque sia la natura dell’energia oscura, essa condizionerà il futuro dell’universo. È davvero straordinario poter guardare il cielo con i nostri telescopi e cercare di rispondere a una fra le più grandi domande che l’umanità si sia mai posta».

Tre pezzetti di cielo. Sono i tre campi profondi resi pubblici oggi dalla missione Euclid. Uno si trova nell’emisfero nord, verso la costellazione del Dragone, non lontano dalle più famose Orsa maggiore e Orsa minore. Gli altri due si trovano nell’emisfero sud. In totale, corrispondono allo 0,1 per cento dell’intera volta celeste, e allo 0,45 per cento della porzione di cielo che il telescopio Euclid dell’Agenzia spaziale europea (Esa) scansionerà nel corso dei prossimi anni. Eppure in questi tre pezzetti di cielo sono già stati identificati 26 milioni di galassie. Un assaggio fugace – ma già parecchio appetitoso – della gigantesca mappa del cosmo in corso di realizzazione per studiare l’evoluzione dell’universo nel tempo e la natura delle sue componenti più misteriose, come l’invisibile materia oscura e l’elusiva energia oscura.

Questa mappa mostra, in giallo, la posizione dei tre campi profondi (Euclid Deep Fields). Lo Euclid Deep Field North si trova nella porzione in alto a sinistra dell’immagine, mentre gli altri due – Euclid Deep Field South ed Euclid Deep Field Fornax – si trovano in basso a destra. Crediti: Esa/Euclid/Euclid Consortium/Nasa; Esa/Gaia/Dpac; Esa/Planck Collaboration

Trasformare le osservazioni del telescopio spaziale in cataloghi utilizzabili dalla comunità scientifica per testare ipotesi cosmologiche è tutt’altro che banale. Una volta catturate dal telescopio, le immagini grezze vengono sottoposte a un rigoroso trattamento da parte del segmento di terra scientifico (in inglese: science ground segment, Sgs), che coordina l’elaborazione e analisi dei dati, spianando la strada ad analisi e scoperte scientifiche più avanzate. «Il segmento di terra a guida italiana, composto da più di 800 fra scienziati, ingegneri ed esperti di software da diversi paesi, ha sviluppato diverse pipeline necessarie a estrarre le informazioni scientifiche dalle immagini acquisite», nota Andrea Zacchei dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), manager del segmento di terra di Euclid. «Sono stati necessari più di dieci anni per ideare, implementare e finalmente eseguire su dati reali una prima versione di questi complessi software. Da solo questa piccola percentuale di cielo, il segmento di terra ha creato un catalogo composto da 26 milioni di galassie e 4 milioni di oggetti come quasar, stelle, nane brune, e altro ancora. Siamo solo all’inizio; stiamo già preparando la prossima release, prevista fra poco più di un anno, che comprenderà un’area di cielo molto più vasta e analizzata con algoritmi sempre più sofisticati».

La release odierna, chiamata Quick Data Release 1, è sette volte più grande del primissimo set di dati rilasciato da Euclid, le Early Release Observations, che erano state rese pubbliche nel 2024. I tre campi profondi rappresentano le più grandi aree contigue di cielo mai osservate con un telescopio spaziale nell’ottico e nel vicino infrarosso. Se non sembrano spettacolari come le immagini in technicolor sfornate ormai quasi giornalmente dai telescopi spaziali Hubble e Webb, è assolutamente voluto: Euclid è stato progettato non per esaminare singoli oggetti astronomici in tutte le loro minuzie, ma per confezionare l’atlante più grande e più preciso dell’universo su grande scala. Una specie di Google Maps del cosmo, per capirci. L’obiettivo è studiare un vasto, vastissimo numero di galassie: in dettaglio, sì, ma anche e soprattutto nel loro contesto più ampio.

Per questo, il “detective dell’universo oscuro” – come lo chiamano in quel dell’Esa – può fare affidamento sia su un grande campo visivo che sull’alta risoluzione delle immagini. Con i nuovi dati, è possibile condurre molteplici studi astrofisici su scale più piccole, dagli ammassi di galassie fino a oggetti delle dimensioni di un pianeta. Infatti oggi, insieme ai dati e ai preprint di sette articoli tecnici che descrivono il processo di elaborazione e analisi dei dati, vengono presentati anche i preprint di 27 articoli scientifici, dedicati ad argomenti disparati di astrofisica. In gergo, si chiama legacy science: ricerche che si interrogano sulla morfologia, il tasso di formazione, l’evoluzione delle galassie nel corso di miliardi di anni – tutte complementari all’obiettivo scientifico primario della missione, ovvero comprendere il ruolo cosmico della materia oscura e dell’energia oscura.

