Impressione d’artista di una esoluna potenzialmente abitabile in orbita attorno a un pianeta gigante in un distante sistema solare. Crediti: Nasa Gsfc: Jay Friedlander e Britt Griswold

Tutti abbiamo sentito parlare della ricerca di vita su altri pianeti, ma se guardassimo anche su altre luneIn un articolo pubblicato due giorni fa, il 13 giugno, su The Astrophysical Journal, i ricercatori dell’Università della California a Riverside  (Ucr), e dell’Università del Southern Queensland hanno identificato più di cento pianeti giganti che potrebbero ospitare lune capaci di sostenere la vita. Il loro lavoro guiderà la progettazione di futuri telescopi in grado di rilevare queste lune e cercare segni rivelatori di vita nelle loro atmosfere.

Dal lancio del telescopio Kepler della Nasa nel 2009, gli scienziati hanno identificato migliaia di pianeti al di fuori del nostro sistema solare, detti esopianeti. Uno degli obiettivi principali della missione Kepler è identificare pianeti che si trovano nella zona abitabile della loro stella, dove cioè la temperatura renda possibile la presenza di acqua liquida  e, di conseguenza, sia potenzialmente presente la vita.

I pianeti terrestri, rocciosi, sono i primi obiettivi nella ricerca della vita, perché alcuni di loro potrebbero essere geologicamente e atmosfericamente simili alla Terra. Ma un altro posto in cui guardare è dato dai numerosi pianeti gassosi giganti identificati durante la missione Kepler. Sebbene non siano essi “in prima persona” i candidati alla presenza di vita, i pianeti simili a Giove nella zona abitabile possono ospitare lune rocciose, chiamate esolune, che potrebbero sostenere la vita.

Impressione d’artista di una esoluna potenzialmente abitabile in orbita attorno a un pianeta gigante in un distante sistema solare. Crediti: Nasa Gsfc: Jay Friedlander e Britt Griswold

«Sono attualmente conosciute 175 lune che orbitano intorno agli otto pianeti del nostro sistema solare. Sebbene la maggior parte di queste lune orbitino intorno a Saturno e Giove, che sono al di fuori della zona abitabile del Sole, potrebbe non essere così per altri sistemi planetari», afferma Stephen Kane, professore associato di astrofisica planetaria e membro del Centro di astrobiologia delle terre alternative dell’Ucr. «Includere le esolune rocciose nella nostra ricerca della vita nello spazio amplierà notevolmente i luoghi in cui possiamo osservare».

I ricercatori hanno identificato 121 pianeti giganti le cui orbite sono all’interno delle zone abitabili delle loro stelle. Pianeti gassosi così vicini alla propria stella sono meno comuni dei pianeti terrestri, ma si pensa che ciascuno di essi possa ospitare diverse grandi lune.

Gli scienziati hanno ipotizzato che le esolune potrebbero fornire un ambiente favorevole alla vita, forse persino migliore della Terra. Questo perché ricevono energia non solo dalla loro stella, ma anche dalla radiazione riflessa dal pianeta cui orbitano attorno. Attualmente, nessuna esoluna è stata confermata.

«Ora che abbiamo creato un database dei pianeti giganti conosciuti che orbitano nella zona abitabile della loro stella, saranno fatte osservazioni dei migliori candidati a ospitare potenziali esolune, per aiutare a definire le proprietà attese delle esolune. I nostri studi di follow-up aiuteranno a definire il design dei futuri telescopi in modo da poter rilevare queste lune, studiarne le proprietà e cercare segni di vita», dichiara Michelle Hill, studentessa universitaria presso l’Università del Southern Queensland che collabora col gruppo di Kane.

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Illustrazione di alcune galassie nane scoperte recentemente nei dintorni della Via Lattea. Crediti: V. Belokurov and S. Koposov, IoA, Cambridge; Y. Beletsky, Carnegie Observatories

Non ci sarebbe bisogno di introdurre il contributo della materia oscura per spiegare la dinamica delle galassie nane che si trovano in prossimità della Via Lattea. Questo in sintesi il risultato di un nuovo studio appena pubblicato su Astrophysical Journal a cura di ricercatori dell’Osservatorio di Parigi, del Cnrs francese e dell’Osservatorio astronomico nazionale cinese.

I cosmologi hanno finora spiegato l’anomala velocità dei moti stellari riscontrati nelle galassie nane – composte da un numero di stelle variabile da 100 milioni ad alcuni miliardi – con una presenza massiccia di materia oscura, anche migliaia di volte superiore a quella ordinaria, specie in quelle più piccole.

Osservando la dinamica di 17 galassie nane satelliti della Via Lattea, gli autori del nuovo studio hanno scoperto una correlazione particolarmente stretta tra il supposto contenuto di materia oscura e la forza di gravità esercitata dalla nostra galassia.

La relazione è così forte che la probabilità che si tratti solo di una coincidenza è stimata inferiore a una parte su 10 miliardi. Secondo gli autori, questo implica che sia la forza gravitazionale della Via Lattea a controllare i movimenti stellari in queste galassie nane, e non la materia oscura in esse presenti.

