Capodimonte capitale dell’astronomia con il congresso della Società Astronomica Italiana
Astrofisici di fama internazionale provenienti da tutta Italia saranno a Napoli dal 3 al 7 giugno per il LXV Congresso Nazionale della Società Astronomica Italiana.
Nata nel 1871 come Società degli Spettroscopisti Italiani, è stata la prima società professionale specializzata in “astronomia fisica”. Da sempre i suoi congressi sono apprezzati come straordinaria occasione di incontro e confronto per tutti gli astrofisici italiani attivi nei vari ambiti scientifici e tecnologici.
“Un incontro importante che vuole fare il punto sui risultati raggiunti nei vari campi dell’astrofisica, con uno sguardo al futuro e alla crescita di nuovi talenti” sottolinea Marcella Marconi, organizzatrice della conferenza.
Il congresso, che ritorna a Napoli dopo 14 anni, ha per titolo “Dagli Universi isola all’astronomia multimessaggera: 100 anni di rivoluzioni” e intende celebrare i successi e i progressi che hanno caratterizzato la ricerca astrofisica. E’ infatti trascorso solo un secolo da quando l’astronomo americano Edwin Hubble dimostrò che Andromeda non faceva parte della Via Lattea, ma era una diversa, seppur vicina, galassia distante circa due milioni di anni luce da noi e che pertanto la nostra galassia non era la sola nell’Universo.
La scoperta degli Universi isola aprì la strada alla misura dell’espansione dell’Universo, alla scala delle distanze cosmiche, alla cosmologia e all’astrofisica moderna. Tali scoperte e i paralleli sviluppi tecnologici hanno rivoluzionato lo stato delle conoscenze del cosmo a partire dal Sistema solare, fino alla recente rivelazione delle onde gravitazionali con la nascita dell’astronomia multimessaggera.
Il congresso è ospitato dall’Osservatorio Astronomico di Capodimonte, sede napoletana dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, il principale ente di ricerca italiano per lo studio dell’universo. “Un privilegio ospitare a Napoli colleghi da tutta Italia per porre le basi delle nuove scoperte che saranno possibili con i telescopi e gli strumenti del futuro” commenta orgoglioso il direttore dell’Osservatorio di Capodimonte Pietro Schipani.
Una sessione del congresso è dedicata alla diffusione della cultura astronomica e alla didattica dell’astrofisica nelle scuole con la partecipazione di personale docente delle scuole secondarie superiori per sottolineare lo stretto legame tra lo sviluppo delle conoscenze e la formazione.
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L’Esplosione della Stella T Coronae Borealis: Un Fenomeno Celeste Straordinario
In questo periodo si sente parlare spesso della nuova imminente esplosione che interesserà la stella T Coronae Borealis, o la “Stella della Corona Boreale”. Si tratta di un evento astronomico di rara bellezza e potenza ma non molti sanno che fra i primi a scoprirla ci fu il signor Giovanni Bernasconi, un distinto dilettante di Como.
Ma andiamo con ordine.
La stella è situata nella costellazione della Corona Boreale, ed è nota per le sue esplosioni ricorrenti, che si verificano circa ogni 80 anni.
Il Meccanismo dell’Esplosione della Stella
La T Coronae Borealis è un sistema binario composto da una nana bianca e una gigante rossa. La nana bianca, un residuo stellare denso e caldo, raccoglie materiale dalla sua compagna più grande. Quando la pressione e la temperatura raggiungono un punto critico, si verifica un’esplosione termonucleare, una nova, che causa un aumento drammatico della luminosità della stella.
Osservare la Stella Dopo l’Esplosione
Dopo l’esplosione, la T Coronae Borealis diventa visibile ad occhio nudo e può essere osservata senza l’ausilio di telescopi. Il periodo di massima luminosità dura alcuni giorni, dopodiché la stella inizia a sbiadire, ma rimane osservabile con binocoli per circa una settimana.
Testimonianze dell’Evento di 80 Anni fa
L’ultima esplosione della stella T Coronae Borealis documentata risale al 1946. Gli astronomi dell’epoca osservarono con stupore l’aumento di luminosità, registrando un evento che non si ripeteva dal 1866. Queste osservazioni storiche forniscono preziose informazioni sul comportamento di questa intrigante stella.
Nel sito https://articles.adsabs.harvard.edu/ è disponibile l’articolo sullo studio dello spettro della Nova T Coronae Borealis nell’esplosione del febbraio 1946.
Nell’archivio SAO/NASA Astrophysics Data System ad opera dello Smithsonian Astrophysical Observatory sostenuto da un contratto cooperativo con la NASA, è conservato l’articolo “lo Spettro della Nova T Coronae Borealis nell’Esplosione del Febbraio 1946” a cura di L. Gratton e E. C. Kruger del Centro di Fisica Stellare del CNR Osservatorio di Merate. Nell’articolo è descritto lo spettro misurato ben 80 anni fa e le ipotesi individuate al tempo alla base del fenomeno.
“La notizia dell’esplosione della Nova pervenne a Merate il mattino dell’11 Febbraio per comunicazione diretta di uno degli scopritori, il signor Giovanni Bernasconi, un distinto dilettante di Como, ed è stata immediatamente telegrafata all’estero ed ai principlai Osservatori Italiani“.
Nel documento l’evento viene descritto come:
“I fenomeni descritti si possono interpretare con il seguente modello per la Nova T Cr B:
a. una stella nuova che nel febbraio 1946 subì una esplosione tipica, con un massimo al febbraio 8.5; b. una gigante di tipo spettrale M; c. una nebulosa che circonda ambedue le stelle e del diametro apparente dell’ordine di alcuni secondi.”
Nel testo si cita: “si sottolinea l’eccezionale importanza di questa esplosione della TcrB, in relazione al problema generale della Nove e delle variabili cicliche tipo SS Cygni.”
Scarica l’articolo in allegato
Consigliamo ai più volenterosi ed appassionati di scaricare l’articolo completo per conoscere i risultati dell’indagine sull’esplosione della stella avvenuta 80 anni fa. Il pdf è disponibile in download QUI
Conclusione
I nuovi dati raccolti durante l’esplosione della stella che si attende nei prossimi mesi, saranno utili e necessari per confermare le deduzioni formulate 80 anni fa e comprendere meglio il fenomeno.
Non perdere il transito della ISS Stazione Spaziale Internazionale.
Serata favorevole per seguire i passaggi: 28 maggio.
Tempo permettendo un questo fine maggio incerto, subito dopo le 21 ottimo transito della ISS – Stazione Spaziale Internazionale guardando ad ovest per vedere il cielo solcato da Nord Ovest sino a Sud Est.
28 Maggio
L’ultimo transito notevole del mese sarà avvistabile da tutto il paese, il 28 Maggio. Dalle 21:04 alle 21:13, da NO a SE. Magnitudine di picco a -3.8 per il secondo miglior transito serale del mese.
Rappresentazione artistica di una galassia con un nucleo galattico attivo.
Indice dei contenuti
L’ Intelligenza Artificiale, vede dove i telescopi non vedono, e aiuta a comprendere le strutture e le alte energie del cosmo
Il cielo azzurro che ci sta sopra nasconde un luogo violento dove le energie presenti raggiungono valori incredibili. L’anno scorso è stato rilevato un raggio cosmico invisibile ad occhio nudo e ribattezzato « OMG , Oh My God ! » . In termini numerici, il livello di energia misurato è stato di 244 exa-elettronvolt (EeV). Per chi non ha familiarità con queste grandezze basti sapere che un EeV = 6.2415064799632E+18 electron volt, ovvero 624.000.000.000.000.000.000 volt. Se volete compredere l’energia di quel raggio cosmico moltiplicate il 624…. per 244, comunque ricordando che per accendere una lampadina di volt ne bastano solamente 220/230.
Capire, o almeno tentare di capire, dei fenomeni di alta energia è quindi un impegno chiave dell’astrofisica moderna per la comprensione della struttura dell’universo. Nello spettro elettromagnetico le energie più elevate sono collegate ai fenomeni più carichi di energia, come quelli che coinvolgono i buchi neri, i lampi di raggi gamma e i nuclei galattici attivi. Già nel 2018 l’intelligenza artificiale (AI) è diventata uno strumento importante per gli astrofisici proprio nello studio dei nuclei galattici attivi dando una mano agli scienziati dove i telescopi non riescono ad arrivare.
L’11 giugno 2008 la NASA lanciò il telescopio spaziale FERMI. Si tratta di un telescopio per i raggi gamma ad alta energia che copre un intervallo energetico fino a 300 Giga elettronvolt (GeV). Il satellite Fermi è in grado di monitorare l’intero cielo ogni due orbite (cioè ogni 2,96 minuti) e questo rende lo strumento ancor oggi più adatto per un monitoraggio quasi continuo e la ricerca di variabilità delle sorgenti di radiazione gamma. Il satellite FERMI è gestito da una collaborazione scientifica internazionale di oltre 400 scienziati ed anche chi vi scrive ne fa parte.
Il telescopio spaziale Fermi @NASA
Che cosa cerchiamo con FERMI?
Oggetti cosmici che emettono radiazioni gamma. I principali sono galassie con un nucleo attivo (AGN) cioè che emette radiazioni.
Non tutte le galassie sono galassie attive. Il telescopio FERMI, per le sue caratteristiche costruttive è in grado di rivelare getti energetici che puntino verso FERMI per angoli sufficientemente piccoli , mentre la sua sensibilità diminuisce notevolmente fino ad azzerarsi quando vengono osservate galassie orientate per grandi angoli rispetto a FERMI. Sappiamo che esistono nell’universo, e probabilmente sono la maggioranza, nuclei galattici attivi non allineati (MAGNs) e quindi invisibili, o quasi per FERMI. Lo studio dei MAGNs e del loro ambiente nel cielo dei raggi gamma è estremamente interessante, perché queste galassie sono considerate le popolazioni genitoriali dei blazars che rappresentano più del 50% delle sorgenti di raggi gamma conosciute.
Per dare una mano a FERMI a superare i limiti strumentali e comunque individuare nuovi candidati MAGN sono state quindi messe a punto tecniche di intelligenza artificiale ad apprendimento automatico (AI) in grado di confrontarsi anche con metodi più rigorosi come lo spettro ottico.
Il ruolo dell’intelligenza artificiale
Un processo AI inizia con un dialogo tra lo scienziato e la macchina ediIl linguaggio attraverso il quale “l’umano” dialoga con AI è un algoritmo matematico opportunamente costruito per quello scopo. L’algoritmo viene “educato” a riconoscere le caratteristiche degli oggetti ideali e testato su oggetti cosmici individuati in maniera approssimativa dal telescopio FERMI.
Così facendo l’algoritmo “impara” ciò che è giusto è ciò che è sbagliato, ritornando allo scienziato un’informazione espressa nella probabilità che quella galassia sia proprio del tipo che si sta ricercando. Facendo lavorare l’algoritmo più volte (anche centinaia) su campioni diversi tra loro, questo “si autocorregge” e diventa sempre più efficiente, indipendente ed intelligente fino a valori di probabilità pari a 0,9998 che si avvicinano moltissimo alla certezza.
Una simile tecnica di intelligenza artificiale consente inoltre di analizzare migliaia di oggetti in un tempo brevissimo, e visto l’affollamento cosmico, si tratta di una manna dal cielo per lo scienziato ricercatore. Per fare un esempio sul reale, il telescopio FERMI su circa 1000 galassie gamma aveva evidenziato solamente 15 galassie del tipo MAGN, l’ applicazione dell’AI ai soggetti incerti di FERMI ne ha scorto altre 35. Questo significa che l’AI “vede” di più del telescopio spaziale? In “un certo senso” , si.
Non tutte le galassie sono orientate in modo da essere visibili al telescopio Fermi
Le conferme sui risultati raggiunti dall’Intelligenza Artificiale
Sarà stato l’algoritmo sufficientemente preciso? Gli oggetti che ha individuato saranno veramente delle galassie attive? Per ottenere questa conferma sono necessarie analisi multi-lunghezza d’onda, iniziando con le controparti radio degli oggetti scelti dall’AI. Trattandosi di galassie dovremmo aspettarci strutture radio estese. Relativamente allo studio in oggetto, l’analisi sulla morfologia dei candidati è stata eseguita tramite un’indagine sui dati VLA Faint Images of the Radio Sky at Twenty-Centimeters (FIRST) survey, prodotto del Karl Guthe Jansky Very Large Array il raggruppamento di radiotelescopi situati a Socorro, nel Nuovo Messico.
VLA Array del National Radio Astronomy Observatory a Socorro, Mexico
Lo studio della morfologia radio ha mostrato una sequenza molto bella di strutture galattiche estese confermando l’abilità dell’algoritmo di AI di “vedere anche dove non si vede” e di individuare “i soggetti difficili”. Probabilmente, senza l’uso dell’AI, non ne sapremmo delle alte energie cosmiche quanto ne sappiamo ora. La nuova astrofisica passerà inevitabilmente attraverso nuove intelligenze, sia pur artificiali.
A seguire le immagini morfologiche dei candidati AI rilevate ai radiotelescopi VLA. La struttura estesa conferma la natura galattica degli oggetti gamma e quindi la bontà del dato prodotto da AI.
Una delle immagini morfologiche dei candidati AI rilevate ai radiotelescopi VLA. La struttura estesa conferma la natura galattica degli oggetti gamma e quindi la bontà del dato prodotto da AI.
Per approfondeire: arXiv:1808.05881 Hunting misaligned radio-loud AGN (MAGN) candidates among the uncertain γ-ray sources of the third Fermi-LAT Catalogue
Dall’archivio di COELUM un viaggio fra le 10 comete più luminose che hanno solcato i nostri cieli negli ultimi 15 anni circa.
C/2020 F3 NEOWISE
mag. 0,9 anno 2020 (1° fra le comete più luminose degli ultimi anni)
Dopo oltre due decenni, ecco arrivare la NEOWISE, che ha raggiunto una notevole
luminosità di picco (mag. +0,6) e sfoggiato una lunga coda di polveri facilmente visibile a occhio nudo oltre a una ancora più lunga coda di ioni, più tenue ma rilevabile anche in piccoli strumenti sotto un cielo buio. Per tutte queste sue caratteristiche che, come già ricordato, hanno saputo attirare l’attenzione anche al di fuori della cerchia di appassionati, la NEOWISE sarà probabilmente ricordata come “la grande cometa del 2020”.
Inizialmente, la presenza della Luna e le luci dell’alba hanno leggermente penalizzato le osservazioni e l’hanno quindi parzialmente limitata nella sua maestosità, permettendo però agli astrofotografi di ottenere foto panoramiche davvero meravigliose, che hanno
incastonato la cometa in suggestivi sfondi paesaggistici.
C/2020 F3 Neowise di Corrado Gamberoni
Il report completo sulla cometa C/2020 F3 NEOWISE pubblicato in COELUM ASTRONOMIA N°247 è disponibile per il download QUI
46P/Wirtanen
mag. 3 anno 2018 (2° fra le comete più luminose degli ultimi anni)
Il 2018 è stato un anno che, dal punto di vista delle osservazioni cometarie, ci ha regalato un po’ di movimento, soprattutto nella sua seconda metà. In particolare, il finale dell’anno è risultato molto frizzante per la presenza nel cielo di un bell’astro chiomato che nel mese di dicembre è cresciuto di luminosità fino a raggiungere la magnitudine +4,5 (nel momento in cui scriviamo).
Sto parlando ovviamente della cometa 46P/ Wirtanen, ben presto ribattezzata la “Cometa di Natale”.
L’estrema vicinanza alla Terra (il 16 dicembre la cometa ha raggiunto la minima distanza dalla Terra) è stata responsabile del sensibile moto proprio dell’oggetto che in un mese “percorrerà” quasi 100° in cielo passando dalle declinazioni australi della Balena a quelle abbondantemente boreali della Lince, divenendo infine circumpolare a fine dicembre. Questo ha fatto sì che l’osservazione risultasse sempre differente, con la cometa che si è mostrata giorno dopo giorno in uno scenario astrale sempre diverso.
Cometa 46P/Wirtanen con le Pleiadi di Antonio Finazzi
Il report completo sulla cometa 46P/ Wirtanen pubblicato in COELUM ASTRONOMIA N°229 è disponibile per il download QUI
C/2021 A1 Leonard
mag. 3,2 anno 2022 (3° fra le comete più luminose degli ultimi anni)
In tanti sono rimasti delusi, perché è stata una cometa elusiva, che è cresciuta in luminosità proprio quando le condizioni osservative si sono fatte difficili. È però andata oltre le previsioni dato che un probabile outburst verso metà dicembre l’ha portata a brillare di terza magnitudine, forse addirittura qualcosa in più.
Purtroppo in quel momento si è mostrata appena dopo il tramonto in un cielo molto chiaro ed in procinto di tramontare, cosa che l’ha resa obbiettivo di pochi, ma ciò ne fa comunque un oggetto di tutto rispetto. Pensavamo di averla salutata il 12 dicembre, giorno del suo massimo avvicinamento alla Terra ed ultima giornata in cui si mostrava in un cielo buio ed invece è rimasta inaspettatamente protagonista anche la settimana successiva, quando personalmente le ho dato la caccia in molte serate, riuscendo prima a fotografarla e poi ad osservarla in condizioni estreme il 17 dicembre.
C/2021 A1 Leonard di Fabrizio Aimar
12P/Pons-Brooks
mag. 3,8 anno 2024 (4° fra le comete più luminose degli ultimi anni)
Di ritorno dopo oltre settant’anni non si può dire che non abbia fatto parlare di sé, riempiendo per molti mesi le nottate degli appassionati. Eravamo convinti, consultando le previsioni, che sarebbe stato un oggetto da seguire con interesse solo da febbraio, ormai non lontana dal perielio programmato per il 21 aprile. Invece già nel luglio del 2023 un potente outburst l’ha portata agli onori della cronaca. In quell’occasione passò improvvisamente dalla magnitudine 16,5 alla 11,5. Successivamente altri outburst più modesti continuarono a mantenerla più luminosa del previsto, permettendo anche agli osservatori dotati di strumentazione modesta di poterla a seguire. Nell’ultima parte del suo avvicinamento al Sole si è invece mantenuta sui valori previsti, salvo aumentare di circa una magnitudine nei primissimi giorni di aprile a causa un altro evento, che l’ha portata a raggiungere il valore di 3,8 mag. In seguito, soprattutto dopo la prima decade del mese, il suo avvicinamento prospettico (e reale) al Sole ed il conseguente abbassamento sull’orizzonte hanno impedito osservazioni proficue nel momento topico del suo passaggio al perielio. Personalmente l’ho osservata per l’ultima volta con un binocolo di grandi dimensioni il giorno 11, quindi dieci giorni prima del suo massimo avvicinamento alla nostra stella, constatando come l’oggetto che solo una settimana prima, brillando di mag. 4,5, sfoggiava una notevole e luminosa chioma compatta ed una evidente seppur corta coda si era ridotto ad una “cometina” ancora ben percepibile ma penalizzata dalla scarsa altezza sull’orizzonte, dal cielo non completamente buio, dalla Luna crescente e dalla foschia dell’orizzonte. Buon viaggio di ritorno nelle profondità del Sistema Solare ed appuntamento a fra settant’ anni Pons-Brooks.
mag. 4,5 anno 2013 (5° fra le comete più luminose degli ultimi anni)
La C/2013 R1 (Lovejoy), scoperta il 9 settembre 2013, è una cometa che io stesso ho avuto modo di confermare quando è stata inserita tra i NEOCP (NEO Confirmation Page: la lista di oggetti appena scoperti e in attesa di definizione degli elementi orbitali) e che in queste settimane si sta dimostrando parecchio attiva, molto più di quanto ci si potesse aspettare. A novembre, per osservarla dovremo cercarla nel cielo nella seconda parte della notte, quando attraverserà velocemente numerose costellazioni dal Cancro al Boote spostandosi più di 3° al giorno e passando dalla magnitudine +8,5 alla +6,5 […].