Il Deep Field North

Ne è un esempio l’immagine dello Euclid Deep Field North, un fazzoletto di cielo grande 22,9 gradi quadrati – l’equivalente di un centinaio di lune piene. A un primo sguardo, si presenta come una manciata di sale e pepe. Ma tra quei “granelli” cosmici si nascondono oltre dieci milioni di galassie. E non solo: l’immagine pullula di stelle, dalla caratteristica forma ad asterisco con una serie di picchi a raggiera (forma che non è intrinseca delle stelle ma causata dall’interazione della luce con le ottiche dei telescopi). Sono stelle della nostra galassia, la Via Lattea, nella quale viviamo e che fa capolino in tutte le nostre osservazioni, anche quelle del cosmo profondo. Si nota anche una leggera nebulosità di colore blu, causata dal materiale diffuso che pervade gli spazi interstellari. E spicca pure una macchiolina di colore fucsia, visibile nella porzione centrale dell’immagine, verso destra.

A sinistra, un mosaico dello Euclid Deep Field North; a destra, uno zoom sulla Nebulosa Occhio di Gatto (cliccare per ingrandire). Crediti: Esa/Euclid/Euclid Consortium/Nasa, image processing by J.-C. Cuillandre, E. Bertin, G. Anselmi

Andando a ingrandire, la macchia fucsia tradisce la silhouette inconfondibile della Nebulosa Occhio di Gatto (Cat’s Eye Nebula, anche nota come Ngc 6543), una nebulosa planetaria, quel che resta di una stella come il Sole alla fine del suo ciclo vitale, a circa tremila anni luce da noi. Vent’anni fa, il telescopio spaziale Hubble ne aveva fatto un’icona dell’astronomia pop. Senza raggiungere lo stesso grado di dettaglio di altri osservatori, la survey realizzata da Euclid ha il merito di ritrarre oggetti come questo all’interno del più vasto contesto cosmico in cui si trovano.

«Queste immagini mostrano la capacità unica di Euclid di osservare il cielo, combinando un ottimo livello di dettaglio e profondità delle immagini con l’ampiezza della regione osservata», commenta Gianluca Polenta dell’Agenzia spaziale italiana (Asi), responsabile dell’analisi delle immagini di uno dei due strumenti di bordo, il Near-Infrared Spectrometer and Photometer (Nisp), alla guida di uno degli articoli presentati oggi, sull’elaborazione dei dati nel vicino infrarosso. «Durante i sei anni di osservazioni, Euclid collezionerà centinaia di migliaia di immagini nel visibile e nel vicino infrarosso, la cui analisi è resa possibile da una serie di pipeline sviluppate appositamente dalla collaborazione Euclid con il contributo determinante degli scienziati italiani».

Sempre nello Euclid Deep Field North, aguzzando la vista poco più in alto rispetto al centro dell’immagine, si trova anche la galassia Ngc 6505, a circa 590 milioni di anni luce da noi. Ne abbiamo parlato giusto un mese fa: è la prima lente gravitazionale forte scoperta da Euclid. A causa di una coincidenza cosmica, questa galassia risulta allineata proprio lungo la nostra linea di vista con un’altra galassia, molto più lontana, di cui amplifica e distorce la luce, facendola apparire sotto forma di un cerchio: il cosiddetto “anello di Einstein”. Secondo la teoria della relatività generale di Albert Einstein, infatti, corpi massicci come galassie e ammassi di galassie possono agire come lenti gravitazionali, curvando il tessuto dello spazio tempo circostante e “piegando” così il percorso della luce proveniente da sorgenti retrostanti, le cui immagini vengono amplificate e – nei casi più eclatanti – moltiplicate. Di potenziali lenti forti, nei tre campi profondi, Euclid ne ha già identificate centinaia, grazie alla combinazione dell’intelligenza artificiale e dell’ispezione da parte di un migliaio di citizen scientist attraverso il progetto Space Warps, seguite dalla verifica e modellazione da parte degli esperti.

Collage di 112 lenti gravitazionali catturate da Euclid durante le prime osservazioni dei tre Deep Field. Crediti: Esa/Euclid/Euclid Consortium/Nasa, image processing by M. Walmsley, M. Huertas-Company, J.-C. Cuillandre

«Questo mosaico presenta una selezione delle lenti gravitazionali più spettacolari trovate da Euclid nell’area di cielo coperta dalla data release Q1: in totale, sono state identificate oltre 500 lenti gravitazionali su scala galattica e più di 80 ammassi di galassie che producono effetti di lensing gravitazionale forte», sottolinea Pietro Bergamini, ricercatore presso l’Università degli Studi di Milano, che ha guidato l’articolo sulla ricerca di lenti gravitazionali. «Nonostante i dati esaminati rappresentino appena lo 0,5% dell’area totale che Euclid osserverà nel corso della sua missione, il numero di lenti gravitazionali individuate è comparabile a quello delle lenti già note fino ad oggi. I dati raccolti da Euclid permetteranno di determinare come la materia oscura si distribuisce all’interno di galassie ed ammassi di galassie, contribuendo in maniera rilevante ad una migliore comprensione della natura della materia oscura stessa».

