Apertura delle stampo che contiene il substrato grezzo di Zerodur® dello specchio M2 dell’Elt ancora incandescente, durante il primo stadio del trattamento termico nel forno da 4 metri della Schott a Magonza, Germania, nel maggio 2017. Crediti: Schott/Eso

Il telescopio Elt (Extremely Large Telescope) dell’Eso, con uno specchio primario di 39 metri di diametro, sarà il più grande telescopio del suo genere mai costruito quando, nel 2024, osserverà la sua prima luce. Una nuova, fondamentale tappa nella sua realizzazione è stata superata con la fusione del substrato dello specchio secondario (M2) del telescopio. Lo specchio secondario di Elt sarà più  grande degli specchi primari di molti telescopi scientifici attualmente in funzione.

Lo specchio grezzo è stato ottenuto dalla fusione del materiale – in questo caso la vetroceramica Zerodur® – e verrà poi lavorato otticamente e lucidato per produrre lo specchio finito. Nel gennaio 2017 l’Eso ha affidato alla ditta Schott il contratto per costruire lo specchio grezzo M2. La collaborazione con Schott, che ha anche prodotto il substrato per gli specchi a menisco da 8,2 metri di diametro del Vlt (Very Large Telescope) all’Osservatorio dell’Eso al Paranal, è sempre stata proficua. La ditta Schott produce materiali e strumenti per l’astronomia di alta qualità. Per Elt, oltre a M2, Schott ha già consegnato i substrati grezzi, “gusci” sottili e deformabili, che formeranno lo specchio M4. Inoltre produrrà anche lo il substrato per lo specchio terziario M3.

Per arrivare alla produzione finale, il substrato grezzo deve ora seguire una fase di raffreddamento lento, a cui seguirà una lavorazione e, successivamente, un ulteriore riscaldamento. Queste operazioni saranno effettuate nell’arco di un anno. Il substrato sarà quindi pronto per essere lavorato tramite fresatura per ottenere il profilo corretto e poi lucidato otticamente. La ditta francese Safran Reosc sarà responsabile di questa fase di lavorazione, ed effettuerà una serie di verifiche aggiuntive per la validazione dello specchio. Il materiale vetroceramico verrà lavorato fino a ottenere una precisione di 15 nanometri (15 milionesimi di millimetro) su tutta la superficie ottica.

Una volta completato e installato, lo specchio M2 resterà sospeso a testa in giù sopra l’enorme specchio primario e formerà il secondo elemento del sistema ottico a cinque specchi molto innovativo su cui è basato il telescopio Elt. Lo specchio dovrà avere una superficie asferica e con una curvatura alquanto accentuata. Il suo completamento e la verifica metrologica della qualità dello specchio rappresentano vere sfide tecnologiche per Eso e per le industrie coinvolte.

Fonte: comunicato stampa Eso

Guarda il servizio video su MediaInaf Tv:

Powered by WPeMatico

La Via Lattea osservata dalle Ande cilene. Crediti: Serge Brunier

Quando la materia e l’antimateria si scontrano, quello che rimane è solo un’intensa emissione di raggi gamma. Un team internazionale di ricercatori si è concentrato sull’antimateria presente nella Via Lattea, studiando i meccanismi attraverso cui questa si forma.

Fin dagli anni ‘70 del secolo scorso sappiamo che le regioni più interne della nostra galassia emettono grandi quantità di raggi gamma. Stime recenti indicano l’annichilazione di circa 1043 positroni al secondo, che potrebbero essere il prodotto di elementi presenti in resti stellari e di supernova. Tuttavia, per decenni non è stato possibile individuare con chiarezza la provenienza di questa antimateria, e questo ha portato al fiorire di ipotesi più esotiche, come un coinvolgimento del buco nero centrale o l’annichilazione di materia oscura.

Uno studio pubblicato di recente sulla rivista Nature Astronomy dimostra che la fonte più probabile è una serie di deboli esplosioni di supernova avvenute nel corso di milioni di anni, innescate dalla fusione di due nane bianche, stelle molto dense, alla fine del proprio ciclo vitale. «La nostra ricerca fornisce una nuova immagine della Via Lattea, dove troviamo alcune delle stelle più antiche della nostra galassia», spiega Roland Crocker dell’Australian National University, primo autore dell’articolo.

I ricercatori hanno escluso l’ipotesi del buco nero supermassiccio al centro della Galassia e della materia oscura come fonti di antimateria. Secondo il loro lavoro, l’antimateria proviene da un sistema in cui due nane bianche si fondono una con l’altra dopo aver formato un sistema binario. La più piccola delle due stelle cede materia a quella più grande, fino al gran finale.

«Il sistema binario va incontro a un finale drammatico ed estremo: mentre le due nane bianche orbitano una attorno all’altra, il sistema perde energia emettendo onde gravitazionali, e questo comporta un avvicinamento progressivo delle due stelle», spiega Crocker. Quando la distanza diventa troppo breve, si innesca un’espolsione di supernova, che è la fonte di antimateria. Il tipo di sorgente è in grado di spiegare sia l’intensità che la distribuzione del segnale dovuto all’annichilazione di positroni galattici.