I ricercatori hanno dimostrato che quando queste galassie nane incontrano l’alone della Via Lattea per la prima volta possono essere spinte significativamente fuori dall’equilibrio, e i loro moti stellari possono essere completamente governati dalle forze gravitazionali della Via Lattea. Questo sostiene uno scenario in cui le galassie nane non sono satelliti della Via Lattea da miliardi di anni: le nubi di Magellano, le due galassie nane più massicce nell’alone della Via Lattea, sono infatti al loro primo passaggio.

La galassia nana PGC 51017. Crediti: Esa/Hubble

Durante l’ultimo miliardo di anni, diverse piccole galassie ricche di gas freddo si sono inoltrate nelle vicinanze della nostra galassia. L’alone della Via Lattea contiene gas molto caldo, a temperature superiori a un milione di gradi, che ha spogliato le galassie nane del loro gas freddo, inducendo grande instabilità nei movimenti delle stelle residue.

Secondo gli autori, questo studio può influenzare la maggior parte delle conoscenze attuali riguardo al contenuto di materia oscura nelle galassie nane, poiché potrebbe essere esteso a quelle conosciute in prossimità della galassia di Andromeda.

«Questi risultati non dimostrano l’assenza di materia oscura nelle galassie nane, anche se non c’è alcuna ragione per supporne ulteriormente la presenza in mancanza di qualsiasi evidenza», spiega François Hammer dell’Osservatorio di Parigi, primo autore dello studio.

Una conferma di questi risultati potrà venire dai dati raccolti dal satellite europeo Gaia, che sta realizzando il censimento delle stelle nella nostra galassia.

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Rappresentazione artistica di un evento di distruzione mareale (Tde): si verifica quando una stella passa troppo vicino a un buco nero supermassiccio, che reagisce distruggendola espellendo un getto relativistico. Lo zoom è nella regione centrale della sua galassia ospite, Arp 299B, che sta subendo un processo di fusione con Arp 299A (la galassia a sinistra). Crediti: Sophia Dagnello, Nrao/Aui/Nsf; Nasa, Stsci

Sembrava un’esplosione di supernova, come tante se ne osservano ormai nell’universo. Ma un gruppo di astronomi, tra cui Marco Bondi dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) è riuscito a scoprire che sorprendentemente quel segnale proveniente da una coppia di galassie interagenti era in realtà prodotto da una stella che veniva fatta letteralmente a pezzi da un buco nero supermassiccio. Seppo Mattila dell’Università di Turku in Finlandia e Miguel Perez-Torres dell’Istituto di astrofisica di Andalusia in Spagna hanno guidato il team di 36 scienziati provenienti da 26 istituzioni di tutto il mondo e pubblicano i loro risultati nell’ultimo numero della rivista Science. I dati nella banda radio utilizzati nell’indagine sono stati ottenuti con la tecnica Very Long Baseline Interferometry (Vlbi), che consiste nell’osservazione simultanea da parte di molti radiotelescopi sparsi in diversi continenti che puntano la stessa regione di cielo. I radiotelescopi dell’Inaf presenti a Medicina (Bologna), Noto (Siracusa) e Cagliari hanno partecipato alla campagna osservativa.

Il raro fenomeno che porta alla disgregazione delle stelle è noto come “evento di distruzione mareale” (Tde, dalle iniziali dell’inglese tidal disruption event) e si verifica quando una stella viene catturata dal buco nero supermassiccio tramite la sua invincibile attrazione gravitazionale: le forze mareali deformano la stella, la fanno a pezzi creando un flusso di detriti che poi cadono verso il buco nero, illuminando lo spazio circostante con getti luminosi di plasma ed energia. I teorici hanno suggerito che il materiale strappato dalla stella malcapitata forma un disco in rotazione attorno al buco nero, che lancia questi getti energetici verso l’esterno a una velocità prossima a quella della luce. «Mai prima d’ora siamo stati in grado di osservare direttamente la formazione e l’evoluzione di un getto creato da uno di questi eventi», spiega Perez-Torres.

Schema di un evento di distruzione mareale (Tde). Il buco nero supermassiccio al centro della galassia è circondato da un mezzo molto denso e incorporato in un toro polveroso. La maggior parte dell’emissione ottica e dei raggi X prodotta dall’evento è stata assorbita e riemessa a lunghezze d’onda IR a causa del esistenza di polvere polare. Questa emissione IR è stata rilevata dal Nordic Telescope ed è stata monitorata con l’aiuto del satellite Nasa Spitzer. Alcuni mesi dopo il rilevamento a lunghezze d’onda infrarosse, il Tde è stato rilevato a lunghezze d’onda radio con l’aiuto di una gamma molto sensibile di radiotelescopi. Crediti: Seppo Mattila, Miguel Pérez-Torres et al. 2018 (Science)

Originariamente, i ricercatori stavano monitorando una coppia di galassie in collisione nota come Arp 299, a circa 150 milioni di anni luce dalla Terra. Questa area di cielo è così ricca di esplosioni che è stata ribattezzata la “fabbrica delle supernovae”. Nel gennaio 2005 i ricercatori hanno scoperto una raffica di emissioni infrarosse provenienti dal nucleo di una di queste galassie, e nel luglio dello stesso anno una nuova e distinta fonte di emissioni radio è stata rilevata nella stessa posizione.