COMETA C/2013 R1 LOVEJOY di Benito Morabito
C/2022 E3 ZTF
mag.4,6 anno 2023 (6° fra le comete più luminose degli ultimi anni)
Il nome non è certo dei più simpatici, come spesso accade per gli oggetti scoperti da zelanti astronomi o appassionati, non è però espressione di poca fantasia quanto la necessità, al di là dell’interesse suscitato, di catalogare ogni oggetto celeste in modo che risulti poi negli annuali come facile da rintracciare. Tutte le lettere ed i numeri del nome hanno quindi un significato:
C –> non periodica, la cometa quindi torna a farci visita (forse) ogni lasso di tempo superiore a 200 anni almeno
2022 –> anno in cui è stata scoperta
E –> mese in cui è stata scoperta Marzo
3 –> il terzo oggetto di quel mese
ZTF –> è la sigla dell’osservatorio che l’ha individuata nello specifico Zwicky Transient Facility
oggi la cometa, che sembra avere un periodo (quanto tempo trascorre da un passaggio ravvicinato alla Terra e il successivo) di quasi 50.000 anni viene più facilmente etichettata come Cometa di Neanderthalsupponendo che proprio gli individui di questa specie siano stati gli ultimi a vederla. Il calcolo sembra essere congruo tuttavia abbiamo davvero pochi elementi per dare per certa questa notizia. Il fatto scientificamente interessante invece è la rottura della coda che l’ha letteralmente divisa in due tronconi visibili anche negli scatti amatoriali. Le cause in questi casi sono incerte ma, dalle nozioni acquisite sulle strutture delle Comete, la rottura, o l’apparente tale, potrebbe essere dovuta all’espulsione di una massa dalla corona sottoposta a notevoli pressioni dal vento solare durante il suo avvicinamento. Un fatto non nuovo a cui siamo oramai abituati, basti ricordare la cometa Encke del 2007 e la Leonard del 2021.
Cometa C/2022 E3 ZTF fra le nebulose a riflessione VdB29 e VdB31 di Cristina Cellini
C/2014 Q2 Lovejoy
mag. 4,8 anno 2015 (7° fra le comete più luminose degli ultimi anni)
9 mesi di cometa C/2014 Q2 Lovejoy di Adriano Valvasori
C/2012 S1 ISON
mag. 5 anno 2013 (8° fra le comete più luminose degli ultimi anni)
La cometa C/2012 S1, meglio conosciuta come cometa ISON, è stata una delle comete più discusse e osservate degli ultimi anni. Scoperta il 21 settembre 2012, questa cometa non periodica ha catturato l’attenzione di astronomi e appassionati di tutto il mondo per la sua promessa di diventare uno degli oggetti più brillanti nel cielo notturno.
La cometa ISON aveva un’orbita altamente eccentrica e radente, che l’ha portata a passare molto vicino al Sole. Questo passaggio ravvicinato, noto come perielio, è avvenuto il 28 novembre 2013. Prima del suo perielio, ISON è stata oggetto della campagna di osservazione coordinata più grande della storia, con più di una dozzina di veicoli spaziali e numerosi osservatori terrestri che hanno raccolto quello che si ritiene essere il più grande dataset cometaio singolo della storia.
Cometa C/2012 S1 ISON di Adriano Valvasori
C/2013 US10 Catalina
mag. 5,5 anno 2016 (9° fra le comete più luminose degli ultimi anni)
La cometa C/2013 US10, nota come Catalina, è stata una delle visite più spettacolari dal profondo del nostro sistema solare. Scoperta il 31 ottobre 2013 dal Catalina Sky Survey, questa cometa non periodica ha catturato l’attenzione degli osservatori per la sua straordinaria luminosità e le sue caratteristiche uniche.
La cometa ha raggiunto la sesta magnitudine apparente nel settembre 2015, diventando visibile ad occhio nudo. Catalina è stata particolarmente notevole per le sue due code distinte: una di polveri e l’altra ionica, che si sono manifestate chiaramente nelle immagini fotografiche.
C/2013 US10 Catalina di Adriano Valvasori
C/2014 E2 Jaques
mag. 6 anno 2014 (10° fra le comete più luminose degli ultimi anni)
La cometa C/2014 E2, conosciuta come Jacques, è stata una delle comete più affascinanti degli ultimi anni. Scoperta il 13 marzo 2014 dal team di astronomi brasiliani Cristóvão Jacques, Eduardo Pimentel, João Ribeiro de Barros e Marcelo Dias, questa cometa a lungo periodo ha offerto uno spettacolo celeste memorabile.
La cometa Jacques è stata individuata presso l’osservatorio SONEAR in Brasile. Con un’orbita altamente eccentrica, ha un periodo orbitale che varia da circa 12.000 a 22.000 anni, a seconda delle soluzioni barycentriche per le epoche 1950 e 2050. Nel marzo 2014, Jacques appariva con una coma densa e luminosa, visibile anche con telescopi di 8 pollici. Ha raggiunto il perielio, il punto più vicino al Sole nella sua orbita, il 2 luglio 2014, e ha raggiunto una magnitudine apparente di circa 6 a metà luglio, diventando visibile con binocoli sopra il bagliore del crepuscolo mattutino.
Conclusione
Le comete sono fenomeni imprevedibili, che a volte disattendono le aspettative ma d’altra parte possono ugualmente stupire e meravigliare con outburst importanti diventando oggetti facili da osservare anche ad occhio nudo, soprattutto nelle serate estive.
Un velo filamentoso arancione copre una brillante regione di formazione stellare. Lo sfondo è scuro, punteggiato di stelle e galassie che vanno da piccoli punti luminosi a forme stellate. Il velo in primo piano si estende dall'alto a sinistra all'angolo in basso a destra e ricorda un cavalluccio marino. Le stelle luminose illuminano le regioni degli "occhi" e del "petto" con una luce viola. All'interno della coda, tre punti luminosi si trovano in una formazione simile a un semaforo.
CREDITO
ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, elaborazione delle immagini di J.-C. Cuillandre (CEA Parigi-Saclay), G. Anselmi
Indice dei contenuti
Diffuse le nuove immagini dell’Universo remoto catturate da Euclid
Il 23 maggio l’ESA Agenzia Spaziale Europea e il consorzio Euclid hanno reso pubblico il secondo blocco di immagini catturate da Euclid che segue, a distanza di mesi, la prima pubblicazione avvenuta il 7 novembre 2023 Qui i primi scatti
Le nuove immagini fanno parte delle Osservazioni sulla pubblicazione anticipata di Euclid. Accompagnano i primi dati scientifici della missione, anch’essi resi pubblici oggi, e 10 articoli scientifici di prossima pubblicazione. Il tesoro arriva meno di un anno dopo il lancio del telescopio spaziale e circa sei mesi dopo che ha restituito le prime immagini a colori del cosmo.
Presentiamo ora le immagini per poi approfondire successivamente le note sul rilascio:
Abell 2390
Migliaia di stelle e galassie punteggiano l’immagine su uno sfondo nero come la pece. Alcune stelle luminose mostrano sei picchi di diffrazione provenienti da un alone luminoso centrale. Altre stelle e galassie sono solo piccoli punti luminosi, come granelli di vernice distribuiti sull’immagine. La stella più luminosa si trova nell’angolo in alto a sinistra. Al centro dell’immagine, i minuscoli punti luminosi sono più abbondanti. CREDITI ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, elaborazione delle immagini di J.-C. Cuillandre (CEA Parigi-Saclay), G. Anselmi
L’immagine di Euclid dell’ammasso galattico Abell 2390 rivela più di 50.000 galassie e mostra una bellissima visualizzazione della lente gravitazionale, raffigurante giganteschi archi curvi nel cielo, alcuni dei quali sono in realtà viste multiple dello stesso oggetto distante. Euclid utilizzerà il lensing (dove la luce che arriva a noi da galassie lontane viene piegata e distorta dalla gravità) come tecnica chiave per esplorare l’Universo oscuro, misurando indirettamente la quantità e la distribuzione della materia oscura sia negli ammassi di galassie che altrove. Gli scienziati di Euclid stanno anche studiando come le masse e il numero degli ammassi di galassie nel cielo siano cambiati nel tempo, rivelando di più sulla storia e sull’evoluzione dell’Universo.
Il ritaglio di Euclid di Abell 2390 mostra la luce che permea l’ammasso proveniente dalle stelle che sono state strappate via dalle loro galassie madri e si trovano nello spazio intergalattico. Osservare questa “luce intraammasso” è una specialità di Euclide, e questi orfani stellari potrebbero permetterci di “vedere” dove si trova la materia oscura.
Messier 78
Un velo filamentoso arancione copre una brillante regione di formazione stellare. Lo sfondo è scuro, punteggiato di stelle e galassie che vanno da piccoli punti luminosi a forme stellate. Il velo in primo piano si estende dall’alto a sinistra all’angolo in basso a destra e ricorda un cavalluccio marino. Le stelle luminose illuminano le regioni degli “occhi” e del “petto” con una luce viola. All’interno della coda, tre punti luminosi si trovano in una formazione simile a un semaforo. CREDITO ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, elaborazione delle immagini di J.-C. Cuillandre (CEA Parigi-Saclay), G. Anselmi
Questa immagine mozzafiato presenta Messier 78, un vibrante vivaio stellare avvolto nella polvere interstellare. Euclid ha scrutato in profondità questo vivaio utilizzando la sua fotocamera a infrarossi, esponendo per la prima volta regioni nascoste di formazione stellare, mappando i suoi complessi filamenti di gas e polvere con un dettaglio senza precedenti e scoprendo stelle e pianeti appena formati. Gli strumenti di Euclid possono rilevare oggetti solo poche volte la massa di Giove, e i suoi “occhi” a infrarossi rivelano oltre 300.000 nuovi oggetti solo in questo campo visivo. Gli scienziati stanno utilizzando questo set di dati per studiare la quantità e il rapporto tra le stelle e gli oggetti più piccoli (substellari) trovati qui, fondamentali per comprendere le dinamiche di come le popolazioni stellari si formano e cambiano nel tempo.
NGC6744
Una galassia a spirale su uno sfondo scuro punteggiato di punti luminosi. La spirale in senso orario ha molti bracci, non completamente distinguibili l’uno dall’altro, che si estendono da un punto centrale luminoso. C’è una sottile struttura nuvolosa proprio sopra la galassia, alla periferia del suo braccio più lontano. In basso a sinistra dell’immagine due punti luminosi sono circondati da un alone di luce. CREDITO ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, elaborazione delle immagini di J.-C. Cuillandre (CEA Parigi-Saclay), G. Anselmi
In questa immagine Euclide mostra NGC 6744, un archetipo del tipo di galassia che attualmente forma la maggior parte delle stelle nell’Universo locale. L’ampio campo visivo di Euclide copre l’intera galassia, catturando non solo la struttura a spirale su scala più grande ma anche dettagli squisiti su piccola scala spaziale. Ciò include strisce di polvere simili a piume che emergono come “speroni” dai bracci della spirale, mostrati qui con incredibile chiarezza. Gli scienziati stanno utilizzando questo set di dati per capire come la polvere e il gas sono collegati alla formazione stellare; mappare come le diverse popolazioni stellari sono distribuite nelle galassie e dove le stelle si stanno attualmente formando; e svelare la fisica dietro la struttura delle galassie a spirale, qualcosa che non è ancora del tutto compreso dopo decenni di studio.
Abell 2764 (e stella luminosa)
Un cielo stellato su uno sfondo scuro. La stella grande e luminosa si trova nella parte inferiore dell’immagine. Nell’angolo in alto a destra le galassie si raggruppano e embrano piccole sfere luminose ed ellissoidi. In tutta l’immagine, piccoli punti luminosi e una manciata di sfere luminose sono distribuiti uniformemente. CREDITO ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, elaborazione delle immagini di J.-C. Cuillandre (CEA Parigi-Saclay), G. Anselmi
Questa vista mostra l’ammasso di galassie Abell 2764 (in alto a destra), che comprende centinaia di galassie all’interno di un vasto alone di materia oscura. Questa visione completa di Abell 2764 e dintorni, ottenuta grazie al campo visivo straordinariamente ampio di Euclid, consente agli scienziati di accertare il raggio dell’ammasso e di vederne la periferia con le galassie lontane ancora nell’inquadratura. Le osservazioni di Euclid di Abell 2764 stanno inoltre consentendo agli scienziati di esplorare ulteriormente le galassie nelle lontane epoche buie cosmiche, come con Abell 2390.
Qui si vede anche una stella in primo piano molto luminosa che si trova all’interno della nostra galassia (V*BP-Phoenicis/HD 1973, una stella all’interno della nostra galassia e nell’emisfero meridionale che è quasi abbastanza luminosa da essere vista dall’occhio umano). Quando osserviamo una stella attraverso un telescopio, la sua luce viene dispersa verso l’esterno in un alone circolare diffuso a causa dell’ottica del telescopio. Euclid è stato progettato per ridurre al minimo questa dispersione. Di conseguenza, la stella provoca pochi disturbi, permettendoci di catturare deboli galassie distanti vicino alla linea di vista senza essere accecati dalla luminosità della stella.
Dorado Group
Un cielo stellato su sfondo nero con tre grandi strutture luminose. I due più grandi, al centro e al centro-destra dell’immagine, hanno centri molto luminosi circondati da grandi aloni sferici. Le periferie di questi aloni sembrano toccarsi. Una terza struttura luminosa è presente in basso a sinistra e sembra una piccola versione ellissoidale delle altre due. Infine, nell’angolo in alto a sinistra si trova una sottile ellisse allungata e luminosa. CREDITO ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, elaborazione delle immagini di J.-C. Cuillandre (CEA Parigi-Saclay), G. Anselmi
Qui, Euclid cattura le galassie che si evolvono e si fondono “in azione” nel gruppo di galassie Dorado, con bellissime code e conchiglie di marea viste come risultato di interazioni continue. Gli scienziati stanno utilizzando questo set di dati per studiare come si evolvono le galassie, per migliorare i nostri modelli di storia cosmica e capire come si formano le galassie all’interno degli aloni di materia oscura. Questa immagine mostra la versatilità di Euclid: qui è visibile un’ampia gamma di galassie, da molto luminose a molto deboli. Grazie alla combinazione unica di Euclid di ampio campo visivo, notevole profondità e alta risoluzione spaziale, è in grado di catturare caratteristiche minuscole (ammassi stellari), più ampie (nuclei di galassie) ed estese (code di marea) tutto in un unico fotogramma. Gli scienziati stanno anche cercando singoli ammassi di stelle distanti conosciuti come ammassi globulari per tracciare la loro storia e dinamica galattica.
Dove si trovano nel cielo i primi oggetti fotografati da Euclid
CREDITO ESA/Euclid/Consorzio Euclid.
Questa mappa del cielo mostra le posizioni di 10 dei primi oggetti astronomici presi di mira dalla missione spaziale Euclid dell’ESA. Gli obiettivi sono fissati su una proiezione ovale del nostro cielo notturno, con le aree che Euclid osserverà durante la sua missione di rilevamento della durata di sei anni mostrate in blu, e le aree di rilevamento profondo in giallo.
La Missione Euclid: Uno Sguardo nell’Oscurità dell’Universo
La missione Euclid rappresenta uno dei progetti più ambiziosi e significativi nel campo dell’astrofisica e della cosmologia. Progettata per scrutare gli angoli più remoti e oscuri dell’universo, Euclid si pone come un faro di conoscenza per comprendere meglio la materia e l’energia oscura che permeano il cosmo.
Progettazione e Finanziamento della Missione Euclid
Euclid è stata concepita come la seconda missione di classe Medium (M2) del Programma Scientifico dell’ESA, approvata dal Science Programme Committee (SPC) nel giugno 2012. Il progetto ha visto la luce grazie al contributo di un consorzio europeo di oltre mille scienziati e più di cento istituti in tredici nazioni, con la partecipazione significativa della NASA, che ha fornito i rivelatori per uno degli strumenti principali. L’Italia, in particolare, ha giocato un ruolo cruciale nel coordinamento generale del Ground Segment scientifico (SGS), essenziale per il successo della missione.
Lancio e Operazioni
Il telescopio Euclid è stato lanciato il 1 luglio 2023 a bordo di un Falcon 9 di SpaceX, segnando l’inizio di una nuova era nell’esplorazione spaziale. Dopo il lancio, il telescopio è entrato in orbita attorno al punto lagrangiano L2 del sistema Sole-Terra, una posizione strategica per le osservazioni astronomiche.
Caratteristiche Tecniche
Euclid è dotato di un telescopio Korsch anastigmatico a tre specchi nel visibile e infrarosso, con uno specchio del diametro di 1,2 metri. Questa configurazione gli permette di catturare immagini ad alta risoluzione di vasti tratti di cielo, fornendo dati preziosi per la mappatura tridimensionale dell’universo.
Risultati della Missione
Le prime immagini rilasciate dall’ESA il 7 novembre 2023 hanno rivelato dettagli senza precedenti dell’universo. Euclid ha catturato immagini astronomiche di vaste porzioni di cielo con una nitidezza mai vista, dimostrando il suo potenziale nel creare la più estesa mappa 3D dell’universo mai realizzata. Queste immagini hanno mostrato l’ammasso di galassie del Perseo e altre miriadi di galassie sconosciute e lontanissime, fornendo una visione senza precedenti dell’universo.
QUALE IMMAGINE SARA’ STATA SCELTA COME APOC PER IL NUMERO 268 DI COELUM?
A partire dal numero 266, Coelum sceglie gli scatti più caratteristici
ed interessanti tra tutti quelli caricati in PHOTOCOELUM.
6 le immagini che NEL 2024 riceveranno il riconoscimento
“APOC – Astronomy Picture of Coelum“.
una potrebbe essere PROPRIO la tua, carica i tuoi lavori in photocoelum.
Foto 14 Nebulosa di Orione M42 e Nebulosa Testa di Cavallo, distanti circa 1.344 anni luce ( Askar 230, Asi 2600Mc, Optolong L-Enhance 29 marzo 2023)
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Astrofotografia da città…….si può fare!
Fino a pochi anni fa era impossibile pensare di “fare” astrofotografia dal città ma poi i tempi cambiano si sa e per fortuna la tecnologia ci viene in aiuto.
Le nuove camere astronomiche e i nuovi filtri anti inquinamento luminoso costituiscono un eccellente sostegno per chi, come me, si dedica alla sua passione dal balcone di casa di una città ad alto inquinamento luminoso ma anche atmosferico.
Da Milano, esattamente dove abito, sono poche le serate limpide, c’è sempre foschia o cielo velato dovuto al tasso di umidità elevato e a polveri sottili, sempre più presenti in Pianura Padana. Problemi ai quali oltretutto va aggiunto quello principale presente anche nei mesi estivi: l’inquinamento luminoso.
Insomma ad essere fortunati nn discreto cielo stellato si può vedere 5-10 volte all’anno.
