Sul limbo del Sole, una selva di getti si stagliano nell’immagine in alto della sequenza, presa dallo spettrografo della missione spaziale Iris della Nasa. Nel pannello centrale, la ricostruzione delle spicole prodotta dal modello al calcolatore realizzato dal team di ricercatori. Nel pannello in basso, la ripresa dello Swedish Solar Telescope al Roque de los Muchachos (La Palma, Spagna) mostra i getti di plasma al centro del disco solare, organizzati in strutture filiformi e di breve durata. Crediti: Nasa-Iris, Università di Oslo, Swedish Solar Telescope

A darne una descrizione dettagliata fu per primo Padre Angelo Secchi nel 1877, che le chiamò Spicule, un appellativo poi ufficializzato ed entrato nel vocabolario scientifico dei fisici solari di tutto il mondo. Da allora molti passi avanti sono stati fatti per comprendere l’origine e le proprietà delle spicole, veri e propri getti intermittenti di plasma che si propagano dalla cromosfera solare fino alla base della corona con velocità che possono superare i 500 mila chilometri l’ora.

In particolare, l’attenzione degli scienziati si è rivolta negli ultimi anni a studiare il ruolo di questi fenomeni nel trasportare energia nell’atmosfera solare, sospettando che potessero essere, se non l’unica, una delle principali fonti del riscaldamento della corona solare a temperature di milioni di gradi, uno degli enigmi non del tutto risolti che avvolge ancora lo studio della nostra stella.

Ora, per la prima volta, un gruppo di ricercatori guidati da Juan Martinez-Sykora del Bay Area Environmental Reasearch Institute a Petaluma e del Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory, entrambi in California, Stati Uniti, ha realizzato un modello al calcolatore elettronico che riesce a riprodurre con precisione la formazione spontanea e la propagazione delle spicole solari, evidenziando il loro legame con perturbazioni dei campi magnetici su piccola scala nell’atmosfera solare. Ma per avere la certezza dell’affidabilità delle simulazioni stesse, i ricercatori hanno fatto un ulteriore passo: confrontare i dati generati al computer con osservazioni reali di spicole ottenute da IRIS, Interface Region Imaging Spectrograph, l’osservatorio solare orbitante della NASA e della Spectograph di Imaging Interface Region e dallo Swedish Solar Telescope situato alle isole Canarie. E i risultati sembrano confermare la qualità e l’affidabilità delle loro simulazioni, che saranno così utili per determinare le interazioni tra campi magnetici e plasma solare che producono le spicole e aiutarci così a capire meglio come funziona la nostra stella a noi più vicina.

«Si tratta di un passo importante nella comprensione della natura di questi getti di plasma nell’atmosfera solare, ma anche un bellissimo esempio di come il Sole ci offra la possibilità di studiare processi di fisica fondamentale in condizioni difficilmente riproducibili in laboratorio, o direttamente osservabili in altri contesti astrofisici» commenta Marco Stangalini, ricercatore dell’Istituto nazionale di astrofisica a Roma. «La scoperta del legame tra questi getti di plasma e perturbazioni magnetiche su piccolissima scala è di fondamentale importanza non solo per la comprensione dei meccanismi di riscaldamento degli strati più esterni di stelle come il Sole, ma costituisce un importante elemento anche per la comprensione dei processi di accelerazione dei venti stellari. Nei prossimi anni, l’avvento dei telescopi solari di nuova generazione DKIST e EST permetterà di studiare con ulteriore dettaglio questi processi, osservando la nostra stella a scale spaziali mai esplorate prima (25 km sulla superficie del Sole), e fornendo ulteriori elementi utili per la comprensione di tali processi fisici, con molteplici ricadute in molti campi dell’astrofisica e della fisica del plasma».

Per saperne di più:

  • l’articolo su Science On the generation of solar spicules and Alfvén waves  di J. Martínez-Sykora, B. De Pontieu, V.H. Hansteen, V.H. Hansteen, L. Rouppe van der Voort, M. Carlsson, T.M.D. Pereira

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Cassiopeia A. Crediti: NASA

Cassiopeia A  è lo spettacolare, giovane residuo finale di una supernova di tipo IIb la cui luce ha raggiunto la Terra nel 1680. Si tratta di un oggetto studiato da anni dai ricercatori che però nasconde ancora dei misteri. Come ogni stella che esplode in una supernova, anche Cas A ha contribuito alla diffusione degli elementi chimici pesanti e di quelli radioattivi che sono ovunque nell’Universo. Niente di nuovo, quindi. Non esattamente, visto che, usando elaborate simulazioni al computer, i ricercatori dell’Istituto Max Planck per l’astrofisica, in Germania, e del centro di ricerca scientifica giapponese Riken, sono stati in grado di sostenere la teoria secondo la quale a innescare queste drammatiche esplosioni stellari siano i neutrini in fuga dalla stella di neutroni. Come è stato scoperto? Proprio grazie agli elementi radioattivi Titanio 44Nichel 56 (che decadono in calcio e ferro) la cui distribuzione spaziale è stata misurata dai ricercatori.