Nel corso del decennio successivo, il team di esperti ha continuato a osservare l’emissione radio utilizzando la rete Vlbi europea denominata European Vlbi Network (Evn) e quella americana nota come Very Long Baseline Array (Vlba), che forniscono immagini ad altissima risoluzione, e ha acquisito immagini nelle bande ottiche, infrarosse e X, necessarie per elaborare un modello interpretativo coerente del fenomeno osservato.

Nel 2011 si è visto che l’area dell’oggetto da cui provenivano le emissioni radio si stava espandendo verso una direzione specifica, formando un allungamento chiamato “getto”, come precedentemente previsto dai teorici. L’espansione misurata indicava che il materiale nel getto si stava muovendo a una media di un quarto della velocità della luce.

Gif animata che mostra in lunghezze d’onda radio il Tde nell’oggetto Arp299B (= Arp299B-AT1) dal 2005 nel corso di oltre 10 anni.
Crediti: Bill Saxton,Nrao/Aui/Nsf

Bondi chiarisce quanto scoperto: «I tidal disruption event sono eventi molto rari da osservare. Fino ad oggi si trovano solo un paio di casi segnalati in letteratura. Quello rilevato nella galassia Arp 299 ha un’ulteriore peculiarità: per la prima volta si è potuto osservare anche la creazione di un getto radio prodotto dal fenomeno di rapido accrescimento ed è stato possibile seguire la sua evoluzione su un arco di tempo di diversi anni, grazie anche al contributo dei radiotelescopi dell’Inaf che hanno osservato congiuntamente alla rete europea e americana». Marco Bondi lavora presso l’Istituto di Radioastronomia dell’Inaf di Bologna e ha contribuito ad analizzare e interpretare le osservazioni radio che hanno avuto un ruolo fondamentale per confermare la presenza di un evento di distruzione mareale nella galassia Arp 299.

Perez-Torres conclude: «Gli eventi di distruzione mareale ci forniscono un’opportunità unica per comprendere meglio la formazione e l’evoluzione dei getti nelle vicinanze di questi potenti oggetti».

Per saperne di più:  

  • I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Science nell’articolo “A dust-enshrouded tidal disruption event with a resolved radio jet in a galaxy merger”, di S. Mattila, M. Pérez-Torres, A. Efstathiou, P. Mimica, M. Fraser, E. Kankare, A. Alberdi, M. Á.
    Aloy, T. Heikkilä, P. G. Jonker, P. Lundqvist, I. Martí-Vidal, W. P. S. Meikle, C. Romero-Cañizales, S. J. Smartt, S. Tsygankov, E. Varenius, A. Alonso-Herrero, M. Bondi, C. Fransson, R. Herrero-Illana, T. Kangas, R. Kotak, N. Ramírez-Olivencia, P. Väisänen, R. J. Beswick, D. L. Clements, R. Greimel, J. Harmanen, J. Kotilainen, K. Nandra, T. Reynolds, S. Ryder, N. A. Walton, K. Wiik e G. Östlin
  • Qui i due comunicati stampa in inglese: Nrao e Vlbi/Eric

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Composti organici nei pressi del cratere Ernutet su Cerere scoperti dallo strumento Vir a bordo della sonda Dawn. Crediti: Nasa / Hannah Kaplan

L’anno scorso, un team prevalentemente italiano aveva individuato per la prima volta in modo inequivocabile tracce di materiale organico sulla superficie di Cerere, il corpo celeste più grande tra quelli che popolano la fascia principale di asteroidi del Sistema solare.

Ora, una nuova analisi degli stessi dati – condotta dalla Brown University di Providence, Usa, e recentemente pubblicata su Geophysical Research Letters – indica che la concentrazione di materiale organico potrebbe essere molto superiore.

La scoperta originale di sostanze organiche su Cerere è stata realizzata utilizzando lo spettrometro italiano Vir a bordo della sonda Dawn. Analizzando il modo in cui la luce solare interagisce con la superficie, ovvero distinguendo accuratamente quali lunghezze d’onda vengono riflesse e quali invece assorbite da un determinato punto del terreno, gli scienziati possono avere un’idea di quali composti sono presenti su Cerere.

Lo strumento Vir ha captato un segnale coerente con molecole organiche, in particolare composti alifatici, in un’ampia regione in prossimità del cratere Ernutet, nell’emisfero settentrionale di Cerere. Confrontando i dati di Vir con spettri di riflettanza ottenuti in laboratorio su materiale organico terrestre, i ricercatori della scoperta originale hanno potuto stimare nel sito di Cerere la presenza di una percentuale di molecole organiche compresa tra il 6 e il 10 per cento.

Nel nuovo studio, i ricercatori della Brown University hanno riesaminato gli stessi spettri utilizzando uno standard di riferimento diverso. Invece di basarsi su rocce terrestri per interpretare i dati, il team ha optato per rocce di origine extraterrestre, ovvero meteoriti. I risultati della nuova ricerca dimostrano che la riflettanza spettrale dei prodotti organici extraterrestri è distinta da quella delle controparti terrestri.