Foto 1 la mia postazione dal balcone di casa di Milano
La Luna
Rinunciare da subito o provare? La Luna e qualche pianeta, sono sempre un buon inizio per chi vuole avvicinarsi all’astrofotografia tanto vale almeno una volta tentare e confermare i dubbi oppure lasciarsi stupire dai risultati. Per non sbagliare si può, ad esempio, utilizzare in principio delle attrezzature economiche, come una reflex collegata ad un rifrattore o al classico Newton 130/900 e montatura Eq3 motorizzata per poter inseguire l’oggetto inquadrato. Nel mercato dell’usato e presso i più noti rivenditori specializzati si possono trovare occasioni davvero interessanti. Un setup entry level con il quale mi sono tolto le prime soddisfazioni.
Foto 3 Luna Mare Crisium ( 20 marzo 2022 con Skywatcher 150-750, Asi 224Mc, Barlow 2x)
Non dimenticherò mai l’emozione provata con la prima foto di Saturno scattata con una Canon 450d collegata al telescopio Skywatcher 130/900 di mia nipote, che ho subito condiviso su Facebook ricevendo commenti come se avessi fatto una foto col telescopio Hubble, e uno startrails con una semplice macchina fotografica compatta e cavalletto (Fig.2). In una notte senza Luna e con 4 ore di scatti si sono mostrate visibili le tracce delle stelle più luminose, certo insieme alle scie degli aerei che si vedono in lontananza partire e atterrare dall’aeroporto di Linate! La mia prima foto che Coelum ha pubblicato in formato digitale!
Sole e Pianeti
Con la stessa tecnica sfruttata per catturare la Luna si possono immortalare anche i Pianeti mentre diversa è la situazione con il Sole, target più facile per il centro città rispetto a zone più favorevoli tuttavia gli strumenti restano specifici e in alcuni casi costosi.
Foto 9 Passaggio Stazione Spaziale Internazionale Iss (10 ottobre 2023 ore 10,28-Tecnosky 80Edt, Baader Astrosolar 3.8)
Nebulose e Galassie
E ora la parte più difficile per l’astrofotografia da città, riuscire a fotografare Nebulose e Galassie dalla città è impresa davvero ardua. Per fortuna ci vengono in aiuto i filtri anti inquinamento luminoso, visto che per ora è difficile eliminare le luci a led ancora presenti. Ma vediamo cosa si riesce a fare.
Foto 12 Nebulosa Gabbiano Ic2177, distante circa 3.700 anni luce dalla Terra (Askar 230, Asi 2600Mc, Optolong L-Enhance, 2 febbraio 2023)
Foto 14 Nebulosa di Orione M42 e Nebulosa Testa di Cavallo, distanti circa 1.344 anni luce ( Askar 230, Asi 2600Mc, Optolong L-Enhance 29 marzo 2023)
Certo il cielo scuro è meglio, invidio i cieli più belli ma se possiamo accedere a solo quello di una metropoli è importante non scoraggiarsi. Bisogna divertirsi, fare esperienza, avere un po’ di pazienza, integrare molte ore di ripresa e qualcosa di buono sicuramente salterà fuori, e poi volete mettere la soddisfazione?
Dal non è semplice fare astrofotografia da città ma @egiverga con impegno e passione ha ottenuto risultati eccellenti e mette a disposizione dei lettori di COELUM tutta la propria esperienza, offrendo suggerimenti utili da cui iniziare a sperimentare. L’articolo completo è in Coelum Astronomia n°268.
Fig. 1 A sinistra l’Hubble Deep Field, la prima survey profonda effettuata da Hubble che nel 1995 ha aperto il campo della ricerca delle galassie lontane. Immagine in tricromia ottenuta con i filtri U (300 nm, blu), B (435 nm, blu) e V (606 nm rosso). A destra l’Hubble Ultra Deep Field osservato nel 2006 con evidenziate nei riquadri 28 sorgenti di alto redshift. Immagine in tricromia ottenuta da immagini nei filtri B (435 nm, blu), V+I (606nm e 775 nm, verde) e z (850nm, rosso).
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Storia della Ricerca delle Galassie Lontane
Quanto lontano possono vedere i vostri telescopi? È una domanda che gli astronomi si sentono rivolgere spesso, potrebbe sembrare un po’ ingenua ma la risposta è meno banale di quello che si può pensare e tutto sommato non è affatto una cattiva domanda. Infatti, sono gli astronomi i primi a chiedersi come spingere le proprie osservazioni sempre più lontano nello spazio e quindi nella storia dell’Universo.
Sono molti i motivi per studiare galassie sempre più distanti e cercare le prime galassie formatesi poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. Nell’Universo vicino osserviamo galassie che si differenziano tra loro per morfologia (spirali, giganti ellittiche, irregolari), massa, livello di formazione stellare, contenuto di gas e polvere, ambiente (ammassi e gruppi di galassie), e presenza di buchi neri supermassicci di centinaia di milioni o addirittura miliardi di masse solari. Solo osservando i loro progenitori nell’Universo lontano, e i loro primi “mattoni” nell’Universo primordiale possiamo veramente capire quali fenomeni fisici hanno maggiormente influito sulla loro evoluzione.
Inoltre, nella Via Lattea e nelle galassie vicine osserviamo diversi tipi di popolazioni stellari, contraddistinte principalmente da diverse abbondanze degli elementi chimici che si formano a seguito della combustione nucleare all’interno delle popolazioni stellari precedenti e che vengono poi dispersi da venti stellari ed esplosioni di supernovae.
Successivamente al Big Bang l’Universo era costituito essenzialmente dai soli idrogeno ed elio: ricostruire nelle galassie via via più lontane la storia dell’arricchimento di elementi quali carbonio, ossigeno, azoto vuol dire seguire quel filo che ha portato dal Big Bang alla formazione non solo della Via Lattea, ma anche del nostro Sole e infine alla vita.
Negli Anni ’60
Di fatto la “rincorsa” a cercare sorgenti sempre più distanti è iniziata molti anni fa, negli anni ‘60 con la scoperta dei primi quasar e radiogalassie a distanze “cosmologiche” (redshift maggiore di 1) ma è solo da metà degli anni ‘90 che gli astronomi hanno sviluppato metodi e strumenti adatti a osservare normali galassie lontane in epoche in cui l’Universo aveva non più di 2 miliardi di anni di vita, cioè meno del 15% dell’età attuale.
La possibilità di esplorare la natura di galassie lontane è giunta grazie ad Hubble Space Telescope e alla coraggiosa iniziativa di osservare dei cosiddetti “campi fondi”, piccole zone di cielo di pochi arcmin2 su cui acquisire dati per decine e a volte centinaia di ore si osservazione. Il primo esempio fu l’Hubble Deep Field (HDF) nel 1995, a cui sono seguite negli anni numerose “survey” concepite in modo simile, la più celebre delle quali è probabilmente l’Hubble Ultra Deep Field (Fig. 1).
Fig. 1 A sinistra l’Hubble Deep Field, la prima survey profonda effettuata da Hubble che nel 1995 ha aperto il campo della ricerca delle galassie lontane. Immagine in tricromia ottenuta con i filtri U (300 nm, blu), B (435 nm, blu) e V (606 nm rosso). A destra l’Hubble Ultra Deep Field osservato nel 2006 con evidenziate nei riquadri 28 sorgenti di alto redshift. Immagine in tricromia ottenuta da immagini nei filtri B (435 nm, blu), V+I (606nm e 775 nm, verde) e z (850nm, rosso).
Le osservazioni HDF e di survey simili contengono molte migliaia di sorgenti, ma grazie all’acquisizione di immagini in più filtri si può misurare la forma dello spettro delle galassie e isolare la piccola frazione di sorgenti remote. In particolare, per studiare le prime epoche di formazione delle galassie è necessario avere osservazioni oltre la regione del visibile: dalle lunghezze d’onda del vicino infrarosso (circa 1 micron) a quelle del medio infrarosso (oltre i 3 micron) che rispettivamente misurano l’emissione ultravioletta (UV) di galassie da redshift circa 6 a redshift 12 e oltre, cioè da 1 miliardo a meno di 300 milioni di anni dal Big Bang.
La camera ottica ACS, e dal 2010 quella infrarossa (WFC3) di HST, insieme ai grandi telescopi da terra (Very Large Telescope, Keck) hanno dunque permesso di studiare le popolazioni di galassie risalenti al periodo tra circa 600 milioni di anni e 2 miliardi di anni dopo il Big Bang (redshift da 3 a circa 9).
Si è trovato che al crescere del redshift la luminosità tipica delle galassie diminuisce e aumenta la frazione di galassie lontane intrinsecamente deboli. Queste galassie sono via via più piccole, con dimensioni tipiche inferiori a 1 kpc (meno di 1/3 della Via Lattea), in buona parte di morfologia irregolare, sempre più attive in termini di formazione stellare in rapporto alla loro massa e con un sempre minore contenuto sia di polvere che di elementi quali ossigeno e carbonio.
Nel primo miliardo di anni
Queste osservazioni hanno permesso di indagare un periodo della storia dell’Universo entro il primo miliardo di anni che è estremamente importante perché è quando avviene il grosso del processo cosiddetto di reionizzazione (Fig. 2).
Fig. 2. Visualizzazione artistica della prima fase di evoluzione delle galassie lontane. Dopo la ricombinazione lo spazio è permeato da gas neutro che viene reionizzato dalla radiazione emessa dalle prime sorgenti. Comprendere questa fase detta di “reionizzazione” che termina all’incirca 1 miliardo di anni dopo il Big Bang è uno degli scopi principali della ricerca sulle prime galassie.
Dal momento della ricombinazione (300.000 anni dopo il Big Bang) lo spazio è permeato da gas neutro, e sono proprio i fotoni energetici emessi dalla prime sorgenti luminose a separare protoni ed elettroni dell’idrogeno diffuso nello spazio intergalattico, ionizzandolo nuovamente. Uno degli scopi principali nello studio delle galassie lontane è proprio misurare l’andamento temporale e spaziale di questo processo, e soprattutto determinare quali sorgenti ne siano state maggiormente responsabili, se le galassie più o meno luminose o i primi nuclei galattici attivi.
Nonostante i progressi osservativi, la nostra conoscenza dei primordi dell’Universo era limitata. Hubble ha una sensibilità fino a 1.6 micron, mentre i telescopi terrestri come VLT e Keck possono osservare fino a circa 2.5 micron, ma l’emissione atmosferica limita la profondità delle osservazioni. Spitzer aveva una sensibilità limitata e non poteva esplorare l’Universo primordiale. JWST è stato sviluppato per osservare nell’infrarosso con maggiore sensibilità rispetto a Hubble e Spitzer.
L’articolo completo su LA CORSA ALLE PRIME GALASSIE con lo sviluppo della ricerca fino ai nostri giorni e le nuove scoperte ottenute grazie anche al JWST è pubblicato su Coelum Astronomia 268.
Il ritratto mostra la nebulosa gigante NGC 2014 e la sua vicina NGC 2020. Crediti: NASA, ESA e STScI
L’astrofisica è una disciplina scientifica che si colloca all’intersezione tra astronomia e fisica, dedicata allo studio delle leggi fisiche che governano l’universo e i suoi componenti, come stelle, pianeti, galassie e la materia interstellare. Si occupa di comprendere i processi fisici alla base dei fenomeni celesti, utilizzando le conoscenze della fisica per interpretare le osservazioni astronomiche.
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La Nascita dell’Astrofisica
La nascita dell’astrofisica è strettamente legata allo sviluppo della spettroscopia, una tecnica che permette di analizzare la luce emessa o assorbita da un oggetto per determinarne la composizione chimica, la temperatura, la densità, la velocità e altre proprietà fisiche. Questo approccio ha permesso agli scienziati di studiare gli astri non solo in termini di posizione e movimento, ma anche di composizione e struttura interna.
Grafico dello spettroelettromagnetico
Nella seconda metà dell’Ottocento, l’astrofisica ha iniziato a distinguersi come campo di studio autonomo, grazie all’impiego di metodi e tecniche sperimentali propri della fisica applicati all’astronomia. La spettroscopia, in particolare, ha giocato un ruolo cruciale in questo processo, consentendo agli astronomi di indagare la natura dei corpi celesti e di fare ipotesi sulla loro evoluzione.
Figure chiave nella storia dell’astrofisica includono scienziati come Gustav Kirchhoff e Robert Bunsen, che hanno gettato le basi dell’analisi spettrale, e Margherita Hack, una delle più famose astrofisiche italiane, nota per le sue scoperte sulle Cefeidi e per il suo ruolo nella divulgazione scientifica.
L’astrofisica continua a essere un campo in rapida evoluzione, con nuove scoperte che ampliano costantemente la nostra comprensione dell’universo. Dai buchi neri alle onde gravitazionali, dall’energia oscura alla materia oscura, l’astrofisica svela i segreti più profondi dello spazio e del tempo, offrendo una finestra sul passato cosmico e sulle leggi fondamentali che regolano la realtà.
Gli ambiti di studio
L’astrofisica è una branca dell’astronomia che analizza le proprietà e le interazioni degli oggetti cosmologici sulla base di leggi fisiche note. Questo campo scientifico si avvale delle conoscenze della fisica per interpretare le osservazioni astronomiche e comprendere i processi fisici alla base dei fenomeni celesti. Ecco alcuni aspetti chiave dell’astrofisica:
Astrofisica osservativa: Gli astrofisici raccolgono dati osservando il cielo con telescopi e altri strumenti. Analizzano la luce emessa o assorbita dagli oggetti celesti per determinarne la composizione chimica, la temperatura, la densità e altre proprietà fisiche.
Astrofisica di laboratorio: In laboratorio, gli astrofisici simulano condizioni estreme presenti nello spazio per studiare i processi fisici che avvengono all’interno delle stelle, delle galassie e dei buchi neri. Questo può includere esperimenti con plasma, reazioni nucleari e altre condizioni estreme.
Astrofisica teorica: Gli astrofisici sviluppano modelli matematici e teorie per spiegare i fenomeni osservati. Questo richiede una buona conoscenza della fisica teorica e dell’astrofisica matematica. Attraverso queste teorie, cercano di spiegare l’origine dell’universo, la formazione delle galassie, l’evoluzione delle stelle e molti altri fenomeni presenti nello spazio.
Diventare Astrofisico o Astrofisica
Per diventare astrofisico, è necessario seguire un percorso di studi avanzato in fisica e matematica. Generalmente, il percorso inizia con una laurea triennale in fisica o in un campo affine, seguita da una laurea magistrale e infine da un dottorato di ricerca in astrofisica o astronomia. Durante questo percorso, gli studenti acquisiscono una profonda conoscenza delle leggi fisiche e delle tecniche matematiche applicate allo studio dell’universo.
Ecco i passaggi tipici per diventare astrofisico:
Scuola Superiore: Concentrarsi su materie scientifiche come matematica, fisica e chimica.
Laurea Triennale: Iscriversi a un corso di laurea in fisica o in un campo correlato.
Dottorato di Ricerca: Svolgere una ricerca originale nel campo dell’astrofisica.
Post-Dottorato: Alcuni astrofisici proseguono con un post-dottorato per approfondire ulteriormente la loro specializzazione.
Durante il dottorato e il post-dottorato, gli astrofisici spesso partecipano a progetti di ricerca, pubblicano articoli scientifici e collaborano con istituti di ricerca e osservatori astronomici. È importante anche acquisire esperienza pratica attraverso stage o collaborazioni con gruppi di ricerca.
Inoltre, la conoscenza dell’inglese è fondamentale, poiché è la lingua principale utilizzata nella comunità scientifica internazionale. La capacità di utilizzare strumenti di osservazione e software specifici per l’analisi dei dati è altrettanto cruciale.
Infine, diventare astrofisico richiede passione, dedizione e una forte curiosità per i misteri dell’universo.
Nomi celebri dell’Astrofisica
Ecco alcuni dei più famosi astrofisici del mondo, con una breve biografia e la loro principale scoperta:
Stephen Hawking:
Biografia: Stephen Hawking è stato un cosmologo, fisico, astrofisico e divulgatore scientifico britannico. Nato a Oxford nel 1942, ha superato le sfide di una grave malattia degenerativa per diventare uno dei più noti fisici teorici al mondo.
Scoperta: È famoso per i suoi studi sui buchi neri e la cosmologia quantistica, in particolare per la teoria della radiazione di Hawking, che prevede che i buchi neri emettano radiazioni a causa degli effetti quantistici vicino all’orizzonte degli eventi.
Margherita Hack:
Biografia: Margherita Hack è stata un’astrofisica italiana, nata a Firenze nel 1922. È stata la prima donna a dirigere un osservatorio astronomico in Italia e ha avuto un ruolo significativo nella divulgazione scientifica.
Scoperta: È conosciuta per i suoi studi sulle Cefeidi e sulla classificazione spettrale di numerose categorie di stelle.
Patrizia Caraveo:
Biografia: Patrizia Caraveo è un’astrofisica italiana, direttrice dell’Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica di Milano.
Scoperta: Ha contribuito significativamente alla ricerca astrofisica con numerose pubblicazioni e citazioni, attestando l’importanza delle sue ricerche nel settore.
Edwin Hubble:
Biografia: Edwin Hubble è stato un astronomo americano, nato nel 1889. È noto per il suo lavoro all’Osservatorio di Mount Wilson, dove ha fatto osservazioni che hanno cambiato radicalmente la nostra comprensione dell’universo.
Scoperta: Hubble ha scoperto che ci sono altre galassie oltre la Via Lattea e ha formulato la legge di Hubble, che descrive l’espansione dell’universo, fornendo la prima evidenza osservativa per il modello del Big Bang.
Subrahmanyan Chandrasekhar:
Biografia: Subrahmanyan Chandrasekhar è stato un astrofisico indiano-americano, nato nel 1910 in India. Ha trascorso la maggior parte della sua carriera professionale negli Stati Uniti, lavorando principalmente all’Università di Chicago.
Scoperta: Chandrasekhar è meglio conosciuto per il suo studio sulla struttura e l’evoluzione delle stelle, in particolare per il limite di Chandrasekhar, che prevede la massima massa che una stella di neutroni o una nana bianca può avere prima di collassare in un buco nero o in una supernova.
Carl Sagan:
Biografia: Carl Sagan è stato un astronomo, astrofisico e cosmologo americano, nato nel 1934. È stato anche un prolifico autore e presentatore del famoso programma televisivo “Cosmos”.
Scoperta: Sebbene non sia noto per una singola scoperta, Sagan ha contribuito significativamente alla divulgazione dell’astrofisica e alla comprensione del potenziale per la vita extraterrestre. Ha anche lavorato sulle missioni spaziali Mariner, Viking, Voyager e Galileo, che hanno esplorato altri pianeti del nostro sistema solare.
Tra i fenomeni appartenenti alla categoria dell’ottica atmosferica, uno dei più affascinanti è quello che viene indicato con l’appellativo di Cintura di Venere.
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La Cintura di Venere
Una fascia di un rosa delicato cinge l’orizzonte, immergendo il paesaggio in un’atmosfera surreale: questo evento può essere individuato all’alba o al tramonto in direzione opposta a quella in cui si trova il Sole, nel punto detto proprio antisolare o antelio: poco prima dell’alba il fenomeno è visibile ad Ovest, mentre dopo il tramonto l’evento ottico si evidenzia ad Est.
crediti: autrice Teresa Molinaro
La Cintura di Venere ha anche il nome di arco anti-crepuscolare, proprio perché si verifica durante il crepuscolo e il bagliore rosato che tinge il cielo, circonda come un arco l’orizzonte opposto al Sole.
Il fenomeno è prodotto dalla luce del Sole, arrossata, riflessa sull’atmosfera: infatti, quando la nostra stella si trova sotto l’orizzonte, i suoi raggi riescono comunque a raggiungere l’osservatore, fino ad arrivare nel punto antisolare dove vengono retro diffusi dall’atmosfera terrestre.