Per saperne di più:

Powered by WPeMatico

Il getto relativistico osservato nel 1992 dal buco nero stellare Grs 1915+105. Nel giro di un mese si vedono due “proiettili” espulsi dal buco nero (qui indicato con una croce). La velocità dei proiettili, osservati con il radiotelescopio Vla negli Usa, è il 29 per cento di quella della luce. Crediti: Nrao/Aui

Un buco nero di massa stellare è quello che resta di una stella molto massiccia dopo un’esplosione di supernova. I buchi neri, oggetti che divorano anche la luce e da cui nulla può uscire, sono gli oggetti più esotici dell’universo e per loro natura molto difficili da osservare. Dato che sono per definizione ”neri”, l’unico modo di osservarli è tramite l’effetto che hanno su altri oggetti. Se il buco nero è in un sistema binario con una stella normale, la sua forte attrazione gravitazionale può deformare la stella e strapparle gas. Questo gas cadendo verso il buco nero si riscalda ed emette radiazione. Vicino al buco nero, questa radiazione può raggiungere un’intensità di milioni di volte superiore a quella del sole e viene emessa nei raggi X. È quella che viene chiamata una binaria X. La maggior parte di questi sistemi stellari è “a riposo,” ovvero poca materia raggiunge il buco nero e l’emissione X è bassa. Ogni tanto qualcuno si “sveglia” e viene immediatamente osservato con tutti i telescopi disponibili.

Lo studio di questi oggetti particolarmente esotici e rari (ne conosciamo solo qualche decina, dato che possiamo vederli solo quando ”mangiano”) è importante per due motivi. Il primo è che il fenomeno dell’accrescimento di materia da una stella a un buco nero è molto complesso, con il gas che forma un disco intorno al buco nero, e costituisce un oggetto cosmico fondamentale al pari di stelle e nubi di gas. Si tratta di meccanismi che emettono energia in modo molto più efficiente delle reazioni nucleari, estraendola non dagli atomi di gas, ma dalla gravità stessa. Inoltre si è scoperto che spesso il buco nero, invece di divorare il gas in arrivo, preferisce ”sputarlo” a velocità vicine a quella della luce, costituendo dei getti cosmici spettacolari e molto energetici. Il secondo è che vicino a un buco nero si può studiare la Relatività generale di Einstein nella sua applicazione più estrema.

Studi in corso e domande aperte

I raggi X possono essere osservati soltanto al di fuori dell’atmosfera terrestre, per cui tutti i telescopi X sono su satelliti artificiali. Attualmente sono operativi diversi satelliti, operati da diverse agenzie, che permettono studi sofisticati sull’emissione di questi oggetti. Negli ultimi vent’anni c’è stato un vero e proprio balzo in avanti delle nostre conoscenze (basti pensare che i getti cosmici di cui sopra erano sconosciuti).

450 è il numero di rotazioni al secondo intorno al buco nero misurate nel flusso di materia che lo orbita e si avvicina al suo orizzonte degli eventi

Le domande fondamentali ancora aperte sono diverse. Alcune sono di tipo astronomico. Qual è la struttura della materia in accrescimento e quale la natura della sua emissione X, che varia nel tempo in modo spesso imprevedibile? Qual è il processo che accelera il gas a velocità prossime a quella della luce e gli permette di sfuggire alla voracità del buco nero poco prima di essere inghiottito per sempre?

Altre sono di fisica di base. Esiste un modo di osservare direttamente la presenza di un buco nero? Una risposta può essere data soltanto prendendo in considerazione la Relatività generale. La teoria funziona molto bene in vicinanza di corpi leggeri come la terra o a grandi distanze da corpi massicci, ma come si comporta a pochi chilometri da un buco nero, dove la gravità è immensa? Questi sistemi ci forniscono delle “sonde” di materia, purtroppo dalle caratteristiche molto complesse, che arrivano a pochi chilometri da un buco nero, dove lo spazio è estremamente curvo. La sfida è estrarre l’informazione che cerchiamo.

Il coinvolgimento dell’Istituto nazionale di astrofisica

L’Inaf  partecipa a queste ricerche sia sul fronte tecnologico, con il coinvolgimento nella progettazione e costruzione di telescopi e strumenti per l’osservazione in raggi X, sia sul fronte di analisi e interpretazione di dati. I buchi neri di massa stellare vengono studiati in diverse sedi Inaf in Italia, dove ricercatori sono all’avanguardia in questo campo.


