L’età dell’oro per l’Astronomia. Letteralmente!

Da quando il progetto LIGO/Virgo sulla rilevazione delle onde gravitazionali ha iniziato a funzionare, non ha mai smesso di stupire gli astronomi con continue scoperte di grandissima importanza. Quest’ultima però, annunciata il 16 Ottobre 2017, le supera davvero tutte.

Alessandra Corsi, radioastronoma al Texas Tech University di Lubbock e cofirmataria del primo documento ufficiale rilasciato dal team di LIGO/Virgo, ha definito questo evento come un “grande regalo da parte della natura […] Un evento che cambia la vita.” Vediamo cosa è successo.

La rilevazione dell’evento

Il 17 Agosto alle ore 12:41 tempo universale, i due rilevatori LIGO di Hanford, Washington e Livingston, Louisiana insieme al rilevatore Virgo di Pisa, Italia hanno rilevato un segnale assolutamente anomalo e stupefacente.

Image credit: Karan Jani/Georgia Tech
 

Mentre i quattro eventi gravitazionali precedentemente rilevati avevano una durata di massimo pochi secondi, questo è durato 100 secondi. Inoltre le frequenze delle onde gravitazionali degli eventi precedenti si misuravano in decine di cicli al secondo, mentre per questo sono state rilevate frequenze che arrivavano a migliaia di cicli al secondo. Si tratta quindi di un evento molto “squillante” dal punto di vista gravitazionale, con in più qualcosa di completamente nuovo che ora capiremo insieme.

Due stelle di neutroni si scontrano

Analizzare una tale abbondanza di dati ha permesso di desumere che in questo caso non si trattava di buchi neri che spiraleggiavano uno verso l’altro, ma bensì di più “leggere” stelle di neutroni di 1,1 e 1,6 masse solari rispettivamente.  Per avere un idea delle grandezze in gioco, il primo evento gravitazionale rilevato da LIGO il 14 Settembre 2015, GW150914, aveva coinvolto due buchi neri ambedue di circa 30 masse solari.

Ma non finisce qui, perché lo scontro è stato osservabile come un lampo luminoso durato per giorni in un evento chiamato “kilonova”, nome che indica la superiore potenza esplosiva rispetto ad una nova. L’osservazione diretta in questo caso è stata possibile perché le stelle di neutroni sono composte dalla massa barionica (ovvero da materia vera e propria, come le stelle o i pianeti) più densa in assoluto nell’universo, talmente densa che le stelle che si sono fuse avevano un diametro stimato di circa 20 chilometri), al contrario dei buchi neri che invece sono completamente oscuri in quanto assorbono anche la luce.

Arriva l’astronomia “multimessaggero”

Questo evento, che porta il nome di GW170817, è passato alla storia per diverse ragioni. La più importante è che con questa scoperta, la quinta epocale nel giro di due anni dall’inizio del progetto LIGO/Virgo, si può tranquillamente affermare che l’era dell’astronomia “multimessaggero” è partita eccezionalmente bene, confermando come il metodo scientifico è ancora l’unico valido. Ha confermato previsioni che risalivano a 100 anni fa e siamo sicuri che le sorprese non sono certo finite qui. Si tratta di un’astronomia che coniuga le osservazioni elettromagnetiche come quelle dei telescopi ottici, delle antenne radio dei satelliti a raggi x con le rilevazioni delle onde gravitazionali. Oggi possiamo vedere e ascoltare il nostro Universo come mai ci è stato possibile e siamo pronti a scommettere che ci saranno sorprese incredibili ad attenderci la fuori.

Kilonova e sintesi dei metalli più pesanti del ferro

Brian Metzge

Importantissimo è anche il fatto che sia stata confermata l’esistenza delle kilonova, oggetti teorizzati sin dal 1990 ma mai osservati direttamente. Brian Metzger, un fisico teorico della Columbia University, ha giustamente paragonato questa scoperta a una tenda che all’improvviso si alza e mostra quanto il gruppo di fisici si era avvicinato alla realtà dei fatti.