Il Deep Field South

Il più grande dei tre campi profondi è lo Euclid Deep Field South, una regione del cielo grande 28,1 gradi quadrati in direzione della costellazione dell’Orologio, nell’emisfero sud. Osservando l’immagine, si può intravedere la struttura su larga scala dell’universo, con le galassie disposte lungo la ragnatela cosmica, una gigantesca “rete” composta da ammassi di galassie collegati tra loro da filamenti. Questo campo, in cui Euclid ha già scovato ben undici milioni di galassie, non è stato ancora coperto da nessuna indagine del cielo profondo e offre dunque un grande potenziale per nuove scoperte: sono già stati identificati e caratterizzati diversi ammassi di galassie, molti dei quali presentano grandiosi fenomeni di lensing gravitazionale forte.

«Lo studio di queste galassie, di come evolvono nel tempo le loro relazioni fondamentali, come quella tra quante stelle stanno formando e quante ve ne sono al loro interno, ci permette di investigare nel dettaglio come si sono formate e come si sono evolute le galassie nel corso della loro vita», precisa Andrea Enia dell’Università di Bologna, alla guida dell’articolo dedicato allo studio del tasso di formazione stellare delle galassie. «All’interno dello Euclid Deep Field South è possibile osservare l’ammasso di galassie J041110.98-481939.3, a poco più di sei miliardi di anni luce da noi. Questo insieme di galassie è talmente massivo da curvare la luce delle galassie che vi si trovano dietro proprio come una lente di ingrandimento, formando dei grandi archi secondo un fenomeno noto come lente gravitazionale. Le lenti gravitazionali sono uno strumento fondamentale per investigare in maggiore dettaglio la forma e la struttura di galassie molto lontane, usando l’universo come un telescopio naturale, con fattori di ingrandimento fino a cento volte».

A sinistra, un mosaico dello Euclid Deep Field South; a destra, in alto uno zoom di 16 volte, e in basso di 70 volte. Quest’ultimo è centrato sull’ammasso di galassie J041110.98-481939.3 (cliccare per ingrandire). Crediti: Esa/Euclid/Euclid Consortium/Nasa, image processing by J.-C. Cuillandre, E. Bertin, G. Anselmi

Il Deep Field Fornax

Il terzo e più piccolo dei tre campi, lo Euclid Deep Field Fornax, occupa un’area nel cielo di soli 12,1 gradi quadrati – una cinquantina di lune piene – verso la costellazione della Fornace, anch’essa nell’emisfero sud. Comprende il Chandra Deep Field South, una porzione di cielo molto più piccola ma già studiata a fondo negli ultimi due decenni con un gran numero di telescopi terrestri e spaziali, su tutto lo spettro elettromagnetico. Dopo una singola osservazione, Euclid vi ha già individuato oltre 4,5 milioni di galassie.

Dalle prime analisi dei campi profondi di Euclid emerge la capacità del telescopio spaziale di rilevare oggetti deboli e distanti. In particolare, sono state individuate migliaia di potenziali galassie nane mai osservate prima, così come migliaia di misteriosi “puntini rossi” nell’universo remoto.

Mosaico dello Euclid Deep Field Fornax (cliccare per ingrandire.) Crediti: Esa/Euclid/Euclid Consortium/Nasa, image processing by J.-C. Cuillandre, E. Bertin, G. Anselmi

«Questo campo ha svelato una varietà di galassie con colori molto diversi, tra cui una popolazione di circa un migliaio di sorgenti eccezionalmente rosse: si ritiene che questi oggetti peculiari siano tra le galassie più massicce nell’universo distante, avvolte in un vasto serbatoio di polvere che le oscura pesantemente», ricorda Giorgia Girardi, dottoranda all’Università di Padova, prima autrice dell’articolo che indaga su queste enigmatiche sorgenti. «Grazie al grande impegno del consorzio Euclid, è stato possibile produrre cataloghi validati scientificamente delle sorgenti osservate all’interno del Fornax Deep Field e le osservazioni di Euclid si potranno combinare con le osservazioni di altri telescopi, come Spitzer nell’infrarosso e Lofar nelle onde radio. La possibilità di combinare informazioni a diverse lunghezze d’onda aiuterà a svelare la natura misteriosa delle sorgenti rosse e di molte altre famiglie extragalattiche».