Hannah Kaplan

«Quello che abbiamo scoperto è che se prendiamo come modello per analizzare Cerere un composto organico extraterrestre, che può rappresentare un analogo più appropriato rispetto a quelli che si trovano sulla terra, dobbiamo aspettarci molto più materiale organico su Ceres per spiegare la forza di assorbimento spettrale che ci vediamo nei dati», spiega Hannah Kaplan, prima autrice del nuovo studio. «Abbiamo stimato che tra il 40 e il 50 per cento del segnale spettrale che vediamo provenire da Cerere sia riconducibile a materiale organico. È un’enorme differenza rispetto alla percentuale tra il 6 e il 10 per cento precedentemente calcolata basandosi sui composti organici terrestri».

Secondo gli autori, il nuovo metodo di analisi potrebbe essere utile non solo per determinare l’origine, esogena o endogena, del materiale organico su Cerere, ma anche per fornire un più corretto standard di riferimento per le missioni di campionamento di asteroidi. In particolare, la sonda Hayabusa 2, dell’agenzia spaziale giapponese Jaxa, che sta raggiungendo l’asteroide Ryugu verso cui è diretta; e la missione Nasa Osiris-Rex, che dovrebbe approdare a Bennu il prossimo agosto.

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Immagine dell’asteroide Ryugu scattata con la ONC-T il 13 giugno 2018 intorno alle 13:50, ora giapponese. Il campo visivo è di 6,3 gradi x 6,3 gradi e il tempo di esposizione è di circa 0,09 secondi. Crediti: Jaxa, Kyoto University, Japan Spaceguard Association, Seoul National University, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu and Aist.

Mancano meno di 700 chilometri al traguardo e la sonda Hayabusa-2 (che vuol dire falco pellegrino) della Japan Aerospace Exploration Agency (Jaxa) arriverà a destinazione. Parliamo di un obiettivo di tutto rispetto, l’asteroide 162173 Ryugu a 300 milioni di chilometri dalla Terra, da cui la sonda giapponese raccoglierà dei campioni da riportare sul nostro pianeta entro fine anno.

L’immagine di lato raffigura proprio Ryugu ed è stata scattata ieri dalla camera telescopica di navigazione ottica (Onc-T), lo stesso giorno (13 giugno) in cui – 8 anni fa – la sonda Hayabusa ritornò sulla Terra con i campioni dell’asteroide 25143 Itokawa. Questa foto in particolare è stata presa da una distanza di 920 chilometri dall’asteroide con un tempo di esposizione di circa 0,09 secondi. La risoluzione è ancora molto bassa e la forma dell’oggetto è ancora indistinta.

Ernesto Palomba, ricercatore presso l’Istituto di astrofisica e planetologia spaziali (Iaps) dell’Inaf e membro del team di scienziati italiani che lavoreranno ai dati raccolti dalla sonda, spiega: «Tutti gli strumenti sono in perfetto stato di salute pronti all’analisi dettagliata di questo piccolo corpo primitivo. Le ultime immagini arrivate a Terra al centro di controllo dell’Agenzia Spaziale Giapponese mostrano che l’asteroide sembra avere una forma ellissoidale o – come è stata battezzata dagli scienziati giapponesi – una “Dango” shape (il dango è un tradizionale dolce di riso giapponese). Nei prossimi giorni Hayabusa 2 completerà l’approccio e si metterà in orbita attorno a Ryugu. Tra luglio e agosto, gli scienziati effettueranno delle analisi dettagliate sia della struttura geomorfologica sia della composizione della superficie per selezionare dei siti di atterraggio del lander Mascot, che potrebbe avvenire già ai primi di ottobre».

I dati di volo della sonda Hayabusa-2 del 14 giugno 2018. Crediti: Jaxa

La sonda Hayabusa2 è stata lanciata il 3 dicembre 2014 e l’arrivo è previsto per luglio. Gli obiettivi della missione sono: entrare in orbita attorno a Ryugu e analizzarne la superficie in remote sensing; effettuare misure in situ mediante 3 rover (i Minerva) e un lander; prelevare dei campioni della superficie e trasportarli sulla Terra per analizzarli su scala microscopica.

Ryugu (1999 JU3) è un asteroide di tipo C, di forma quasi sferica e dimensioni di circa 900 metri, con un periodo di rotazione di 7.6 ore. Lo studio dell’asteroide Ryugu permetterà di comprendere fasi ancora incerte della formazione ed evoluzione del Sistema Solare, processo avvenuto circa 4.6 miliardi di anni fa. Le analisi in remote sensing, in situ e microscopiche permetteranno di individuare i minerali che potevano comporre i planetesimi, da cui gli asteroidi si sono formati. Inoltre, le analisi mineralogiche in situ saranno utilizzate come riferimento per lo studio dei campioni trasportati sulla Terra, permettendo di notare eventuali alterazioni nelle proprietà chimico-fisiche che i campioni giunti a Terra potrebbero aver subito.

Palomba aggiunge: «Sono molto emozionato di vedere arrivare queste prime immagini da una missione che sto seguendo da quasi 4 anni. Vorrei avere subito modo di analizzare gli spettri per capire meglio chi abbiamo davanti. La selezione del Landing Site per Mascot richiederà almeno due mesi intensissimi, ma carichi di entusiasmo e di sinergia intellettuale. Dovremo lavorare fianco a fianco con i colleghi giapponesi, europei e americani alla Jaxa di Tokyo dove vedremo arrivare i dati praticamente in tempo reale».

