Rappresentazione artistica della pulsar Psr B1957+20 (in secondo piano) avvolta nella nuvola di gas della nana bruna (in primo piano). Crediti: Mark A. Garlick; Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics, University of Toronto

Due regioni di spazio a 6500 anni luce dalla Terra, separate l’una dall’altra da appena 20 chilometri, sono state osservate da un gruppo di astronomi canadesi dell’università di Toronto e del Perimeter Institute con una risoluzione senza precedenti: per fare un paragone, è come essere stati in grado di distinguere con un telescopio qui sulla Terra una pulce sulla superficie di Plutone. Un’osservazione straordinaria, condotta sui dati raccolti con il radiotelescopio di Arecibo prima che venisse danneggiato dall’uragano Maria e resa possibile dalla rara configurazione geometrica, e dalle particolari caratteristiche, d’una coppia di stelle in orbita l’una attorno all’altra: una pulsar (una stella di neutroni in rapida rotazione su sé stessa) e una nana bruna (una stella fredda di piccola massa) con una scia di gas, un po’ come la coda d’una cometa.

«Il gas, proprio davanti alla pulsar, agisce come una lente d’ingrandimento», dice Robert Main, primo autore dello studio uscito oggi su Nature, per spiegare come l’osservazione sia stata possibile.

La pulsar del sistema osservato, Psr B1957+20, ruota a oltre 600 giri al secondo e sembra essere una delle pulsar di maggior massa fra quelle conosciute. La nana bruna, invece, ha un diametro pari a circa un terzo di quello del Sole e orbita grosso modo a due milioni di km dalla pulsar, come dire cinque volte la distanza tra la Terra e la Luna, compiendo una rivoluzione in poco più di nove ore e mostrando alla pulsar sempre la stessa faccia, così come la Luna con la Terra.

Trovandosi così vicine, l’intensa radiazione emessa della pulsar riscalda il lato “illuminato” della nana fredda a temperature attorno ai 6000 °C, più o meno quelle del Sole. Un getto così potente che, a lungo andare, potrebbe segnare la fine della stella nana, erodendone il gas che la alimenta. Non per niente le pulsar presenti in questo tipo di sistemi, divorando le proprie compagne, vengono chiamate dagli astronomi “vedove nere”.

Risoluzione record a parte, quest’osservazione potrebbe fornire indizi utili a svelare la natura dei misteriosi Fast Radio Burst (Frb). «Molte delle proprietà osservate negli Frb potrebbero essere spiegate da un’amplificazione dovuta a lenti di plasma. Le proprietà degli impulsi amplificati rilevati nel nostro studio», spiega infatti Main, «mostrano una notevole somiglianza con le esplosioni dell’Frb che si ripete, suggerendo che possa essere amplificato dall’effetto di lente introdotto dal plasma presente nella sua galassia ospite».

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Un imprevisto spazio-temporale ha catapultato l’alieno Zot nei Laboratori del Gran Sasso (Lngs) dell’Infn. Solo la conoscenza della fisica lo aiuterà a tornare a casa. È questa la sfida del primo videogioco ambientato nei veri laboratori sotterranei di fisica delle astroparticelle più grandi del mondo: i Laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Istituto nazionale di fisica nucleare, dove si realizzano ricerche di punta in fisica.

Gran Sasso Videogame, premiato come miglior progetto per la categoria Capitale umano ed educazione al “Premio PA sostenibile 100 progetti per raggiungere gli obiettivi dell’Agenda 2030”, è uno strumento di orientamento attivo nato per avvicinare gli studenti alle frontiere della fisica e alle possibilità offerte dalle carriere scientifiche ed è rivolto ai ragazzi tra i 14 e i 19 anni e ai loro insegnanti. Il videogioco sarà accessibile gratuitamente dal 27 maggio, giorno in cui sarà presentato al pubblico in un evento di lancio durante l’Open Day dei laboratori nazionali del Gran Sasso.

Gran Sasso Videogame è uno strumento innovativo per la didattica della fisica. Il suo utilizzo in classe permette di trattare alcuni dei temi di punta della fisica contemporanea. La giocabilità non è vincolata a conoscenze pregresse. Attraverso il videogioco si scoprono le finalità degli esperimenti, la teoria a essi legata e le grandi sfide tecnologiche che comportano.

Gran sasso videogame è un gioco multipiattaforma a cui si può accedere con computer, tablet o smartphone.

«Gran Sasso Videogame vuole essere innanzitutto un gioco, dove l’intento divulgativo non limita la giocabilità e il divertimento», dice Lisa Lazzarato di formicablu srl, coordinatrice del gruppo di lavoro giocabilità e contenuti didattici. «E viceversa la fisica che viene rappresentata non è pura finzione per rendere il gioco più cool, ma una rappresentazione verosimile della ricerca attuale in fisica. Bilanciare questi due aspetti è stata la più grande sfida di questo progetto».

«Una delle cose più entusiasmanti è stato vedere in Gran Sasso Videogame gli stessi ambienti dei Lngs estremamente fedeli alla realtà», osserva Alessia Giampaoli (Lngs), coordinatrice del gruppo di lavoro ambientazione e contenuti scientifici. «Abbiamo scelto la tecnologia Html5 per far sì che il gioco fosse immediatamente accessibile su computer, tablet o smartphone con un solo click, senza dover installare nulla, e un genere di gioco, l’avventura platform, conosciuto da tutti, grandi e piccoli», aggiunge Ivan Venturi, fondatore della società incaricata per lo sviluppo del videogioco.