Anche la morfologia e l’evoluzione delle galassie sono aspetti chiave per la legacy science di Euclid. La nuova release contiene infatti il primo catalogo dettagliato di oltre 380mila galassie, classificate in base a caratteristiche quali la presenza di bracci a spirale, barre centrali e code mareali che indicano possibili fenomeni di fusione galattica in corso. Il catalogo è stato creato dall’algoritmo di intelligenza artificiale Zoobot, supportato da un’intensa campagna di citizen science lanciata lo scorso agosto, a cui hanno partecipato quasi diecimila volontari nell’ambito del progetto Galaxy Zoo. Grazie al grande volume di dati, il catalogo ha già permesso di riconoscere differenze rispetto alle forme e alle caratteristiche delle galassie simulate.

«Euclid è una missione di tipo survey: un censimento. Il nostro obiettivo finale è quello di catalogare oltre un miliardo di oggetti celesti; tra questi decine di milioni di galassie», chiarisce Erik Romelli, ricercatore Inaf che ha guidato un altro degli articoli che accompagnano la Quick Data Release 1, dedicato alla realizzazione dei cataloghi in multi-frequenza. «All’interno delle stupende immagini ad alta risoluzione fornite dai due strumenti Vis e Nisp, il science ground segment, l’organo che si occupa di analizzare i dati della missione, ha il compito di identificare i singoli oggetti celesti, fornendo, per ognuno di loro, una stima accurata della sua posizione in cielo, della sua luminosità, della sua forma e delle sue proprietà fisiche. Per maneggiare la mastodontica mole di dati, l’Sgs sfrutta le capacità di 10 centri di calcolo sparsi tra Europa e Stati Uniti e la competenza e dedizione di centinaia di ricercatori e ricercatrici da tutto il mondo».

Collage di 45 galassie di forme disparate catturate da Euclid (cliccare per ingrandire). Crediti: Esa/Euclid/Euclid Consortium/Nasa, image processing by M. Walmsley, M. Huertas-Company, J.-C. Cuillandre

Per saperne di più:

• Leggi sul sito dello Euclid Consortium i preprint degli articoli relativi alla Quick Data Release 1 (questi articoli sono stati sottoposti a un processo di peer review interno e sono in corso di presentazione alla rivista Astronomy & Astrophysics)
• Leggi il comunicato stampa della Quick Release 1

Guarda il servizio video su MediaInaf Tv:

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Un’anteprima straordinaria di ciò che ci riserva l’universo profondo. La missione Euclid dell’Agenzia spaziale europea (Esa), con un importante contributo dell’Italia attraverso l’Agenzia spaziale italiana (Asi), l’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), l’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) e diverse università italiane, ha svelato i primi dati scientifici ottenuti dalle osservazioni dei campi profondi, regioni di cielo estremamente lontane.

Coprendo una vasta area del cielo in tre mosaici di immagini, i risultati ottenuti dalle osservazioni forniscono uno spunto unico per comprendere meglio la struttura su larga scala dell’universo e la formazione delle galassie nel tempo.

Questa mappa mostra, in giallo, la posizione dei tre campi profondi (Euclid Deep Fields) e, sovrapposte, le immagini dei tre campi. Lo Euclid Deep Field North si trova nella porzione in alto a sinistra dell’immagine, mentre gli altri due – Euclid Deep Field South ed Euclid Deep Field Fornax – si trovano in basso a destra. Crediti: Esa/Euclid/Euclid Consortium/Nasa; Esa/Gaia/Dpac; Esa/Planck Collaboration

In un lasso di tempo paragonabile a una sola settimana di osservazioni, il telescopio è riuscito a rilevare più di 26 milioni di galassie, molte delle quali si trovano a distanze impressionanti, fino a 10,5 miliardi di anni luce dalla Terra. Tra queste, sono più di 380mila le galassie che sono già state classificate dal telescopio, basandosi sulla visione dettagliata della loro morfologia grazie all’utilizzo combinato di intelligenza artificiale e citizen science, che ha permesso di analizzare enormi quantità di dati in modo rapido ed efficiente. Un simile approccio ha permesso anche l’individuazione di 500 oggetti candidati come lenti gravitazionali. I dati rilasciati includono anche numerosi ammassi di galassie, nuclei galattici attivi e fenomeni transitori, che sono fattori chiave per capire le forze invisibili che modellano il cosmo.