L’autore: Tomaso M. Belloni è primo ricercatore Inaf all’Osservatorio astronomico di Brera

Su Media Inaf potrai trovare, mano a mano che verranno pubblicate, tutte le schede della rubrica dedicata a Voci e domande dell’astrofisica, scritte dalle ricercatrici e dai ricercatori dell’Istituto nazionale di astrofisica

Powered by WPeMatico

Rappresentazione artistica dei sette pianeti Trappist-1. (Crediti: Nasa/Jpl-Caltech)

Sicuramente ricorderete il sistema Trappist-1, cioè il primo sistema planetario trovato di recente in orbita attorno a una nana rossa ultrafredda (2280 gradi) ad appena 40 anni luce da noi con all’interno sette esopianeti dalla massa quasi terrestre (tre dei quali risultano nella fascia abitabile della stella). I pianeti sono stati catalogati seguendo l’ordine alfabetico, dal più vicino al più periferico rispetto alla stella madre: b, c, d, e, f, g, h. Proprio quest’ultimo è stato per mesi il più misterioso, il più difficile da analizzare. Ma con una maratona (non alla Enrico Mentana!) di 60 ore consecutive di lavoro, un gruppo di astronomi ha svelato i dettagli dell’orbita di Trappist-1h, l’incompreso del gruppo.

Il risultati dello studio (pubblicati sulla rivista Nature) confermano quanto annunciato qualche giorno fa: i moti dei sette pianeti terrestri intorno alla nana rossa sono quasi concatenati, in relazione l’uno con l’altro. Cosa vuol dire? I pianeti attorno alla stella Trappist-1 fanno parte di una catena di risonanze orbitali, che contribuisce a stabilizzare il sistema. In pratica, i periodi di rivoluzione attorno alla stella madre sono in rapporto fra loro secondo frazioni di numeri interi.

«È incredibilmente emozionante ciò che stiamo imparando su questo sistema planetario, specialmente sul pianeta h, del quale avevano pochissime informazioni», ha detto Thomas Zurbuchen, del Science Mission Directorate della Nasa. «Questa scoperta è un ottimo esempio di come la comunità scientifica sta sfruttando i dati complementari provenienti da diverse missioni per arrivare a scoperte così affascinanti».

Il pianeta Trappist-1h. Crediti: NASA/JPL-Caltech

Dato che il telescopio spaziale di Kepler, a causa di problemi tecnici, non è più in grado di mantenere la sua direzione di puntamento con precisione, ciò che captano i sensori è grezzo e impreciso. «Questo introduce forti segnali strumentali e rumore di fondo che deve essere rimosso. Il rumore può essere di tanto più grande del segnale di transito che stiamo cercando». Dopo aver passato nottate infinite al computer, i ricercatori dell’Università di Berna e dell’Università di Washington (Seattle) sono stati in grado di calibrare i dati di Kepler in tempi record.

Da lì, seguendo la teoria e le scoperte precedenti, capire meglio l’orbita di Trappist-1h è stato “facile” (per così dire). Per determinare il periodo orbitale del pianeta più remoto di questo sistema, i ricercatori hanno fatto affidamento sulle interazioni gravitazionali tra i sette pianeti. Avevano già scoperto che le orbite dei pianeti più interni (b, c, d) sono legate tra loro: ad esempio, quando il pianeta b orbita attorno alla stella otto volte, il pianeta c completa cinque orbite e il pianeta d ne compie tre. Questo fenomeno è chiamato risonanza di moto medio. Se Trappist-1h fosse in risonanza con i pianeti vicini f e g, il periodo orbitale avrebbe  valori facilmente calcolabili. Esaminando i dati precedenti, gli scienziati del team hanno potuto escludere tutte le ipotesi tranne una: in tempi terrestri, 18 giorni, 18 ore e 20 minuti e 10 secondi (pari a 18,764 giorni terrestri). Quindi, mentre il pianeta h orbita attorno alla stella due volte, il pianeta g completa 3 orbite e il pianeta f ne completa quattro. E i dati si accordano con la teoria.

Oltre al periodo orbitale di Trappist-1h, gli scienziati hanno scoperto che la temperatura del pianeta è di -104 gradi e il suo raggio è di poco inferiore rispetto a quello della Terra. Hanno anche misurato che la stella completa una rotazione attorno al proprio asse ogni 3,3 giorni e – vista la bassa attività – che è più datata di quanto precedentemente previsto (la stella sembrava avere “solo” 500 milioni di anni circa).

In questo diagramma vediamo un confronto tra le orbite dei pianeti scoperti intorno alla debole stella rossa Trappist-1, le lune di Giove scoperte da Galileo e il Sistema Solare interno. Crediti: ESO/O. Furtak

Per saperne di più:

  • Leggi su Nature Astronomy lo studio “A seven-planet resonant chain in TRAPPIST-1“, di Rodrigo Luger, Marko Sestovic, Ethan Kruse, Simon L. Grimm, Brice-Olivier Demory, Eric Agol, Emeline Bolmont, Daniel Fabrycky, Catarina S. Fernandes, Valérie Van Grootel, Adam Burgasser, Michaël Gillon, James G. Ingalls, Emmanuël Jehin, Sean N. Raymond, Franck Selsis, Amaury H. M. J. Triaud, Thomas Barclay, Geert Barentsen, Steve B. Howell, Laetitia Delrez, Julien de Wit, Daniel Foreman-Mackey, Daniel L. Holdsworth, Jérémy Leconte, Susan Lederer, Martin Turbet, Yaseen Almleaky, Zouhair Benkhaldoun, Pierre Magain, Brett M. Morris, Kevin Heng e Didier Queloz
  • Vai al sito della missione Kepler della Nasa

Le sette orbite in risonanza nella simulazione della University of Chicago:

Powered by WPeMatico

Vedete l’immagine qui a fianco? Raffigura una regione di Mercurio, quella del cratere da impatto Caloris. Cliccandoci sopra potrete accedere alla versione per la navigazione interattiva 3D, grazie alla quale potrete compiere un’esplorazione a volo d’uccello sul pianeta usando la nuova versione dello strumento Act – QuickMap, messa a punto e rilasciata dal Planetary Data System.