Situati tra le città di L’Aquila e Teramo, i Laboratori sono sovrastati da 1400 m di roccia del massiccio del Gran Sasso, ospitano in tre gallerie più di dieci esperimenti che riguardano principalmente la fisica del neutrino, la materia oscura e l’astrofisica nucleare. Sono utilizzati come struttura a livello mondiale da circa mille scienziati provenienti da oltre 25 paesi.

È proprio in quest’ambiente che l’alieno Zot incontrerà gli scienziati che lo aiuteranno a tornare a casa. Per riuscirci però dovrà dare il suo contributo rimettendo in funzione alcuni esperimenti. Nel videogioco, di genere platform, gli ambienti dei Laboratori e la strumentazione sono ricostruiti con la tecnica della pixelart. La trama del gioco si articola su ricerche che gli scienziati stanno realmente realizzando. E allora durante il gioco l’alieno Zot scoprirà dov’è che si trova il metro cubo più freddo dell’universo, cos’è e a cosa serve un cristallo ultrapuro o cosa ci fa in un laboratorio di fisica il piombo romano, recuperato da un relitto affondato lungo le coste della Sardegna e messo a disposizione della ricerca dal Ministero dei beni e delle attività culturali.


Il progetto nasce dall’idea di una ricercatrice dei Lngs, Alba Formicola, e dalla collaborazione tra i Lngs, l’agenzia di comunicazione scientifica formicablu srl e la casa di produzione IV Productions, e ha il supporto di Indire (Istituto nazionale documentazione innovazione ricerca educativa). Gran Sasso videogame è frutto del progetto Pila (Physics In Ludic Adventure), finanziato dal Miur con la Legge 6/2000 (3 luglio 2017 – 3 luglio 2019) per un importo complessivo di 125mila euro.

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Susanna Rosi, la neuroscienziata alla guida del laboratorio dell’Università di San Francisco che ha compiuto l’esperimento sulla molecola Plx56622

«Sono nata a Castiglion Fiorentino, in provincia di Arezzo, da una umile famiglia di contadini», racconta a Media Inaf Susanna Rosi, neuroscienziata alla guida di un laboratorio di punta della Ucsf, l’università della California a San Francisco. Ci tiene a ricordare le sue origini, e in effetti nessuno meglio di lei sa quanto la memoria sia importante. Dagli studi universitari in farmacologia a Firenze, sotto la supervisione di Giancarlo Pepeu, fino al suo ultimo articolo appena pubblicato su Scientific Reports, il cuore dell’attività di ricerca di Rosi ruota proprio attorno a questo: come salvare la memoria. La nostra memoria personale, quella che ci rende gli individui che siamo. Una risorsa inestimabile messa a repentaglio dalle minacce più svariate, dalle malattie neurodegenerative a certe terapie antitumorali, fino alla radiazione cosmica alla quale sono sottoposti gli astronauti nello spazio profondo.

Ed è proprio cercando un rimedio ai danni inflitti al cervello dai raggi cosmici che Rosi e il suo team hanno verificato l’efficacia di un meccanismo risultato protettivo per le sinapsi: il “reboot” della microglia. Una verifica sperimentale condotta somministrando una molecola – nome in codice Plx5622, un inibitore del recettore Csf1r – per ora solo a un gruppo di topolini, ma con lo sguardo già rivolto alle future missioni spaziali umane. E alle malattie neurologiche che ci affliggono qui sulla Terra.

Professoressa Rosi, come avete fatto? Avete spedito i topini nello spazio profondo?

«No, non ce n’è stato bisogno. Le radiazioni cosmiche possono essere simulate qui sulla Terra, a New York, nello Space Radiation Laboratory del Brookhaven National Laboratory (Bnl), l’unico istituto in cui si possano ricreare raggi cosmici profondi come elio, ossigeno, protoni, titanio e ferro. Dunque abbiamo spedito topolini di 6 mesi (l’equivalente di una persona sui 40 anni) a Bnl, e subito dopo l’esposizione alle radiazioni li abbiamo rimandati qui a Ucsf, dove sono stati subito messi sotto trattamento – con l’inibitore Csfr1 o il controllo, assunti con la dieta – per 15 giorni».

Come avviene l’irradiazione?

«I raggi cosmici vengono ricreati con un raggio laser a 250 MeV/n su topolini svegli, mentre sono dentro una gabbietta. Abbiamo irradiato sei gruppi, mentre per il gruppo di controllo, anch’esso dentro la gabbietta, il laser non è stato azionato. È importante sottolineare che tutti gli esperimenti sono stati condotti da un ricercatore che non conosce il paradigma del trattamento, dunque sempre in cieco».

E cos’avete osservato?

«Durante il trattamento, i topolini sono stati esaminati e non è risultato alcun deficit cognitivo. I topi sono stati quindi rimessi tutti a una dieta normale. Dopo 3 mesi sono stati sottoposti a un test di memoria. E abbiamo scoperto che i topolini esposti alle radiazioni di elio presentavano deficit di memoria, mentre gli animali esposti alle radiazioni di elio in cui la microglia era stata temporaneamente esaurita (depleted) non mostravano alcun deficit. Quando poi abbiamo guardato nel loro cervello abbiamo trovato differenze significative sulla microglia e anche sulle sinapsi».

Quali sono i sintomi più rilevanti emersi dai test?

«I sintomi principali riguardano la perdita di memoria: in particolare, i topi non sono capaci di discriminare oggetti che dovrebbero già conoscere. In un lavoro recente (già in stampa) abbiamo dimostrato che le radiazioni, con l’ossigeno in questo caso, causano anche problemi sociali: un risultato molto rilevante, se si pensa che gli astronauti sono costretti in spazzi ridotti».