L’esistenza delle kilonova è fondamentale nella fisica nucleare per confermare o smentire le ipotesi sulla formazione di metalli più pesanti del ferro nell’universo: metalli come l’oro, l’argento, il platino, il rutenio o il neodimio. I fisici nucleari avevano ipotizzato che questi atomi si formassero in eventi chiamati r-process (rapid neutron capture process) all’interno delle stelle più vecchie ma con una mole di dati a disposizione come questa, avranno di che lavorare parecchio per confermare le loro teorie.

Ora sapete da dove viene l’oro del vostro anello, che probabilmente è più vecchio del nostro pianeta!

L’origine dei gamma-ray burst brevi

A differenza della fusione di buchi neri che ha permesso di scoprire le onde gravitazionali, questo evento è stato osservabile simultaneamente anche nello spettro del visibile e nello spettro delle onde radio, oltre che attraverso le onde gravitazionali.

Il Fermi Gamma Ray Space Telescope e lo Swift Space Telescope hanno rivelato dei lampi gamma di breve durata (short Gamma-Ray Burst, sGRB). Dodici ore dopo la rilevazione delle onde gravitazionali (alle ore 23.33 del tempo universale, 10 ore e 52 minuti dopo che l’onda gravitazionale era arrivata sulla terra), l’osservatorio cileno di Las Campanas guidato da Charles Kilpatrick, un postdoc dell’università di Santa Cruz, ha notato un nuovo punto luminoso in una fotografia della galassia NGC4993. In uno scambio di messaggi online scrisse, incredibilmente calmo “ho scoperto qualcosa”: era l’emissione nel visibile dell’evento di fusione delle due stelle di neutroni che poi fu chiamato GW170817.

Il ruolo del nostro paese

Vogliamo sottolineare con ben più di una punta di orgoglio il ruolo dell’Italia in questo progetto di collaborazione scientifica internazionale. L’interferometro Virgo è affiliato al progetto LVC: LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration, fondato nel 1997 dal fisico sperimentale Barry Clark Barish, che nel 2016 ricevette il premio Enrico Fermi “per i suoi fondamentali contributi alla formazione delle collaborazioni scientifiche LIGO e LIGO-Virgo e per il suo ruolo nell’affrontare aspetti tecnologici e scientifici impegnativi la cui soluzione ha portato alla prima rilevazione delle onde gravitazionali “.

Virgo, oltre ad essere situato nel comune di Cascina, frazione Santo Stefano a Macerata (PI), gode della presenza di 8 tra ingegneri e fisici

L’interferometro VIRGO a Cascina, in provincia di Pisa. (Creative Commons CC0

dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), oltre che di altri 272 esperti provenienti dal Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) in Francia; dal Nikhef in Olanda; dall’MTA Wigner RCP in Ungheria; dal gruppo POLGRAW in Polonia; dall’Università di Valencia in Spagna; e dall’European Gravitational Observatory.

La presenza italiana nell’LVC si fa sentire anche tramite Adalberto Giazotto, fisico dell’INFN e “padre” di Virgo, che nel 2001 propose una rete mondiale di interferometri e di utilizzarli come una single machine operante in sinergia. Altrettanto orgogliosi sono Fernando Ferroni e Antonio Masiero, rispettivamente presidente e vicepresidente dell’INFN, quest’ultimo  anche presidente di ApPEC, il consorzio che coordina la ricerca europea in fisica delle astroparticelle.

Molti sono anche gli italiani sparsi per il mondo che collaborano a questo enorme ed ambizioso progetto del quale dobbiamo andare giustamente fieri! Non ci stancheremo mai di ribadire che la nostra nazione non è solo fucina di stantii stereotipi ma anche di eccellenze in campo scientifico, di ricerca e innovazione e soprattutto di entusiasmo e incrollabile fiducia nel futuro.Altre considerazioni preferiamo non farne, vogliamo rimanere in un ottica di realistico ottimismo e guardare alle nostre giovani leve che stanno per sperimentare un nuovo, entusiasmante modo di guardare ed ascoltare il nostro meraviglioso Universo.

Carl Sagan

Riecheggiano potenti le parole di Carl Sagan: “Da qualche parte, qualcosa di incredibile è in attesa di essere scoperto”.