La mappa si avvale dei dati più recenti raccolti dalla missione Messenger della Nasa, la 16esima e ultima release, resa pubblica il 9 maggio scorso. Le operazioni orbitali della sonda Messenger si erano concluse il 30 aprile del 2015, ma missione terminerà ufficialmente il prossimo 31 maggio. Dopodiché, per avere nuove immagini di Mercurio a distanza ravvicinata occorrerà attendere, se tutto va bene, il 2025, con l’arrivo in orbita attorno al pianeta della missione Esa/Jaxa BepiColombo – sempre che il lancio, già rimandato, avvenga nell’ottobre del 2018, come prevede l’attuale tabella di marcia.

Teniamoci dunque cari questo volo virtuale su Mercurio e questa generosa ultima collezione di dati: circa 300mila immagini e milioni di spettri per un toitale di oltre 10 terabyte d’informazioni. Disponibili online per chiunque sia interessato.

Powered by WPeMatico

Lo strumento Metis nei laboratori di Thales Alenia Space a Torino, prima della partenza alla volta della sede di Airbus Defence & Space nel Regno Unito

Prosegue il cammino verso la conclusione della realizzazione della sonda che permetterà di intraprendere l’esplorazione del confine più interno del Sistema solare: Solar Orbiter, il programma dell’Agenzia spaziale europea, che con il contributo italiano per alcuni dei suoi strumenti, permetterà di osservare il Sole a distanza estremamente ravvicinata.

A bordo della sonda sono previsti 10 strumenti uno dei quali italiano, il coronografo Metis, che osserverà nei minimi dettagli l’atmosfera della nostra stella in continua espansione per la sua altissima temperatura, a milioni di gradi, e frequentemente perturbata da gigantesche eruzioni di plasma.

Lo strumento Metis, finanziato e gestito dall’Agenzia spaziale italiana, è stato ideato e realizzato da un team scientifico di diversi istituti Inaf e università italiane, principalmente di Torino, Milano, Padova, Firenze, Napoli e Catania, e da un consorzio industriale formato dalla Ohb Italia di Milano e la ThalesAlenia Space di Torino, in collaborazione con l’istituto Max Planck per lo studio del Sistema solare (Mps) di Göttingen in Germania, e l’Accademia della Scienze della Repubblica Ceca. Il contributo italiano alla sonda si rafforza anche con lo strumento Solar Wind Analyzer (Swa) per il quale l’Asi ha realizzato la data processing unit (Dpu). Nel mese di giugno il Raggruppamento Temporaneo di Imprese composto da Technosystem Developments, Sitael, Leonardo, Planetek, responsabile della realizzazione della Dpu, consegnerà l’unità al Mullard Space Science Laboratory (Mssl, Uk).

Il coronografo Metis è arrivato a Stevenage (Uk), alla Airbus Defence & Space, dove sarà integrato sulla sonda. Questa importante tappa nello sviluppo del progetto si colloca al termine delle attività di integrazione, verifica funzionale e calibrazione dello strumento che dallo scorso dicembre fino ai giorni scorsi è stata realizzata nella facility OPSys dell’Inaf presso l’Altec di Torino.

Sarà un’impresa mai tentata finora quella di Solar Orbiter, il cui lancio è previsto per il 2019, che si avvicinerà alla nostra stella più di Mercurio, il pianeta più interno del Sistema solare, e uscirà dal piano dell’orbita terrestre per osservare per la prima volta i poli del Sole.

«La complessità del programma Metis è consistita principalmente nel coordinare i vari contributi, inclusi quelli dei partner stranieri, all’interno della pianificazione temporale della missione Solar Orbiter estremamente sfidante, che ha portato alla consegna dello strumento in meno di 3 anni dall’inizio della fase realizzativa» dice Marco Castronuovo, program manager Asi di Metis. «Garantire poi il rispetto dei requisiti tecnici molto stringenti del coronografo, quali la cleanliness e l’accuratezza di lavorazione delle superfici degli specchi, ha richiesto l’utilizzo di tecnologie al limite dello sviluppo attuale».

Il coronografo Metis creerà un’eclisse artificiale, permettendo l’osservazione dell’emissione della corona solare che, anche dove appare più intensa, è milioni di volte più debole di quella del disco. Grazie a un innovativo e ingegnoso disegno ottico, Metis è il primo coronografo in grado di ottenere immagini della corona solare simultaneamente in luce visibile e ultravioletta. Le sue osservazioni saranno cruciali per arrivare a svelare finalmente i meccanismi di innesco e propagazione delle eruzioni e onde d’urto solari, causa di violente perturbazioni di eliosfera e magnetosfere planetarie inclusa quella terrestre.

