Marco Buttu, ingegnere elettronico dell’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Cagliari, indica a Media Inaf su un mappamondo, a poche ore dalla partenza, il luogo dove trascorrerà i prossimi 13 mesi

Ai nastri di partenza la 33esima spedizione italiana in Antartide che porterà alla stazione italo-francese Concordia un equipaggio di tredici persone: sette italiani, cinque francesi e un’austriaca. Fra i tredici intrepidi che trascorreranno un anno nella base italo-francese, situata nell’altopiano antartico, per un lungo progetto di ricerca ci sarà anche Marco Buttu, ingegnere elettronico dell’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Cagliari, dove è responsabile del software di controllo del Sardinia Radio Telescope.

Classe 1977, sardo originario di Gavoi, Marco è uno dei tredici winter-over che vivranno durante i nove mesi dell’inverno antartico in condizioni estreme. Oltre a uno stato di totale isolamento, senza possibilità di essere raggiunti da nessuno, affronteranno la notte polare lunga quattro mesi durante i quali non vedranno mai la luce solare. «Mi mancheranno mia moglie, la mia famiglia, gli amici, i colleghi, lo sport all’aria aperta e il mare», dice Marco quando gli chiediamo di cosa sentirà la mancanza nei prossimi tredici mesi. «Ma troverò qualcosa che difficilmente riuscirò a descrivere a parole, perché credo avrò veramente la sensazione di vivere su di un altro pianeta, con tutto ciò che questo comporta».

I compiti dei partecipanti alla spedizione saranno tecnici e scientifici, e i fronti di ricerca saranno i più disparati: dall’astronomia alla glaciologia, dalla geodesia alla fisica dell’atmosfera. Non ultimi, saranno studiati aspetti della biologia e della psicologia umana. A monitorare il gruppo durante l’intero periodo sarà un medico dell’Esa, l’Agenzia spaziale europea, con un obiettivo ben preciso: studiare come l’essere umano si adatta a un ambiente estremo, in vista di una possibile futura missione su Marte.

La stazione italo-francese Concordia è situata nel sito di Dome C, distante oltre mille km sia dalla Stazione Mario Zucchelli che dalla stazione francese Dumont d’Urville. Considerato il sito per eccellenza per i futuri studi di astronomia e astrofisica, scienze dell’atmosfera, scienze della Terra, biologia, medicina e telerilevamento, è una delle tre stazioni di ricerca permanenti, lontano dalla costa, costruita sul plateau antartico, a oltre 3200 metri di altitudine. Si tratta di una base italo-francese gestita, nell’ambito del Programma nazionale di ricerche in Antartide (Pnra), dall’Enea (l’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico) e dall’Ipev (Institut Polaire Paul-Emile Victor), che ha già ospitato numerose missioni di ricerca, specie nel campo dell’astronomia e della fisica dell’atmosfera.

Marco Buttu, un selfie tra le nevi durante il periodo di addestramento

«Mi aspetto di imparare tantissimo, così come è stato nei tre mesi precedenti, nei quali non è passato giorno senza che apprendessi qualcosa di nuovo», racconta Marco a Media Inaf mentre è già preso dai preparativi dell’ultimo minuto. «Abbiamo stilato un documento nel quale ciascuno di noi 13 winter-over ha riportato ciò che vorrebbe imparare e ciò che potrebbe insegnare, per cui stiamo partendo con il piede giusto. Nei mesi estivi (novembre-febbraio) la base sarà popolata da 50-70 persone, ci saranno meeting tecnici ogni giorno e vorrei imparare il più possibile sulla stazione dal punto di vista tecnico/gestionale. Durante l’inverno mi aspetto di imparare di tutto: glaciologia, fisica dell’atmosfera, manutenzione della base (meccanica, elettrica, elettronica, idraulica), cucina, lingua francese, eccetera. Poi c’è l’aspetto umano, che mi affascina tantissimo: una gruppetto di tredici persone che per nove mesi dovrà convivere in un ambiente extra-terrestre, lontani dalla vita come nessun altro, irraggiungibili. Riusciremo a evitare potenziali conflitti? Come evolveranno i rapporti tra di noi? Che impatto avrà sul nostro umore l’assenza del Sole? Come reagiremo al suo ritorno?».

Grandi incognite che Marco affronterà anche con l’aiuto degli oggetti che sta mettendo proprio ora in valigia: molte fotografie, il tappetino da yoga, le sue macchine fotografiche, vestiti comodi, tanta crema idratante (perché il clima è desertico), molti libri – prevalentemente di yoga, astronomia, fisica e filosofia – e infine, ma non per importanza, la bandiera della Sardegna.

Media Inaf seguirà Marco da vicino – per così dire – nella sua impresa polare e racconterà periodicamente la sua avventura a partire da oggi, sabato 18 novembre, giorno della partenza, fino al suo rientro, previsto per dicembre 2018, dopo ben tredici mesi al Polo Sud.