Evoluzione temporale dell’elemento radioattivo nichel 56 (56Ni) in una simulazione simulazione 3D di un’esplosione di una supernova causata dalla “fuga” di neutrini dalla stella di neutroni. Crediti: MPA

Cas A è la radiosorgente più brillante del cielo a frequenze superiori a 1 GHz ed è l’oggetto perfetto per “sezionare” e studiare nel dettaglio cosa accade a una stella quando esplode. Il processo fisico alla base delle deflagrazioni è però un puzzle che gli esperti cercano di risolvere da 50 anni. Quello che si sa con certezza è che quando il nucleo ferroso della stella raggiunge l’1,5 della massa del nostro Sole collassa sotto la sua stessa influenza gravitazionale formando una stella di neutroni (la cui temperatura può raggiungere i 500 miliardi di gradi Kelvin). Si tratta di un evento catastrofico: viene sprigionata un’energia indescrivibile, per la maggior parte tramite l’emissione di neutrini (al secolo “le particelle fantasma”, le più abbondanti in tutto l’Universo) che si formano proprio all’interno di questa stella cosiddetta “degenere” appena nata e che giocano un ruolo chiave nel processo fisico che porta alla fine della stella.

«Nell’esplosione di stelle massicce la maggior parte dell’energia è dispersa sotto forma di neutrini che si propagano in modo quasi indisturbato e senza essere visibili», ci ha spiegato Enrico Cappellaro, astronomo dell’Istituto nazionale di astrofisica a Padova. «Il fenomeno luminoso che vediamo è la conseguenza di una piccola frazione di neutrini che si deposita negli strati esterni della stella che esplode. Questo studio spiega come sia importante capire esattamente come i neutrini si depositano».

Nell’immagine potete osservare il titanio radioattivo (in blu) e il ferro (in bianco e rosso) nei resti della supernova Cas A. Crediti: Macmillan Publishers Ltd: Nature; from Grefenstette et al., Nature 506, 339 (2014); Fe distribution courtesy of U.~Hwang.

Mentre i neutrini fuoriescono copiosamente dall’interno caldo della stella di neutroni, una piccola frazione viene assorbita nel gas circostante. Questo riscaldamento causa movimenti violenti del gas (pensate a una pentola di acqua in ebollizione). Quando il gorgogliamento del gas diventa sufficientemente potente, gli strati esterni della stella morente vengono espulsi nello spazio circostante e con loro tutti gli elementi chimici che la stella ha prodotto con le fissioni nucleari durante la sua vita.

«In effetti è da qui che si comincia a capire come il materiale prodotto si diffonde nello spazio. È importante perché fra il materiale espulso ci sono gli elementi chimici pesanti (come ossigeno, calcio, ferro) che poi sono i mattoni su cui nasce la vita», ha aggiunto Cappellaro. Vengono creati anche nuovi elementi come quelli radioattivi, che rendono la supernova luminosa per molti anni.

Cas A è a 11 mila anni luce anni luce da noi. «È già abbastanza vecchia da mostrare per intero la sua struttura spaziale ma non troppo da essersi completamente dissolta nello spazio». Ma per avere le prove definitive del coinvolgimento dei neutrini in questa esplosione, saranno necessari altri test. 

Per saperne di più:

Leggi lo studio su The Astrophysical Journal“Production and Distribution of 44Ti and 56Ni in a Three-dimensional Supernova Model Resembling Cassiopeia A”, di Annop Wongwathanarat, Hans-Thomas Janka, Ewald Müller, Else Pllumbi e Shinya Wanajo

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Ecco come appare la superficie di Marte vista da AEGIS. Tutti i target individuati dal programma di intelligenza artificiale sono evidenziati: quelli blu sono rigettati, quelli rossi sono quelli che invece vengono mantenuti. Il bersaglio migliore viene evidenziato in verde, se c’è un secondo preferito, viene evidenziato in arancione. Crediti: NASA/JPL-Caltech

Si chiama Aegis, ovvero Autonomous Exploration for Gathering Increased Science, il software che ha indirizzato il rover Nasa Curiosity, e in particolare lo strumento ChemCam, verso gli obiettivi ritenuti di interesse per ben 54 volte dal 2016. La ChemCam è un sistema cosiddetto Libs (laser induced breakdown spectroscopy, una tecnica che permette di effettuare analisi sia qualitative che quantitative) che può individuare una roccia a distanza di 7 metri e vaporizzarne una piccola quantità per analizzare lo spettro della luce emessa usando la micro-imaging camera con campo visivo di 80 microradianti.