In alto: microglia (in rosso) di topo sana. In basso: microglia attivata (in rosso e verde) nell’ippocampo di un topo irradiato (in entrambe le immagini, in blu sono rappresentati nuclei di cellule per riferimento anatomico). Crediti: Rosi Lab / Ucsf

E cosa c’entrano in tutto ciò le cellule di quel “sistema immunitario del cervello” che è la microglia?

«I nostri lavori precedenti avevano dimostrato che, a seguito dell’esposizione a diversi tipi di radiazioni, nel cervello dei topi si può individuare microglia attivata che persiste per mesi. A seguito di quei risultati, abbiamo fatto l’ipotesi che la microglia irradiata fosse la causa dei deficit cognitivi, e abbiamo deciso di provare a resettarla».

Resettarla somministrando il Plx5622, il principio attivo da voi sperimentato. Come agisce? Uccide le cellule esistenti?

«Sì, il farmaco uccide tutte le cellule che esprimono il recettore Csfr1, quindi la microglia nel cervello e i macrofagi nella circolazione. Una volta uccisa la microglia, i precursori che sono nel cervello lo ripopolano in pochissimi giorni, e il cervello torna ad avere una quantità normale di microglia nuova. La nuova microglia non ha più la funzione fagocitica della microglia che era stata irradiata, dunque non danneggia più le cellule circostanti: e così il cervello è salvo».

Dunque il “mal di spazio” è una sorta di malattia autoimmune?

«No, non è così. Conoscendo adesso il ruolo importante che la microglia svolge per la normale funzione neuronale, non è azzardato parlare di malattia neuroinfiammatoria, ma non autoimmunitaria. Mentre i principi possono apparire simili a quelli di una malattia autoimmune (in cui le cellule riconoscono altre cellule del corpo come non-self e le attaccano), in questo caso la microglia, una volta attivata come conseguenza delle radiazioni, non si spenge più e altera il funzionamento neuronale, con conseguenti deficit cognitivi».

Tornando alla terapia: quando deve avvenire il reboot?

«Questo è solo il primo esperimento. Per ora abbiamo osservato che possiamo fare il reboot con successo una settimana dopo l’esposizione, ma non sappiamo se il trattamento possa rivelarsi ancora efficace anche un mese o più dopo l’esposizione. Ci sono lavori sono in corso per determinare la finestra terapeutica più opportuna».

Avete notato qualche effetto indesiderato?

«Come riportato nel paper,  sottoponendo a test gli animali durante il trattamento abbiamo visto che l’assenza della microglia non causa alcun danno cognitivo».

Dai topi agli umani: siete ottimisti? Di che tempi parliamo per arrivare ai primi trial?

«Questo farmaco è già in trial clinico, quindi potrà essere usato dagli astronauti al più presto».

Astronauti a parte, chi altri potrebbe trarre vantaggio dalle vostre ricerche?

«Già abbiamo dimostrato, in un lavoro del 2016, che questo tipo di trattamento può prevenire completamente i danni da radioterapia. E uno studio recente ha mostrato come questo trattamento possa essere d’aiuto anche contro il morbo di Alzheimer. Io stessa mi occupo anche di altri tipi di problemi cognitivi, come il trauma cranico e le radiazioni terapeutiche per il trattamento dei tumori, ma devo dire che, per il mio team, il lavoro per la Nasa è sempre il più eccitante».

Ecco, a proposito: com’è arrivata a mettere insieme un team tutto suo, che lavora anche con la Nasa, lì a San Francisco?

«Dopo il dottorato al Dipartimento di farmacologia a Firenze, sono partita per l’Università dell’Arizona, a Tucson, per un postdoc con Carol Barnes e Gary Wenk. Da lì mi sono poi spostata a San Francisco, dove da poco sono stata promossa a professor. Se 15 anni fa mi avessero chiesto cosa avrei fatto della mia vita, non avrei mai immaginato che sarei finita a lavorare in una delle tre università più prestigiose degli Stati Uniti. E non avrei nemmeno potuto immaginare che avrei lavorato con la Nasa. Ora sono estremamente soddisfatta della mia scelta, anche se l’Italia mi manca moltissimo, soprattutto adesso che ho due bambini piccoli, due gemelli di quasi sei anni, Marco e Sofia».


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Le ragazze e i ragazzi del Liceo Scientifico G.B. Grassi di Saronno che hanno contribuito alla scoperta. Nella foto: Razvan Patrolea, Lorenzo Apollonio, Elena Pecchini, Cinzia Torrente, Bartolomeo Bottazzi-Baldi e Martino Giobbio

Giovani scienziati crescono, anche grazie al progetto Alternanza scuola-lavoro, e realizzano scoperte di livello internazionale. È il caso di sei studentesse e studenti del Liceo scientifico G.B. Grassi di Saronno, Razvan Patrolea, Lorenzo Apollonio, Elena Pecchini, Cinzia Torrente, Bartolomeo Bottazzi-Baldi e Martino Giobbio, che hanno partecipato a un percorso di Alternanza scuola-lavoro presso l’Inaf, individuando una sorgente variabile di raggi X dal comportamento inatteso. Affiancati da Andrea De Luca e Ruben Salvaterra (ricercatori dell’Inaf presso l’Istituto di astrofisica spaziale e fisica cosmica di Milano), dal 4 al 15 settembre del 2017 i liceali hanno partecipato alle attività di ricerca scientifica del progetto Extras (Exploring the X-ray Transient and variable Sky), e il loro prezioso contributo ha dato così il via a una serie di indagini che si concretizzeranno nella pubblicazione sulla rivista specializzata Astronomy & Astrophysics di un articolo che descrive la scoperta.