«Sono riuscito a salutare di persona buona parte dei miei familiari e amici, ma purtroppo non i miei colleghi. Ne approfitto quindi per salutare i miei meravigliosi colleghi dell’Osservatorio astronomico di Cagliari e della Stazione di Medicina, e tutti i colleghi Inaf in generale. Ringrazio di cuore Media Inaf per questa iniziativa, perché mi permette di condividere con voi questa avventura e sentirmi così meno solo durante il lungo inverno antartico. Un abbraccio a tutti, a presto!».

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Foto mozzafiato della sonda Cassini, con in primo piano Io e sullo sfondo Giove. Crediti: Image Credit: Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA

Da dove sarà mai venuta tutta l’acqua della Terra? Si pensa dagli asteroidi o dalle comete e ne abbiamo diverse prove, grazie alla missione Rosetta, ma i modelli fisici potrebbero suggerire una diversa soluzione al mistero. Quale? Oggetti sparsi nella regione interna del Sistema solare e scagliati come proiettili durante il violento e scoppiettante periodo di espansione del pianeta Giove avrebbero portato la maggior parte dell’acqua che oggi si trova sulla Terra. A fare questa ipotesi sono stati un giovane ricercatore brasiliano, André Izidoro della Scuola di Ingegneria della Sao Paulo State University, e il suo collega Sean Raymond, che lavora presso il Bordeaux Astrophysics Laboratory.

Nell’articolo pubblicato sulla rivista Icarus, i due scienziati raccontano il loro esperimento: «Ciò che abbiamo fatto è stato associare il contributo degli asteroidi alla formazione di Giove. Sulla base di questo modello abbiamo poi “consegnato” alla Terra quantità di acqua in linea con i valori attualmente stimati», ha detto Izidoro. I due esperti lasciano in secondo piano la teoria che siano state le comete a portare l’acqua sul pianeta: pur riconoscendo l’importanza di questi impatti, i due scienziati ritengono che in termini percentuali non siano stati così significativi.

Izidoro ha aggiunto: «La maggior parte della “nostra” acqua è giunta nella regione attualmente occupata dall’orbita terrestre prima della formazione del pianeta». L’acqua si sarebbe accumulata in una particolare regione del disco protoplanetario, miliardi di anni fa, a diverse unità astronomiche (Ua) dal Sole. Izidoro ha spiegato: «Nella regione interna, più vicina alla stella, la temperatura era troppo alta perché l’acqua potesse accumularsi, tranne forse in quantità molto piccole sotto forma di vapore».

Molecole d’acqua. Crediti: DISCOVERY NEWS

La regione compresa tra 1,8 Ua e 3,2 Ua è attualmente occupata dalla cintura asteroidale (o Fascia principale), con centinaia di migliaia di oggetti che orbitano tra Marte e Giove. Gli asteroidi situati tra 1,8 Ua e 2,5 Ua sono molto poveri di acqua, mentre quelli situati oltre 2,5 Ua ne sono particolarmente ricchi. Il processo di formazione di Giove può spiegare l’origine di questa divisione: quando il Sistema solare era molto giovane si è verificata la formazione dei pianeti giganti gassosi e la rapida crescita di Giove avrebbe “disturbato” le preesistenti orbite di questi oggetti ricchi di acqua scagliandoli più in là e allungando le loro orbite verso la regione dove si sono formati, più tardi, i pianeti rocciosi (Terra compresa).

Izidoro ha commentato: «La regione del disco in cui si stava formando il nostro pianeta conteneva già grandi quantità di acqua, portata dai planetesimi espulsi da Giove e da Saturno. Una piccola parte dell’acqua della Terra potrebbe essere arrivata più tardi attraverso gli impatti cometari e asteroidali. Una proporzione ancora più piccola può essere stata formata localmente attraverso processi fisico-chimici endogeni. Ma la maggior parte dell’acqua è stata portata dai planetesimi».

I due astronomi hanno utilizzato delle simulazioni ai supercomputer per provare la loro teoria, ricreando le interazioni gravitazionali tra numerosi corpi. Al modello numerico hanno introdotto delle variabili «includendo l’effetto del gas presente nel mezzo interstellare durante l’era della formazione planetaria perché, oltre a tutte le interazioni gravitazionali in corso, i planetesimi sono stati influenzati anche dall’azione di quella che è nota come “resistenza del gas”, che è fondamentalmente un vento che soffia nella direzione opposta del loro movimento. L’effetto è simile alla forza percepita da un ciclista in movimento, mentre le molecole d’aria si scontrano con il suo corpo». A causa di questo fenomeno, le orbite inizialmente molto allungate dei planetesimi espulsi da Giove sono state gradualmente “rimodellate” e costrette nell’attuale orbita nella Fascia principale.

In queste due animazioni video potete vedere dei grafici che spiegano la teoria dei due ricercatori: è possibile vedere gli oggetti partire dai due pallini neri (Giove e Saturno) e spostarsi velocemente verso l’interno del Sistema solare.

Per saperne di più:

Leggi lo studio pubblicato sulla rivista Icarus: “Origin of water in the inner Solar System: Planetesimals scattered inward during Jupiter and Saturn’s rapid gas accretion”, di Sean N.Raymond e Andre Izidoro

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Il grafico mostra le masse dei buchi neri, prima e dopo la fusione, finora osservati mediante le onde gravitazionali prodotte nella fusione stessa. Crediti: Ligo/Virgo

Quasi in coincidenza con la funesta notizia della scomparsa di Adalberto Giazotto, il “padre” del rivelatore europeo di onde gravitazionali Virgo, è stata annunciata dalla collaborazione internazionale Ligo-Virgo un’ulteriore rilevazione di onde gravitazionali.