Questo affascinante fenomeno è quasi sempre accompagnato, al di sotto, da una fascia di colore blu o viola scuro, detta anche segmento scuro e meglio nota come Ombra della Terra, che altro non è (ce lo suggerisce già il nome) che l’ombra che il nostro pianeta proietta sull’atmosfera.
Più il Sole sarà basso sotto l’orizzonte (Est o Ovest) maggiore sarà l’intensità dei due fenomeni e anche la loro altezza nel punto opposto, dove il paesaggio sarà completamente immerso in un silenzio surreale che viene presto inondato dalla luce dell’alba, nel caso in cui si tratti del crepuscolo mattutino o sfumerà, al contrario, nel buio della notte.
Benché dunque la Cintura di Venere sia una caratteristica del crepuscolo, non è detto che essa si palesi con costante frequenza, anche perché un cielo nitido e delle ottimali condizioni atmosferiche giocano un ruolo chiave nella manifestazione del fenomeno ottico, che in ogni caso non lascia mai indifferenti, soprattutto quando ad impreziosire la scena si aggiungono altri oggetti celesti, come ad esempio la Luna o i pianeti.
Come astrofotografa e amante di tutto ciò che accade sulla volta celeste sia di giorno che di notte, devo confessare che poter ammirare la Cintura di Venere è uno dei momenti della giornata che preferisco in assoluto.
Nelle foto di seguito potrete ammirare diversi scatti che ho potuto realizzare in circostanze davvero propizie: talvolta calcolando ogni dettaglio e altre volte (nella maggior parte) venendo colta di sorpresa.
Cintura di Venere e Ombra della Terra dopo il tramonto, con il promontorio di Capo Zafferano, provincia di Palermo. Aprile 2024 Crediti Teresa Molinarocrediti Teresa MolinaroOmbra della Terra e Cintura di Venere dalla spiaggia di San Vito lo Capo, provincia di Trapani. Luglio 2021 Crediti Teresa Molinaro
LA CINTURA DI VENERE NELLA MITOLOGIA
E come ogni cosa che riguarda la volta celeste, anche il fenomeno della Cintura di Venere trova un richiamo nella mitologia: narra la leggenda che la dea dell’amore e della bellezza, che per gli antichi greci era Afrodite e per i romani Venere, possedeva una cintura dalle qualità magiche che aveva il potere di infondere fascino, bellezza e un’irresistibile sensualità a qualsiasi donna la indossasse, sia che si trattasse di una mortale che di una dea dell’Olimpo.
Pare che anche la dea Era talvolta ne usufruisse per richiamare a sé il suo fedifrago marito, Zeus; vi è traccia di un episodio nel XIV libro dell’Iliade, dove Omero narra così:
“E dal seno disciolse una fascia trapunta,
versicolore, ove tutte raccolte le illècebre aveva.
Era l’Amore quivi, la cupida Brama, il Colloquio
lusingatore, che toglie di senno fin anche i piú saggi.
Questa alla Diva porse, le volse cosí la parola:
«Su’, Diva, prendi, adesso, e avvolgi al tuo sen questa fascia
versicolore, ove tutte s’accolgon le illècebre; e certo
non tornerai, che tutta compiuta non sia la tua brama».
Cosí parlava. Ed Era dagli occhi lucenti sorrise;
e quando ebbe sorriso, sul seno si pose la fascia”.
Anche Afrodite stessa si serví dei poteri della sua cintura per far cadere tra le sue braccia il bellissimo e giovane Adone, conteso con Persefone.
Tra i comuni mortali, nelle antiche popolazioni greche e romane, era un’usanza assai diffusa per le giovani spose quella di indossare un accessorio chiamato cinto o cesto di Venere (dal latino cestus, dal greco κεστός) nel giorno del matrimonio, come buon auspicio per un matrimonio felice e fecondo e in onore della dea Afrodite.
In un gioco di richiami tra la scienza e il mito, quel che è vero è che la Cintura di Venere ha davvero il magico potere di attrarre l’osservatore, lasciandolo incantato dinanzi a un orizzonte colorato di rosa, le cui tinte sembrano plasmare la notte che cala sulla Terra e adornare di luce il giorno che verrà.
Non si sa se l’Universo inteso nel suo complesso sia finito o infinito nelle sue dimensioni lineari e nel volume, anche se la maggior parte dei teorici al momento ipotizza che anche in assenza di un confine spaziale potrebbe comunque essere spazialmente finito. Questo può essere compreso mediante un’analogia bidimensionale: la superficie della Terra non ha confini, ma ha comunque un’area finita e misurabile. Per quanto riguarda invece il cosiddetto Universo osservabile, è possibile evincere che esso sia finito, ma si ritiene che sia comunque molto più esteso di quanto farebbe pensare il malinteso valore di 13,7 miliardi di anni luce, che sta ad indicare soltanto l’età dell’universo e non il suo raggio. Per mettere un po’ di ordine in un argomento così delicato come quello della reale dimensione dell’Universo, l’articolo passa in rassegna i concetti che possono aiutare nella comprensione della domanda e di una eventuale risposta: la geometria dello spazio è di tipo euclideo? Ossia, come si dice a volte impropriamente, l’universo è piatto? L’universo è topologicamente connesso? Tutti concetti assolutamente poco intuitivi, capaci però di restituire scenari davvero impensabili, come quello che addirittura ipotizza un universo popolato da immagini multiple di una stessa galassia. Ma a parte queste stranezze, e in definitiva: quanto è grande l’Universo?
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Universo e distanze
Questa è una domanda molto antica, che sorge spontanea quando si alza lo sguardo verso il cielo stellato, e che può essere suddivisa in due parti distinte: ci possiamo chiedere infatti quale sia la distribuzione della materia nello spazio e quale sia l’estensione dello spazio. Ad esempio, fino agli inizi del XX secolo molti astronomi ritenevano che la Via Lattea fosse l’unico sistema di stelle in uno spazio vuoto di estensione infinita (o comunque insondabile). Oggi sappiamo invece che la Via Lattea non è che una fra le centinaia di miliardi di galassie osservabili che popolano l’intero spazio.
Ma quanto lontano possiamo osservare? Per rispondere dobbiamo fare alcune considerazioni. Innanzitutto, sappiamo che la velocità della luce non è infinita: nel vuoto vale 299 792,458 km/s. Ciò significa che quanto più una stella è lontana, tanto più la vediamo indietro nel tempo. Ad esempio, vediamo Alfa Centauri come era poco più di quattro anni fa, Vega 26 anni fa, Deneb almeno 1600 anni fa… Il cielo stellato è dunque un caleidoscopio di tempi diversi!
Non tutto si espande, nell’universo
L’espansione metrica dello spazio è l’aumento medio della distanza metrica (cioè misurata) tra due oggetti nell’universo al variare del tempo. Questa è un’espansione intrinseca, cioè è definita dalla relativa separazione delle regioni dell’universo e non dal movimento esterno in uno spazio preesistente. L’espansione è una caratteristica fondamentale della teoria del Big Bang ed è stata espressa matematicamente con la metrica di Friedmann – Lemaître – Robertson – Walker, un modello valido nell’epoca attuale solo su scale relativamente ampie, ovvero all’incirca sulla scala dei superammassi galattici e oltre (nella foto in basso a destra l’ammasso Abell 2218, distante due miliardi di anni luce).
Su scale minori (ad esempio al livello del nostro universo locale) la materia si è agglomerata sotto l’influenza dell’attrazione gravitazionale e questi agglomerati non si espandono singolarmente (una galassia, infatti, non si espande!), anche se continuano ad allontanarsi gli uni dagli altri.
L’espansione attuale è stata causata dalle condizioni iniziali dell’universo. In un primo tempo la velocità di espansione è diminuita, a causa della gravità esercitata dalla materia che aveva una densità molto elevata; in un secondo tempo la velocità di espansione ha cominciato ad accelerare a causa del predominio di una forza repulsiva di cui non si conosce ancora esattamente la natura.
Se questa forza è descritta da una costante cosmologica, allora l’accelerazione continuerà in futuro e l’espansione non avrà mai fine.
Notiamo anche che questi tempi espressi in anni coincidono per definizione con le distanze rispettive delle stelle espresse in anni-luce: infatti l’anno-luce è la distanza che la luce percorre in un anno e vale circa 9500 miliardi di chilometri. Dire che vediamo Vega com’era 26 anni fa significa dunque che la stella si trova a 26 anni-luce di distanza.
Lo stesso discorso si può fare per le galassie vicine, quelle che appartengono al nostro Gruppo Locale, e che sono legate fra loro dalla mutua attrazione gravitazionale: la galassia di Andromeda (per inciso, l’oggetto più lontano che si possa vedere a occhio nudo) è situata a poco meno di due milioni e mezzo di anni-luce, ed è dunque vista com’era due milioni e mezzo di anni fa. Per quanto riguarda le galassie più lontane il discorso però si complica: non vale più la semplice equivalenza “anni indietro nel tempo = distanza in anni-luce”. Infatti da quando il nostro Universo è nato, 13,7 miliardi di anni fa (il momento del Big Bang), lo spazio si sta espandendo: le galassie che non appartengono agli stessi gruppi o ammassi si allontanano le une dalle altre, e la velocità con cui si allontanano è proporzionale alla loro distanza (legge di Hubble). La luce partita da una galassia lontana si trova dunque a viaggiare in uno spazio che si espande: quando finalmente giunge a noi la distanza attuale della galassia da cui è partita è molto maggiore di quella iniziale. Ad esempio, galassie che vediamo come erano 10 miliardi di anni fa, si trovano attualmente a una distanza non di 10 ma di 16 miliardi di anni-luce.
Notiamo inoltre che l’estensione dell’universo visibile varia col tempo. Se l’espansione stesse rallentando, col passare del tempo riceveremmo via via la luce di oggetti sempre più lontani: l’Universo visibile aumenterebbe. Ma oggi sappiamo che l’espansione sta accelerando e, se così sarà anche in futuro, allora la luce degli oggetti lontani non riuscirà più a raggiungerci: col passare del tempo scompariranno dalla nostra vista prima le galassie più lontane, poi via via quelle sempre più vicine, finché in un lontano futuro saranno visibili solo le galassie entro qualche milione di anni-luce.
Il diametro dell’universo è di…
La cosmologia moderna ha le sue basi nella relatività generale, dove le misure di spazio e tempo sono delicate e fonte di equivoci persino fra specialisti. Non deve stupire dunque che si trovino in articoli e libri di testo interpretazioni differenti ed alcuni errori, che riguardano anche la definizione delle dimensioni dell’universo. In questa scheda ne riportiamo alcuni, accompagnati da un breve commento.
…13,7 miliardi di anni luce
Scorretto. Questo valore indica in realtà l’età dell’Universo: non è né il diametro né il raggio dell’universo. L’età dell’universo coinciderebbe con il suo raggio soltanto se non esistesse l’espansione cosmologica. Come abbiamo spiegato, mentre la luce si propaga da una galassia all’altra la separazione fra le galassie aumenta: così in un intervallo di tempo di 13,7 miliardi di anni la luce percorre 46,5 miliardi di anni-luce. Questa distanza costituisce l’orizzonte e definisce l’universo visibile o osservabile.
…15,8 miliardi di anni luce
Scorretto. Questa dimensione è stata ottenuta allo stesso modo della precedente, ma partendo da un’errata età dell’Universo riportata nella stampa non specializzata della metà del 2006 .
…27,4 miliardi di anni luce
Scorretto. Un diametro ottenuto moltiplicando per due il valore di 13,7 miliardi di anni luce, creduto essere il raggio dell’universo.
…78 miliardi di anni luce
Questo è un valore corretto, ma bisognerebbe specificare che si riferisce al limite inferiore per il diametro dell’intero universo, basato sulla analisi della mappa della radiazione cosmica di fondo.
Se l’intero Universo fosse più piccolo di questa sfera, allora la luce avrebbe avuto il tempo di circumnavigarlo dal big bang a oggi, creando multiple immagini che si mostrerebbero come tracce circolari nella radiazione cosmica di fondo.
Neil Cornish, della Montana State University ha cercato questo effetto fino a una scala equivalente a una distanza di 78 miliardi di anni luce senza però riuscire a trovarlo. Gli autori hanno anche previsto che con “minor rumore e mappe CMB a più alta risoluzione (grazie all’estensione della missione WMAP’s e alla sonda Plank), saremo in grado di cercare cerchi ancora più piccoli fino a portare il limite a circa 91 miliardi di anni luce)”. C’è però da notare che anche con dati al massimo della risoluzione teorica, tale valore potrebbe solo arrivare a pareggiare il diametro dell’universo osservabile, pari a 93 miliardi di anni luce.
…156 miliardi di anni luce
Scorretto. Questa cifra è stata ottenuta moltiplicando per due il valore corretto di 78 miliardi di anni-luce, evidentemente scambiato per il raggio. Cifra largamente riportata da numerose fonti.
…180 miliardi di anni luce
Scorretto. Questa stima si accompagnava, in alcune fonti, a un’età dell’universo di 15,8 miliardi di anni; venne calcolata aggiungendo il 15% alla cifra (errata) di 156 miliardi di anni luce del punto precedente.
Il fatto che la velocità della luce sia finita e che l’universo abbia un’età finita ha una conseguenza importante: non possiamo osservare arbitrariamente lontano. Questo perché possiamo osservare soltanto quegli oggetti la cui distanza ha potuto essere percorsa dalla luce entro il tempo trascorso da quando il nostro universo è nato, ovvero in meno di 13,7 miliardi di anni; invece la luce emessa da oggetti più lontani non ha ancora avuto il tempo di raggiungerci. Perciò l’universo visibile (detto anche universo osservabile) rimane limitato; ma non dobbiamo confonderlo con l’universo nel suo complesso. In effetti se è vero che, nei primi istanti di vita, l’universo ha subito un’accelerazione enorme e lo spazio si è dilatato a dismisura (è la cosiddetta epoca dell’inflazione), allora l’universo, se non infinito, deve essere comunque enormemente più grande di quel che possiamo osservare.
È bene ribadire che la dimensione dell’Universo osservabile NON dipende dalle capacità tecnologiche impiegate, ma è da intendere come un limite fisico indipendente da qualsiasi progresso in campo osservativo.
Ma se l’Universo che possiamo osservare è limitato, come possiamo sapere quanto è davvero grande l’Universo?
Una possibilità c’è, ma per arrivarci dobbiamo affidarci alla teoria, e soprattutto è necessario prima faticare su certi concetti non proprio intuitivi.
Entra in gioco la geometria dello spazio
Un esperimento importantissimo, decisivo nel discriminare la reale geometria dell’universo, fu quello del BOOMERanG, che nel 2000 ha misurato la radiazione cosmica di fondo tramite tre voli sub-orbitali di un pallone di alta quota. Nell’illustrazione, l’immagine rilevata dal BOOMERanG (parte superiore della figura) è confrontata con le simulazioni al computer corrispondenti ai tre modelli geometrici dell’universo: a geometria sferica (al centro a sinistra), “piatta” (al centro) e iperbolica (a destra). Come si può notare, la disposizione e la grandezza delle anisotropie locali è in ottima corrispondenza con quella simulata nella figura B, dove viene descritto un universo “piatto”, a geometria euclidea. La dimensione angolare delle anisotropie osservate dipende infatti da quale curvatura viene attribuita all’universo (parte inferiore dell’illustrazione).
È risaputo che si possono concepire spazi nei quali le normali proprietà della geometria euclidea non valgono più. Ad esempio, la somma degli angoli interni di un triangolo vale 180 gradi, ma solo se questo triangolo è disegnato su un piano, mentre se è disegnato sulla superficie di una sfera la somma degli angoli interni vale più di 180 gradi. Questi spazi sono però rimasti nel regno della matematica, finché con la relatività generale Einstein non ha legato la geometria dello spazio alla distribuzione di materia ed energia. In particolare, se supponiamo che nell’universo materia ed energia siano distribuite uniformemente (il che dovrebbe essere vero a grande scala), la geometria dello spazio dipende unicamente dal valore della densità di materia ed energia.
Se la densità supera un valore critico, la gravità “chiude” lo spazio, che ha un volume finito ma senza limiti. Non potendo visualizzare uno spazio curvo a 3 dimensioni, dobbiamo ricorrere all’analogia bidimensionale della superficie di una sfera, che è finita ma illimitata: in un Universo chiuso, partendo dalla Terra e viaggiando sempre nella stessa direzione ci ritroveremmo alla fine nuovamente sulla Terra!
Se la densità ha invece esattamente il valore critico, allora lo spazio è infinito e valgono le normali regole della geometria euclidea: il suo analogo in due dimensioni è la superficie di un piano.
Se infine la densità è inferiore al valore critico, lo spazio è infinito ma non valgono più le regole della geometria euclidea e la sua rappresentazione in due dimensioni è un po’ più complicata (ha la forma di una sella).
Gli astronomi per numerosi decenni hanno tentato di fare l’inventario della quantità di materia ed energia presente nell’universo e sapere così qual è la geometria dell’universo. Però quello che era un compito già difficile si è rivelato via via sempre più complicato (e anche molto più interessante!).
Infatti non basta contare le stelle e le galassie: una grande quantità di materia è presente sotto forma di gas e non emette luce nel visibile ma ad altre frequenze, spesso osservabili solo dallo spazio. Inoltre gli astronomi hanno scoperto che la materia visibile rappresenta solo una minima parte di quella presente nell’universo: ne esiste una forma nuova, la materia oscura, che non si manifesta in alcun modo se non attraverso i suoi effetti gravitazionali. Infine da una decina d’anni sappiamo che su tutto domina una misteriosa forma di energia repulsiva, che è la causa dell’attuale accelerazione dell’espansione.
L’universo come un videogame
Il discorso non finisce qui: infatti la relatività generale ci permette di stabilire la curvatura dell’universo, ma non ci dice nulla della sua geometria globale, ovvero di quella che i matematici chiamano la topologia dello spazio.
Di che si tratta? Molti lettori ricorderranno il classico videogioco “Asteroids”: il giocatore guida una piccola astronave che deve distruggere o evitare grossi asteroidi che arrivano via via più veloci e numerosi. I movimenti avvengono sullo spazio bidimensionale dello schermo e il giocatore vede l’astronave dall’esterno. Una particolarità è che i bordi dello schermo non sono invalicabili: sia l’astronave che gli asteroidi, superando il bordo superiore, ricompaiono dal bordo inferiore, o superando il bordo sinistro ricompaiono da quello destro. Ma se vivessimo nell’Universo di Asteroids, ovvero fossimo creature bidimensionali nello schermo, allora non vedremmo alcun bordo. Avremmo invece l’illusione di uno spazio che si estende all’infinito intorno a noi e osservando con attenzione sufficientemente lontano vedremmo immagini ripetute del nostro mondo, con gli stessi oggetti e noi stessi, ripetuti a intervalli regolari. L’Universo di Asteroids ha una geometria “piana”, non curva (la somma degli angoli interni di un triangolo vale sempre 180 gradi), eppure non ha le proprietà normali di un piano che si estende all’infinito: è quello che i matematici chiamano un “toro”, ed è solo un semplice esempio di spazio “multiconnesso”, ovvero “finito”. Ma può lo spazio in cui viviamo avere proprietà analoghe e se sì, come possiamo stabilire che tipo di spazio è?