Queste prime immagini mostrano chiaramente come galassie di diverse forme e dimensioni si intrecciano raggruppandosi in filamenti giganteschi che formano una “rete cosmica”, ossia la vasta struttura che collega le galassie e gli ammassi galattici attraverso fili di materia visibile e invisibile, fornendo indizi fondamentali su come l’universo si è evoluto nel tempo.

Il rilascio di questi dati è solo l’inizio. Euclid continuerà a osservare il cielo, raccogliendo dati fondamentali. Entro la fine della missione nel 2030, Euclid avrà mappato un terzo dell’intero cosmo, fornendo una vera e propria miniera di dati che cambierà per sempre la nostra visione dell’universo.

«Euclid è una continua sorpresa. Con le sue eccezionali immagini sull’universo sta aprendo interessanti nuovi orizzonti per la scienza e per la conoscenza. Il programma rientra», ricorda il presidente dell’Asi, Teodoro Valente, «tra le missioni obbligatorie sottoscritte dagli Stati Membri in sede ministeriale Esa ed è la dimostrazione di come attraverso la cooperazione e condivisione si possano raggiungere elevati livelli di successo nel settore spaziale. Nel caso di Euclid, la quota investita dall’Italia nel programma e l’impegno diretto per gli strumenti e per l’analisi dei dati hanno condotto a importanti ritorni, sia per l’industria nazionale sia per la comunità scientifica del settore. Entrambe sono uscite rafforzate e pronte ad affrontare le nuove sfide, non solo a livello europeo, ma anche con missioni scientifiche nazionali e partecipazioni a programmi bilaterali. La collaborazione tra Asi, industria, enti e università, ognuno con le sue responsabilità, ha funzionato perfettamente e ha fatto sì che il ruolo italiano, all’interno della fondamentale cooperazione a livello europeo, sia visibile e riconosciuto».

«Questi primi dati di Euclid ritraggono milioni di galassie e altri oggetti celesti in sole tre porzioni di cielo, osservate in grande profondità», commenta Roberto Ragazzoni, presidente Inaf. «Ancor più grande è la mole di informazioni che sono state necessarie per creare i cataloghi delle sorgenti osservate e poi elaborate dal Segmento di Terra scientifico, che raggruppa centinaia fra scienziate e scienziati, ingegneri e informatici da diversi paesi, sotto la guida italiana e in particolare dell’Istituto nazionale di astrofisica. Questo è un primo assaggio delle grandi potenzialità di questa missione, resa possibile grazie al lavoro della comunità di ricercatrici e ricercatori coinvolti nello studio della geometria dell’universo e della natura di quelle sue proprietà che oggi definiamo “oscure”».

Collage di 112 lenti gravitazionali catturate da Euclid durante le prime osservazioni dei tre Deep Field. Crediti: Esa/Euclid/Euclid Consortium/Nasa, image processing by M. Walmsley, M. Huertas-Company, J.-C. Cuillandre

«Quando, un anno fa, sono iniziate le osservazioni, potevamo soltanto immaginare la portata e la ricchezza di ciò che Euclid ci avrebbe reso disponibile», commenta Antonio Zoccoli, presidente dell’Infn. «Il catalogo pubblicato oggi rappresenta appena lo 0,4 per cento delle galassie che prevediamo di osservare nel corso della vita di Euclid, e dimostra le eccezionali capacità di questo strumento che, siamo certi, porterà a importanti avanzamenti nei campi dell’astronomia e della cosmologia e contribuirà a svelare quel 95 per cento del nostro universo che ancora ci rimane ignoto, ossia la natura della materia oscura e dell’energia oscura».

La missione è uno dei programmi più ambiziosi a livello internazionale nel quale l’Italia, attraverso l’Agenzia spaziale italiana, l’Istituto nazionale di astrofisica e l’Istituto nazionale di fisica nucleare, gioca un ruolo di protagonista coinvolgendo oltre duecento scienziate e scienziati italiani, appartenenti anche a numerose università: Università di Bologna, Università Statale di Milano, Università di Genova, Università di Trieste, Sissa, Università di Ferrara, Università di Torino, Cisas dell’Università di Padova.

L’Italia ha progettato la strategia osservativa della missione e coordina tutte le attività a terra per la ricostruzione ed analisi dei dati. Il nostro Paese ha contribuito anche alla realizzazione dei due strumenti scientifici a bordo del satellite: il Vis (Visible Instrument) e il Nisp (Near Infrared Spectrometer Photometer), che hanno l’obiettivo rispettivamente di ottenere immagini ad alta risoluzione del cielo profondo e di misurare gli spettri di milioni di galassie.

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