Contraddistinto dalla sigla GW170608, l’ultimo evento è stata prodotto dalla fusione di due buchi neri relativamente leggeri, 7 e 12 volte la massa del Sole, a una distanza di circa 1 miliardo di anni luce dalla Terra. Il processo di coalescenza ha prodotto un buco nero finale di 18 masse solari, emettendo quindi durante lo scontro un’energia equivalente a circa una massa solare sotto forma di onde gravitazionali.

Onde che hanno fatto vibrare in maniera quasi impercettibile i due interferometri laser statunitensi Ligo nella serata del 7 giugno, all’orario corrispondente alle 02:01:16 dell’8 giugno 2017 nel tempo coordinato universale (Utc). È la quinta fusione di coppie di buchi neri confermata e annunciata, ma sarebbe la quarta in ordine di comparizione sul palcoscenico cosmico.

La ribalta pubblica GW170608 è stata però rimandata dagli scienziati della collaborazione a causa dei due spettacoli naturali che hanno certamente caratterizzato il cartellone di questo indimenticabile anno: GW170814 il 14 agosto, che ha rappresentato la prima rilevazione di Virgo e Ligo assieme, e GW170817 il 17 agosto, la prima rilevazione della fusione di una coppia di stelle di neutroni sia attraverso la “luce” che le onde gravitazionali.

GW170608 è il buco nero binario più leggero tra quelli osservati da Ligo e Virgo, ed è quello la cui massa si avvicina di più ai buchi neri osservati indirettamente attraverso l’emissione elettromagnetica, in particolare nei raggi X.

Tecnici durante l’aggiornamento di uno dei rilevatori Ligo. Crediti: Ligo

La rilevazione è stata in parte fortuita. Mentre la stazione Ligo di Livingston, in Lousiana, aveva completato la manutenzione prevista ed era pronta per iniziare le osservazioni, la stazione Ligo di Hanford, nello stato di Washington, era sì on-line ma ancora in fase di preparazione e calibrazione, con il sistema di rilevazione automatica staccato e una serie di procedure per la pulizia dal rumore di fondo in corso. Nonostante ciò, i ricercatori di Hanford, avvertiti da Livingston del passaggio dell’onda gravitazionale, sono stati in grado di recuperare e ripulire il segnale dell’onda. L’interferometro Virgo non ha invece partecipato a questa rilevazione in quanto si trovava ancora in fase di verifica per il ciclo di osservazioni che sarebbe cominciato il successivo 8 agosto.

I rivelatori Ligo e Virgo sono attualmente off-line per consentire ulteriori aggiornamenti e migliorare la sensibilità. Gli scienziati prevedono di lanciare un nuovo ciclo di osservazione nell’autunno 2018, ma non escludono che durante l’esecuzione di test occasionali potranno verificarsi ulteriori rilevamenti.

Per saperne di più:

  • Leggi l’anteprima dell’articolo pubblicato su Astrophysical Journal “GW170608: Observation of a 19-solar-mass binary black hole coalescence”, della Ligo Scientific Collaboration e Virgo Collaboration
  • Visita il Ligo Open Science Center
  • Ligo Scientific Collaboration homepage
  • Advanced Virgo homepage

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Pietro Caccese sul palco della premiazione. A lui la medaglia di bronzo per la categoria Junior

Una medaglia di bronzo per la categoria Junior. Questo il bilancio della nostra squadra nazionale italiana alle Olimpiadi Internazionali di Astronomia, XXII edizione, svoltesi dal 27 ottobre al 4 novembre nella città cinese di Weihai, una specie di Rimini del Mar Giallo, per via della grande affluenza turistica e per i tanti alberghi sul mare. In tutto, 15 squadre nazionali. A salire sul podio, Pietro Caccese, 14 anni, studente del Liceo Scientifico Statale “G. Mercalli” – Napoli. «Sono contentissimo e soddisfatto – dice Pietro – e anche fortunato. Io sono sempre ottimista, ma sono rimasto davvero sorpreso».

Le prove da affrontare sono apparse piuttosto ostiche. In particolare, la prova teorica che è quella che pesa di più sul risultato finale. La nostra squadra, benché fosse molto preparata, non ha particolarmente brillato in questa prova, la stanchezza per il lungo viaggio e l’emozione (tutti alla loro prima gara internazionale) hanno giocato un brutto tiro, peccato. Tra i protagonisti degli esercizi, l’eclisse di Sole dello scorso 21 agosto e gli immancabili orso polare e pinguino extraterrestri (sempre presenti alle Olimpiadi Internazionali) che, questa volta, si incontravano ad un summit organizzato sulla Stazione Spaziale Interciviltà.