Finanziato dalla Commissione europea nell’ambito del Settimo programma quadro (Fp7-Space) e coordinato dall’Inaf con la partecipazione di cinque istituti di ricerca in Italia, Germania e Regno Unito, il progetto Extras prevede la caratterizzazione della variabilità temporale delle oltre 400mila sorgenti cosiddette “serendipite” (potenzialmente interessanti ma ancora non studiate in modo approfondito) rivelate dalla missione Xmm-Newton dell’Agenzia spaziale europea (Esa).

Andrea De Luca è a capo del progetto e racconta come sono stati coinvolti i liceali di Saronno: «Utilizzando i risultati di Extras, abbiamo selezionato ‘alla cieca’ un campione di circa 200 sorgenti dal comportamento temporale compatibile con emissione di flare (brillamenti) e con presenza di eclissi e le abbiamo assegnate ai ragazzi, divisi in due gruppi». Gli obiettivi erano quelli di verificare la presenza di un segnale del tipo atteso ed escludere che si trattasse di un artefatto strumentale e verificare se il fenomeno in esame fosse già noto e pubblicato. Nel caso di un segnale astrofisico reale e non oggetto di altre indagini, gli studenti avevano il compito di cercare di capire se la sorgente X avesse controparti in altre bande e quindi selezionare e discutere i casi più interessanti. «I ragazzi hanno utilizzato gli strumenti sviluppati da Extras, nonché i database accessibili online», aggiunge De Luca.

Al termine dell’esperienza, i due gruppi hanno presentato all’Inaf di Milano i risultati della loro ricerca. De Luca spiega: «Dopo una prima fase con lezioni frontali e training hands-on, i ragazzi hanno lavorato in modo autonomo, con un rigore quasi sorprendente. I due gruppi si sono continuamente confrontati discutendo problemi e risultati. Nel piccolo campione di sorgenti selezionate, ha destato molto interesse il caso di un’emissione apparentemente proveniente dalla direzione di un ammasso globulare nella nostra galassia. L’identificazione di questa sorgente decisamente peculiare ha fatto partire un’analisi più approfondita condotta da un gruppo di ricercatori dell’istituto e i risultati stanno per essere pubblicati in un articolo sulla rivista Astronomy & Astrophysics».

«Non si può che commentare con soddisfazione la notizia di studentesse e studenti che, impegnati in un’esperienza di Alternanza scuola-lavoro, hanno contribuito a far registrare una nuova scoperta in campo scientifico», commenta la ministra dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, Valeria Fedeli. «Quella che ci arriva dall’Inaf è un’ulteriore dimostrazione che questa innovazione didattica, introdotta con la legge 107 e ora diventata curricolare nei percorsi di istruzione di secondo grado, può offrire alle nostre ragazze e ai nostri ragazzi un’importante opportunità di crescita formativa e personale. L’Alternanza permette loro di unire il sapere, le conoscenze acquisite sui banchi, con il saper fare, le conoscenze e le competenze acquisite con l’esperienza pratica. Permette loro – prosegue Fedeli – di mettersi alla prova e, come si è visto nell’esperienza delle studentesse e degli studenti impegnati nel progetto Extras, di superarla con pieno successo. Alle ragazze e ai ragazzi del Liceo scientifico G. B. Grassi di Saronno e al personale dell’Inaf che li ha affiancati in questo percorso vanno i miei complimenti. Il Miur – conclude la ministra – anche grazie all’Osservatorio insediato lo scorso febbraio, continuerà a monitorare affinché siano garantiti a tutte le studentesse e a tutti gli studenti dei percorsi di Alternanza di qualità ed esperienze formative sempre più qualificanti».

La sorgente è inclusa nel catalogo di sorgenti “serendipite” di Xmm-Newton con il nome 3Xmm J180608.9–274553 – da qui in poi J1806 per semplicità. La sua posizione cade quasi al centro dell’ammasso globulare Ngc 6540, situato nella nostra galassia, in direzione della costellazione del Sagittario. De Luca descrive meglio la sorgente osservata: «Il brillamento rivelato ha proprietà estremamente peculiari: assumendo che J1806 si trovi in Ngc 6540, la combinazione di luminosità, durata e andamento temporale del flare è diversa da tutti i fenomeni noti. I brillamenti coronali delle stelle presentano una ben nota correlazione tra luminosità e durata – un flare della luminosità corrispondente ad una stella in Ngc 6540 dovrebbe avere una durata almeno 100 volte superiore a quella osservata. Peraltro, il caso di un flare di bassa luminosità emesso da una stella molto più vicina di Ngc 6540 (e allineata per caso) si può escludere sulla base delle osservazioni Hubble, che permetterebbero di identificare facilmente la controparte ottica. Altre interpretazioni sembrano ancora meno plausibili».

Ogni anno, presso le sedi dislocate su tutto il territorio nazionale, l’Inaf realizza oltre 50 progetti di Alternanza scuola-lavoro, coinvolgendo circa mille studenti provenienti da più di cento scuole. Nichi D’Amico, presidente dell’Istituto nazionale di astrofisica, esprime la sua soddisfazione per il risultato ottenuto: «Mi congratulo con gli studenti e con il personale dell’Inaf che ha messo a punto il progetto e li ha seguiti. Il programma di Alternanza scuola-lavoro, che trova riscontro in tutte le strutture di ricerca dell’Inaf distribuite sul territorio nazionale, costituisce uno strumento consolidato ed efficace per avvicinare gli studenti alla ricerca scientifica moderna e al sapere. In un’epoca in cui i nostri ragazzi dovessero essere solo ‘abili utilizzatori’ di strumenti i cui segreti sono però in mano a pochi specialisti, il paese sarebbe destinato al declino. L’iniziativa lanciata dal Miur con il programma di Alternanza scuola-lavoro manifesta una visione strategica di sviluppo senza precedenti».