In un articolo uscito su Science Robotics vengono descritti gli eccezionali risultati ottenuti da Aegis, che si è dimostrato fondamentale nel guidare il rover in giro per il Pianeta rosso, soprattutto nei momenti in cui le comunicazioni con il centro di controllo a Terra sono interrotte.

La ChemCam di cui è dotato Curiosity è un sistema cosiddetto Libs (laser induced breakdown spectroscopy, una tecnica che permette di effettuare analisi sia qualitative che quantitative) che può individuare una roccia a distanza di 7 metri e vaporizzarne una piccola quantità per analizzare lo spettro della luce emessa. Credit: Nasa/Jpl-Caltech/Lanl/J.-L. Lacour, Cea

«Il tempo è prezioso su Marte» dice Raymond Francis, del Jet Propulsion Laboratory della Nasa e primo autore dell’articolo «Aegis ci permette di sfruttarlo al meglio, rendendo Curiosity operativo in modo autonomo anche mentre sulla Terra stiamo prendendo altre decisioni». Ogni giorno, infatti, anche se il team a Terra non è in contatto programma una serie di azioni basate sulle immagini e sui dati raccolti il giorno precedente, che il sistema esegue in autonomia. Se la lista comprende un “giro”, AEGIS spinge Curiosity ad esplorare nuove zone nei dintorni, ore prima che vengano ricevute le istruzioni da Terra e gli permette di colpire in autonomia rocce che gli scienziati potrebbero voler investigare.

«L’obiettivo è di fornire il maggior numero di informazioni possibili al team di ricerca», aggiunge Tara Estlin, co-autrice del paper e team leader di Aegis. «Aegis ha aumentato il numero di dati raccolti dalla ChemCam, operando nei momenti nei quali altrimenti il rover sarebbe stato inattivo e in attesa di istruzioni».

Prima dell’impiego di Aegis l’unico modo in cui la ChemCam agiva in assenza di istruzioni precise sugli obiettivi da colpire era sparando alla cieca, sfruttando solo una traiettoria pre-programmata del laser. «La metà delle volte colpiva il terreno, cosa comunque utile, ma le misurazioni sulle rocce per noi sono decisamente più interessanti», aggiunge Francis. Grazie all’intelligenza artificiale Curiosity è in grado di studiare specifici tipi di conformazioni rocciose, individuabili dalla forma, dalla grandezza o dal colore. Aegis sfrutta infatti la “vista” del rover per individuare I bersagli. Il software è inoltre in grado di correggere autonomamente gli errori di puntamento su scale molto piccole.

Insomma, l’intelligenza artificiale sembra essere uno strumento di grande successo e pare addirittura aver superato notevolmente i risultati attesi. Per questo è già stato deciso che il software Aegis sarà a bordo anche delle prossima missione Nasa Mars 2020, per supportare lo svolgimento delle analisi che saranno effettuate dalla nuova generazione di ChemCam, la cosiddetta SuperCam.

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Come un vero e proprio “telescopio naturale” nello spazio, la forza di gravità esercitata dall’ammasso di galassie in primo piano MACS J2129-0741 ingrandisce, rende più brillante e distorce la ben più lontana galassia MACS2129-1, evidenziata nel riquadro superiore. Il riquadro centrale offre una vista completa dell’oggetto celeste, mentre quello in basso mostra la galassia come apparirebbe senza le distorsioni introdotte dall’ammasso in primo piano. Crediti: NASA, ESA, e S. Toft (University of Copenhagen), M. Postman (STScI) e il team CLASH

MACS2129-1 è una galassia lontanissima, a 10 miliardi di anni luce da noi, quando l’Universo aveva appena 3 miliardi di anni, che appare priva di zone dove si stanno formando nuove stelle, ma le cui stelle sorprendentemente sono disposte in un disco in rapida rotazione, proprio come la Via Lattea. A scoprire questa galassia, dalla conformazione simile alla nostra, giovane, assai massiccia ma già “morta” in un’epoca nella quale invece l’universo ha mostrato il massimo ritmo di produzione di nuovi astri, è stato un team internazionale di ricercatori, tra cui Anna Gallazzi e Stefano Zibetti dell’Istituto nazionale di astrofisica di Firenze, e guidato da Sune Toft, dell’Istituto Niels Bohr (NBI) dell’Università di Copenhagen, in Danimarca. Mai prima d’ora era stata osservata una galassia primordiale  di grande massa che mostrasse allo stesso tempo di possedere un disco stellare ben ordinato e un tasso di formazione stellare praticamente nullo: MACS2129-1 mette in crisi le più accreditate teorie secondo le quali solo eventi catastrofici, che rimescolano le stelle e distruggono le ordinate strutture dei dischi trasformandoli in sferoidi, sono in grado di interrompere la formazione stellare in queste enormi galassie primordiali. Lo studio viene pubblicato sull’ultimo numero della rivista Nature.