Il logo dello strumento Metis

«Per il nostro team di fisici solari e tecnologi con la consegna del coronografo Metis all’Agenzia spaziale europea si concludono con soddisfazione anni di impegno volti a contribuire all’idea del Solar Orbiter e a dotarlo di Metis, lo strumento unico nel suo genere che continua la tradizione della coronografia spaziale italiana iniziata più di vent’anni fa con il successo di Uvcs durante la missione Soho» dice Ester Antonucci dell’Istituto nazionale di astrofisica a Torino, principal investigator di Metis. «L’obiettivo di Metis è osservare da vicino la tempestosa atmosfera solare per studiarne l’incessante espansione e soprattutto capire come si originano le enormi eruzioni di plasma solare che investono di quando in quando la Terra, sconvolgendo improvvisamente la sua magnetosfera».

Per questo programma l’Asiha anche selezionato un logo, scelto sulla base di un concorso aperto al pubblico. Il simbolo rappresenta perfettamente l’obiettivo di Metis e il suo impegno: un tondo nero dal quale spunta, sfumata, la corona solare stilizzata nei colori dell’arcobaleno fino al violetto, e dove si staglia il profilo della sonda Solar Orbiter.

Powered by WPeMatico

Crab pulsar nella Nebulosa del Granchio

Tra gli oggetti astrofisici esotici che popolano il nostro universo, le stelle di neutroni spiccano per le condizioni estreme di densità, temperatura, campo magnetico e composizione della materia: questi oggetti compatti (la cui densità supera di diverse volte quella nucleare) permettono di testare la nostra comprensione delle fasi più dense della materia adronica (costituita da particelle soggette all’interazione forte, quali protoni, neutroni e quark) e le loro manifestazioni astronomiche stupiscono per la ricchezza dei fenomeni che possono essere osservati, sia attraverso l’intero spettro elettromagnetico, sia tramite l’emissione di onde gravitazionali e di neutrini.

Le pulsar, stelle di neutroni magnetizzate in rapida rotazione, emettono radiazione pulsata la cui regolarità supera quella degli orologi atomici. In molti casi, tuttavia, vengono osservati sporadici aumenti della frequenza di rotazione (glitches). Quelli più grandi sono spiegati dalla presenza di un superfluido neutronico all’interno della stella, che accumula temporaneamente energia rotazionale per poi cederla improvvisamente alla crosta osservabile, accelerandola. I pulsar glitches sono quindi una evidenza macroscopica della superfluidità nucleare in materia super‐densa e permettono di investigare le sue proprietà.

In un articolo pubblicato su Nature Astronomy, un gruppo di fisici teorici guidati da Pierre Pizzochero, professore all’Università Statale di Milano e associato all’Infn – ai quali afferisce anche uno dei coautori dello studio, il dottorando Marco Antonelli – ha proposto un modello realistico per il serbatoio di energia rotazionale, basato sull’interazione con la materia normale delle linee di vortice quantizzate presenti nel superfluido ruotante. Il modello rivela una robusta relazione inversa fra la massa della pulsar e il massimo glitch possibile, e quando accoppiato ad osservazioni del massimo glitch registrato permette di vincolare significativamente la massa stellare, un parametro astrofisico fondamentale di difficile misurazione.

La rilevanza dello studio è duplice: oltre a permettere una stima di massa anche per stelle di neutroni isolate, il modello unifica la descrizione dei glitches “giganti”, correlando naturalmente la diversa fenomenologia osservata con la massa della pulsar. «Future osservazioni di pulsar glitches in sistemi binari», dice  Pizzochero, «permetteranno di verificare e calibrare il modello, vincolando a loro volta vari parametri microscopici della superfluidità nucleare, la cui trattazione teorica è tuttora affetta da notevoli incertezze».

Fonte: comunicato stampa UniMi

Per saperne di più:

Powered by WPeMatico

La figura illustra una fetta della più grande mappa tridimensionale dell’universo mai realizzata. La Terra è a sinistra e le distanze a cui si trovano galassie e quasar sono indicate dal tempo che occorre alla luce per propagarsi nello spazio prima di raggiungere i nostri strumenti. La posizione dei quasar è indicata da punti rossi mentre quella delle galassie più vicine, identificate dalla survey Sdss, è mostrata da punti gialli. Nella parte estrema, a destra, è rappresentato il limite dell’universo osservabile, da cui proviene la radiazione cosmica di fondo, la luce più antica. La parte in mezzo alla figura, cioè lo spazio vuoto tra i quasar e la parte estrema dell’universo osservabile, rappresenta la cosiddetta “età oscura” dell’universo, l’epoca che precede la formazione delle stelle e galassie. Crediti: Anand Raichoor (École polytechnique fédérale de Lausanne, Switzerland) e Sdss collaboration