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  • I risultati della ricerca stanno per essere pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics nell’articolo “EXTraS discovery of a peculiar flaring X-ray source in the Galactic globular cluster NGC 6540”, di Sandro Mereghetti (Inaf Iasf Milano), Andrea De Luca (Inaf Iasf Milano / Infn, sezione di Pavia), David Salvetti (Inaf Iasf Milano), Andrea Belfiore (Inaf Iasf Milano), Martino Marelli (Inaf Iasf Milano), Adamantia Paizis (Inaf Iasf Milano), Michela Rigoselli (Inaf Iasf Milano / Dipartimento di fisica G. Occhialini, Università degli studi di Milano Bicocca), Ruben Salvaterra (Inaf Iasf Milano), Lara Sidoli (Inaf Iasf Milano), Andrea Tiengo (Iuss / Infn, Sezione di Pavia /Inaf Iasf Milano).
  • Leggi la news “EPIC ha fatto EXTraS” su Media INAF

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L’esperimento Opera nei Laboratori nazionali del Gran Sasso. Crediti: Infn

La collaborazione internazionale dell’esperimento Opera (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) ha presentato oggi, martedì 22 maggio, nel corso di un seminario ai Laboratori nazionali del Gran Sasso (Lngs) dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), e in un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Physical Review Letters, i risultati finali dei suoi 5 anni di osservazione dei neutrini prodotti con il progetto Cngs (Cern Neutrinos to Gran Sasso), un fascio di neutrini muonici. Cngs è stato realizzato per verificare il fenomeno della trasformazione dei neutrini muonici, misurando con il rivelatore Opera l’apparizione di neutrini tau, dopo il loro viaggio dal Cern ai laboratori sotterranei del Gran Sasso. Nei suoi risultati finali Opera riporta un totale di 10 eventi indicativi della trasformazione dei neutrini da muonici in tau. Questo risultato dimostra in modo diretto e inequivocabile che i neutrini muonici oscillano in neutrini tau. Esistono, infatti, tre tipi di neutrini, muonico, elettronico e tau: la loro trasformazione è un processo noto come “oscillazione”, la cui scoperta è stata insignita del Premio Nobel per la fisica nel 2015.

I neutrini muonici prodotti al Cern tra il 2008 e il 2012 con il fascio Cngs raggiungevano i laboratori Infn del Gran Sasso dopo aver percorso 730 km attraverso la crosta terrestre, in 2,4 millisecondi. Al loro arrivo erano rivelati dall’esperimento Opera, un apparato di circa 4mila tonnellate di massa complessiva, composto di 150mila mattoncini costituiti da lastre di piombo, con cui interagivano i neutrini, ed emulsioni nucleari utilizzate per fotografare le interazioni.

La collaborazione Opera ha osservato il primo evento di oscillazione di un neutrino muonico in uno tau nel 2010, seguito da quattro eventi rivelati tra il 2012 e il 2015, quando ha annunciato la scoperta dell’apparizione del neutrino tau avendo raggiunto per la prima volta la significatività statistica necessaria.

Ora, grazie a una nuova strategia di analisi applicata all’intero campione di dati raccolto tra il 2008 e il 2012 – vale a dire il periodo in cui è stato attivo il fascio dal Cern ai Laboratori del Gran Sasso – sono stati identificati in totale 10 eventi candidati, che hanno ulteriormente migliorato il livello di significatività statistica della scoperta. “Abbiamo analizzato tutti i dati con una strategia completamente nuova, tenendo conto delle caratteristiche peculiari degli eventi”, spiega Giovanni De Lellis, responsabile della collaborazione internazionale Opera. “E riportiamo anche – prosegue De Lellis – la prima osservazione diretta del numero leptonico del neutrino tau, ossia il parametro che discrimina i neutrini dalla loro controparte di antimateria, gli antineutrini”. “È molto gratificante vedere oggi che i risultati ottenuti superano ampiamente il livello di significatività statistica che avevamo previsto quando abbiamo proposto l’esperimento”.

Il fenomeno dell’oscillazione dei neutrini

I tre tipi di neutrini, elettronici, muonici e del tau, che esistono in natura si distinguono perché, quando interagiscono con la materia, producono il leptone elettricamente carico di cui portano il nome, e cioè rispettivamente l’elettrone, il muone o la particella tau. L’esperimento Opera è l’unico apparato in grado di rivelare tutti e tre questi leptoni carichi e dunque tutti e tre i tipi di neutrini.

Alcuni esperimenti in funzione a cavallo del millennio avevano mostrato che i neutrini muonici, dopo aver percorso lunghe distanze, producevano meno muoni del previsto nella loro interazione con i rivelatori: questo aveva suggerito che i neutrini muonici oscillassero in altri tipi di neutrini. E, siccome gli elettroni rivelati erano consistenti con le previsioni, i fisici avevano ipotizzato che i neutrini muonici oscillassero in neutrini tau. Questo fatto è stato confermato in modo definitivo da Opera, attraverso l’osservazione diretta dell’apparizione dei neutrini tau alla distanza di 730 km dalla sorgente dei neutrini muonici. La comprensione del fenomeno dell’oscillazione dei neutrini contribuisce anche a far luce su alcune proprietà, come la massa, di queste particelle ancora misteriose.

Open data

La collaborazione Opera ha reso pubblici i propri dati attraverso il Cern Open Data Portal. In questo modo, anche i ricercatori che non fanno parte della collaborazione Opera potranno utilizzarli per condurre nuove ricerche. Inoltre, i dati messi a disposizione sono arricchiti da informazioni e strumenti di visualizzazione che ne aiutano l’interpretazione e l’utilizzo per scopi didattici. Questi di Opera sono i primi dati non prodotti a LHC e le uniche interazioni di neutrini messe a disposizione sul portale Open Data del Cern, un programma lanciato nel 2014.