La squadra italiana: da sinistra Giulia Fazzino, Andrea Gibilaro, Marianna Aiello, Pietro Caccese, Ferdinando Stefano Tropea

La seconda prova (osservativa), 15 minuti di tempo massimo incorniciati da un fischio d’inizio e tre finali secondo lo stile calcistico, prevedeva una parte da svolgere a occhio nudo e un’altra con i telescopi in dotazione. In meno di un minuto, Pietro ha svolto la prima parte, calcolando con le mani l’altezza e l’azimuth della Luna e la sua distanza da alpha Cassiopea. La seconda parte non sarebbe stata di per sé difficile se non fosse stato per la bassa qualità dell’ottica dei telescopi, di cui si sono lamentati in tanti. Infine, nella terza e ultima prova, quella pratica, i ragazzi si sono cimentati in esercizi sull’estinzione atmosferica (Junior), la galassia interagente Arp86 (Senior) e pianeti extrasolari per tutti.

Le gare sono state ideate bene, ma per certi aspetti si tratta di un’edizione delle Olimpiadi un po’ deludente: telescopiucci a parte, ci sono state gite turistiche un po’ improvvisate, cerimonie di apertura e chiusura sbrigative e una sola medaglia in tasca per l’Italia. Se l’astronomia ha un po’ deluso, la gastronomia ha dato il meglio di sé: sembra che siano stati offerti i migliori pasti delle edizioni olimpiche di sempre. I limiti organizzativi sono stati sicuramente determinati dalla tempistica ristretta di quest’anno: possiamo essere sicuri che è stato tutto fatto al meglio delle possibilità.

Foto di gruppo delle 15 squadre nazionali che hanno gareggiato alla XXII edizione delle Olimpiadi Internazionali di Astronomia, svoltesi dal 27 ottobre al 4 novembre nella città cinese di Weihai

Gli altri ragazzi della squadra italiana, ai quali rinnoviamo le congratulazioni per essere arrivati a disputare la finale internazionale, rientrano con un po’ di rimpianto ma sicuramente con una bella esperienza, fatta anche di nuove conoscenze. Tante le chiacchiere con i ragazzi coreani, cinesi e del Bangladesh.

Pietro all’ultimo momento ha messo da parte ogni remora e ha imparato ad usare le bacchette cinesi. È iscritto alla imminente edizione 2018 delle Olimpiadi Italiane (approfitto per ricordare che le iscrizioni sono aperte fino al 22 novembre, qui il bando):  «Benché io abbia solo 14 anni, quest’anno mi tocca competere nella categoria Senior, avendo partecipato alle Internazionali. Servirà una preparazione più raffinata». Ma tanto, Pietro è ottimista.

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Adalberto Giazotto

Purtroppo il caro Adalberto, uno dei padri più autorevoli della nuova astronomia “multimessenger”, ci ha lasciati, proprio in un’epoca in cui le sue idee, la sua vision e la sua incredibile determinazione hanno definitivamente aperto nuove frontiere della conoscenza. Ho avuto il piacere e l’onore di conoscere Adalberto una decina di anni fa, quando fui coinvolto per alcuni anni nello Stac di Virgo (il Science and technolgy advisory committee), e ne ricordo ancora, come se fosse oggi, la statura scientifica e umana.

Adalberto era dotato di quella straordinaria capacità di “sognare senza perdersi nei sogni”, una dote che, come scrisse Kipling, distingue i grandi uomini, quegli uomini che determinano il corso della Storia. Le sue parole, che rileggo nell’editoriale dell’InfnVirgo è un’impresa unica e doveva compiersi fino in fondo, perché quello era il suo destino”, testimoniano la sua consapevolezza del ruolo storico della sua impresa e delle sue idee.

Se non avessimo avuto Virgo, lo scorso agosto non si sarebbe fatta quella magica triangolazione che ha dato l’avvio alla nuova era dell’astronomia, che porterà per sempre con sé il nome di Adalberto. Ci attendono decadi di grandi scoperte, da cui ci aspettiamo un avanzamento senza precedenti della nostra comprensione dell’Universo. Oggi, con Virgo e Ligo, riveliamo onde gravitazionale su baseline di un paio di chilometri. Con l’avvento dell’Einstein Telescope, avremo un interferometro con una baseline di una decina di chilometri, con Lisa si parla di milioni di chilometri, con lo Square Kilometer Array (Ska), avremo a disposizione baseline su scala galattica. Ska si configura infatti come un rivelatore di onde gravitazionali complementare a Lisa, disponendo di una baseline su scale di distanze appunto galattiche, dove il timing di precisione delle millisecond pulsar costituisce l’equivalente di un interferometro.

Lo sviluppo parallelo di altri grandi impianti dell’astronomia moderna in cui il nostro Paese gioca un ruolo da protagonista, come Elt e Cta, insieme ad ambiziose missioni spaziali dell’Astrofisica delle Alte Energie, come Athena, affiancato allo sviluppo dei rivelatori di onde gravitazionali di nuova generazione, vedrà la nuova astronomia multimessenger   affermarsi come uno dei pilastri fondamentali della nostra conoscenza.