Le proprietà di MACS 2129-1 raccolte grazie alle osservazioni del Very Large Telescope (VLT) dell’ESO  e del telescopio spaziale Hubble di NASA ed ESA sono decisamente fuori dal comune: la sua massa è circa il triplo della nostra Via Lattea, ma le sue dimensioni rispetto ad essa sono pari alla metà. Lo studio sui moti delle stelle di MACS2129-1 mostrano che esse ruotano attorno al centro ad oltre 500 chilometri al secondo, due volte più veloci di quelle della nostra Galassia.

Le galassie sono sistemi stellari che gli astronomi raggruppano in due categorie principali: a spirale, dalla tipica forma di disco, come la Via Lattea, ed ellittiche. Una delle differenze più importanti tra le due è che, mentre le galassie a spirale sfornano nuove stelle trasformando il gas al loro interno, le ellittiche hanno smesso di farlo da lungo tempo, e per questo viene loro assegnato l’appellativo di “morte”. Inoltre, anche i moti delle stelle al loro interno sono alquanto diversi: nella Via Lattea e in altre galassie simili, le stelle ruotano con regolarità in modo approssimativamente circolare attorno al centro, mentre gli astri nelle galassie di forma ellittica seguono percorsi decisamente più caotici.

I motivi per i quali le galassie ellittiche hanno smesso di produrre nuove stelle già in epoche remote nella storia dell’universo sono ancora tutt’altro che chiari. Le teorie oggi più accreditate suggeriscono che gli scontri tra galassie possano avere in alcuni casi innescato una super produzione stellare, comprimendo nelle regioni centrali tutto il gas disponibile, che poi si è condensato in nuovi astri. Questi scontri non lascerebbero alcuno scampo ai dischi originari, riducendo le galassie a sferoidi con stelle in moto disordinato.

Questa rappresentazione artistica mostra come apparirebbe la galassia MACS2129-1 (a destra) in confronto alla nostra, la Via Lattea (a sinistra). Anche se dotata di una massa tripla, MACS2129-1 ha una dimensione pari a circa la metà e le sue stelle ruotano al doppio della velocità di quele nella Via Lattea. Le regioni di color blu nella nostra Galassia indicano la presenza di stelle in formazione mentre MACS2129-1 è di colore giallo, a testimonianza di popolazioni stellari di età più avanzata e dell’assenza di giovani astri. Crediti: NASA, ESA, and Z. Levy (STScI)

«Gli spettri ottenuti con il VLT ci hanno permesso di stabilire senza alcun dubbio che la galassia MACS2129-1, al momento in cui la osserviamo, ha smesso di formare nuove stelle già da un miliardo di anni» sottolinea Anna Gallazzi, co-autrice dello studio, che ha eseguito l’analisi del contenuto stellare della galassia. «In altre parole, è una galassia “morta”, come usano dire gli astronomi. La quantità di stelle che ospita e il loro grado di arricchimento chimico, in tutto simili a quello di galassie ‘morte’ esistenti nell’universo locale, dimostrano che MACS2129-1 ha già raggiunto la sua maturità appena 3 miliardi di anni dopo il Big Bang». Qualcosa però non torna: a differenza delle galassie morte più vicine a noi, caratterizzate da forma sferoidale e stelle in moto disordinato, MACS2129-1 ha una forma a disco, come la nostra Via Lattea, e ruota molto rapidamente. E questo è incompatibile con la teoria degli scontri.

Se i ricercatori sono riusciti ad analizzare così in dettaglio la remota galassia, è anche grazie al fatto che essa si trova esattamente dietro un ammasso di altre galassie più vicine a noi che si è trasformato in una vera e propria lente naturale, amplificando e ingrandendo l’immagine di MACS2129-1, permettendo di studiare la distribuzione delle stelle nella galassia e i loro moti.

«Se, per un verso, le immagini del telescopio spaziale Hubble sono state fondamentali per ricostruire il funzionamento della complessa lente gravitazionale attraverso cui vediamo la galassia MACS2129-1 e correggerne quindi le distorsioni, il contributo da terra del VLT di ESO con il suo spettrografo XShooter è stato cruciale per poter determinare la natura di questa galassia quale disco rotante. Ulteriori osservazioni su altre galassie con i telescopi di nuova generazione, come il James Webb Space Telescope e l’Extremely Large Telescope ci permetteranno di stabilire l’eccezionalità o meno di sistemi come MACS2129-1 nell’universo primordiale» dice Stefano Zibetti, che ha analizzato gli spettri per isolare il contributo delle stelle da quello del gas interstellare e ha elaborato i modelli che hanno consentito di interpretarli in termini di proprietà delle popolazioni stellari.