Gli astronomi che lavorano al progetto Sloan Digital Sky Survey (Sdss) hanno realizzato la prima mappa tridimensionale della struttura su larga scala dell’universo basata interamente sulla posizione dei quasar, oggetti incredibilmente brillanti e puntiformi dove risiedono buchi neri supermassivi. La mappa permette non solo di misurare in maniera più accurata la storia dell’espansione cosmica, fino all’epoca in cui l’universo aveva un’età inferiore a tre miliardi di anni, ma anche di avere maggiori indizi sull’energia oscura, quell’enigmatica componente che sembra essere la principale indiziata dell’espansione cosmica accelerata. I risultati di questo studio sono riportati su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

L’esperimento eBoss (Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey), estensione della survey Sdss, ha permesso agli scienziati di misurare la posizione di quasar distanti, oggetti estremamente brillanti caratterizzati da un disco di accrescimento di materia in orbita attorno a buchi neri supermassivi che risiedono nei loro nuclei. La luce che proviene da questi oggetti risale all’epoca in cui l’universo aveva un’età compresa tra 3-7 miliardi di anni, molto prima che la Terra si formasse.

I risultati di questo studio sono in accordo con il modello standard della cosmologia, che resiste ormai da circa 20 anni. In questo modello, l’universo segue le predizioni della relatività generale ma include delle componenti che non sono completamente note, nonostante gli scienziati sono in grado di misurarne gli effetti. Assieme alla materia ordinaria di cui sono formate stelle e galassie, l’energia oscura rappresenta all’epoca attuale la porzione dominante del contenuto materia-energia dell’universo e sembra la principale responsabile dell’espansione cosmica accelerata.

«Anche se sappiamo come funziona la gravità, non conosciamo tutto, perché rimane la questione di capire cos’è esattamente l’energia oscura», spiega Will Percival dell’University of Portsmouth, responsabile del progetto scientifico eBoss e coautore dello studio. «Vorremmo saperne di più su questa enigmatica componente, non introducendo ipotesi alternative ma portando vere prove scientifiche. In tal senso, la survey eBoss ci sta fornendo sempre nuovi indizi che ci aiutano a comprendere l’universo».

Per costruire la mappa, i ricercatori hanno utilizzato il telescopio Sloan di 2,5m, osservando più di 147mila quasar. Gli autori hanno potuto ricavare la distanza di questi oggetti che è stata poi utilizzata per creare la mappa tridimensionale della loro posizione. Ma per analizzare la storia dell’espansione cosmica, gli astronomi hanno dovuto fare un ulteriore passo per misurare le tracce lasciate dalle onde sonore che si sono propagate durante le epoche cosmologiche primordiali: stiamo parlando delle “oscillazioni acustiche barioniche” (baryon acoustic oscillations, Bao).

Queste onde sonore si propagarono quando l’universo era molto più caldo e denso rispetto alle condizioni attuali. Trascorsi 380mila anni dopo il Big Bang, lo stato fisico dell’universo cambiò improvvisamente e le onde sonore rimasero, per così dire, “congelate” nello spazio. Dunque, le tracce della loro presenza sono oggi impresse nella struttura tridimensionale dell’universo. La buona notizia sulla formazione delle onde sonore congelate, cioè delle oscillazioni acustiche barioniche originali, è che il processo che le ha generate è molto semplice. Perciò, sappiamo come esse dovevano apparire alle epoche primordiali.

Quando si osserva la struttura tridimensionale dell’universo oggi, si nota che essa contiene quelle stesse onde sonore, diventate ora più grandi a causa dell’espansione cosmica. Perciò la loro attuale dimensione può essere usata come “regolo standard” per misurare le distanze cosmologiche. «Utilizziamo i metri per misurare piccole unità di lunghezza, i chilometri per le distanze tra città e le Bao per misurare le distanze tra galassie e quasar», dice Pauline Zarrouk dell’University Paris-Saclay, coautrice dello studio che ha analizzato i dati sulla distribuzione delle dimensioni relative alle oscillazioni acustiche barioniche.

Al momento, i risultati di queste misure coprono un intervallo temporale in cui non erano mai state osservate prima, cioè quando l’universo aveva un’età compresa tra 3-7 miliardi di anni, più di 2 miliardi di anni prima che si formasse il nostro pianeta. «I nostri risultati sono consistenti con la teoria di Einstein», aggiunge Hector Gil-Marin del Laboratoire de Physique Nucléaire et de hautes Énergies a Parigi, coautore dello studio che si è occupato dell’analisi dei dati. «Ora abbiamo le misure delle onde sonore che coprono un determinato intervallo di distanze cosmologiche ed esse puntano tutte alla stessa cosa: un modello semplice che concorda molto bene con le osservazioni».

L’esperimento eBoss continuerà ad utilizzare il telescopio Sloan situato all’Apache Point Observatory nel New Mexico, per osservare sempre più quasar e le galassie più vicine, incrementando così la dimensione della mappa. Al termine del progetto, inizierà una nuova generazione di survey tra cui l’esperimento Desi (Dark Energy Spectroscopic Instrument) e la missione Euclid dell’ESA. Queste osservazioni permetteranno di aumentare l’accuratezza delle mappe almeno di un fattore dieci rispetto alla mappa ottenuta da eBoss in modo da avere informazioni ancora più dettagliate sull’energia oscura.