Il metodo più semplice sarebbe quello di osservare sempre più lontano e cercare di scoprire se a intervalli regolari si vedono immagini duplicate delle stesse galassie, ma la cosa non è di fatto praticabile (lo sarebbe se l’universo fosse molto piccolo), anche se sono comunque stati applicati metodi più sofisticati (detti di “cristallografia cosmica”) nell’analisi della distribuzione delle galassie e degli ammassi, con risultati negativi. Ma la possibile indicazione che lo spazio possa essere multiconnesso è venuta dalla radiazione cosmica di fondo. Essa presenta infatti un’anomalia: le fluttuazioni di temperatura sulle scale più grandi sono significativamente meno forti di quanto previsto dalla teoria.
Nel 2003, in una lettera pubblicata sulla celebre rivista Nature, un gruppo guidato dall’astrofisico francese Jean-Pierre Luminet e dal matematico americano Jeffrey Weeks ha mostrato che questa anomalia potrebbe essere una conseguenza del fatto che il volume dell’Universo è finito e troppo piccolo per poter contenere fluttuazioni a più grande scala, ed è riuscito a riprodurre le osservazioni supponendo che l’universo sia fatto come uno spazio dodecaedrico di Poincaré.
Ma come è fatto questo spazio? Ha ovviamente la forma di un dodecaedro (un solido con dodici facce pentagonali), e quando si attraversa una delle facce si rientra in quella opposta (analogamente al gioco Asteroids).
In realtà c’è una complicazione, nel senso che non è un dodecaedro euclideo ma sferico; le immagini adiacenti del dodecaedro sferico riempiono completamente un’ipersfera (una sfera nelle quattro dimensioni). È in effetti una cosa un po’ complicata e non visualizzabile in tre dimensioni, ma per fortuna possiamo ricorrere alla solita analogia a due dimensioni. Abbiamo allora una superficie sferica ricoperta da pentagoni: da qui la metafora del pallone da calcio, usatissima dai media per presentare la notizia.
Poco dopo la presentazione del modello a pallone di calcio, nel 2004 il tedesco Frank Steiner dell’Università di Ulm ne ha proposto uno ancora più strano chiamato “il corno di Picard”, da un’idea di universo iperbolico teorizzata da Henry Picard nel 1884. La forma assomiglia stavolta a quella di un imbuto, con il gambo che diventa sempre più stretto fino ad allungarsi all’infinito…ma così stretto che alla fine il volume totale dell’imbuto (e quindi dell’universo) è comunque finito! Ed essendo finito è anche un universo multiconnesso, per cui anche anche in questo caso vale la geometria degli “Asteroids” e qualsiasi oggetto che uscisse da un bordo rientrerebbe dall’altro. La curvatura dello spazio stavolta non sarebbe positiva come nel dodecaedro di Poincaré, ma negativa.
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La possibilità di un Universo multiconnesso può piacere o meno (a me per la verità suscita una certa claustrofobia) però è davvero affascinante; il problema è che si basa su un’anomalia che può avere spiegazioni alternative più semplici. Effettivamente in un articolo pubblicato quest’anno, dove sono analizzati i dati ottenuti in 7 anni di osservazione dal satellite americano WMAP, gli autori concludono che l’anomalia è statisticamente compatibile con le predizioni teoriche.
C’è in realtà un altro metodo che permetterebbe di avere la prova che il nostro spazio è multiconnesso: infatti, a seconda del tipo di forma dello spazio, dovremmo poter osservare sulla mappa di temperatura della radiazione di fondo delle tracce caratteristiche che riflettono la periodicità dello spazio, sotto forma di coppie di cerchi. L’analisi è delicata e controversa; per il momento, comunque, si può affermare che questi cerchi non sono stati trovati. Dunque se lo spazio ha una geometria multiconnessa, le dimensioni dell’universo devono essere così grandi che noi non siamo in grado di rivelarla.
La risposta
Ma allora quale risposta possiamo dare alla domanda: quanto è grande l’Universo?
Se ci limitiamo all’Universo visibile, ovvero a ciò che in linea di principio possiamo osservare, allora la risposta è quasi banale dato che la stessa Relatività generale ci dice che tenendo conto dell’espansione e della velocità con cui si propaga la luce, la distanza dell’orizzonte cosmologico è di circa 46,5 miliardi di anni luce, tanta infatti è la distanza che la luce ha percorso in un tempo pari all’età dell’Universo.
In altre parole, l’Universo a cui abbiamo o potremo teoricamente avere accesso in futuro ha un diametro di 93 miliardi di anni luce: un valore enorme e inconcepibile per mancanza di termini di paragone.Non possiamo invece sapere quali sono le dimensioni dell’Universo reale, che include anche tutto ciò che non possiamo e probabilmente non potremo mai osservare. Sulla base del fatto che non sono state trovate le tracce di uno spazio multiconnesso nella radiazione cosmica di fondo, tutto ciò che si può fare è stimare che il diametro minimo dell’universo reale debba valere almeno 78 miliardi di anni-luce, ovviamente un valore del tutto sottodimensionato dato che risulta ancora più piccolo di quello dell’universo osservabile…
Il fatto è – l’abbiamo detto poco sopra – che proprio a causa dei limiti teorici imposti dal concetto di “orizzonte cosmologico”, nessuna informazione ci può arrivare atta a farci superare il limite dei 93 miliardi di anni luce.
Ed è comunque probabile che l’Universo reale sia enormemente più grande dei valori che abbiamo menzionato, tanto che se anche lo spazio fosse davvero multiconnesso, le sue immagini replicate si troverebbero probabilmente molto al di là del limite dell’universo visibile. Possiamo dunque concludere che lo spazio o è infinito o, a tutti i fini pratici, può essere considerato infinito.
E se poi non fosse infinito, ma solo immensamente grande, non si può escludere che vi siano altri universi… ma questa, quella dei multiversi, è ovviamente un’altra storia.
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L’Alba dell’Astronomia: Uno Sguardo alle Origini Celesti
Introduzione
L’astronomia, una delle più antiche scienze, ha affascinato l’umanità fin dall’alba dei tempi. La necessità di comprendere i cicli diurni e stagionali, per motivi pratici e religiosi, ha portato all’osservazione sistematica del cielo e alla nascita dell’astronomia come disciplina scientifica.
L’Origine dello Studio del Cielo
Le prime civiltà osservarono il cielo per orientarsi, per misurare il tempo e per pianificare le attività agricole. Monumenti come Stonehenge testimoniano l’importanza dei corpi celesti nella vita quotidiana dei popoli antichi.
La Nascita della Scienza
L’astronomia si distaccò dall’astrologia con l’avvento del metodo scientifico. La creazione di calendari e la comprensione dei “meccanismi celesti” furono i primi passi verso una scienza sistematica del cielo.
Le Principali Scoperte dei Popoli Antichi
I popoli antichi svilupparono conoscenze astronomiche indipendenti, che includevano:
La misurazione del tempo basata su lunazioni e solstizi.
L’orientamento attraverso la posizione delle stelle e dei pianeti.
La creazione di costellazioni basate su miti e leggende.
La sovrapposizione delle tre piramidi con tre stelle richiede di poter ruotare e dilatare una delle due mappe, in questo modo si può sempre giungere alla sovrapposizione di due apici pramidali con due stelle. La precisione con cui si sovrappone la terza piramide consente di calcolare la probabilità di un evento casuale di Alberto Cora
L’Evoluzione dell’Astronomia
Con l’invenzione del telescopio, l’astronomia si è evoluta da una pratica osservativa a una scienza esatta, permettendo scoperte rivoluzionarie come le leggi del moto planetario e la struttura dell’universo.
Per saperne di più sulla storia dell’astronomia segui ARCHEOASTRONOMIA
Astronome e Astronomi influenti nel passato
Galileo Galilei (1564-1642)
Scoperte: Satelliti di Giove, fasi di Venere, macchie solari.
Biografia: Galileo è considerato il padre dell’astronomia moderna. Ha rivoluzionato l’uso del telescopio per l’osservazione celeste e ha sostenuto il modello eliocentrico di Copernico.
Nicolaus Copernicus (1473-1543)
Scoperte: Modello eliocentrico del Sistema Solare.
Biografia: Astronomo polacco, la sua opera “De revolutionibus orbium coelestium” ha segnato l’inizio della Rivoluzione Astronomica.
Johannes Kepler (1571-1630)
Scoperte: Leggi del moto planetario.
Biografia: Astronomo tedesco, le sue leggi hanno descritto per la prima volta le orbite ellittiche dei pianeti.
Claudio Tolomeo (100 d.C. circa – 170 d.C. circa)
Scoperte: Sistema geocentrico, Almagesto.
Biografia: Astronomo e geografo dell’antico Egitto, Tolomeo ha influenzato l’astronomia per oltre mille anni con il suo modello geocentrico.
Tycho Brahe (1546-1601)
Scoperte: Osservazioni precise delle stelle e dei pianeti.
Biografia: Astronomo danese, le sue osservazioni accurate hanno fornito la base per le leggi di Kepler.
Edwin Hubble (1889-1953)
Scoperte: Espansione dell’universo, classificazione delle galassie.
Biografia: Astronomo americano, la legge di Hubble ha rivelato che l’universo si sta espandendo
Caroline Herschel (1750-1848)
Scoperte: Comete, nebulose.
Biografia: Astronoma tedesca naturalizzata britannica, fu la prima donna a ricevere un salario per il suo lavoro scientifico.
Carl Sagan (1934-1996)
Scoperte: Contributi alla comprensione delle atmosfere planetarie, esobiologia.
Biografia: Astronomo americano, divulgatore scientifico, autore di “Cosmos” e promotore della ricerca di vita extraterrestre.
Hipparchus (190 a.C. circa – 120 a.C. circa)
Scoperte: Precessione degli equinozi, catalogo stellare.
Biografia: Astronomo greco antico, considerato uno dei più grandi astronomi dell’antichità.
Scoperte: Relazione periodo-luminosità delle Cefeidi.
Biografia: Astronoma americana, il suo lavoro sulle stelle variabili Cefeidi ha permesso di misurare le distanze intergalattiche.
Vita da Astronomo
Essere un astronomo oggi significa dedicarsi allo studio dell’universo e dei suoi fenomeni. Gli astronomi osservano e analizzano corpi celesti come stelle, pianeti, galassie e nebulose per comprendere la loro origine, struttura, evoluzione e posizione. Utilizzano una vasta gamma di strumenti, dai telescopi terrestri ai satelliti in orbita, per raccogliere dati su tutto lo spettro elettromagnetico.
Le attività principali di un astronomo includono:
Osservazione: Utilizzo di telescopi e altri strumenti per raccogliere dati astronomici.
Analisi: Elaborazione e interpretazione dei dati raccolti per comprendere meglio i processi fisici e chimici dell’universo.
Ricerca: Conduzione di studi scientifici per scoprire nuovi pianeti, galassie o fenomeni celesti.
Sviluppo di Modelli: Creazione di modelli teorici per spiegare i fenomeni osservati.
Pubblicazione: Redazione di articoli scientifici per condividere scoperte e progressi nel campo.
Un ricercatore in astronomia si occupa di:
Creare Nuove Ipotesi: Formulare nuove teorie sull’universo e i suoi componenti.
Sviluppare Proposte: Ideare progetti di ricerca innovativi.
Conduzione di Ricerche Specifiche: Investigare argomenti particolari, come la formazione delle stelle o l’individuazione di pianeti extrasolari.
Utilizzo di Attrezzature Specializzate: Impiego di telescopi avanzati e telecamere satellitari per l’osservazione spaziale.
Redazione di Documenti di Ricerca: Sintetizzare i risultati delle ricerche in documenti scientifici.
L’astronomia è una disciplina in continua evoluzione, e gli astronomi sono spesso al confine tra la conoscenza attuale e l’esplorazione dell’ignoto, contribuendo significativamente alla nostra comprensione dell’universo e del nostro posto in esso.
Le discipline dell’Astronomia
L’astronomia è un campo vasto e multidisciplinare che si estende oltre lo studio degli oggetti celesti per includere diverse sotto-discipline, ognuna con il proprio focus unico. Ecco una panoramica di alcune delle principali discipline dell’astronomia:
Cosmologia: È lo studio dell’universo nel suo insieme, comprese le sue origini, la sua struttura a grande scala, l’evoluzione e il destino finale. La cosmologia cerca di rispondere a domande fondamentali sull’universo e utilizza teorie come il Big Bang e l’inflazione cosmica per spiegare le osservazioni astronomiche.
Astrofisica: Questa disciplina si concentra sulle proprietà fisiche degli oggetti celesti e sui fenomeni che avvengono nello spazio. L’astrofisica applica le leggi della fisica e della chimica per studiare stelle, galassie, buchi neri e altri fenomeni cosmici.
Geologia Planetaria: Anche nota come esogeologia, si occupa dello studio della composizione, formazione ed evoluzione geologica dei corpi celesti come pianeti, lune, asteroidi, comete e meteoriti. Gli scienziati in questo campo esaminano le superfici planetarie e i processi geologici che le hanno modellate.
Astrobiologia: È lo studio dell’origine, evoluzione e distribuzione della vita nell’universo. L’astrobiologia esplora la possibilità di vita al di fuori della Terra e cerca di comprendere le condizioni necessarie per la vita come la conosciamo.
Astrochimica: Si occupa dello studio degli elementi chimici nello spazio, in particolare nelle nubi di gas molecolare. L’astrochimica esamina la formazione, l’accrescimento, l’interazione e la distruzione di questi elementi e molecole nello spazio interstellare.
Archeoastronomia: Questa disciplina combina l’astronomia con l’archeologia per studiare come gli antichi popoli comprendevano e utilizzavano i fenomeni celesti. L’archeoastronomia può rivelare molto sulle credenze e le pratiche culturali legate al cielo degli antichi.
Ingegneria Spaziale: È il campo dell’ingegneria che si occupa della progettazione, dello sviluppo, dei test e della gestione di missioni spaziali e dei relativi veicoli, come satelliti e navicelle spaziali. Gli ingegneri spaziali lavorano su tecnologie che permettono l’esplorazione e l’utilizzo dello spazio.
Ognuna di queste discipline contribuisce a una comprensione più completa dell’universo e del nostro posto in esso, fornendo conoscenze che spaziano dalla fisica fondamentale alla possibilità di vita oltre la Terra.
Dove e cosa studiare Astronomia
Oggi, per studiare astronomia o astrofisica, ci sono diverse università e istituti che offrono programmi di studio dedicati. In Italia, ad esempio, l’Università degli Studi di Padova offre un corso di laurea triennale in Astronomia e Astrofisica e un corso di laurea magistrale in Astrofisica1. Anche l’Università degli Studi di Bologna propone un corso di laurea triennale in Fisica e Astrofisica e un corso di laurea magistrale in Astrofisica.
Il percorso per diventare astronomo generalmente inizia con una laurea triennale in Astronomia o Fisica, che fornisce le basi matematiche e fisiche necessarie. Dopo la laurea triennale, si prosegue con una laurea magistrale di due anni in Astrofisica o Cosmologia, che approfondisce ulteriormente la conoscenza e le competenze specifiche nel campo. Infine, per entrare nel mondo della ricerca e diventare un astronomo professionista, è necessario conseguire un dottorato di ricerca in Astronomia, che di solito ha una durata di tre anni.
Durante il percorso di studi, è importante acquisire esperienza pratica attraverso stage, progetti di ricerca e lavorando in osservatori o laboratori astronomici. Questo aiuta a sviluppare competenze tecniche e di ricerca indispensabili per la carriera di astronomo.
Il Sistema Solare si è formato circa 4,6 miliardi di anni fa dalla contrazione gravitazionale di una nube molecolare gigante. Il processo ha portato alla formazione di un disco protoplanetario da cui sono emersi il Sole e i corpi celesti.
Composizione
Il Sistema Solare è composto dal Sole, una stella di tipo G2V, una nana gialla ancora nella sua fase di stabilità, e da una miriade di oggetti che includono pianeti, lune, asteroidi, comete, e la polvere interplanetaria.
Sole di Fabio Giordano
Oggetti che compongono il Sistema Solare
Gli oggetti principali del Sistema Solare sono:
Pianeti: Corpi celesti in orbita attorno al Sole che sono abbastanza massicci da essere resi sferici dalla propria gravità e hanno pulito le vicinanze della propria orbita.
Satelliti Naturali: Corpi che orbitano attorno ai pianeti, comunemente noti come lune.
Asteroidi: Piccoli corpi rocciosi che orbitano principalmente nella cintura di asteroidi tra Marte e Giove.
Comete: Corpi ghiacciati che sviluppano un’atmosfera (coma) e una coda quando si avvicinano al Sole.
Meteoroidi: Piccoli frammenti di asteroidi o comete.
Polvere Interplanetaria: Particelle minuscole lasciate da comete e collisioni tra asteroidi.
Elenco e Descrizione dei Pianeti
Mercurio: Il più piccolo e interno dei pianeti, noto per le sue estreme variazioni di temperatura.
Venere: Simile in dimensioni e composizione alla Terra, ma con un’atmosfera densa e tossica.
Terra: L’unico pianeta noto per sostenere la vita, con un’atmosfera ricca di ossigeno e acqua liquida in superficie.
Marte: Il “pianeta rosso”, famoso per il suo terreno desertico e la possibilità di acqua passata.
Giove: Il gigante gassoso più grande, con una famosa Grande Macchia Rossa, una tempesta gigante.
Saturno: Notabile per i suoi spettacolari anelli, è un altro gigante gassoso.
Urano: Un gigante ghiacciato con un asse di rotazione estremamente inclinato.
Nettuno: Simile a Urano, noto per i forti venti e la tempesta chiamata Grande Macchia Scura.
La Fascia di Kuiper
La Fascia di Kuiper è una regione del Sistema Solare esterna all’orbita di Nettuno, popolata da corpi ghiacciati, tra cui i pianeti nani come Plutone. Gli oggetti della Fascia di Kuiper sono residui della formazione del Sistema Solare.
Le Comete
Le comete sono corpi celesti composti principalmente da ghiaccio, polvere e roccia. Quando si avvicinano al Sole, il calore lo fa evaporare, creando una caratteristica coda luminosa.
Cometa 12P-Pons Brooks di Vincenzo Mirabella
I Pianeti Nani
I pianeti nani sono corpi celesti che non hanno pulito l’area attorno alla propria orbita. I primi cinque per grandezza sono:
Lo spazio interplanetario è composto principalmente da vuoto, con la presenza di polvere cosmica, radiazione solare, e campi magnetici.
Curiosità
Il Sistema Planetario più Vicino Il sistema planetario più vicino al nostro è quello di Alpha Centauri, a circa 4,37 anni luce di distanza.
Scienziati Determinanti per la Comprensione del Sistema Solare Tra gli scienziati che hanno contribuito significativamente alla comprensione del Sistema Solare ci sono:
Nicolaus Copernicus: Propose il modello eliocentrico.
Galileo Galilei: Utilizzò il telescopio per osservazioni che supportavano l’eliocentrismo.
Johannes Kepler: Formulò le leggi del moto planetario.
Isaac Newton: Definì la legge di gravitazione universale.
Edwin Hubble: Dimostrò l’esistenza di altre galassie oltre la Via Lattea.
Dati Significativi
Ecco alcuni dati rilevanti sul nostro affascinante Sistema Solare:
Dimensioni del Sistema Solare
L’estensione complessiva del Sistema Solare è di circa 6 miliardi di chilometri, pari a circa 39 unità astronomiche (UA). Un’UA è la distanza media tra la Terra e il Sole, che corrisponde a circa 150.000.000 km.
Tuttavia, i corpi celesti che compongono il Sistema Solare occupano in realtà un volume molto piccolo rispetto alle dimensioni complessive.