L’Italia si occuperà della caratterizzazione mineralogica della superficie di Ryugu e per l’individuazione dei siti di atterraggio. I dati spettrali acquisiti da Nirs3 saranno analizzati e le caratteristiche spettrali di Ryugu saranno confrontate con quelle di minerali presenti nelle librerie spettrali, così da determinare la composizione mineralogica dell’asteroide.

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Il satellite Gaia. Crediti: Esa/Atg medialab, Eso/S. Brunier

La sede dell’Agenzia spaziale italiana, a Roma, ha ospitato oggi il Gaia Science Day, evento dedicato al contributo italiano alla missione Esa che punta a realizzare una mappa tridimensionale della nostra galassia, rivelandone la composizione, la formazione e l’evoluzione.

Grazie all’analisi dei dati della recente seconda release del satellite Gaia, la quale ha fornito informazioni accurate sulla posizione e sul movimento di centinaia di milioni di stelle, gli astronomi dell’università di Groningen (Paesi Bassi) hanno scoperto i resti di eventi di fusione nell’alone della Via Lattea – la nube sferica di stelle che circonda il disco principale e il rigonfiamento della nostra galassia. Cinque piccoli gruppi di stelle sembrano essere traccia di fusioni con galassie più piccole, mentre un grande blob comprendente centinaia di stelle sembra essere il residuo di un grande evento di fusione.

«Il nostro obiettivo è studiare come si è evoluta la Via Lattea», afferma Helmer Koppelman, dottorando nel gruppo di ricerca della professoressa Amina Helmi, coinvolta nella missione Gaia sin dal suo inizio. Koppelman ha iniziato ad analizzare i dati appena avvenuta la release e ha pubblicato una versione preliminare dell’articolo solo otto giorni dopo. Lo studio è stato poi pubblicato ieri, 12 giugno, su The Astrophysical Journal Letters

Helmer Koppelman. Crediti: Photo Science LinX

L’idea è che le galassie più grandi si formino per fusione di galassie più piccole. «Una delle domande è se a fondersi siano molte galassie piccole o poche di grandi dimensioni», continua Koppelman. Poiché si pensa che molte stelle nell’alone della Galassia siano resti delle fusioni, Koppelman e colleghi si sono concentrati su di esse.

«Abbiamo raccolto informazioni dalle stelle entro 3.000 anni luce dal Sole, poiché l’accuratezza della posizione e del movimento è più alta per le stelle che sono vicino a noi», spiega Koppelman. Il primo passo è stato quello di filtrare le stelle dal disco della Via Lattea. «Queste stelle si muovono attorno al centro del disco, quindi sono facilmente identificabili». Rimangono così circa 6.000 stelle.

Calcolandone la traiettoria, i ricercatori hanno identificato le stelle con un’origine condivisa. «Abbiamo scoperto cinque piccoli cluster che crediamo siano resti di cinque eventi di fusione.». Tuttavia, molte delle stelle rimanenti sembrano avere una storia condivisa. «Queste stelle formano un enorme blob con un movimento retrogrado rispetto al disco. Ciò suggerisce che siano il risultato di una fusione con una grande galassia. In effetti, crediamo che questo evento di fusione debba aver rimodellato il disco nella nostra Via Lattea», dice Koppelman. È ora in corso uno studio più dettagliato sulla natura di tale fusione. «In questo momento, possiamo dire che la nostra Via Lattea è stata plasmata da un massiccio evento di fusione e da alcune fusioni più piccole».

Koppelman ha anche cercato stelle appartenenti alla corrente stellare di Helmi, che prende il nome dal suo supervisore di dottorato – Helmi, appunto – che la ha identificata nel 1999 come il residuo di un evento di fusione. «Finora erano state identificate meno di venti stelle appartenenti alla corrente stellare di Helmi. I dati di Gaia hanno aggiunto oltre un centinaio di nuove stelle». Un’ulteriore analisi dovrebbe chiarire la natura della galassia che la ha prodotta. «Vedremo anche le stelle oltre i 3.000 anni luce per scoprire più membri delle diverse correnti che abbiamo identificato. Insieme alle simulazioni di evoluzione della galassia, questo dovrebbe darci nuove e interessanti conoscenze sull’evoluzione della Via Lattea», conclude Koppelman.

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In quest’immagine a singola lunghezza d’onda, tratta dai dati di Alma, appare un’irregolarità nella distribuzione della materia del disco: è l’indizio della presenza di un pianeta, la cui probabile posizione è evidenziata dal pallino bianco. Crediti: Eso, Alma, (Eso/Naoj/Nrao); Pinte et al.