Per saperne di più:

Powered by WPeMatico

Il telescopio Ruths, con il quale è stata condotta l’osservazione, fu realizzato interamente in Italia, e rappresentò negli anni ‘60 il primo esempio al mondo di utilizzo di specchi di alluminio per osservazioni ottiche

Non capita tutti i giorni di firmare una scoperta scientifica già durante gli anni d’università. E non capita certo tutte notti di veder morire una stella sotto i propri occhi. Ebbene, è ciò che è accaduto qualche sera fa a sette studenti dell’Università Statale di Milano, durante una serata al telescopio per il corso di Astronomia II. Francesco Della Penna, Stefano Garofolo, Filippo Monteverdi, Beatrice Eleonora Moreschi, Alessandra Prato, Mirko Salimbeni e Michele Zizioli – questi i nomi dei sette giovani astronomi – non sono stati esattamente i primi al mondo a vedere la supernova SN 2017eaw, così si chiama la stella esplosa. Ci sono però andati molto vicini: l’avvistamento numero uno è avvenuto la notte del 14 maggio dalla California, ma loro sono stati comunque abbastanza rapidi da guadagnarsi un ATel, un telegramma astronomico: un’agile pubblicazione immediata del risultato – una sorta di tweet delle pubblicazioni scientifiche.

A guidare i sette studenti nell’osservazione, due astronomi dell’Inaf di Brera, Paolo D’Avanzo e Anna Wolter, che insieme a Stefano Covino gestiscono l’attività sperimentale del corso presso la sede di Merate dell’Osservatorio. 

D’Avanzo, ci dia anzitutto qualche coordinata. Non della supernova, a quella ci arriviamo tra poco, ma della scoperta. Che giorno era e cosa stavate facendo?

«Semmai che notte era. La notte tra il 15 e il 16 maggio. Una notte sufficientemente buia (la Luna non era ancora sorta al momento delle osservazioni) e fortunatamente non tempestosa (il cielo si era da poco schiarito). Ci trovavamo nella cupola del telescopio Ruths, da 1.34 metri di diametro, situato nella sede di Merate (in provincia di Lecco) dell’Osservatorio astronomico di Brera. Oltre a me e alla mia collega Anna Wolter c’erano gli studenti del “gruppo 3” del corso di Astronomia II dell’Università degli Studi di Milano. Cosa stavamo facendo? Osservazioni al telescopio, naturalmente».

Cosa s’insegna, nel corso di Astronomia II?

«Il corso è tenuto in università dal professor Marco Bersanelli e fa parte del piano di studi della laurea magistrale in fisica. Da diversi anni, è in corso una collaborazione con l’Inaf di Brera, che gestisco assieme ai colleghi Anna Wolter e Stefano Covino. Sono previste lezioni introduttive sulla strumentazione e tecniche di analisi dati ottici, serate osservative al telescopio della sede di Merate e una sessione pratica durante la quale gli studenti riducono e analizzano i dati che hanno raccolto. L’obiettivo è proporre agli studenti del corso una sorta di esperienza diretta da astronomi osservativi. Siamo contenti di poter dire che questa iniziativa, ormai consolidata, trova sempre un riscontro molto positivo da parte degli studenti. Un buon esempio di collaborazione tra Inaf e Università».

Dunque eravate lì al telescopio a guardare il cielo… e cos’è successo?

«Solitamente durante le serate al telescopio osserviamo oggetti “noti”, come stelle variabili o ammassi. Teniamo però sempre d’occhio gli ATel (Astronomer’s Telegrams), dove vengono riportati i risultati di osservazioni di oggetti astronomici transienti e variabili, per verificare se possa esserci una qualche sorgente interessate e, soprattutto, alla portata della nostra strumentazione. Il caso ha voluto che il giorno precedente alla nostra serata osservativa venisse riportata la scoperta di una supernova nella galassia Ngc 6946. Una galassia molto vicina a noi (così vicina che la sua distanza è molto difficile da misurare con precisione, ma è pari a circa 20 milioni di anni luce, sotto casa praticamente…), e soprannominata Fireworks Galaxy (galassia fuochi d’artificio) proprio per le numerose supernove osservate. Già dal pomeriggio sapevamo dunque di avere una supernova appena scoperta, vicina (quindi verosimilmente brillante) e visibile da Merate. Come resistere? Abbiamo quindi deciso che quella sera avremmo provato a osservarla».

Si ricorda chi è stato ad avvistarla per primo?

«È stato un vero e proprio lavoro di squadra. Una fase delicata delle osservazioni consiste nel “riconoscimento del campo”. Per assicurarsi che il telescopio sia puntato correttamente, si fa ricorso alle cosiddette finding charts: si recupera un’immagine di archivio della zona di cielo che si intende puntare e la si confronta con l’immagine presa al telescopio. Non è detto che le due immagini siano orientate allo stesso modo, che siano “profonde” allo stesso modo – che si vedano tutte le stelle in una e nell’altra immagine. Quindi, più occhi ci sono per il confronto e meglio è. E così abbiamo fatto anche noi. Tutti attorno allo schermo del computer, come a studiare una mappa del tesoro. “Che dici, queste tre stelle in fila che si vedono nell’immagine d’archivio potrebbero essere queste?”, “No, secondo me queste che sembrano formare un trapezio corrispondono a…”, “Aspetta, e se invece fossero queste altre…”. Come potete vedere dall’immagine allegata, siamo stati bravi nel gioco di “aguzzate la vista”».