Per saperne di più:

  • Leggi sul sito della rivista Nature l’articolo A massive, dead disk galaxy in the early Universe di Sune Toft, Johannes Zabl, Johan Richard, Anna Gallazzi, Stefano Zibetti, Moire Prescott, Claudio Grillo, Allison W. S. Man, Nicholas Y. Lee, Carlos Gómez-Guijarro, Mikkel Stockmann, Georgios Magdis e Charles L. Steinhardt
  • La notizia sul sito dell’Hubble Space Telescope

 

 

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Rappresentazione artistica della missione Laser Interferometer Space Antenna (Lisa), un osservatorio spaziale per le onde gravitazionali composto da una flotta di tre satelliti che verranno lanciati nel 2034. Si tratta della terza grande missione (L3) del piano di osservazzione cosmica dell’Esa. Crediti: AEI/Milde Marketing/Exozet

Come la missione Plato (PLAnetary Transit and Oscillations of stars), anche il trio di satelliti della missione Lisa (Laser Interferometer Space Antenna) è stato inserito nel programma scientifico dell’Agenzia spaziale europea (Esa). Si tratta di un passaggio cruciale, perché si può adesso passare alla fase successiva in vista della costruzione vera e propria e del lancio previsto nel 2034. Questo osservatorio spaziale verrà utilizzato dai ricercatori di tutto il mondo per rilevare le onde gravitazionali, tema – questo – al centro della classe di missione L3.

Le sonde lavoreranno insieme a una distanza di 2,5 milioni di chilometri l’una dall’altra, seguendo un’orbita attorno al Sole alla distanza di circa 50 milioni di chilometri dalla Terra, alla ricerca di increspature nel tessuto spazio-tempo provocate da oggetti celesti con una gravità molto forte, come coppie di buchi neri in via di coalescenza. Per rinfrescarvi la memoria, il 4 gennaio di quest’anno i ricercatori della collaborazione Ligo/Virgo hanno identificato, per la terza volta, una sorgente di onde gravitazionali generate dalla fusione di un sistema binario di buchi neri. Albert Einstein aveva predetto tutto questo più di 100 anni fa nella sua Teoria della Relatività Generale. Studiando le onde gravitazionali (soprattutto dallo spazio – come farà Lisa) gli scienziati potranno risolvere molti misteri a cui gli astronomi ancora non hanno dato risposta.

Rappresentazione artistica di Lisa Pathfinder in viaggio verso il suo punto di osservazione. Crediti: ESA/C. Carreau

Ognuna delle tre sonde della missione Lisa conterrà due masse di prova, come quella che è attualmente operativa su Lisa Pathfinder. Per rivelare eventuali segnali riconducibili alle onde gravitazionali, le masse di prova dovranno essere protette da qualsiasi possibile sorgente di disturbo durante il volo e dovranno essere isolate da tutte le forze esterne e interne tranne la gravità, un requisito fondamentale per misurare eventuali distorsioni causate dal passaggio di un’onda. Sarà proprio questa distorsione a modificare (anche se solo di pochi milionesemi di micron) il tessuto spazio-temporale e andrà rilevata con estrema precisione. A fine mese, la sonda pathfinder terminerà il suo lavoro.

A Madrid, il Science Program Committee dell’Esa ha anche approvato la partecipazione a Proba-3una missione tecnologica per la validazione di tecnologie di satelliti in formazione di volo. In orbita terrestre, due satelliti separati da 150 metri e allineati verso il Sole creeranno, per qualche ora ad ogni orbita, delle eclissi artificiali. Queste permetteranno per la prima volta osservazioni dallo spazio della corona solare ottenibili da terra solamente per pochi minuti, durante le rare eclissi naturali. L’Istituto nazionale di astrofisica sarà responsabile dell’innovativo sistema di metrologia per la formazione di volo del coronografo ed effettuerà la calibrazione di quest’ultimo. Il lancio è previsto nel 2019.

Guarda il video su Media Inaf TV:

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La missione Plato (PLAnetary Transit and Oscillations of stars) è stata adottata ufficialmente nel programma scientifico dell’Agenzia Spaziale Europea (Esa), e passa quindi dalla fase progettuale a quella definitiva della sua realizzazione. Nei prossimi mesi le industrie verranno sollecitate a inviare offerte per la costruzione del veicolo spaziale. La decisione è stata presa a Madrid durante l’incontro dell’Esa Science Program Committee, garantendo la prosecuzione del piano europeo Cosmic Vision 2015-2025.

Plato è un satellite tecnologicamente molto sofisticato, composto da una batteria di 26 piccoli telescopi che insieme coprono un enorme campo di vista, in grado di osservare per la prima volta contemporaneamente immense zone di cielo. La missione sarà lanciata nel 2026 con un razzo Soyuz-Fregat dalla Guyana Francese e andrà a inserirsi in orbita attorno al punto Lagrangiano L2, uno dei punti di equilibrio del sistema Sole-Terra, a un milione e mezzo di chilometri da noi. Da lì comincerà la sua missione di ricerca di pianeti che orbitano attorno alle stelle più vicine, scandagliano oltre metà del cielo. Lo scopo della missione è fare un censimento dei pianeti di massa simile alla Terra, misurandone la dimensione, la massa e l’età con precisione mai raggiunta prima. Plato permetterà di vedere per la prima volta i sistemi solari simili al nostro, di capire quanto questi siano frequenti e di comprendere quanto frequentemente si realizzano nel cosmo le condizioni per lo sviluppo della vita.