Dai neutrini alla società

Oltre al contributo dell’esperimento a una migliore comprensione del comportamento dei neutrini, l’eredità di Opera consiste anche nello sviluppo di nuove tecnologie. La collaborazione ha aperto la strada all’impiego su larga scala delle cosiddette pellicole di emulsioni nucleari per registrare tracce di particelle con tecnologie completamente automatizzate ad alta velocità e di accuratezza sub-micrometrica. Oltre che per la rivelazione dei neutrini, questa tecnologia trova applicazioni in una vasta gamma di altre aree scientifiche, dalla ricerca della materia oscura fino all’indagine dei vulcani. È utilizzata anche per ottimizzare l’adroterapia oncologica, ed è stata recentemente impiegata per studiare la Grande Piramide, uno dei più antichi e grandi monumenti al mondo, costruiti durante la dinastia del faraone Khufu, noto anche come Cheope.


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Il lancio del satellite cinese Queqiao dalla base Xichang, nel sud della Cina. Crediti: Radboud Radio Lab

All’alba cinese di lunedì 21 maggio, lo strumento Ncle (Netherlands Chinese Low-Frequency Explorer) è stato lanciato a bordo del satellite cinese Queqiao dalla base Xichang, nel sud della Cina, diretto verso il lato nascosto della Luna. È il primo strumento scientifico olandese che abbia mai viaggiato in una missione spaziale cinese e apre un nuovo capitolo nella radioastronomia. Il lancio del satellite rappresenta il punto di partenza della missione Chang’e-4, la missione cinese di esplorazione lunare che verrà lanciata prossimamente e che atterrerà sulla faccia nascosta della Luna. Il satellite cinese appena partito è necessario, nell’ambito della missione, per le comunicazioni con la Terra.

Il responsabile del progetto Ncle, Marc Klein Wolt (amministratore delegato della Radboud Radio Lab) era presente al momento del lancio, insieme ai colleghi e ai rappresentanti dell’ambasciata olandese in Cina. «Il lancio è stato un successo e la nostra antenna è ora diretta al cosiddetto secondo punto di Lagrange (L2) del sistema Terra-Luna, che si trova a circa 65mila chilometri dietro la Luna». Il gruppo ha osservato il lancio a una distanza di due km dalla piattaforma. «Non ho mai sentito un suono così impressionante. Il vettore si è innalzato sopra le nostre teste a 100 chilometri di altezza ed è stato molto emozionante per tutti. Abbiamo lavorato duramente per questa missione per due anni e ora Ncle continuerà questo viaggio da solo», ha affermato Klein Wolt.

L’antenna radio è stata sviluppata e costruita da un team di scienziati e ingegneri del Radboud Radio Lab della Radboud University, dell’Istituto olandese di radioastronomia a Dwingeloo (Astron) e della società Isis di Delft. Si tratta di un esperimento di esplorazione lunare che utilizzerà un lander e un rover per individuare i deboli segnali radio provenienti dalle epoche oscure dell’universo primordiale, quando l’universo stesso era ancora in gran parte costituito da idrogeno.

Da sinistra a destra: Christiaan Brinkerink (Rrl, System Engineer), Taake Manning (Council for Science & Technology, Dutch Embassy), Bas Pulles (dept. Ambassador), Marc Klein Wolt (Rrl, Dept. PI) , Harry Forster (Nso) and Ma Qing (Dutch Embassy). Crediti: Radboud Radio Lab

Osservare dal lato nascosto della Luna ha il vantaggio che parte della radiazione radio proveniente dall’universo che non passa attraverso l’atmosfera terrestre, da lì può essere rilevata. Sulla Terra gli astronomi possono ricevere quasi tutte le onde radio provenienti dall’universo, ma le onde la cui frequenza è compresa tra 10 e 30 MHz sono bloccate dall’atmosfera. Proprio a queste frequenze sono nascoste importanti informazioni sull’universo primordiale: il periodo immediatamente successivo al big bang, nel quale si formarono le prime stelle e galassie.

In circa due mesi il satellite arriverà al punto L2, dove aspetterà la missione principale, il cui arrivo è previsto per l’inizio del 2019. Successivamente, verranno srotolate tre antenne lunghe cinque metri e l’acquisizione dei dati scientifici avrà inizio.

Albert-Jan Boonstra (project leader di Astron) auspica che questa collaborazione tra Cina e Paesi Bassi porterà a futuri interferometri radio spaziali ancora più grandi. Il Principal Investigator Heino Falcke (direttore scientifico, RRL, Radboud University) ha aggiunto: «Abbiamo lavorato a questo obiettivo per quasi 15 anni. Ora è un onore far parte di questa avventura spaziale. Ci auguriamo che la faccia nascosta della Luna rimanga un ambiente ‘radio quieto’, dove potremo condurre esperimenti di radioastronomia anche in futuro».

Guarda la ripresa video del lancio:

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Rappresentazione artistica del Parker Solar Probe. Crediti: Jhu/Apl

Il lancio è previsto per il 31 luglio di quest’anno e la sonda Parker Solar Probe della Nasa promette già di raccontarci in 7 anni il Sole come nessun’altra missione prima. L’obiettivo è quello di “toccare il Sole” (questo il motto degli ingegneri che la stanno costruendo): la sonda studierà lo strato esterno dell’atmosfera solare (la corona) da una distanza di quasi 6 milioni di chilometri dalla fotosfera della nostra stella. La Parker Solar Probe ha già a bordo un dettaglio speciale: una piccola memory card con i nomi di tutti i partecipanti al concorso Vip Pass “Manda il nome sul Sole”.