Possiamo starne certi che la strada è solo agli inizi ma non abbiamo paura!

 
[Andrea Grossi]

C’è vita su Encelado?

Encelado (Di NASA/JPL/Space Science Institute – [http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06254 (http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA06254.jpg), Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=313713)

Di S.M.

Se ne è parlato tantissimo in questi giorni: dopo una conferenza stampa tenuta dalla NASA lo scorso 13 aprile numerosissime testate giornalistiche e telegiornali hanno parlato di “vita” su Encelado, una delle numerose lune di Saturno. La verità è un po’ meno clamorosa, sebbene altrettanto interessante.

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Esplorazione dello spazio più lontana: problemi al fegato

L’analisi dei tessuti epatici di topi rientrati dallo spazio ha mostrato segni di danni e degenerazione tali da rendere necessario, quanto meno, approfondire il problema negli umani prima di poter prendere in considerazione missioni di lunga durata

.Superraton

Lo spazio esterno al nostro pianeta non è l’ambiente ideale per la vita terrestre, il principale problema per gli animali portati nelle varie missioni spaziali, in condizioni di microgravità, è la perdita di tessuto muscolare e l’infragilimento delle ossa che diventano soggette a fratture in modo simile a quanto accade, sulla terra, a individui molto anziani. Il problema riguarda da vicino anche gli umani: gran parte delle missioni finora messe in atto avevano come oggetto, almeno in parte, lo studio di soluzioni per invertire il fenomeno; come esercizi mirati per sollecitare anche in assenza di gravità muscoli e scheletro.

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La vera storia di Rosetta

Rosetta è una missione spaziale sviluppata dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e lanciata nel 2004. L’obiettivo della missione è lo studio della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Come la famosa Stele di Rosetta, che permise di decifrare la lingua dei geroglifici, così la sonda europea dovrebbe permetterci di decifrare i segreti che ancora avvolgono la nascita del nostro Sistema Solare. Le comete infatti sono tra i più antichi corpi celesti del nostro Sistema Solare e conservano i campioni, quasi inalterati, del materiale da cui si formarono il Sole e i pianeti 5 miliardi di anni fa. Per questo motivo possono essere considerati a tutti gli effetti, dei “fossili”.
Studiando la natura dei loro gas e delle loro polveri, Rosetta aiuterà gli scienziati a saperne di più sul ruolo delle comete nell’evoluzione del Sistema Solare e sulla eventuale presenza – nel loro nucleo – di molecole organiche complesse come quelle che costituiscono le forme di vita che conosciamo.

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“Cose strane avvengono sul Sole” – Le macchie solari.

No, non c’è niente che non vada con il Sole.

Recentemente mi hanno portato all’attenzione di questo articolo, scritto dall’Internazionale, il quale titola “C’è qualcosa che non va con il sole”. Tale articolo è una versione italiana di un articolo del Wall Street Journal titolato “Strange doing on the Sun” – tradotto letteralmente “Cose strane avvengono sul Sole”

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Cosmologia – Il cielo notturno e il paradosso di Olbers

Nel 1826 l’astronomo tedesco H.W.Olbers pose il seguente quesito:
Come è possibile che il cielo notturno sia buio nonostante l’infinità di stelle presenti nell’universo?Teoricamente se un osservatore puntasse lo sguardo in una direzione qualunque del cielo dovrebbe sempre poter vedere una stella,e per questo motivo l’intero cielo dovrebbe brillare con la stessa intensità della superficie del Sole.

Questa domanda così apparentemente banale,che aveva messo in difficoltà persino Keplero prima di lui, scosse a suo tempo le basi della Cosmologia, ovvero l’insieme di teorie e ipotesi che descrivevano la struttura e la formazione dell’universo.Fino a quel momento si pensava infatti che l’universo avesse estensione infinita ed esistesse da tempo infinito,ma l’unica soluzione per risolvere il paradosso era accettare il fatto che l’universo, in realtà, avesse un’origine e un’età finita,e non solo:che fosse oltretutto in continua espansione,fatto che fu dimostrato da Hubble alla fine degli anni ’20.

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