Grazie al supporto dell’Agenzia spaziale italiana, Plato porterà a bordo diversi strumenti frutto dell’ingegno italiano. In particolare i 26 telescopi, caratterizzati da un campo di vista simile a quello dell’occhio umano, sono estremamente innovativi, nascono nei laboratori dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) di Padova, Catania e Milano, e saranno costruiti nei laboratori della Leonardo di Firenze con la collaborazione dell’Università di Berna, della TAS Italia e di Medialario. Anche il computer che controlla gli strumenti a bordo sarà fornito dall’Italia, progettato sotto responsabilità di ricercatori Inaf delle sedi di La Palma, Firenze e Roma, sarà costruito dalla Kayser Italia. Inoltre, l’Asi Ssdc costruirà una parte decisiva del segmento di terra della missione, mentre il catalogo di stelle che saranno scrutinate da Plato sarà fornito dall’Università di Padova.

La superficie di un pianeta extrasolare, nel rendering di un artista. Crediti: IAU / L. Calçada.

La superficie di un pianeta extrasolare, nel rendering di un artista. Crediti: IAU / L. Calçada.

«La missione Plato è stata fortemente sostenuta dall’Asi, non solo per la valenza scientifica della ricerca di esopianeti, ma anche per valorizzare la capacità di realizzare in Italia i telescopi e l’elettronica di controllo dello strumento, per i quali la comunità scientifica e l’industria italiana possiedono una leadership indiscussa in Europa» dice Barbara Negri, responsabile dell’Unità esplorazione e osservazione dell’universo dell’Asi. «Plato, che seguirà di qualche anno la missione Cheops, sposterà la frontiera della ricerca di possibili pianeti abitabili dal nostro sistema solare ai sistemi planetari di altre stelle vicine».

«La notizia ci coglie mentre siamo riuniti a Stoccolma proprio per fare il punto sullo stato del progetto» commenta Isabella Pagano, ricercatrice dell’Inaf e responsabile scientifico per l’Italia della missione Plato. «Non poteva esserci momento migliore per segnare una data che cambierà la storia sulla ricerca degli esopianeti nei prossimi decenni. La strada per trovare pianeti abitabili attorno a stelle vicine a noi è stata definitivamente tracciata».

Una volta lanciato, Plato sorveglierà quindi un milione di stelle per più di 4 anni e sarà in grado di individuare fra queste quelle con le caratteristiche – dimensione, temperatura, composizione – adatte ad ospitare pianeti che potenzialmente possano portare allo sviluppo della vita.

Per saperne di più:

  • Leggi su Media Inaf le notizie sulla missione Plato

Guarda il video su Media Inaf TV:

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Crediti: Ng et al., 2017.

Una curiosa struttura a bolla è stata identificata in corrispondenza della pulsar PSR J1015-5719: ribattezzata G283.1-0.59, è molto probabilmente una Pulsar Wind Nebula. I risultati dello studio sono pre-pubblicati su arXiv.

Situata a oltre 16mila anni luce dalla Terra, PSR J1015-5719 è una pulsar energetica che compie un giro completo attorno al proprio asse in appena 0,14 secondi e che ha un’età stimata di circa 39mila anni. Rilevata per la prima volta nel 2003 grazie ai dati della Parkes Multibeam Pulsar Survey, la pulsar si trova nei pressi della sorgente a raggi gamma 3EG J1014-5705, ma fino a oggi non è stata trovata alcuna emissione pulsante in gamma o corrispondente alla posizione della pulsar. Va esclusa dunque la possibilità che si tratti di una sovrapposizione di impulsi, un dato peraltro già confermato dall’assenza di corrispondenze nell’infrarosso, nell’ottico e nella banda X.

Ora nuovi risultati mostrano una curiosa struttura a bolla associata a PSR J1015-5719. I dati del Molonglo Observatory Synthesis Telescope (MOST) e dell’Australia Telescope Compact Array (ATCA), entrambi su territorio australiano, mostrano che potrebbe trattarsi di un raro caso di Pulsar Wind Nebula con fronte d’urto a bassa velocità.

«La scoperta e lo studio della nebulosa radio G283.1−0.59 potrebbe costituire un passo importante per la comprensione delle nebulose di sincrotrone associate a pulsar in moto supersonico (gli esempi più noti sono la Guitar Nebula e Mouse). Sebbene mostri una piccola dimensione angolare e quindi sia un oggetto osservativamente difficile, le mappe di alta qualità ottenute con ATCA forniscono parecchie informazioni rilevanti per caratterizzarne la struttura e la fisica coinvolta», spiega Rino Bandiera dell’Istituto nazionale di astrofisica e fra gli autori della ricerca.