Età del Sistema Solare
Il Sistema Solare si è formato circa 4,6 miliardi di anni fa da una gigantesca nube di gas e polveri interstellari, nota come nebulosa solare.
La teoria più accettata sulla formazione del Sistema Solare prevede che la gravità abbia iniziato a comprimere la materia all’interno della nebulosa, formando una massa centrale che sarebbe poi diventata il Sole. Intorno al Sole, i materiali si sono successivamente aggregati per formare i pianeti, le lune, gli asteroidi e le comete.
Posizione
Il Sistema Solare è situato nella Via Lattea, una galassia a spirale.
Si trova nel Braccio di Orione, uno dei bracci a spirale della Via Lattea, a circa 27.000 anni luce dal centro galattico.
La velocità media del Sistema Solare rispetto al centro della Via Lattea è di circa 828.000 chilometri all’ora.
In questo 28esimo appuntamento della rubrica continuiamo a seguire le esplorazioni di Perseverance nel cratere Jezero con tantissime immagini e vari dettagli tecnici. C’è anche qualche nuova fotografia scattata a Ingenuity e uno sviluppo sulla missione dell’elicotterino. Si parte!
Riprendiamo il filo
A fine marzo abbiamo lasciato Perseverance nei pressi della roccia Bunsen Peak da cui aveva estratto pochi giorni prima il carotaggio denominato Comet Geyser, il suo 21esimo campione roccioso nonché 24esimo in totale. Altre due fiale sono state riempite di regolite nell’ottobre 2022 (vedi News da Marte #6) e una contiene dell’atmosfera marziana.
Anche il nome CometGeyser deriva da un’attrazione del Parco di Yellowstone così come Bunsen Peak fa riferimento all’omonima montagna di 2610 metri all’interno del parco.
Bunsen Peak ripresa dalla Left NavCam, Sol 1088. NASA/JPL-Caltech
Gli scienziati guardano con molto interesse a questa roccia. Le analisi svolte sembrano infatti suggerire che il campione Comet Geyser sia composto principalmente da due minerali: carbonato e silice. Entrambi sono materiali con ottime potenzialità per la conservazione delle biosignature, antichi segni di vita batterica, e preservano inoltre le tracce delle condizioni ambientali in cui si sono formati. La scoperta di carbonato in Bunsen Peak offre preziose indicazioni sul passato del cratere Jezero. Questo composto, insieme alla presenza di silice, suggerisce un ambiente in cui acqua, biossido di carbonio e altri elementi chimici hanno reagito con le rocce circostanti, formando questi minerali. L’analisi di tali composti può fornire importanti informazioni sul clima passato e sulla possibilità di vita antica su Marte.
La conservazione di biosignature in carbonato e silice è un fenomeno noto anche sulla Terra, dove queste rocce possono preservare tracce di vita per milioni, se non miliardi, di anni. Alcune delle prove più antiche di vita sulla Terra provengono proprio da rocce contenenti frammenti di cellule microbiche, fossilizzate nel corso del tempo grazie all’azione della silice. Di conseguenza, le rocce contenenti questi minerali sono considerate di vitale importanza per comprendere se Marte abbia mai ospitato vita batterica.
Il rover torna in marcia
Otto giorni dopo le ultime osservazioni su Bunsen Peak Perseverance ha ripreso a muoversi verso ovest senza attraversare l’antico canale sabbioso denominato Neretva Vallis bensì costeggiandolo da sud.
Il Sol 1110 di missione (4 aprile) Perseverance scatta una serie di foto rivolto verso nord con le sue camere zoom.
Posizione di Perseverance nel Sol 1110. NASA/JPL-Caltech
Nell’ampia panoramica di 24 immagini inquadra ancora il suo compagno, l’elicottero Ingenuity, svelando nuovi dettagli sul problema fatale occorso a quest’ultimo il 18 gennaio.
Panoramica acquisita da Perseverance nel Sol 1110. NASA/JPL-Caltech/MSSS/PirasZoom del panorama. NASA/JPL-Caltech/MSSS/Piras
Grazie allo spostamento verso ovest, Perseverance è ora in grado di scorgere il versante nascosto della duna di Valinor Hills (nome dato al luogo dove Ingenuity è atterrato al termine del suo 72esimo e ultimo volo) e nella sabbia scorgiamo le tracce lasciate dall’atterraggio violento dell’elicottero.
Nuovi dettagli svelati dalle foto del Sol 1110. NASA/JPL-Caltech/MSSS/Piras
Grazie all’interpolazione dell’immagine e un potente zoom, sul versante ovest della duna (ovvero a sinistra della foto) si scorgono nitidamente altri segni lasciati da Ingenuity come conseguenza del primo contatto con il terreno.
In qualche modo l’elicottero potrebbe poi essere “rimbalzato” sull’altro versante (le gambe di atterraggio sono connesse al corpo tramite delle lamelle di metallo che fungono da ammortizzatori) toccando nuovamente la sabbia e scivolando leggermente verso est come documentato in altre foto più dettagliate degli scorsi mesi. Vale infine la pena evidenziare che ilpezzo dell’elica, quello scagliato a 15 metri di distanza dall’elicottero, ha cambiato posizione rispetto alla foto del 24 febbraio.
Sopra: immagine di Ingenuity scattata il 24 febbraio con il RMI SuperCam, NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/CNRS. Sotto: nuova foto del 4 aprile, NASA/JPL-Caltech/MSSS/Piras
Nonostante i venti su Marte siano solo delle leggerissime brezze a causa dell’atmosfera rarefatta, questo non dovrebbe sorprenderci del tutto in quanto l’elica pesa solo 18 grammi ed è pur sempre una superficie alare, studiata per reagire in modo efficace ai flussi d’aria.
Verso ovest
Successivamente al prelievo da Bunsen Peak Perseverance ha marciato verso ovest percorrendo in tutto circa 1285 metri in poco più di 50 Sol. Tutto il tragitto è mostrato nelle mappe elaborate dalla NASA e messe a disposizione della community di appassionati. Il marker rosso a destra indica la posizione in cui è stato eseguito il prelievo mentre la posizione di Perseverance (aggiornata al 18 maggio, Sol 1153) è il marker blu a sinistra.
1285 metri in circa 50 Sol non è una gran velocità per il rover, che ci ha abituati a spostamenti giornalieri di svariate centinaia di metri eseguiti grazie alle eccellenti abilità del suo sistema di navigazione autonoma.
Perseverance ha un computer specializzato nell’elaborazione in tempo reale delle immagini acquisite da vari dispositivi fotografici: ci sono le note NavCam, ospitate nella “testa” e quindi in posizione molto rialzata, ma anche le Hazard Avoidance Cameras montate nella parte bassa del rover (quattro anteriori e due posteriori) che osservano il terreno davanti e dietro. Questi input sono analizzati costantemente per mezzo di ricostruzioni stereo così da rilevare eventuali ostacoli e stimarne la pericolosità. Lo scopo finale è elaborare autonomamente il percorso per giungere nella destinazione programmata schivando grandi rocce o trappole di sabbia.
Questo software ha dimostrato nel tempo di lavorare incredibilmente bene ma la sua efficienza dipende dalle asperità del terreno affrontato, e andando a indagare nel dettaglio del percorso fedelmente riportato nella mappa scopriamo alcune occasioni in cui Perseverance sembra aver rinunciato ad andare avanti in attesa di istruzioni specifiche da parte dei tecnici.
Sono situazioni in cui appare che il rover abbia iniziato a girare in tondo, sia tornato indietro, abbia sterzato completamente per cercare una strada differente oppure, più semplicemente, si sia mosso di soli pochi metri. Lo vediamo qui in alcuni esempi che sono delle ottime scuse per ammirare paesaggi marziani mozzafiato: a causa di queste tappe forzate c’è stato il tempo per acquisire numerosi mosaici fotografici.
Sol 1106
Questo Sol il rover si è trovato di fronte a un’area disseminata di rocce che è stata probabilmente giudicata troppo pericolosa da attraversare. L’intervento dei piloti da Terra ha risolto l’impasse programmando una leggera deviazione verso destra per poi proseguire in direzione ovest.
Posizione nel Sol 1106Sol 1106. NASA/JPL-Caltech/PirasSol 1107. NASA/JPL-Caltech/Piras
Sol 1108
In questo giorno Perseverance tenta alcune volte di avanzare, torna indietro e infine si arrende. Vediamo questa lotta nelle tracce lasciate sulla sabbia.
Posizione nel Sol 1108NavCam, Sol 1108. NASA/JPL-Caltech/PirasVisuale posteriore delle Rear HazCam, Sol 1108. NASA/JPL-Caltech/PirasMosaico della Right MastCamZ, Sol 1110. NASA/JPL-Caltech/MSSS/PirasMosaico della Left MastCamZ, Sol 1115. NASA/JPL-Caltech/MSSS/PirasMosaico della Right MastCamZ, Sol 1118. NASA/JPL-Caltech/MSSS/PirasMosaico della Left MastCamZ, Sol 1119. NASA/JPL-Caltech/MSSS/Piras
Sol 1122
Parecchie difficoltà per il rover che nell’arco di 10 Sol deve fare delle acrobazie per uscire da un terreno che presenta la doppia insidia di sabbia e rocce appuntite.
Tre marker point indicano le posizioni nei Sol 1122, 1129 e 1131NavCam, Sol 1123. NASA/JPL-Caltech/PirasNavCam, Sol 1124. NASA/JPL-Caltech/PirasNavCam, Sol 1124. NASA/JPL-Caltech/PirasNavCam, Sol 1129. NASA/JPL-Caltech/PirasNavCam, Sol 1131. NASA/JPL-Caltech/Piras
Sol 1138
Un’altra piccola complicazione per Perseverance che si trova di fronte ad altre rocce insidiose e non sa come procedere. Da questo punto il rover gode di una incredibile visuale verso nord della sabbiosa Neretva Vallis, il letto prosciugato del fiume che scorreva qui miliardi di anni fa.
Posizione nel Sol 1138Left NavCam rivolta a nord, Sol 1138. NASA/JPL-Caltech/PirasMosaico della Right MastCam-Z puntata verso sud, Sol 1139. La differente tonalità delle rocce in alto è dovuta a differenze di esposizione nelle foto originali. NASA/JPL-Caltech/MSSS/Piras
Da questa posizione c’è anche una piccola sorpresa fotografica. Il 3 maggio i tecnici programmano il rover per puntare ancora una volta il piccolo telescopio della RMI SuperCam in direzione di Ingenuity, distante da qui circa 510 metri.
Ingenuity fotografato di nuovo dalla SuperCam, Sol 1139. Immagine bilanciata e interpolata. NASA/JPL-Caltech/ LANL/CNES/CNRS/Piras
Cambia ancora una volta la prospettiva dalla quale il rover può osservare l’elicottero che inizia ora a essere nascosto dalla duna. Ben evidenti le quattro impronte delle gambe di atterraggio e più in basso si scorge anche l’elica danneggiata.
Inoltre è possibile che, durante i giorni in cui ha costeggiato Neretva Vallis, Perseverance sia comparso dentro il campo inquadrato della camera RTE a colori di Ingenuity, che potrebbe così averlo immortalato a sua volta. Infatti questa regione risulta nell’angolo superiore destro della visuale dell’elicottero.
Uno degli ultimi scatti a colori ricevuti da Ingenuity, eseguito nel Sol 1065 (18 febbraio). NASA/JPL-Caltech/PirasRitaglio dell’immagine
Ma questo vuol dire che Ingenuity è ancora in funzione? Ve lo racconto dopo…
Tornando al lungo spostamento del rover, un’immagine del Sol 1145 (e così nel frattempo siamo arrivati al 10 maggio) trasmette efficacemente l’idea delle condizioni in cui Perseverance sta operando, e la marcata inclinazione dell’orizzonte ci ricorda che il terreno qui è in discesa verso la valle a nord.
Left NavCam, Sol 1145. NASA/JPL-Caltech/Piras
Dopo il lungo viaggio, qualcosa sotto i denti
È il Sol 1150 (15 maggio) quando Perseverance raggiunge la posizione finale mostrata nella mappa all’inizio di queste cronache. Davanti a lui le NavCam mostrano una piana sabbiosa costellata di piccole rocce affioranti.
Sol 1050, dopo tanti giorni il rover è di nuovo impegnato in scienza di contatto. Left NavCam. NASA/JPL-Caltech/Piras
La piccola roccia che spunta di poco dal centro dell’area sabbiosa di fronte al rover è quella che, per ragioni ancora non chiarite dei canali di divulgazione NASA, ha attirato le attenzioni dei geologi. Il flusso di azioni si attiva rapidamente, e già all’indomani del suo arrivo Perseverance è in azione.
Si parte con le osservazioni ravvicinate tramite la camera WATSON condotte alle ore 13:15 locali.
Osservazione con la camera WATSON, Sol 1051. NASA/JPL-CaltechIl braccio robotico è fotografato dal basso mentre indaga la roccia con la camera macro WATSON. Sol 1051. NASA/JPL-Caltech/Piras
Pochi minuti dopo, alle 13:24, Perseverance è già pronto a intaccare la roccia. Sul trapano è installata una delle note frese e nell’arco di 18 minuti l’operazione viene portata a termine, documentata nel video realizzato con una delle HazCam frontali.
Avvio dell’operazione di fresatura catturato dalla Front Left HazCam, Sol 1051. NASA/JPL-Caltech/Piras
Le successive osservazioni con WATSON vengono eseguite immediatamente per evitare che della polvere, soffiata dal vento, vada a coprire l’area appena raschiata compromettendo parzialmente la qualità dei rilievi. Un’immagine aggiuntiva viene poi acquisita dopo il tramonto del Sole, in luce artificiale, impiegando i led UV della camera per evidenziare potenziali effetti di fluorescenza da parte dei minerali inclusi nella roccia.
NASA/JPL-CaltechNASA/JPL-CaltechOsservazione notturna con illuminazione artificiale. NASA/JPL-Caltech
Staremo a vedere se i risultati delle osservazioni saranno rilevanti e se spingeranno i tecnici NASA a prelevare un nuovo campione, o se questa sosta era solo una rapida tappa intermedia per valutare cambiamenti geologici lungo il percorso. Il rover è attualmente diretto verso il confine ovest dell’Unità Marginale, in una località denominata Bright Angel. Questa regione è ritenuta di grande interesse scientifico e rappresenterà il primo contatto con le rocce molto antiche che costituiscono il bordo del cratere Jezero.
Un aggiornamento sulla camera SHERLOC-ACI
Vi ricordate dei problemi con il tappo della camera SHERLOC? Ne abbiamo parlato qui e qui.
Una breve novità riguarda il fatto che i tecnici potrebbero aver fatto un importante passo avanti, almeno da quello che si può vedere nelle immagini grezze. Infatti nel Sol 1047 è stato eseguito un test inquadrando uno dei target di calibrazione della camera. Nel corso del test è stata fatta variare la distanza di messa a fuoco. 23 immagini individuali hanno scandito questa verifica, durata complessivamente 50 minuti, e ce le possiamo gustare in sequenza in questo video.
L’ultimo incarico di Ingenuity
Il 16 aprile il Deep Space Network della NASA ha ricevuto l’ultima comunicazione da parte di Ingenuity, ma questo non significa che l’elicottero sarà spento per sempre. Il giorno precedente era stato caricato un aggiornamento software ed è iniziata per lui una lunga seconda vita come stazione permanente marziana.
Da adesso Ingenuity si risveglierà una volta al giorno. Attiverà i computer di volo, rileverà informazioni sulla carica delle batterie, acquisirà le temperature da sensori dislocati in vari punti del suo hardware e scatterà anche una foto a colori. Tutto questo ogni singolo giorno marziano, finché sarà nelle condizioni di farlo.
Scienziati e ingegneri del JPL ritengono che questo tipo di raccolta dati gioverà ai progettisti di velivoli e veicoli del futuro, e darà un’inedita prospettiva di lungo termine allo studio del meteo e dei movimenti della sabbia marziana. Con l’attuale spazio di memoria disponibile, si stima che Ingenuity potrà raccogliere informazioni potenzialmente per 20 anni.
E se la sua elettronica dovesse smettere di funzionare o i pannelli non produrranno più abbastanza energia, i dati non andranno persi ma resteranno al sicuro. In futuro, quando magari Valinor Hills sarà visitata di nuovo da un rover, un velivolo o persino degli astronauti, il testamento scientifico di Ingenuity sarà recuperato. Anche con un’ala rotta, questo incredibile elicottero continuerà a studiare Marte per noi.
Sorrisi, commozione e anche qualche lacrima: è la festa di saluto a Ingenuity in occasione della ricezione della sua trasmissione finale. NASA/JPL-Caltech
Anche per questo aggiornamento da Marte è tutto, alla prossima!
Hubble cattura veli di polvere che avvolgono NGC4753
In questa nuova immagine del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA c’è una vista quasi di taglio della galassia lenticolare NGC 4753 che ha una forma ellittica e bracci a spirale non ben definiti.
NGC 4753 si trova a circa 60 milioni di anni luce dalla Terra nella costellazione della Vergine e fu scoperta per la prima volta dall’astronomo William Herschel nel 1784. È un membro del gruppo di galassie NGC 4753 all’interno della nube della Vergine II, che comprende circa 100 galassie e ammassi di galassie.
Si ritiene che questa galassia sia il risultato di una fusione galattica con una galassia nana vicina avvenuta circa 1,3 miliardi di anni fa e che le strisce di polvere attorno al nucleo siano state accumulate durante evento di fusione.
L’ipotesi dominante è che la maggior parte della massa della galassia si trovi in un alone sferico leggermente appiattito di materia oscura. La materia oscura è una forma di materia che attualmente non può essere osservata direttamente, ma si ritiene che comprenda circa l’85% di tutta la materia nell’Universo. Viene definito “oscura” perché non sembra interagire con il campo elettromagnetico e quindi non sembra emettere, riflettere o rifrangere la luce.
Questo oggetto è anche di interesse scientifico per testare diverse teorie sulla formazione delle galassie lenticolari dato l’ambiente a bassa densità in cui si trova e la struttura complessa. Inoltre, questa galassia ha ospitato due supernovae di tipo Ia conosciute.
Il Telescopio Spaziale Hubble
Da oltre tre decenni, il Telescopio Spaziale Hubble (HST) ha servito come uno degli strumenti più significativi per l’astronomia moderna. Lanciato il 24 aprile 1990, Hubble ha rivoluzionato la nostra comprensione dell’universo, fornendo immagini senza precedenti di galassie lontane, nebulose e stelle.
Perché un Telescopio nello Spazio?
La Terra è avvolta da un’atmosfera che, sebbene vitale per la vita, distorce la luce proveniente dallo spazio. Questo fenomeno, noto come distorsione atmosferica, ha limitato la capacità degli astronomi di osservare l’universo con chiarezza. Hubble è stato posizionato oltre questa barriera, a circa 550 km di altitudine, dove può osservare l’universo nelle lunghezze d’onda dell’ultravioletto, della luce visibile e dell’infrarosso vicino1.
Innovazioni e Scoperte
Con uno specchio primario di 2,4 metri di diametro, Hubble ha una precisione di puntamento tale da poter colpire una monetina a 320 km di distanza con un laser. Questa precisione ha permesso di osservare dettagli finora inaccessibili.
Tra le scoperte più significative di Hubble ci sono:
La determinazione dell’età dell’universo, stimata in circa 13,8 miliardi di anni.
L’osservazione di galassie in formazione nei primi anni dell’universo.
La scoperta dell’espansione accelerata dell’universo, che ha portato alla teoria dell’energia oscura.