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Lo High Altitude Water Cherenkov Observatory. Crediti: Jordan Goodman

L’osservatorio per raggi gamma e raggi cosmici High-Altitude Water Cherenkov (Hawc), situato su un fianco del vulcano di Sierra Negra, in Messico, a 4100 metri, ha catturato la prima immagine ad ampio campo di raggi gamma di due pulsar in rapida rotazione. Il risultato, pubblicato oggi su Science, pone severi limiti alla possibilità che questo tipo di eventi possa essere la causa della presenza di un eccesso di particelle di antimateria attorno alla Terra.

Nel 2008 gli astronomi avevano osservato un numero inaspettatamente elevato di positroni – i cugini antimateria degli elettroni – in orbita a poche centinaia di chilometri sopra l’atmosfera terrestre. Da allora, cercando di spiegare l’anomalia, gli scienziati si sono divisi su due teorie concorrenti. Alcuni hanno suggerito una spiegazione semplice: le particelle in più potrebbero provenire da pulsar a noi vicine, che ruotando diverse volte al secondo spargerebbero con violenza elettroni, positroni e altro tipo di materia. Secondo altri scienziati, invece, i positroni in eccesso potevano essere dovuti a processi che coinvolgono la materia oscura – la sostanza invisibile ma pervasiva per la quale abbiamo fino a ora come unica prova la sua attrazione gravitazionale.

Utilizzando i nuovi dati dall’osservatorio Hawc, i ricercatori hanno effettuato le prime misure dettagliate di due pulsar, precedentemente identificate come possibili sorgenti d’eccesso di positroni. Ma il conto delle particelle provenienti da questi due residui di stelle non è risultato compatibile con l’ipotesi che le responsabili fossero proprio loro, nonostante avessero l’età e la distanza giuste per esserlo. Si è infatti scoperto che le due pulsar sono circondate da una nube torbida ed estesa che impedisce alla maggior parte di positroni di fuggire.

Tra gli scienziati del team internazionale che ha firmato la scoperta e il cui primo autore è Francisco Salesa Greus, post doc dell’Istituto di fisica nucleare di Cracovia (Polonia), c’è anche Sabrina Casanova, professore associato che dirige in Polonia il gruppo di ricerca, interamente finanziato con un grant del Polish Science Centre e che si è occupata in particolare dell’interpretazione teorica dei risultati sperimentali ottenuti. Dopo aver vinto, nel 1998, una borsa di dottorato a Pavia con una tesi di fisica adronica, svolta per lo più all’Università di Wuppertal in Germania, dal 1999 Casanova si è trasferita all’estero, prima in Germania, poi negli Stati Uniti, a Los Alamos. Oggi vive con la famiglia a Heidelberg, e lavora principalmente al Max Planck Institute for Nuclear Physics di Heidelberg, dove nell’ambito di Hawc svolge il ruolo di fenomenologa. Media Inaf l’ha intervistata.

Sabrina Casanova, nata a Finale Ligure (SV), si è laureata con una tesi in astrofisica teorica alla Sapienza di Roma nel 1997 nel gruppo di Giovanni Montani e Remo Ruffini. Dal 2016 è professore associato e dirige un gruppo di ricerca presso l’Istituto di fisica nucleare di Cracovia. È coautrice dello studio appena pubblicato su Science

Casanova, cosa ha visto Hawc che altri osservatori non hanno visto?

«Grazie al suo esteso campo di vista ed alla sua ottima sensibilità per fotoni con energie superiori al TeV (1 TeV = 1012 eV), Hawc è fino ad ora l’unico strumento in grado di osservare le estese nubi (nebulae) di fotoni gamma attorno alla pulsar Geminga e alla pulsar Psr B0656+14.  Tali nubi hanno origine dalle interazioni degli elettroni e positroni ultrarelativistici con i fotoni della radiazione di fondo cosmico. In altre parole, osservando le nubi gamma attorno alle due pulsar si ha informazione diretta sugli elettroni e sui positroni accelerati da tali sorgenti astrofisiche. Inoltre dalla morfologia della radiazione gamma si possono ottenere informazioni circa le modalità del trasporto delle particelle nelle nubi».

Come siete giunti a escludere queste due pulsar come fonti dell’eccesso di positroni rilevato vicino alla Terra?

«Dal flusso e dalla morfologia della radiazione gamma misurata da Hawc proveniente dalle due pulsar, abbiamo dedotto che pulsar di media età, quali Geminga, sono ancora in grado di accelerare elettroni e positroni ad altissime energie. Tuttavia queste particelle vengono confinate a lungo nelle nubi, e non hanno avuto il tempo di raggiungere la Terra da quando Geminga e la sua cugina si sono formate».

Quindi cos’avete concluso?

«La misurazione di Hawc mette in discussione l’idea che i positroni in eccesso misurati vicino alla Terra siano prodotti dalle pulsar più prossime al Sistema solare. Ciononostante, va detto che tale risultato dipende dall’assunzione che i positroni si diffondano dalle stelle di neutroni fino a noi, e non si muovano invece lungo traiettorie, per esempio balistiche, come proiettili. La misurazione di Hawc non decreta in maniera definitiva che l’eccesso di positroni abbia origine dalla materia oscura, ma sicuramente ogni nuova teoria che si proponga di spiegare tale eccesso dovrà necessariamente tenere in conto il nostro risultato.»