Insieme a tutti i suoi tecnologici strumenti scientifici, la sonda porterà attorno alla stella 1.137.202 nomi e una placca dedicata a Eugene Parker (l’astrofisico ed eliofisico a cui è dedicata la missione e che per primo sviluppò, negli anni ’50, la teoria sul vento solare). Nella memory card anche delle sue fotografie e una copia del suo famoso studio sul vento solare risalente al 1958.

Grazie a questa missione, i fisici riusciranno a risolvere alcuni misteri sullo strato esterno Sole e sul meccanismo che genera il potente vento solare. I dati potrebbero anche migliorare le previsioni delle principali eruzioni sul Sole e dei conseguenti eventi meteorologici spaziali che hanno un importante impatto sulla vita sulla Terra, così come sul funzionamento dei satelliti geostazionari e sul lavoro degli astronauti nello spazio.

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Si legge: “La missione del Parker Solar Probe è dedicata al Dr. Eugene N. Parker, i cui importanti contributi hanno rivoluzionato la nostra comprensione del Sole e del vento solare. ‘Vediamo cosa ci aspetta’. Gene Parker, luglio 2017”. Crediti: NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman

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Queste sono le immagini del 2015 di BZ509, ottenute presso il Large Binocular Telescope Observatory, che hanno permesso di stabilire la sua natura retrograda. Le stelle luminose e l’asteroide (cerchiato in giallo) appaiono nere su un cielo bianco poiché l’immagine è negativa. Crediti: C. Veillet / Large Binocular Telescope Observatory

Un recentissimo studio pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, ha scoperto il primo “immigrato” trasferitosi permanentemente nel nostro Sistema Solare dall’alba dei tempi. L’asteroide, che attualmente si trova nell’orbita di Giove, è il primo asteroide che si conosce ad essere stato sottratto a un altro sistema stellare.

‘Oumuamua, l’intruso interstellare che è sfrecciato vicino al Sole nel 2017, ha fatto più volte notizia. Tuttavia, ‘Oumuamua è stato solo un turista interstellare che ci è passato vicino, per poi continuare per la sua strada, mentre questo esoasteroide, chiamato (514107) 2015 BZ509, sembra essere residente da lunga data nel nostro Sistema solare.

Ma come hanno fatto gli astronomi a scoprirlo?

Tutti i pianeti nel nostro Sistema solare, e la maggior parte degli altri oggetti, viaggiano intorno al Sole nella stessa direzione. Tuttavia 2015 BZ509 è diverso: si muove nella direzione opposta, lungo quella che è conosciuta come orbita retrograda. «Finora è stato un mistero il modo in cui l’asteroide sia arrivato a muoversi in questo modo, condividendo l’orbita di Giove», spiega Fathi Namouni, autrice principale dello studio. «Se 2015 BZ509 fosse nato nel nostro sistema, avrebbe dovuto avere la stessa direzione di tutti gli altri pianeti e asteroidi, ereditata dalla nube di gas e polvere dalla quale si sono formati». Tuttavia, il gruppo di ricerca ha eseguito simulazioni per tracciare la posizione del 2015 BZ509 alla nascita del nostro Sistema solare, 4.5 miliardi di anni fa, quando l’era della formazione dei pianeti terminò. Queste simulazioni mostrano che 2015 BZ509 si è sempre spostato in questo modo. Pertanto non avrebbe potuto essere presente in origine e deve essere stato catturato da un altro sistema.

Questa è un’immagine della nursery stellare NGC 604 (Nasa / Hst), nella quale i sistemi stellari presenti sono molto vicini tra loro e che pertanto lo scambio di asteroidi sia possibile. L’asteroide (514107) 2015 BZ 509 emigrò dalla sua stella madre e si stabilì attorno al Sole in un ambiente simile a questo. Crediti: Nasa / Hubble Heritage Team (Aura/Stsci)

«L’immigrazione di asteroidi da altri sistemi stellari si verifica perché il Sole inizialmente si è formato in un ammasso stellare compatto, dove ogni stella aveva il proprio sistema di pianeti e asteroidi», commenta Helena Morais, altro membro del gruppo. «La stretta vicinanza delle stelle, insieme alle forze gravitazionali esercitate dai pianeti, ha aiutato questi sistemi ad attrarre, rimuovere e catturare gli asteroidi gli uni dagli altri».

La scoperta del primo asteroide immigrato permanente nel Sistema solare ha importanti implicazioni per i problemi aperti sulla formazione del pianeta, l’evoluzione del Sistema solare e forse l’origine della vita stessa.

Capire esattamente quando e come BZ509 del 2015 si sia stabilizzato nel Sistema solare fornirà indizi sul vivaio stellare dal quale ha avuto origine il Sole e sul potenziale arricchimento del nostro ambiente iniziale con componenti necessari per l’aspetto della vita sulla Terra.

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Donatella Randazzo e Giada Genua esaminano il diploma di laurea di Niccolò Cacciatore

Tutto parte da una mail. Mittente: Salvatore Serio, direttore dell’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Palermo fino al 2001. Destinatari: l’attuale direttore, Fabrizio Bocchino, e Donatella Randazzo, responsabile dell’archivio storico e della biblioteca antica dell’Osservatorio. «Vi segnalo che è in vendita all’asta il diploma di laurea di Niccolò Cacciatore», scrive Serio. «Credo che il documento abbia un grande interesse per l’archivio storico dell’Osservatorio».