La regione di cielo dove si trova la galassia Ngc 6946, all’interno della quale è esplosa la supernova SN 2017eaw, in un’immagine di archivio (a sinistra; fonte: Digitized Sky Survey) e nell’immagine ottenuta il 15 maggio 2017 con il telescopio Ruths della sede di Merate dell’Inaf di Brera (a destra). La posizione della supernova è indicata.

E alla fine chi erano i più emozionati? Gli studenti o voi docenti?

«Eravamo tutti molto soddisfatti. E infatti abbiamo deciso di fare a nostra volta un ATel per riportare i risultati dell’osservazione. Sia chiaro, non si tratta di un’osservazione di particolare rilevanza scientifica. La supernova è vicina e brillante, e infatti la si sta studiando in dettaglio da vari osservatori in tutto il mondo. Non sarà certo la nostra misura a fare la differenza. E infatti lo scopo dell’osservazione non è mai stato quello. L’obiettivo principale di questa attività è fornire agli studenti un’infarinatura di tecniche osservative e analisi dati. Oltre a questo, l’idea sarebbe di trasmettere agli studenti il messaggio che anche loro possono essere e saranno protagonisti della loro ricerca, che sono in grado di produrre nuove informazioni. Se poi questo si può fare osservando una supernova appena scoperta, potendo così anche pubblicare il risultato ottenuto, tanto meglio!»

Veniamo alla supernova scoperta: di che oggetto si tratta?

«Come detto prima, si tratta di un oggetto scoperto da poco. Stando alle prime classificazioni ottenute tramite spettroscopia sembrerebbe trattarsi di una supernova di tipo II, quindi originata dal collasso di una stella massiccia. In particolare sembrerebbe trattarsi di una tipo IIp, dove la ‘p’ sta per plateau. Si tratta di supernove che, dopo aver raggiunto il picco di luminosità, mostrano un decadimento più lento rispetto alle altre: un plateau, appunto, un appiattimento della loro curva di luce».

E ora? 30 e lode a tutti?

«Non siamo mica così freddi e materialisti! Andremo a berci una birra tutti assieme!»

Powered by WPeMatico

Il logo del progetto

Si chiama LedSat, è un cubesat proposto dal gruppo di ricerca dell’S5Lab della Sapienza – Università di Roma, ed è stato selezionato come unico satellite universitario italiano per la prima fase della seconda edizione del programma Fly Your Satellite! dell’Esa. Nell’arco dei prossimi due anni, LedSat verrà realizzato, provato e lanciato dalla Stazione spaziale internazionale, insieme ad altri cinque piccoli satelliti realizzati da gruppi provenienti da diverse università europee.

Il progetto è nato nell’ambito di un accordo di collaborazione scientifica tra il Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale della Sapienza – Università di Roma e l’Astronomy Department della Universty of Michigan. Gli studenti coinvolti appartengono ai corsi di laurea magistrale di Ingegneria aeronautica, spaziale e astronautica della Sapienza – Università di Roma. La missione di LedSat unisce l’esperienza nella realizzazione di cubesats alle attività di sorveglianza spaziale, coinvolgendo numerosi osservatori astronomici, tra i quali quello del Centro di geodesia spaziale di Matera dell’Agenzia spaziale italiana e il Zimmerwald Observatory dell’Università di Berna (Svizzera).

Parte del team LedSat al termine della presentazione del progetto presso Estec. Da sinistra: Fabrizio Piergentili, Luca Maioli, Lorenzo Frezza, Silvia Masillo, Alice Pellegrino, Andrea Gianfermo e Patrick Seitzer

L’osservazione ottica di satelliti in orbita bassa richiede che questi siano illuminati dalla luce del Sole e che la stazione di terra osservante sia in ombra. Questa condizione limita il tempo in cui è possibile osservare un oggetto orbitante attorno alla Terra. Dotando il satellite di un sistema di illuminazione proprio, si riesce ad osservarlo anche in assenza di illuminazione da parte della luce solare. LedSat prevede l’installazione a bordo di led di colori differenti in grado di lampeggiare con diverse frequenze.

La luce emessa dai led, misurata dalla rete di osservatori coinvolti nel progetto, permetterà di validare ed eventualmente aggiornare gli attuali metodi di determinazione orbitale e di assetto di satelliti e detriti spaziali. Inoltre, i led verranno utilizzati per provare un sistema di comunicazione ottica con il segmento di terra, che potrà essere usato da futuri satelliti come backup della tradizionale trasmissione in radio-frequenza.

Il gruppo di studenti, selezionato per il programma Fly Your Satellite!, ha già iniziato a lavorare con il supporto di professionisti del settore spaziale per essere pronti ad affrontare questa unica ed entusiasmante avventura.

Powered by WPeMatico