Il telescopio Alma (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array) ha trasformato la nostra comprensione dei dischi protoplanetari – le fabbriche di pianeti, piene di gas e polvere, che circondano le stelle giovani. Gli anelli e le lacune di questi dischi forniscono prove circostanziali della presenza di protopianeti. Altri fenomeni, però, potrebbero spiegare queste stesse suggestive caratteristiche. Ma ora, usando una tecnica innovativa per la ricerca di pianeti che identifica motivi insoliti nel flusso di gas all’interno del disco protoplanetario intorno a stelle giovani, due gruppi di astronomi hanno confermato, indipendentemente, l’esistenza di segni inequivocabili della presenza di pianeti appena formati intorno a una stella appena nata.

«Misurare il flusso di gas all’interno di un disco protoplanetario ci dà molta più certezza che ci siano pianeti in orbita intorno a una stella giovane», spiega Christophe Pinte dell’Università Monash in Australia e dell’Institut de Planétologie et d’Astrophysique di Grenoble (Université de Grenoble-Alpes / Cnrs) in Francia, e primo autore di uno dei due articoli. «Questa tecnica offre una nuova, promettente direzione per capire come si formino i sistemi planetari».

Per compiere le loro scoperte, i due gruppi hanno analizzato le osservazioni Alma di Hd 163296, una giovane stella a circa 330 anni luce dalla Terra, nella costellazione del Sagittario. La stella ha circa il doppio della massa del Sole ma ha solo 4 milioni di anni – un millesimo dell’età del Sole.

«Abbiamo esaminato il moto localizzato, su piccola scala, del gas nel disco protoplanetario della stella. È un approccio completamente nuovo che potrebbe farci scoprire alcuni dei pianeti più giovani della galassia, grazie alle immagini ad alta risoluzione prodotte da Alma», aggiunge Richard Teague, astronomo all’Università del Michigan e primo autore del secondo articolo.

Invece che focalizzarsi sulla polvere all’interno del disco, chiaramente rappresentata nelle precedenti osservazioni di Alma, gli astronomi hanno invece studiato il monossido di carbonio (CO) gassoso diffuso nel disco. Le molecole di CO emettono luce a una caratteristica lunghezza d’onda nella banda millimetrica che Alma può osservare in dettaglio. Sottili cambiamenti nella lunghezza d’onda di questa luce, dovuti all’effetto Doppler, svelano i moti del gas all’interno del disco.

L’equipe guidata da Teague ha identificato due pianeti a crica 12 e 21 miliardi di chilometri dalla stella. L’altra equipe, guidata da Pinte, ha indentificato un pianeta a circa 39 miliardi di chilometri dalla stella. Le due equipe hanno usato variazioni della stessa tecnica, cioè cercare anomalie nel flusso del gas evidenziate dallo spostamento della lunghezza d’onda dell’emissione del CO, che indica che il gas sta interagendo con un oggetto massiccio.

La tecnica usata da Teague, indentifcare variazioni medie nel flusso fino a pochi punti percentuali, ha rivelato l’impatto multiplo dei pianeti sul moto del gas vicino alla stella. La tecnica usata da Pinte, misurare direttamente il flusso del gas, è più adatta per studiare la zona più esterna del disco e ha permesso agli autori di localizzare il terzo pianeta, ma si può usare solo con deviazioni del flusso superiori a circa il 10 per cento.

In entrambi i casi, i ricercatori hanno identificato aree in cui il flusso del gas non è consistente con i dintorni – come i vortici intorno a una roccia nell’acqua di un fiume. Analizzando questo moto con attenzione, hanno potuto identificare l’influenza di corpi planetari di massa simile a quella di Giove.

La nuova tecnica permette agli astronomi di stimare la massa dei protopianeti in modo più preciso ed è meno soggetta a produrre falsi positivi. «Stiamo finalmente portando Alma alla ribalta della ricerca di pianeti», conclude il coautore Ted Bergin, dell’Università del Michigan.

Entrambi i gruppi continueranno a perfezionale il metodo e lo applicheranno ad altri dischi: sperano di capire meglio come si formino le atmosfere e quali elementi e molecole affidati a un pianeta alla sua nascita.

Fonte: comunicato stampa Eso

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Sol 5111 (10 giugno 2018). L’immagine mostra l’opacità della tempesta marziana in cui si trova Opportunity. Crediti: Nasa/JPL-Caltech/Cornell

La tempesta attualmente in corso è una delle più intense mai osservate su Marte. Il 10 giugno copriva più di 41 milioni di chilometri quadrati, circa l’area di Nord America e Russia messe insieme, oltre un quarto dell’intera superficie del pianeta rosso. Come dimostra la sola immagine grezza inviata dal rover in questi giorni, la tempesta ha bloccato la luce del Sole al punto che nella valle in cui si trova Opportunity sembra notte. Il rover si trova ormai al centro della tempesta di sabbia.

Gli ingegneri della Nasa hanno tentato di contattare Opportunity oggi, ma non hanno avuto risposta dal rover, sulla superficie marziana da quasi 15 anni. Il team sta ora operando nell’ipotesi che la carica delle batterie di Opportunity sia scesa sotto i 24 volt e che il rover abbia inserito la modalità di guasto a bassa potenza, una condizione in cui tutti i sottosistemi, ad eccezione di un orologio di missione, sono spenti. L’orologio della missione del rover è programmato per riattivare il computer in modo che possa controllare i livelli di potenza.