Pur non avendo la certezza che si tratti di materia oscura, avete avanzato l’ipotesi che possa essere l’unica spiegazione possibile. Quale esito sarebbe per voi più sorprendente: la conferma che si tratti realmente di materia oscura o che il modello di studio delle pulsar sia da rivedere?

«La conferma che i positroni in eccesso sono prodotti da materia oscura sarebbe per me estremamente sorprendente. A mio avviso si può chiamare in causa la materia oscura solo quando tutte le possibili spiegazioni astrofisiche sono state contraddette. Per esempio, vi sono ricercatori italiani, come Paolo Lipari, che sostengono che l’eccesso di positroni sia perfettamente spiegabile considerando correttamente la propagazione di particelle nella Galassia. Voglio aggiungere che l’astronomia gamma, sebbene sia una branca molto giovane dell’astronomia, conta su una variegata popolazione di sorgenti, dalle pulsar ai resti di supernova, dal centro galattico ai Grb, ma anche stelle binarie, Agn, eccetera.  Questo ci dice che moltissimi oggetti astrofisici realizzano le condizioni estreme per accelerare le particelle ad energie migliaia, o addirittura milioni, di volte superiori a quelle raggiunte negli acceleratori terrestri quali Lhc. Quindi non escludo che anche questa volta si possa trovare una spiegazione astrofisica all’eccesso di positroni, magari proprio riconsiderando il modello di pulsar».

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Immagine di “prima luce” ottenuta il primo novembre 2017 da Ztf, con la Nebulosa di Orione in basso a destra. La versione a piena risoluzione ha una dimensione di oltre 24mila per 24mila pixel. Crediti: Caltech Optical Observatories

L’11 novembre 1948 all’Osservatorio californiano di Monte Palomar fu impressa la prima lastra fotografica del cielo notturno che sarebbe andata a comporre – assieme ad altre 2mila ottenute nell’arco di un decennio – il celeberrimo catalogo del cielo Palomar Sky Survey.

Il progetto nacque da un finanziamento concesso dalla National Geographic Society al California Institute of Technology e, non a caso, il catalogo rappresentò per lunghissimo tempo, oltre che una miniera di scoperte, una mappa celeste di riferimento per gli astronomi di tutto il mondo.

A sessantanove anni di distanza, nello stesso osservatorio, ha visto nei giorni scorsi la sua prima luce un nuovo telescopio robotico, la cui fotocamera da 605 megapixel è in grado di catturare centinaia di migliaia di stelle e galassie in un colpo solo.

Anche se le osservazioni vere e proprie inizieranno fra qualche mese, questa prima luce si può considerare l’avvio concreto di un nuovo progetto di scansione automatizzata del cielo (una survey, dicono gli addetti ai lavori) chiamata Zwicky Transient Facility (Ztf). Lo scopo non è più quello di ottenere una mappa degli oggetti celesti “fissi”, ma piuttosto dei fenomeni transitori.

Grazie alle sue caratteristiche speciali, infatti, ogni notte la Ztf scandaglierà una grande fetta del cielo settentrionale alla scoperta di variazioni più o meno repentine di luminosità, sintomatiche dell’accadere di fenomeni di esplosione stellare, come le supernove, o del passaggio di asteroidi e comete.

Fritz Zwicky al telescopio Schmidt da18 pollici all’Osservatorio di Monte Palomar nel 1930. Crediti: Edison R. Hoge Photograph Collection/Caltech Archives

Non a caso, il nome Zwicky è un omaggio al primo astrofisico del Caltech, Fritz Zwicky, che, a partire dal suo arrivo nel 1925, scoprì ben 120 supernove.

«C’è un sacco di attività che possiamo vedere accadere nei nostri cieli di notte», dice Shrinivas Kulkarni, responsabile scientifico di Ztf al Caltech. «In effetti, ogni secondo, da qualche parte nell’universo, c’è una supernova che sta esplodendo. Naturalmente, non possiamo vederle tutte, ma con Ztf potremo osservare fino a decine di migliaia di fenomeni transitori esplosivi per ciascuno dei tre anni di durata del progetto».

La Zwicky Transient Facility rappresenta la continuazione, potenziata di un fattore dieci, del precedente sondaggio Palomar Transient Factory, condotto dal 2009 al 2017. Ztf riprenderà l’intera area di cielo visibile dalla sua posizione in sole tre notti, e l’intero piano della galassia due volte a notte.

Lo strumento Zwicky Transient Facility (Ztf) instrument installato sul Samuel Oschin Telescope all’Osservatorio di Palomar. La camera Ccd di grande formato è situata all’interno del tubo del telescopio, al fuoco dello specchio primario. Crediti: Caltech Optical Observatories

Analizzando il cielo così velocemente, gli astronomi scopriranno non solo un maggior numero di oggetti transitori ma saranno anche in grado di cogliere i fenomeni più fugaci, che compaiono e svaniscono rapidamente. In questo senso, Ztf potrebbe anche aiutare a rilevare le controparti elettromagnetiche delle sorgenti di onde gravitazionali, come successo ad altri osservatori per la prima volta lo scorso agosto.