Il motivo dell’interesse è presto detto: Niccolò Cacciatore (1770-1841) fu assistente di Giuseppe Piazzi, primo direttore dell’Osservatorio di Palermo, e gli succedette nella direzione nel 1817. Direttore, che facciamo? Valutate voi, dice Bocchino a Randazzo, ponendo come unico vincolo un tetto di spesa: non più di 300 euro.

Valutare come? Il tempo per decidere è pochissimo, l’asta è dopo tre giorni, giovedì 10 maggio. Fortuna vuole che, proprio in questo periodo, fra le volontarie del Servizio civile che stanno trascorrendo il loro anno all’Osservatorio ci sia anche una restauratrice di beni librario-archivistici, Giada Genua. E così Randazzo e Genua decidono di fare un sopralluogo alla storica Galleria Sarno, la casa d’aste alla quale è affidata la vendita, per visionare l’antico documento, il Lotto 139: Universae Rei Litterariae Siciliensis. Laurea a Nicolaum Cacciatore con sigillo in ceralacca, secolo XIX, prezzo a base d’asta 150 euro.

Il prezioso documento acquisito all’asta (cliccare per ingrandire)

«Quando lo abbiamo visto, non abbiamo avuto dubbi: non solo era un documento storicamente importante, ma era anche esteticamente bellissimo. Doveva essere nostro!», ricorda Genua nel blog che cura per l’Osservatorio. Non potendo presenziare all’incanto, in programma quasi a mezzanotte, Randazzo e Genua dichiarano agli organizzatori dell’asta la disponibilità a rilanciare fino ai 300 euro consentiti dal direttore e incrociano le dita, sperando che siano sufficienti. La stima si rivela corretta, anzi: alla fine, come scopriranno il giorno successivo, l’Osservatorio riesce ad aggiudicarsi la laurea del suo secondo direttore per 240 euro in tutto, commissioni comprese.

«Il certificato, datato 17 febbraio 1820, è in ottimo stato di conservazione», dice a Media Inaf Giulia Amodeo, borsista del Fondo sociale europeo all’Osservatorio. «Rilegato in cartone rivestito con carta marmorizzata fatta a mano, nella prima pagina presenta lo stemma del Regno di Sicilia, a cui seguono cinque facciate di convenevoli in latino antico che portano alla proclamazione di Cacciatore, già professore di matematica e astronomia, dottore ad honorem in filosofia e matematica. Tra coloro che firmarono il lusinghiero riconoscimento si leggono: Gaspare Palermo, Joseph Haus, Giuseppe Saverio Poli, Michelangelo Monti: si tratta dei membri della commissione che dal 1818 fu incaricata di gestire la pubblica istruzione. Chiude la scrittura il maestoso sigillo in ceralacca dell’Università Regia di Palermo, di un singolare rosso corallo».

«Ritorna così negli scaffali di provenienza», conclude Randazzo, «una significativa testimonianza della stima che Niccolò Cacciatore sempre ricevette dalle istituzioni borboniche».

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Il gas nella nube di Orione A. I tre colori (rossi, verdi e blu) rappresentano gamme di velocità differenti. Crediti: Nsf/S. Kong, J. Feddersen, H. Arce & CARMA-NRO Orion Survey team

Un gruppo internazionale di ricerca, capitanato da Shuo Kong e Héctor G. Arce dell’Università di Yale, ha prodotto la più dettagliata mappa della distribuzione del gas nella nube molecolare di Orione, in particolare della zona più brillante Orione A, noto epicentro di formazione stellare a circa 1500 anni di luce di distanza.

Già ripresa da innumerevoli telescopi, la nube di Orione ospita una grande varietà di ambienti di formazione stellare, inclusi densi ammassi stellari simili a quello in cui si è plausibilmente raddensato il Sole.

«La nostra mappe permette di investigare un’ampia gamma di fenomeni fisici a differenti scale di grandezza, necessari per studiare come le stelle si formino nelle nubi molecolari e come le giovani stelle impattino a loro volta sul destino della nube stessa», commenta Kong.

Per realizzare la mappa, il nuovo studio, pubblicato su Astrophysical Journal Supplements, ha messo assieme i dati raccolti da due differenti radiotelescopi: Carma (Combined Array for Research in Millimeter Astronomy), una schiera interferometrica di 23 parabole collocate in California, e l’antenna singola del Nobeyama Radio Observatory (Nro), in Giappone.

Dettaglio dell’animazione delle velocità del gas in Orione A. Crediti: Nsf/S. Kong, J. Feddersen, H. Arce & Carma-Nro Orion Survey team

«La nostra mappa è una combinazione unica di dati provenienti da due telescopi molto diversi», dice Jesse Feddersen, studente a Yale e co-autore dello studio. «Abbiamo combinato lo zoom di Carma con il grandangolo del Nro per catturare simultaneamente sia i dettagli delle singole stelle in formazione che la forma complessiva e il movimento della nube molecolare gigante».

La mappa permette non solo di sapere dove si trovi il gas, ma anche a che velocità si stia muovendo. Osservazioni combinate come questa sono di grande aiuto per gli astronomi che cercano di capire quanto velocemente e con quale efficienza si formano le stelle in queste nubi.

Inoltre, la mappa aiuterà i ricercatori a calibrare i modelli di formazione stellare per studi extragalattici. «Dei nostri dati potranno beneficiare tutte le ricerche ricerca su un’ampia gamma di fasi evolutive del processo di formazione stellare e dell’ambiente in cui si originano», conclude Arce.

Per saperne di più:

  • Leggi su Astrophysical Journal SupplementsThe CARMA-NRO Orion Survey”, di Shuo Kong, Héctor G. Arce, Jesse R. Feddersen et al.

Guarda il video (in inglese) dell’Università di Yale:

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