Se il computer del rover determina che le sue batterie non hanno abbastanza carica, si rimetterà nuovamente in sordina. A causa dell’estrema quantità di polvere presente sulla Perseverance Valley, gli ingegneri della missione ritengono improbabile che il rover abbia abbastanza luce solare da ricaricarsi per diversi giorni nell’immediato futuro.

Il grafico mette a confronto l’opacità atmosferica in diversi anni marziani dal punto di vista di Opportunity. Il picco verde del 2018 (Mars Year 34) mostra quanto rapidamente la tempesta globale di sabbia che si è formata su Marte ha cancellato il cielo. Una precedente tempesta nel 2007 (in rosso, MY 28) si formò più lentamente. L’asse verticale mostra l’opacità atmosferica, quello orizzontale le stagioni marziane, misurate dalla posizione del Sole nel cielo del pianeta rosso. Crediti: Nasa/JPL-Caltech/Tamu

La Nasa ha annunciato una conferenza stampa per oggi alle 1:30 p.m. EDT (le 19:30 in Italia).

Per un veloce riepilogo della situazione, leggete qui. Per seguire l’evolversi della situazione su Twitter, si possono tenere d’occhio gli account Mars Exploration Rovers e Jet Propulsion Laboratory e gli hashtag #CallHomeOppy e #OpportunityRover.

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Rappresentazione schematica del nuovo bolometro. Il cuore in grafene (G) è incapsulato nel nitruro di boro esagonale (hBN). Crediti: Massachusetts Institute of Technology

Ogni banda dello spettro elettromagnetico ha i suoi rivelatori d’elezione. Per la luce visibile, per esempio, funzionano a meraviglia i coni e i bastoncelli che abbiamo sulla retina, straordinari fotorecettori in grado di tradurre i fotoni in sinapsi. Ma non se la cavano male nemmeno ccd e cmos, i pixel delle fotocamere digitali, che convertono la luce in segnali elettrici. Per radiazioni più intense, come i raggi X e gamma, abbiamo scintillatori e rivelatori a semiconduttore. Per quelle meno intense, come le onde radio, usiamo le antenne. E per quelle onde a metà strada fra radio e luce visibile, come le microonde e la radiazione infrarossa? Quelle alla quale ci arriva, per esempio, la radiazione cosmica di fondo emessa poche centinaia di migliaia di anni dopo il big bang, la cosiddetta luce fossile? Fra i dispositivi più adatti a “sentire” e “tradurre” questa porzione di spettro elettromagnetico ci sono i cosiddetti bolometri: materiali in grado di assorbire la radiazione e di trasformarla in calore, così da poter leggere il risultato con i termometri. Ed è proprio sul tipo di materiale utilizzato che uno studio appena pubblicato su Nature Nanotechnology annuncia una novità promettente: non più atomi ma un gas di elettroni.

«Riteniamo che il nostro lavoro apra la porta a nuovi tipi di bolometri basati su materiali a bassa dimensionalità», dice l’autore che ha guidato lo studio, Dirk Englund del Mit. Il materiale a “bassa dimensionalità” al quale si riferisce è anzitutto il grafene, un foglio di carbonio così sottile da essere quanto più si avvicina alle due dimensioni. Ed è su un piccolo foglio di grafene – accoppiato a un dispositivo chiamato nanocavità fotonica che amplifica l’assorbimento della radiazione – che gli elettroni, scaldandosi e raffreddandosi in base alle variazioni del flusso di fotoni in arrivo, permettono di raggiungere in un singolo dispositivo – affermano i ricercatori del team di Englund – un’elevata sensibilità e una notevole ampiezza di banda, assai superiori rispetto ai bolometri convenzionali.

Ma c’è di più. Al contrario dei bolometri tradizionali, che richiedono temperature criogeniche, quelli al grafene possono funzionare bene anche a temperatura ambiente, se le prestazioni richieste non sono troppo spinte. Il che significa costi enormemente più contenuti. Infine, c’è la velocità, che nei nuovi bolometri pare sia straordinariaa: il tempo richiesto per una lettura è di appena qualche picosecondo (un trilionesimo di secondo).

Insomma: funzionano anche a temperatura ambiente, sono rapidissimi e hanno pure una notevole larghezza di banda. Proprio nessun difetto? Media Inaf lo ha chiesto a uno fra i massimi esperti al mondo di tecnologie bolometriche per la cosmologia, il fisico Paolo De Bernardis, professore alla Sapienza e responsabile dello storico esperimento su pallone Boomerang. «L’articolo è interessante e il sensore è estremamente veloce, ma la sensibilità (espressa in noise equivalent power) a 5 gradi kelvin non è eccezionale. A temperatura ambiente sarà peggio, quindi simile a quella dei sensori già disponibili», ci ha risposto lo scienziato dai cinque gradi sotto zero delle isole Svalbard, dove proprio in questi giorni sta mettendo a punto un altro esperimento su pallone, Olimpo. «Comunque è una tecnologia molto interessante e potrà essere migliorata in vista di applicazioni astrofisiche. Non mi spingerei ancora a promettere rivoluzioni, ma vedremo».