Circa metà del finanziamento per la realizzazione di Ztf viene dall’agenzia governativa statunitense National Science Foundation. La restante metà viene da una composita schiera internazionale di partner, tra cui l’Istituto Weizmann, l’Università di Stoccolma, l’Università del Maryland, l’Università di Washington, il Deutsches Elektronen-Synchrotron, l’Università Humboldt di Berlino, il Los Alamos National Laboratory, il Consorzio Tango di Taiwan, l’Università del Wisconsin, il Lawrence Berkeley National Laboratory.

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Nell’immagine animata si vede l’oggetto U1 avvistato mentre sfrecciava indisturbato attraverso il Sistema solare. Questi scatti sono stati realizzati con il telescopio Wiyn. Le lievi scie che si vedono in grigio sono stelle sullo sfondo. I cerchi verdi evidenziano la posizione di U1 in sequenza. In queste immagini U1 è circa 10 milioni di volte più debole delle stelle più deboli visibili a occhio nudo. Crediti: R. Kotulla (University of Wisconsin) & WIYN/NOAO/AURA/NSF

Il Sistema solare non è isolato da ciò che lo circonda e gli esperti ne hanno avuto la conferma avvistando il primo asteroide proveniente dallo spazio interstellare. Si tratta di 1I/2017 U1 o 1I/’Oumuamua, dove (secondo la classificazione data dall’Unione Astronomica Internazionale) il numero 1 e la lettera I indicano che si tratta del primo oggetto interstellare di questo tipo catalogato finora, 2017 indica l’anno della scoperta e ‘Oumuamua rende onore alle Hawaii: il suo significato nella lingua dei nativi dell’arcipelago Statunitense è infatti “esploratore” o “messaggero”. Questo oggetto (che in realtà può essere un esoasteroide o un’esocometa) è stato avvistato la prima volta il 18 ottobre scorso con il telescopio hawaiano Pan-Starrs1 e di recente un gruppo di ricercatori ha continuato a studiarlo con il Wiyn telescope e il Nordic Optical Telescope.

Gli scienziati hanno visto l’oggetto sfrecciare all’impazzata attraverso il Sistema solare, notando una familiarità particolare con gli asteroidi che popolano il nostro vicinato planetario (grandezza, forma, rotazione e colore). Cosa può significare? Gli esperti ipotizzano da tempo che il Sistema solare abbia espulso, nel suo lontano passato, pezzi di roccia e ghiaccio (asteroidi e comete) che adesso stanno facendo il loro ritorno “a casa”.

L’ “intruso” U1 viaggia seguendo un’orbita iperbolica che lo porterà di nuovo fuori dai nostri confini, ha un colore rossastro e la sua luminosità varia ogni 8 ore. Dai dati ottenuti di recente anche nel corso di una campagna osservativa durata 5 notti, gli astronomi hanno esaminato la sua forma: l’oggetto è oblungo e le sue dimensioni (più o meno) sarebbero 30 metri per 30 metri per 180 metri, circa il doppio dell’altezza della Statua della Libertà. «Con una forma così allungata, U1 ha probabilmente bisogno di un po’ di forza di aggregazione per tenere insieme il materiale di cui è composto», ha commentato il coautore dello studio Jayadev Rajagopal (National optical astronomy observatory).

L’oggetto U1. Crediti: R. Kotulla (University of Wisconsin) & WIYN/NOAO/AURA/NSF

Insomma, l’intruso interstellare sembra davvero uno dei tanti che popolano il nostro Sistema solare, e proprio qui risiede il mistero. Perché questo oggetto che viene da così lontano somiglia tanto agli asteroidi nostrani? Il cugino “alieno” delle nostre comete e dei nostri asteroidi potrebbe provenire dal nostro Sistema solare e la sua origine – chissà – fa riferimento al periodo turbolento e scoppiettante in cui si sono formati i nostri pianeti, quando molti oggetti sono stati espulsi violentemente fuori dai confini del nostro sistema planetario in formazione.

Gli astronomi hanno determinato che ‘Oumuamua ha incontrato da vicino il Sole (perielio) il 9 settembre ed è arrivato a 24 milioni di chilometri dalla Terra il 14 ottobre – circa 60 volte la distanza tra il nostro pianeta e la Luna. L’oggetto si dirige verso il Sistema solare esterno a oltre 158mila chilometri orari.

U1 è l’unico oggetto alieno che orbita nel nostro Sistema solare? Per adesso è il solo che sia stato avvistato, ma ce ne potrebbero essere moltissimi altri rimasti nascosti agli “occhi” attenti dei telescopi terrestri e spaziali. L’ipotesi degli scienziati è che ci siano almeno diecimila oggetti delle dimensioni di U1 tra Nettuno e il Sole.

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Il nuovo planetario all’Osservatorio astronomico di Capodimonte dell’Inaf Crediti: Newfotosud, Renato Esposito

Da oggi l’Osservatorio astronomico di Capodimonte dell’Inaf potrà disporre del nuovo planetario digitale “Digistar 5”, collocato in una cupola di circa 10 metri di diametro all’interno della quale sarà possibile ospitare fino a 70 visitatori. Il planetario, realizzato dalla ditta statunitense Evans & Sutherland, è costituito da un unico proiettore situato al centro della cupola, con una luminosità di proiezione di 7500 lumen e una risoluzione di 2560 x 1600 pixel, equivalente a una risoluzione sul meridiano di 1600 pixel, e da un impianto audio, Dolby Surround 5.1.