La Storia di Hubble
Il concetto di un telescopio spaziale fu proposto per la prima volta nel 1923 dal fisico tedesco Hermann Oberth e sviluppato successivamente dall’astrofisico americano Lyman Spitzer nel 1946. Dopo decenni di sviluppo e collaborazione tra la NASA e l’Agenzia Spaziale Europea (ESA), Hubble è diventato realtà.
Se la meccanica quantistica richiede che ci sia sempre un osservatore, chi osserva l’universo?
Sempre più spesso si vedono titoli di articoli divulgativi che dichiarano che la meccanica quantistica ha dimostrato che la realtà oggettiva non esiste, e che invece sono gli osservatori che creano ciò che osservano. Quindi la Luna non c’è se non la osserva nessuno e l’albero che cade nella foresta non fa rumore. Sicuramente affascinante. Ma è vero?
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L’elettrone è onda o particella?
Figura1: esperimento delle due fenditure per particelle.Figura 2: esperimento delle due fenditure per onde.
Il motivo per cui viene insegnato che la meccanica quantistica non può essere d’aiuto nel capire il mondo è che sembrano esserci degli esperimenti in cui, nel momento in cui tentiamo di descrivere cosa succede in essi dal punto di vista microscopico, ci troviamo in contraddizione. L’esempio più famoso di tutti è probabilmente l’esperimento delle due fenditure. Immaginiamo una sorgente che genera elettroni, una specie di cannone elettronico che spara, uno alla volta, questi elettroni verso un pannello su cui ci sono due fenditure (figura 1 e 2).
Se l’elettrone finisce sul pannello viene assorbito, mentre se passa attraverso una delle fenditure viene rilevato da uno schermo poco distante, che, per esempio mostra un puntino blu. Che cosa dovremmo aspettarci se il cannone elettronico spara, sempre uno alla volta, molti elettroni? Come appare l’immagine fatta dalla combinazione dei puntini blu, corrispondenti agli elettroni arrivati sullo schermo? Siccome si pensa che gli elettroni siano particelle, dovremmo vedere sullo schermo un’immagine con una alta densità di puntini in corrispondenza delle due fenditure: l’elettrone passa o in una o nell’altra fenditura, altrimenti viene bloccato dal pannello, e quindi i puntini blu si ammasseranno in corrispondenza a dove sono passati gli elettroni. Invece quello che si osserva è una figura di interferenza, fatta di un alternarsi di zone ad alte e basse densità di puntini blu, e con la zona a densità più alta corrispondente alla porzione di schermo in mezzo alle due fenditure.
Tale figura è tipicamente generata da onde: l’onda incidente viene “sdoppiata” dalle fenditure, che quindi generano due onde secondarie che poi interagiscono, interferendo tra di loro. Come spiegare quindi la figura di interferenza, se si hanno particelle? Abbiamo forse sbagliato nel considerare gli elettroni come particelle? Sono invece onde? Non è così immediato sciogliere il dilemma, perché altri esperimenti, come quelli dei rivelatori usati nei moderni acceleratori, mostrano che gli elettroni lasciano tracce continue, e quindi hanno traiettorie, cosa che invece le onde, essendo intrinsecamente delocalizzate, non hanno. Quindi gli elettroni sono onde o particelle? La risposta che si trova nei libri è: sono entrambi; a volte si comportano come onde, a volte come particelle. E se si cerca di trovare da che parte è passato l’elettrone, per esempio mettendo un rivelatore su una delle due fenditure cosicché si possa stabilire se è passato di lì, lo si “forza” a diventare particella, perché la figura d’interferenza scompare. La situazione è pazzesca. Nonostante questo, si legge nei libri che esiste un teorema, provato dal famoso fisico ungherese John von Neumann, uno dei padri fondatori della meccanica quantistica, che ha mostrato come non si possa far meglio di così: nessuna teoria quantistica può fornire una descrizione della realtà più esauriente di questa.
La realtà viene creata dall’osservatore
Ma non è finita: di conseguenza a quanto appena visto spesso si legge anche che la realtà viene creata dall’osservatore. Infatti, la meccanica quantistica ha due equazioni fondamentali che descrivono l’evoluzione temporale di un oggetto chiamato funzione d’onda. La prima, che va sotto il nome di equazione di Schrödinger (dal fisico austriaco Erwin Schrödinger, che la propose),
equazione di Schrödinger
è valida solo fintantoché non viene fatta una misura. Tale equazione descrive come una generica onda si comporterebbe anche classicamente (con qualche differenza essenziale, discussa in seguito). In particolare, come deve essere per le onde, qualsiasi somma di soluzioni, detta anche sovrapposizione, è ancora soluzione dell’equazione di Schrödinger.
Descrive quindi un possibile modo in cui può essere il mondo. Oltre all’equazione di Schrödinger però abbiamo bisogno anche di qualcosa d’altro. Infatti, prendiamo il nostro cannone elettronico, che però questa volta produce un elettrone la cui funzione d’onda è la sovrapposizione di un elettrone diretto verso destra e uno verso sinistra. Per mezzo di uno schermo sferico che ci dice dove è finito l’elettrone, siccome la funzione d’onda è in sovrapposizione, dovremmo vedere una sovrapposizione di puntini blu: uno a destra e uno a sinistra. Ma questo è assurdo, è una contraddizione logica: l’elettrone non può logicamente essere “a destra” e “non a destra” allo stesso momento! Ed infatti è così, tali sovrapposizioni macroscopiche non vengo mai osservate: l’elettrone è rilevato o a destra oppure a sinistra (non a destra). Questo viene spiegato dicendo che tutte le volte che si fa una misura, l’equazione di Schrödinger cessa di valere e subentra una seconda equazione di evoluzione, chiamata “collasso” o “riduzione” di von Neumann (il quale si accorse che era necessario). Tale “collasso” cancella in maniera casuale ed istantanea tutti i termini della sovrapposizione tranne uno, cioè quello effettivamente osservato. Il collasso garantisce che le previsioni della teoria siano in accordo con i dati sperimentali attraverso quella che si chiama regola di Born, che descrive la probabilità di trovare un dato risultato a seguito di un dato esperimento.
Se ci si ferma un attimo a pensare si vede subito che non tutti i misteri sono scomparsi, tutt’altro: cosa vuol dire che l’atto di fare una misura cambia l’equazione di evoluzione? Fare una misura non è un processo fisico come gli altri? Forse quello che fa la differenza non è la misura ma la presenza di un misuratore? Cioè, forse quello che succede è che sono io, in qualità di essere cosciente, che nel guardare la sovrapposizione prodotta dall’equazione di Schrödinger, la “riduco” a uno dei suoi termini? Quindi forse è la mia coscienza che cambia la realtà microscopica solo perché la guardo?
Tipicamente viene replicato appellandosi al teorema di von Neumann: “secondo la teoria l’osservatore crea la realtà guardandola; sarà strano non possiamo fare di meglio, quindi mettiti il cuore in pace e torna a lavorare.
In effetti, questo è quello che è storicamente accaduto: tutti hanno gettato la spugna e accettato di “star zitti e fare i conti”, per usare una citazione del fisico americano David Mermin.
Gli Astrofisici alle prese con il dogma della Meccanica Quantistica
Questo atteggiamento non creò problemi essenzialmente a nessuno, eccetto che agli astrofisici, i quali si trovano nell’imbarazzante posizione di non avere alcun osservatore a cui appellarsi per far collassare la funzione d’onda: chi osserva l’universo? Inoltre, in astrofisica è fondamentale considerare, oltre alla meccanica quantistica, l’altra importante teoria sviluppata nel secolo scorso. Sto pensando alla relatività generale di Einstein, che descrive la struttura della spazio-tempo ed elimina la forza di gravità di Newton: lo spaziotempo “simula” la forza gravitazionale tramite la sua curvatura sotto il peso della materia. Siccome i suoi effetti sono importanti soprattutto in presenza di entità molto massive, come gli oggetti celesti, la relatività generale non può essere ignorata in astrofisica. Uno dei postulati fondamentali della relatività prescrive che ci sia una velocità, quella della luce, al di là della quale niente può andare, neanche l’interazione tra oggetti: se sento la terra tremare sotto i miei piedi, quello che succede è che le vibrazioni generate da una scossa di terremoto avvenuta pochi secondi fa in qualche zona poco distante mi hanno raggiunto. Questo è uno dei motivi per cui Einstein riteneva che la meccanica quantistica fosse incompleta. Ricordo che tutti i sistemi fisici sono descritti da una funziona d’onda e che le funzioni d’onda possono stare in sovrapposizione di stati. Nel caso di sistemi composti da più elementi, come un sistema composto da due particelle, la funzione d’onda può anche essere “aggrovigliata”(entangled): le due particelle non sono descritte ognuna da una funzione d’onda singola ma hanno una funzione d’onda in comune. Ora consideriamo due particelle che viaggiano in direzione opposta e che sono aggrovigliate. Quello che si può mostrare è che se io misuro una delle due particelle, quindi istantaneamente collasso il suo stato, dato che le due sono in uno stato aggrovigliato allora collasso anche lo stato dell’altra particella, indipendentemente da quanto questa sia lontana. In altre parole, la mia influenza su una particella (la misura che ho effettuato su di essa, “collassandola”) ha influenzato istantaneamente anche quell’altra, che potrebbe essere su Alfa Centauri. Questo vuol dire che il collasso agisce a velocità maggiore della velocità della luce, contraddicendo la relatività.
La teoria dei Molti Mondi
A partire dagli anni ’60 alcuni astrofisici che lavoravano nella cosiddetta gravità quantistica, che cerca di unificare le due teorie, tra cui l’americano Bryce de Witt iniziarono a interessarsi a possibilità alternative al collasso, non tanto per la tensione con la relatività ma più che altro perché, più semplicemente, non è possibile in questo contesto appellarsi ad un osservatore che “collassi” tutto, come accennato prima. Si accorsero (o riscoprirono) dell’esistenza di pochi “valorosi” che avevano resistito al dogma sin dagli anni ‘20, e che avevano proposto teorie alternative al collasso di von Neumann. In primis, fu riscoperta e pubblicizzata la teoria proposta dallo studente americano Hugh Everett III nella sua tesi di dottorato, presumibilmente perché non richiede nessuna modifica del formalismo quantistico. L’idea di Everett è che non ci sia nessun collasso e che la funzione d’onda evolva sempre secondo l’equazione di Schrödinger, a patto che però si interpreti la funzione d’onda a dovere. Secondo la versione di Everett preferita da de Witt, che va sotto il nome di teoria dei molti mondi, i singoli termini della sovrapposizione della funzione d’onda vanno interpretati come appartenenti a mondi diversi, che non interagiscono tra loro e che quindi per definizione non sono osservabili.
Quindi, una sola equazione, lineare e deterministica, nessun osservatore privilegiato, nessun collasso istantaneo. Bene, ma non benissimo: secondo questa teoria ci sono infiniti mondi non osservabili che continuano a formarsi ogni volta che si ha una sovrapposizione. Ogni volta che osserviamo qualcosa che è in sovrapposizione, ci sdoppiamo in infinite copie, ognuna in un universo diverso che non incontreremo mai. È davvero credibile? Questa sembra fantascienza, non scienza. Davvero non c’è nulla di meno convoluto?
Teoria dell’onda pilota
Figura 3: Traiettorie teoriche delle particelle all’uscita delle due fenditure (figura 3 in Philippidis, C., C. Dewdney, and B.J. Hiley, 1979, “Quantum Interference and the Quantum Potential”, Il Nuovo Cimento B, 52(1): 15–28; adattata daGernot Bauer).
Potrete immaginare la mia grande sorpresa quando scoprii che esiste una teoria senza collasso, senza osservatore, senza molti mondi, ed esiste dal 1923 quando il francese Louis de Broglie, anche lui studente di dottorato, ne gettò le basi, e che nel 1951 fu riscoperta e completata dal fisico americano David Bohm. La teoria è molto semplice: ci sono particelle puntiformi il cui movimento è governato da una legge, chiamata equazione di guida, in cui appare la funzione d’onda descritta dall’equazione di Schrödinger. Tale legge ha come soluzione delle traiettorie
Figura 4:Traiettoriemisurate con la tecnica del ‘weak measurement’ (tratto da Kocsis, S., B. Braverman, S. Ravets, M.J. Stevens, K.L. Shalm, and A.M. Steinberg, 2011, “Observing the average trajectories of single photons in a two-slit interferometer”, Science 332, 1170-1173).
altamente non classiche, tanto da spiegare l’esperimento delle due fenditure senza misteri (figura 3). Infatti, mentre classicamente ci si aspetta di vedere oggetti che vanno dritti se non c’è nulla che li disturba, questo non è vero nel caso della teoria in questione: le particelle hanno traiettorie tortuosissime, veramente strane, secondo gli standard classici, ma che recentemente sono anche state osservate sperimentalmente (figura 4). Che si potrebbe chiedere di meglio?
Questa teoria viene chiamata teoria dell’onda pilota perché la funzione d’onda è ancora presente nel formalismo della teoria. Altri nomi per questa teoria sono: teoria di de Broglie-Bohm o meccanica Bohmiana. Mille domande sorgono spontanee, la prima delle quale potrebbe essere: “ma se era così semplice, perché la teoria dell’onda pilota non viene insegnata nei corsi di fisica al posto della meccanica quantistica? Ci deve essere qualche cosa di sbagliato, per forza. Sì, deve essere così: non hai mica detto prima che von Neumann ha provato un teorema che stabilisce che fare meglio della meccanica quantistica è impossibile? Quindi questa teoria non può essere giusta.”
La teoria del collasso spontaneo
Un’altra possibile alternativa alla meccanica quantistica di cui non ho ancora parlato è la teoria del collasso spontaneo, proposta dai fisici italiani GianCarlo Ghirardi, Tullio Weber e Alberto Rimini nel 1986, e quindi chiamata teoria GRW, dalle iniziali dei loro nomi. In questa teoria l’equazione di Schrödinger e il collasso vengono sostituite da un’unica equazione non lineare e stocastica. In tale teoria le sovrapposizioni collassano da sole, perché l’equazione non è più lineare. Inoltre, mentre nella teoria dell’onda pilota la materia è fatta da particelle, nella teoria del collasso spontaneo la natura delle cose sembra essere ondulatoria, descritta dalla funzione d’onda. Questo però è implausibile: infatti, come fatto notare immediatamente da de Broglie, Schrödinger e Einstein (loro lo dissero nel contesto della meccanica quantistica, dove si potrebbe affermare la stessa cosa, non in quello della teoria del collasso spontaneo che ai loro tempi ancora non esisteva), matematicamente la funzione d’onda non oscilla nello spazio fisico (tridimensionale) ma è definita in uno spazio astratto ad altissime dimensioni.
Conclusione sulla Meccanica Quantistica
A questo punto, non ho risposte certe; ho solo domande. Ma a naso, se fosse davvero necessario abbandonare l’idea stessa di interazione per salvare la struttura spaziotemporale relativistica […] preferisco sacrificare la relatività per una teoria quantistica deterministica. Il che non significa diminuire la grandezza di Einstein: dopo tutto anche la meccanica classica non è strettamente vera, ma nessuno pensa che Newton non sia stato un gigante della fisica!
Nota sull’articolo
L’articolo è un estratto del contributo di Valia Allori pubblicato in Coelum Astronomia 261. Per ragioni di spazio ed anche di lettura sono stati esclusi alcuni passaggi che possono tuttavia aiutare ulteriormente a seguire il ragionamento.
Lei disse: “Dimmi qualcosa di bello!”. Lui rispose:
(δ + m) ψ = 0
È l’equazione di Dirac (…). Grazie ad essa si descrive il fenomeno dell’entanglement quantistico. Il principio afferma che: “Se due sistemi interagiscono tra loro per un certo periodo di tempo e poi vengono separati (…) in qualche modo diventano un unico sistema (…) quello che accade a uno di loro continua ad influenzare l’altro, anche se distanti chilometri o anni luce”. Se due persone entrano in relazione e si instaura tra di loro, nel tempo, un rapporto di amicizia o di amore e poi vengono separate, esse non possono essere definite come due soggetti differenti ma, in qualche modo, ne diventano uno solo (e questa dovrebbe essere l’equazione dell’amore..)
Questo è quello che si legge in rete su tanti siti che parlano dell’equazione di Dirac. In un incredibile copia/incolla mondiale, questa serie di frasi, che in realtà nulla hanno a che vedere con l’equazione di Dirac, sta spopolando. E poi c’è anche chi, credendo di aver visto la Luce, si fa addirittura tatuare “l’equazione dell’amore” addosso, a volte giusta, ma molto spesso perfino sbagliata.
Che – voglio dire – almeno informati, no? È come se uno che dicesse di amare Dante e la Divina Commedia alla follia si facesse tatuare sul braccio: “Durante il cammin di nostra vita…”;
A parte che non si capisce come mai l’entanglement fra due persone che all’inizio si sono amate ma poi si sono lasciate debba manifestarsi necessariamente solo con l’amore eterno e la bontà, e non eventualmente anche con le corna e i lanci di piatti, la cosa buffa è che l’equazione di Dirac non ha proprio nulla a che vedere con l’entanglement quantistico, né, tantomeno, con l’amore! Essa descrive infatti il comportamento di una (singola!) particella di spin ½ (ad esempio l’elettrone) tenendo conto della Relatività Ristretta. L’entanglement, invece, è un fenomeno quantistico che implica più particelle coinvolte simultaneamente, e con l’equazione di Dirac, che descrive appunto il comportamento di un singolo elettrone, non ha proprio niente a che fare.
Come però sempre succede, se si vuole cercare la meraviglia nelle conquiste della Scienza, non c’è proprio bisogno di inventarsi cose che non esistono, perché possiamo ricavare stupore e fascino in abbondanza già da ciò che la Scienza ci racconta.
L’equazione di Dirac permise infatti la previsione teorica del positrone, l’antiparticella dell’elettrone, particella di uguale massa ma con proprietà – chiamiamole – opposte, tra cui ad esempio la carica elettrica. L’esistenza delle antiparticelle è infatti insita nelle soluzioni dell’equazione stessa. La verifica sperimentale arrivò poco dopo, nel 1932, quando nei raggi cosmici fu osservata una particella di caratteristiche uguali a quelle dell’elettrone, ma che curvava in direzione opposta in presenza di un campo magnetico. L’antimateria, di cui altrimenti non si conosceva né si immaginava l’esistenza, è stata prevista a tavolino in base alle soluzioni matematiche di un’equazione.
Chi è Dirac
Dirac, uno dei più grandi fisici teorici di tutti i tempi, fu per questo insignito del premio Nobel nel 1933. Le particelle di antimateria, sebbene appaiano misteriose nell’immaginario collettivo, sono oggi comunemente prodotte negli esperimenti agli acceleratori di particelle, e vengono perfino usate in medicina, in tecniche diagnostiche come la PET, Positron Emission Tomography.
E la domanda che gli scienziati si pongono, oggi, non è perché esiste l’antimateria, ma perché ce n’è così poca! Infatti le leggi della Natura funzionano esattamente allo stesso modo per materia e antimateria. Non fanno praticamente nessuna differenza, e tutto ciò che può avvenire per la materia, può avvenire anche per l’antimateria. Un mondo fatto di antimateria sarebbe identico al nostro mondo che per convenzione definiamo fatto di materia. I bicchieri cadrebbero allo stesso modo quando ci sfuggono di mano, il Sole fatto di antimateria ci scalderebbe allo stesso modo. Tutto sarebbe uguale.