«Particolarmente interessante è la struttura a bolla osservabile ad una certa distanza dalla pulsar: le sue caratteristiche spettrali indicano come molto probabile che gli elettroni relativistici che vediamo nell’emissione di sincrotrone radio siano stati accelerati attorno alla vicina pulsar; la chiara forma circolare della bolla suggerisce che sia attualmente in fase di espansione e che, quindi, al suo interno la pressione sia superiore a quella esterna. La struttura dei campi magnetici nella bolla tuttavia è molto ordinata e mostra campi magnetici radiali corrispondenti ai settori più brillanti del bordo. Nello sforzo di combinare tutti questi e altri indizi in un quadro coerente, lo scenario che risulta più probabile è che qualche tipo di instabilità abbia generato la sottospecie di “ernia” visibile in coda alla pulsar: parte degli elettroni accelerati nei pressi della pulsar si vanno ad accumulare qui (e sono responsabili dell’eccesso di pressione) mentre i campi magnetici, che si mantengono abbastanza ordinati, li intrappolano in quella che potremmo definire una bottiglia magnetica», sottolinea Bandiera. 

Un tale scenario, sebbene molto suggestivo, potrà essere verificato solo grazie a future e più dettagliate osservazioni.

Per saperne di più:

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Confronto fra il Sole e le dimensioni tipiche di stelle di piccola massa, nane brune e pianeti. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Ucb

Esiste un anello di congiunzione tra le stelle ed i pianeti gassosi: le nane brune. Queste “stelle mancate” hanno una massa che va dalle 13 alle 80 masse gioviane: quanto basta per produrre energia bruciando deuterio, ma non per bruciare idrogeno come le stelle di sequenza principale.

Non è ancora chiaro se le nane brune si formino in modo simile ai pianeti o alle stelle. I pianeti si formano dai dischi protoplanetari attorno stelle giovani. In particolare due meccanismi sono stati proposti per i pianeti gassosi: l’accrescimento di gas su un nucleo roccioso massivo (core-accretion) o a seguito della frammentazione per instabilità del disco (disc instability). Le stelle invece si formano dalla contrazione gravitazionale di nubi di gas, con un processo che ha ancora molti punti oscuri.

Uno studio pubblicato a inizio giugno su Astronomy & Astrophysics, “Searching for chemical signatures of brown dwarf formation”, condotto da Jesus Maldonado, dell’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Palermo in collaborazione con Eva Villaver dell’Universidad Autónoma di Madrid (Spagna), prova ora a fare luce sul processo di formazione delle nane brune in modo indiretto: studiando la composizione delle loro compagne. Nell’articolo è presentata l’analisi di spettri ad alta risoluzione, ottenuti con vari strumenti, di 53 stelle di classe spettrale FGK classificate come compagne di nane brune in sistemi binari: lo scopo è quello di ricercare differenze nelle abbondanze chimiche tra le stelle che ospitano nane brune massive (quelle con massa superiore a 42.5 masse gioviane) e non massive. I risultati sono poi confrontati con le abbondanze chimiche di stelle con pianeti gassosi.

Gli autori dimostrano come stelle con compagne nane brune massive abbiano abbondanze chimiche simili a stelle senza pianeti gassosi, mentre abbondanze maggiori di elementi pesanti siano osservate in stelle con compagne nane brune non massive, una proprietà simile a quanto osservato in stelle con pianeti gassosi. I risultati ottenuti in questo studio indicano, quindi, che le nane brune massive si formano in modo simile alle stelle, mentre le nane brune non massive possono condividere lo stesso meccanismo di formazione dei pianeti gassosi.

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Rappresentazione artistica dell’Imaging X-ray Polarimetry Explorer. Crediti: NASA

È stato siglato oggi nell’ambito dell’Air Show di Le Bourget, il salone francese dedicato all’aerospazio, l’accordo tra la Nasa e l’Agenzia Spaziale Italiana per la realizzazione del satellite della missione Ixpe (Imaging X-ray Polarimetry Explorer). L’accordo è stato firmato dal presidente dell’Agenzia Spaziale Italiana, Roberto Battiston e dall’Acting Administrator della Nasa, Robert M. Lightfoot Jr. Ixpe sarà lanciato nel novembre del 2020 ed effettuerà per la prima volta e con dettaglio senza precedenti lo studio della polarizzazione di sorgenti celesti che emettono raggi X. I dati raccolti in due anni di missione permetteranno di indagare più a fondo la natura delle emissioni X da buchi neri in accrescimento, pulsar e stelle di neutroni in sistemi binari.