Già nei prossimi mesi, probabilmente entro maggio 2018, è previsto l’upgrade al sistema “Digistar 6” che, tra le altre cose, permetterà di effettuare il domecasting, una funzione grazie alla quale sarà possibile fare una lezione, o seguire una lezione, in un qualsiasi planetario “Digistar 6”, situato in qualsiasi parte del mondo, purché provvisto di una connessione di rete. Questa funzione apre importanti prospettive riguardo la possibilità della condivisione, tra planetari, di risorse umane e didattiche. La nuova struttura, costata circa 300 mila euro interamente finanziati dalla Regione Campania con Fondi della Comunità Europea (Por Campania Fesr 2007/2013 O.O. 2.1), ai quali bisogna aggiungere circa 50 mila euro di opere edili, sarà utilizzata sia a scopo didattico con le scolaresche per l’insegnamento dell’astronomia, sia a scopo divulgativo durante le visite serali.

Il busto di Yuri Gagarin e, sullo sfondo, la cupola del nuovo planetario dell’Inaf-Osservatorio Astronomico di Capodimonte

«Il planetario sarà dedicato a Yuri Gagarin» ci racconta Massimo Della Valle, direttore della struttura napoletana dell’Inaf, «qualche tempo fa sono stato contattato dall’associazione benefica Dialogue of Culture – United World, che ha come scopo la valorizzazione delle molteplici identità e patrimoni culturali presenti sul nostro pianeta, e che si è offerta di donarci il busto in bronzo del primo cosmonauta della storia dell’esplorazione spaziale, e noi siamo stati ben felici di accettare».

La cerimonia “La Terra è Blu” avrà inizio alle 20 quando sarà scoperto il  busto di Gagarin, opera dello scultore russo Alexey Leonov, alla presenza del Console onorario della Federazione Russa in Napoli, Vincenzo Schiavo. Seguirà un concerto di Arditta Baranova, pianista di fama internazionale, che eseguirà in collaborazione con alcuni studenti del Liceo musicale “G. Paisiello” di Pomigliano d’Arco (Napoli) musiche di Beethoven, Chopin, Rachmaninov e Skjabin.  La serata si concluderà con una breve dimostrazione all’interno del planetario e l’osservazione del cielo, a cura dell’Unione Astrofili Napoletani. L’ingresso è gratuito, ma su prenotazione.

* ricercatore dell’Inaf – Osservatorio Astronomico di Capodimonte e responsabile scientifico del Planetario

 

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Rappresentazione artistica della luna Caronte vista da Plutone attraverso gli strati di foschia atmosferica che aleggiano sopra il paesaggio ghiacciato del pianeta nano. Crediti: X. Liu

È una sorta di “effetto serra” al contrario: invece d’intrappolare il calore, lo espelle. Aggiungeteci che di calore già ce ne sarebbe poco anche senza questo meccanismo refrigerante, e il risultato è presto detto: 70 Kelvin. Vale a dire, 203 gradi sottozero. Tale è la minima registrata da New Horizons sorvolando l’atmosfera di quello che un tempo – quand’ancora era considerato un pianeta – era fra i nove quello più lontano dal Sole. Ora è vero che, pur cambiando classificazione, non è che si sia avvicinato, dunque gli scienziati certo non si attendevano d’imbattersi in un mondo dal clima mite. Ma temperature così rigide proprio non se le aspettavano: i calcoli, fatti in base all’irradiazione e alla possibile composizione atmosferica, suggerivano temperature attorno ai 100 Kelvin. Il termometro ne ha segnati una trentina di gradi in meno.

Come mai? Uno studio pubblicato oggi su Nature, guidato da Xi Zhang dell’Università della California a Santa Cruz, propone una spiegazione convincente: la responsabile del clima ultragelido di Plutone sarebbe proprio l’atmosfera. Un’atmosfera stranamente solida: una sorta di smog, una foschia che si addensa mano a mano che si scende verso la superficie del pianeta nano. Si tratta di un nanoparticolato – particelle da una decina di nanometri di diametro – prodotto in alta atmosfera dall’interazione fra la radiazione ultravioletta e molecole d’idrogeno e metano, che venendo ionizzati reagiscono formando particelle di idrocarburi. Particelle che appunto, scendendo verso il suolo, s’aggregano fra loro diventando sempre più grandi: quell’atmosfera “solida” che dicevamo.

«Riteniamo che ci sia un collegamento fra queste particelle di idrocarburi e la sostanza di colorazione rossastra e marrone che si vede nelle immagini della superficie di Plutone», dice Zhang. Colorazione a parte, ciò che gli scienziati sospettano è che queste particelle sono in grado di assorbire calore dall’atmosfera circostante per poi riemetterlo verso l’esterno sotto forma di radiazione infrarossa, raffreddando in tal modo il pianeta nano. Un’ipotesi che Jwst, il James Webb Space Telescope in partenza nel 2019, grazie ai suoi strumenti sensibili all’infrarosso dovrebbe essere in grado di verificare.

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