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Questa mappa globale di Marte mostra la tempesta di polvere crescente a partire dal 6 giugno 2018. La mappa è stata prodotta dalla fotocamera Mars Color Imager della navicella spaziale Mars Reconnaissance Orbiter della Nasa. La tempesta è stata rilevata per la prima volta il 1° giugno e la sonda monitora la tempesta da allora. Il punto blu indica la posizione approssimativa di Opportunity. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Msss

A inizio mese le operazioni scientifiche del rover Opportunity della Nasa sono state temporaneamente sospese, a causa di una crescente tempesta di sabbia su Marte rilevata dal Mars Reconnaissance Orbiter lo scorso 1° giugno.

Non appena il team dell’orbiter ha visto quanto la tempesta fosse vicina alla posizione di Opportunity, ha comunicato al team del rover di iniziare a preparare un piano di emergenza per garantirne la sopravvivenza, risparmiando tutta l’energia possibile e riducendo anche le comunicazioni con la Terra.

Nel giro di pochi giorni, la tempesta si è gonfiata, arrivando l’8 giugno a coprire oltre 18 milioni di chilometri quadrati – un’area più grande del Nord America – e includendo l’attuale posizione di Opportunity, nella Perseverance Valley del cratere Endeavour. La polvere turbinante della tempesta ha aumentato l’opacità atmosferica (il velo di polvere che soffia intorno, che può oscurare la luce del Sole) nella valle, creando un giorno estremamente nebbioso. La luce è essenziale per il rover, che utilizza pannelli solari per generare energia e ricaricare le batterie che lo riscaldano e tengono attivo.

Gli ultimi aggiornamenti, mentre scriviamo, risalgono a ieri, lunedì 11 giugno, e indicano che gli ingegneri della Nasa hanno ricevuto una trasmissione da Opportunity domenica mattina, un segnale positivo nonostante il peggioramento della tempesta di sabbia. Il rover ha ancora abbastanza carica della batteria per comunicare con i controllori di terra, ma le operazioni scientifiche rimangono sospese.

Questa non è la prima volta che Opportunity resiste al maltempo: nel 2007, una tempesta molto più grande ha coperto il pianeta. Ciò portò a due settimane di minima attività, tra cui diversi giorni senza alcun contatto dal rover per risparmiare energia, in attesa che i cieli si schiarissero e nella speranza che Opportunity non divenisse troppo freddo, spegnendosi. Alla fine, la tempesta si placò e Opportunity resistette. Nell’immagine, time-lapse composto che mostra l’evoluzione del cielo attorno a Opportunity nel 2007. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Cornell

Una notte oscura e perpetua quella in cui si trova il rover. L’opacità atmosferica della tempesta è attualmente quasi doppia rispetto a quella registrata nella forte tempesta del 2007, cui Opportunity ha resistito.

L’ultima trasmissione di dati indica che la temperatura del rover è di circa -29 gradi. Questo grazie anche al fatto che le tempeste di polvere possono limitare gli sbalzi di temperatura estremi che si verificano sulla superficie di Marte. Infatti, la stessa polvere vorticosa che blocca la luce solare assorbe anche il calore, aumentando la temperatura ambientale circostante Opportunity. Il rover deve bilanciare i bassi livelli di carica nella sua batteria con temperature sotto lo zero. I suoi radiatori sono di vitale importanza per mantenerlo in vita, ma consumano anche più energia dalla batteria. Allo stesso modo, l’esecuzione di determinate azioni si basa sulla carica della batteria, ma possono espellere energia e aumentare la temperatura del rover. Insomma, il problema non è dissimile dall’accendere un’automobile in inverno, in modo che il freddo non ne comprometta la carica della batteria, ma in questo caso i comandi sono a distanza e le notti possono diventare molto più rigide che sulla Terra.

Tempeste di sabbia intense come questa non sorprendono, ma non sono frequenti. Possono spuntare improvvisamente e durare settimane, persino mesi. Durante l’estate australe, la luce solare riscalda le particelle di polvere, sollevandole più in alto nell’atmosfera e creando più vento. Quel vento cattura ancora più polvere, creando un ciclo di feedback che gli scienziati della Nasa stanno ancora cercando di capire.

Si ritiene che il freddo marziano abbia provocato la perdita di Spirit, il gemello di Opportunity nella missione Mars Exploration Rover, nel 2010. Nonostante ciò, entrambi i rover hanno ampiamente superato le aspettative, dimostrandosi più robusti del previsto. Furono progettati per durare 90 giorni ciascuno: Spirit durò oltre 6 anni, mentre Opportunity è nel suo 15esimo anno di attività: il team ha operato il rover oltre 50 volte più a lungo di quanto inizialmente programmato.

Il team di Opportunity ha richiesto ulteriori servizi di comunicazione al Deep Space Network della Nasa, un sistema globale di antenne che comunica con tutte le sonde spaziali dell’agenzia statunitense, per essere pronti a ricevere tutte le comunicazioni del rover e delle sonde orbitanti intorno al pianeta rosso che sorvolano l’area. Gli ingegneri monitoreranno attentamente lo stato del rover nella settimana a venire.

Per seguire l’evolversi della situazione su Twitter, si possono tenere d’occhio gli account Mars Exploration RoversJet Propulsion Laboratory e l’hashtag #CallHomeOppy.

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