«Nasa è lieta di lavorare con Asi su questa missione da realizzare su una storia di grande cooperazione tra le nostre agenzie nel settore delle scienze dello spazio» Ha dichiarato Lightfoot. «Auguriamo un grande successo al progetto Ixpe negli anni a venire. Noi desideriamo fortemente mantenere la promessa scientifica di questa eccitante missione spaziale».

L’innovazione della missione Ixpe, selezionata dalla Nasa lo scorso gennaio 2017, è nella strumentazione scientifica, dove è fondamentale il contribuito italiano costituito da tre Gas Pixel Detectors (Gpd). Questi rivoluzionari dispositivi sono dei rivelatori per raggi X in grado di effettuare delle misure di polarizzazione combinate con la misura di spettro energetico e la realizzazione di immagini e di curve di luce. Ideatori di questo innovativo rivelatore sono l’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) e l’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn).

La firma dell’accordo. Da destra, il presidente dell’Asi Roberto Battiston e l’Acting Administrator della NASA, Robert M. Lightfoot Jr

Grazie all’Asi, con la missione Ixpe il Gpd sarà impiegato, per la prima volta, in un satellite scientifico, ponendo le basi per nuove importanti scoperte nel campo dell’astrofisica delle alte energie. Con questo importante contributo il team scientifico Italiano consolida la leadership nel campo della polarimetria in raggi X.  Il team italiano della missione è a guida Inaf, con il determinante contributo dell’Infn e la collaborazione dell’Università degli Studi Roma Tre per lo sviluppo teorico.

«La polarimetria a raggi X di sorgenti cosmiche vede finalmente la luce» commenta Paolo Soffitta, a capo del team che coordina le attività di Ixpe per l’Inaf. «Un esperimento basato su una tecnologia del rivelatore sviluppata in Italia permette di riaprire una finestra nel cielo dopo più di 40 anni. La polarimetria dei raggi X promette di fornire tantissime nuove informazioni sui meccanismi di emissione, la geometria degli oggetti compatti e la configurazione dei campi magnetici nei siti delle sorgenti X celesti. Ci permetterà anche di rispondere a domande della fisica di base. L’Italia ha anche una leadership scientifica di alto livello: questa disciplina è stata introdotta più di 30 anni fa da Enrico Costa ed è stata da sempre una delle principali attività del gruppo di astrofisica delle alte energie dell’Inaf-Iaps di Roma».

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Nuovo colpo per Kepler, il cacciatore di esopianeti. In una conferenza stampa diffusa in diretta streaming dal Centro di ricerca Ames della Nasa in California, i ricercatori intervenuti hanno annunciato che la missione spaziale ha individuato 219 nuovi candidati pianeti extrasolari, di cui 10 avrebbero dimensioni simili a quelle della Terra e si troverebbero in zona abitabile, ovvero ad una distanza dalla loro stella madre che permetterebbe all’acqua presente su di essi di mantenersi allo stato liquido.

Con il rilascio di questo catalogo, ottenuto dalla revisione dei dati dai primi quattro anni di missione e che rappresenta la versione finale ottenuta dalle misurazioni ottenute nella porzione di cielo in direzione della costellazione del Cigno, il totale dei candidati esopianeti sfonda il muro dei 4000, assestandosi a 4.034. Di questi, finora 2.335 sono stati confermati tali. Tra i 50 candidati situati in zona abitabile, più di 30 sono stati a loro volta confermati.

L’analisi di questa enorme mole di dati suggerisce la presenza di due classi di pianeti di piccola taglia, comparabile alla Terra. Risultati che indicano come circa la metà dei pianeti che conosciamo nella galassia non ha  una superficie solida o è avvolta da un’atmosfera spessa e opprimente, ambienti ostili per ospitare la vita.

«Sebbene il numero di nuovi pianeti sia “modesto” rispetto a quanto ci ha abituati Kepler in passato, questo aggiornamento del catalogo è particolarmente rilevante perché sono stati rianalizzati tutti i dati presi durante la fase principale della missione, quando Kepler ha monitorato le stelle simili al Sole in una regione del Cigno per cercare pianeti simili alla Terra non solo per dimensione ma anche per tipo di orbita» commenta Isabella Pagano, ricercatrice dell’Inaf di Catania e responsabile scientifico per l’Italia delle future missioni spaziali Cheops (Characterizing ExOPLanet Satellite) e Plato (Planetary Transits and stellar Oscillations)  dell’Esa, l’Agenzia spaziale europea. «Kepler è  stato fino ad ora l’unico strumento in grado di fornirci informazioni sulla frequenza dei pianeti analoghi alla Terra, e bisognerà aspettare il lancio del satellite europeo Plato nel 2026 per avere una valutazione statisticamente più accurata, e, soprattutto, per  individuare quelli su cui puntare i grandi telescopi terrestri adesso in preparazione, come Elt, al fine di cercare segnali nelle loro atmosfere eventualmente legati alla presenza di vita».

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