Antimateria fatta in casa oltre che Equazione dell’Amore
Quasi tutto, in realtà. Soltanto in una ristretta categoria di fenomeni, confinato nell’ambito delle interazioni nucleari deboli, materia e antimateria si comportano in modo leggermente diverso. Una differenza però troppo esigua per spiegare come mai l’Universo ci appaia fatto solo di quella che per convenzione chiamiamo materia, e non ci sia traccia di antimateria, se non in una ristrettissima classe di fenomeni. E su questo la fisica delle particelle sta indagando tramite esperimenti dedicati.
Tuttavia, nonostante la presenza dell’antimateria sul palcoscenico del Mondo sia relegata a fenomeni molto particolari e tutto sommato rari, tutti noi abbiamo in realtà inconsapevolmente maneggiato una sorgente di antimateria senza rendercene conto: una banana. Ebbene sì, una comunissima banana emette particelle di antimateria.
La banana contiene infatti Potassio, e l’isotopo 40 di questo elemento è instabile e decade radioattivamente. Nella maggioranza dei casi il Potassio 40 decade trasformandosi in un nucleo di Calcio, con l’emissione di un elettrone. Si chiama, in gergo, decadimento Beta. Tuttavia, nell’ambito dei possibili decadimenti del Potassio 40, una piccola frazione, appena lo 0.001%, avviene emettendo positroni, le antiparticelle degli elettroni. Mediamente ogni 75 minuti una banana emette un positrone, una particella di antimateria.
Una ventina di positroni ogni giorno. Da oggi, ne sono certo, guarderemo con occhi divers
i il cesto di frutta che abbiamo in cucina! Lo credevamo solo una risorsa di vitamine e sali minerali, e invece passa il suo tempo anche a sparare antimateria in giro per la stanza!
Ma non basta. Anche il nostro corpo contiene naturalmente Potassio, e come per le banane, una piccola frazione di esso decade emettendo positroni, per un totale di qualche migliaio al giorno. I positroni che vengono emessi dentro di noi incontrano poi gli elettroni dei nostri atomi, e con essi si annichilano, dando luogo ad altrettanti piccoli lampi di raggi gamma. Tutto questo, grazie all’equazione dell’amore.
Figura 2.
La variabilità della superficie di Titano riportata su un mosaico globale di immagini ottenuto dalla camera ISS a bordo della missione Cassini che è riuscita nelle finestre spettrali meno assorbenti ad attraversare la densa atmosfera e fotografare la superficie evidenziando la variabilità di albedo. Queste aree rappresentano i principali processi geologici identificati dai dati della missione Cassini e sono considerati potenziali siti di atterraggio di future missioni.
Il sito di atterraggio della sonda Huygens rappresenta l’unica informazione in situ che abbiamo di un probabile sistema fluvio-lacustre. Il cratere Sinlap situati nelle aree con campi di dune, è ritenuto essere il cratere più giovane sulla superficie di Titano; al suo interno è stato trovato ghiaccio d’acqua e variazioni composizionali che fanno supporre attività di alterazione ancora in corso.
Menrva è il più grande cratere da impatto, circa 425 chilometri di diametro e presenta la maggiore variabilità composizionale e al suo interno si sono sviluppati reticoli fluviali, testimonianza della presenza di liquidi.
Crediti: Univ. Nantes and CIGAL/LESIA
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Laghi di idrocarburi liquidi e ciottoli di ghiaccio, la geologia esotica di Titano
Grazie alle immagini acquisite tra il 2004 il 2017 dalla sonda Cassini, una missione internazionale che ha visto la collaborazione tra ASI, NASA ed ESA, è stato possibile completare la prima mappa delle principali caratteristiche geomorfologiche di Titano (Figura 1), il secondo satellite del Sistema Solare per dimensioni e l’unico corpo che presenta liquidi in superficie oltre la Terra. Nascosta dalla densa atmosfera, solo con le osservazioni radar della sonda Cassini è stato possibile svelare le unicità di questa luna di Saturno. Oltre alradar, le immagini della camera e dello spettrometro acquisite in una piccola finestra spettrale del vicino infrarosso hanno evidenziato variazioni composizionali e di albedo della superficie (Figura 1 e 2), variabilità che suggerisce un pianeta geologicamente attivo.
Figura 1. La prima carta geologica a scala globale di Titano, basata sulle immagini radar, visibile e infrarosso acquisite dalla missione Cassini che ha orbitato attorno Saturno dal 2004 al 2017. I colori della legenda rappresentano le principali unità geomorfologiche che risultano variare a seconda della latitudine. Gli altopiani con i labirinti sono zone fratturate dall’attività tettonica che spesso contengono network fluviali. Titano è l’unico corpo celeste del nostro Sistema Solare dopo la Terra che presenta liquidi in superficie ma invece di avere acqua troviamo metano in forma liquida probabilmente miscelato ad altri idrocarburi. Con i suoi 1000 km di lunghezza, il Mare Kraken è il più esteso bacino presente su Titano, confrontabile come grandezza al nostro Mare Adriatico. La regione di Xanadu presenta una risposta radar diversa rispetto alle circostanti aree ed è stata interpretata come un residuo di un antico cratere da impatto. Crediti: NASA/JPL-Caltech/ASU
Un recente lavoro di cartografia a scala globale (Lopez et alii, 2020) delle morfologie identificate dalle immagini multisensore, mette in evidenza che alcune unità hanno una chiara distribuzione a seconda della latitudine e che alcune tipologie sono più estese rispetto ad altre: ampie aree a bassa riflettività occupano la fascia equatoriale e corrispondono ad estesi campi di dune prodotti dal trasporto eolico, sistemi lacustri e mari caratterizzano le fasce polari, mentre ampie zone pianeggianti occupano gran parte della superficie (Figura 1).
Le aree in rilievo ad alta riflettività radar, presentano una morfologia complessa anche con fasce montuose, suggerendo dinamiche crostali simili a quelle terrestri; però non ci sarebbe un mantello con magma fluido all’interno del satellite ad innescare i movimenti crostali, ma un oceano salato e ricco di idrocarburi in forma liquida miscelati ad altre sostanze organiche (probabilmente ammoniaca). Diversi sono i modelli della struttura interna di Titano basati su varie combinazioni di minerali e composti organici, ma tutte concordano sul fatto che sia presente una struttura con densità differenziata e un flusso di calore capace di mantenere uno strato fluido al di sotto della crosta. Questa dinamicità interna di Titano sarebbe anche responsabile di strutture da criovulcanismo identificate nella fascia equatoriale (Figura 2).
Figura 2. La variabilità della superficie di Titano riportata su un mosaico globale di immagini ottenuto dalla camera ISS a bordo della missione Cassini che è riuscita nelle finestre spettrali meno assorbenti ad attraversare la densa atmosfera e fotografare la superficie evidenziando la variabilità di albedo. Queste aree rappresentano i principali processi geologici identificati dai dati della missione Cassini e sono considerati potenziali siti di atterraggio di future missioni. Il sito di atterraggio della sonda Huygens rappresenta l’unica informazione in situ che abbiamo di un probabile sistema fluvio-lacustre. Il cratere Sinlap situati nelle aree con campi di dune, è ritenuto essere il cratere più giovane sulla superficie di Titano; al suo interno è stato trovato ghiaccio d’acqua e variazioni composizionali che fanno supporre attività di alterazione ancora in corso. Menrva è il più grande cratere da impatto, circa 425 chilometri di diametro e presenta la maggiore variabilità composizionale e al suo interno si sono sviluppati reticoli fluviali, testimonianza della presenza di liquidi. Crediti: Univ. Nantes and CIGAL/LESIA
Altopiani di Titano con struttura a ‘labirinto’
Di particolare interesse sono gli altopiani con struttura a ‘labirinto’, così chiamati perchè la loro complessa geometria causata da un insieme di deformazioni tettoniche, erosione fluviale e processi di sublimazione dei ghiacci ricchi di idrocarburi (clatrati), ricorda la pianta di un labirinto. Sono queste le aree che sembrano più ricche di composti organici e quindi un potenziale target per l’esplorazione astrobiologica.
L’unicità di Titano è di avere un sistema idrologico molto probabilmente ancora attivo, basato però su idrocarburi in forma liquida con piogge di metano ed etano che alimentano fiumi e laghi (Figura 3). La distribuzione, struttura e densità dei network fluviali cartografati dalle immagini radar (Miller et alii, 2021), suggeriscono sia una variabilità alle diverse latitudini della tipologia di substrato, sia una variazione delle condizioni climatiche nel passato. Purtroppo i dati a disposizione non permettono studi approfonditi per redimere questi aspetti, dovremo aspettare le future missioni.
Figura 3. Il Mare Ligeia nella fascia polare settentrionale di Titano in un mosaico di immagini radar a falsi colori. Con circa 400 km di diametro e le sue coste che si estendono per più di 3000 km, è il secondo mare di Titano per dimensioni. Si nota molto bene il sistema fluviale connesso al bacino e caratterizzato dal complesso pattern dendritico. Crediti:NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell
Le immagini acquisite dalla sonda europea Huygens (Figura 2), parte della missione Cassini e atterrata su Titano nel 2005, mostrano la presenza di ciottoli di clatrati di forma allungata e arrotondata, tipici dell’ambiente fluviale. Il sito di atterraggio era stato individuato come un potenziale sistema lacustre, ma la sonda registrò condizioni di aridità. In realtà, acquisizioni ripetute nel tempo durante la missione Cassini, hanno mostrato variazioni di albedo del sito di atterraggio, suggerendo periodici eventi di inondazione e quindi l’esistenza di un sistema fluvio-lacustre ancora attivo.
Crateri da impatto su Titano
I crateri da impatto su Titano sono pochi, ulteriore evidenza di attività geologica superficiale che li ha cancellati, e possono essere classificati in due gruppi sulla base della loro risposta spettrale (Solomonidouet alii, 2020): quelli sulle dune e quelli sulle piane. Questi ultimi sembrano contenere anche ghiaccio d’acqua insieme ai composti organici e mostrano un trend di alterazione diverso rispetto a quelli sulle dune. Queste differenze suggeriscono un processo erosivo differenziato nelle due aree, probabilmente dominato dall’erosione fluviale nelle piane. L’anomalia è rappresentata dal cratere Sinlap (Figura 2), considerato il cratere più giovan ee sebbene si trovi nella regione equatoriale dominata dalle dune, contiene ghiaccio d’acqua. È quindi possibile che i crateri delle dune avessero originariamente ghiaccio d’acqua esposto in superficie che è stato poi ricoperto dalla deposizione di materiale organico. Questo sembrerebbe essere un processo di alterazione rapido e continuo. La recente età di Sinlap indica che questo processo sia ancora in corso.
I dati della missione Cassini-Huygens hanno svelato un satellite con una storia geologica complessa, legata a dinamiche interne e atmosferiche ancora poco comprese ma con una forte similitudine a quelle terrestri. Quanto sia ancora geologicamente attivo Titano e le sue variazioni ambientali troveranno risposta solo con le future missioni.
Astrobiologia su Titano
Titano, la più grande luna di Saturno, è l’unico satellite del Sistema Solare a possedere una chimica complessa che lo rende oggetto di studio molto interessante per l’esplorazione planetaria.
Come anticipato nell’articolo precedente da Gabriele Cremonese la missione Cassini-Huygens che ha orbitato attorno a Saturno,rilasciando la sonda atterrata sulla superficie di Titano, ha rivelato una superficie che, nonostante le temperature bassissime di circa 100 K presenta materiale organico complesso probabilmente correlato ai processi chimici che avvengono in atmosfera. Non solo. Huygens ci ha mostrato una superficie solcata da canali, un po’ come quelli visti su Marte. Quindi dei liquidi devono aver solcato la superficie tuttavia non è un mistero che l’acqua a quelle temperature si trova solo sotto forma di ghiaccio. Quindi cosa può essere successo o sta succedendo su Titano?
Oggi sappiamo, sempre grazie alla missione Cassini, che su Titano avvengono complesse reazioni chimiche le quali portano alla formazione in atmosfera di una grande quantità di aerosol composto da materia organica che successivamente si deposita sulla superficie di Titano.
Titano possiede un’atmosfera 1,5 volte più densa di quella terrestre composta principalmente da N2 con la presenza di una piccola percentuale di metano. Queste due semplici componenti costituiscono la base per un’incredibilmente ricca chimica organica, da cui si producono complessi molecolari basati su CHON. Un altro aspetto che ha del sorprendente è la presenza di metano in condizioni vicine al suo punto triplo, in cui cioè le tre fasi solido, liquido e gassoso sono presenti contemporaneamente.
Figura 2. Questa immagine mostra la luce solare riflessa da un lago presente suTitano. Questo tipo di luccichio, noto come riflesso speculare, è stato rilevato dallo strumento italiano VIMS. Lo. spettrometro visibile e infrarossopresente sulla missione spaziale Cassini della NASA. Credit: NASA/JPL/University of Arizona/DLR/ASI
Titano ha un asse inclinato di 26,71 gradi simile alla Terra. Questa caratteristica permette alla luna di Saturno di godere di stagioni che si alternano durante i 29,5 anni che il pianeta impiega a completare la sua orbita attorno al Sole. Il metano gassoso condensa in atmosfera formando nubi dalle quali si originano precipitazioni di metano liquido sulla superficie. Il metano poi evapora, condensa e precipita sulla superficie in forma liquida. In pratica il metano su Titano, è responsabile di un ciclo analogo al ciclo idrologico terrestre, caratterizzato da attività nuvolosa, precipitazioni, che a sua volta si raccolgono in reti fluviali e laghi.
Titano è un enorme laboratorio chimico dove avvengono processi complessi che potrebbero avere importanti implicazioni per i processi chimici che hanno dato origine alla vita. L’abbondante e complesso materiale organico depositato sulla superficie di Titano lo rende una destinazione ideale per studiare le condizioni di abitabilità di un ambiente extraterrestre molto distante dal Sole ma anche per comprendere come potrebbe essere stata la Terra primordiale prima che la vita facesse la sua comparsa. Per tale ragione, può considerarsi un corpo davvero unico nel Sistema Solare.
Altro primato importante, Titano è l’unico corpo, oltre al nostro pianeta, a possedere liquidi sulla superficie che la sonda Cassini ci ha mostrato di raccolti in laghi di metano.
Dragonfly si librerà su Titano
Appassionati di droni, questa è la vostra missione!!
Mi riferisco a Dragonfly selezionata dalla NASA nel 2019 nell’ambito del programma New Frontiers, le missioni di classe media, collocato tra il programma Discovery e le flagship. Il lancio è previsto per il 2027 con arrivo in orbita nel 2034.
Figura 1, visualizzazione di come funzionerà Dragonfly. Arriverà in prossimità della superficie utilizzando un paracadute, poi si apriranno gli 8 rotori e comincerà la ricerca di siti di atterraggio. Crediti NASA
L’obiettivo della missione è Titano il satellite più grande di Saturno, con un diametro di 5150 km è più grande di Mercurio, e anche l’unico satellite del Sistema Solare con un’atmosfera importante. La pressione atmosferica arriva a 1.5 volte quella terrestre e la densità a livello della superficie 4 volte superiore, è composta per il 95% di azoto, 5% di metano e tracce di idrogeno ed altri idrocarburi.
L’unica sonda che ha esplorato Titano, sino ad ora, è stata la sonda Cassini che è arrivata nel sistema di Saturno nel 2004 e ha sganciato il lander Huygens il quale grazie ad un paracadute è lentamente atterrato sulla superficie di Titano eseguendo delle misure dell’atmosfera e nei pressi della posizione di atterraggio fornendo anche diverse immagini. La Cassini poi, negli anni successivi è riuscita a passare più volte sopra Titano ottenendo altri dati che insieme a quelli del lander, ci hanno consentito di capire che sono gli idrocarburi, raccolti in laghi siti in regioni ove si pensava ci fosse acqua, e molto probabilmente diverse molecole organiche, a caratterizzare il satellite. Titano diviene così interessante anche da un punto di vista astrobiologico, ma resta comunque difficile da esplorare.
La temperatura sulla superficie è di -179 gradi Celsius e la quantità di luce solare che arriva è ridotta, ben 100 volte minore di quella che arriva sulla Terra a causa della maggiore distanza eliocentrica pari a circa 9 AU, a cui va aggiunto un ulteriore fattore 10 per la densa atmosfera. E’ quindi chiaro che l’energia solare non potrà mai essere una fonte utile per un qualunque lander o rover che vorrà esplorare Titano.
La brillante idea della proposta di Dragonfly consiste nell’esplorare Titano volando sopra la superficie, partendo dall’esperienza del piccolo drone Ingenuity, sganciato su Marte insieme a Perseverance, utilizzando un ottacottero, dotato cioè di otto rotori.
Dragonfly alla fine peserà 500 kg e potrà raggiungere una velocità di 36 km/h e alzarsi fino a 4000 metri dalla superficie.
Congresso dedicato al progetto implementativo CAESAR (Comprehensive Space Weather Studies for the ASPIS Prototype Realization)
AUDITORIUM dell’AGENZIA SPAZIALE ITALIANA (ASI)
Via del Politecnico snc – ROMA
(Roma) Il 24 maggio p.v. la sede dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) ospita, nell’ambito del programma ASPIS (ASI Space Weather InfraStructure), il congresso dedicato al progetto implementativo CAESAR (Comprehensive Space Weather Studies for the ASPIS Prototype Realization), che si avvia alla chiusura.
“La giornata di lavori del 24 maggio, ospitata dalla sede dell’ASI, è un’occasione importante per presentare i risultati del progetto CAESAR, che si avvia alla chiusura. Frutto della collaborazione di circa cento scienziati – spiega Monica Laurenza, Primo ricercatore presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), coordinatrice del progetto CAESAR – che si occupano di meteorologia spaziale, il progetto ha effettuato studi scientifici molto promettenti per capire le cause e gli effetti sulla salute dell’uomo e sulla società dei fenomeni che avvengono dal Sole alla Terra, fino agli ambienti planetari, in conseguenza delle eruzioni solari. Soprattutto il progetto ha realizzato il prototipo della prima banca dati di meteorologia spaziale di cui si dota l’ASI. Grazie a CAESAR dunque, nel nostro Paese nasce il prototipo di una infrastruttura di rilevanza strategica e ad uso di tutta la comunità scientifica dello Space Weather.”
CAESAR è stato selezionato e supportato da ASI e INAF nell’ambito dell’accordo attuativo ASI-INAF per “Attività di studio per la comunità scientifica dello Space Weather per il popolamento del centro dati scientifico ASPIS.
“CAESAR è il prototipo dell’infrastruttura dati di ASI per lo Space Weather, ASPIS, il cui obiettivo è diventare il nodo di aggregazione e sviluppo delle attività scientifiche legate alla Ricerca sullo Space Weather della comunità scientifica Italiana” spiega Giuseppe Sindoni, capo Progetto di ASPIS per ASI. “La Scienza supportata da ASPIS ha l’obiettivo di permettere alla comunità scientifica nazionale di cogliere le opportunità di partecipazione che si apriranno in ambito EU e internazionale, sia nell’ ambito della modellistica e analisi dati, che in quello della strumentazione, fornendo supporto e strumenti per lo studio dell’ambiente lunare, cislunare o marziano, per valutare gli effetti sui payload e sugli astronauti, per lo studio delle magnetosfere e delle superfici planetarie”.
Gli scienziati coinvolti nel progetto appartengono a tre enti di ricerca (INAF, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia), sette università italiane (Calabria, Catania, Genova, L’Aquila, Perugia, Roma Tor Vergata, Trento) ed alcuni istituti stranieri. Info più dettagliate sul sito: https://caesar.iaps.inaf.it/
Tra gli obiettivi del progetto la volontà di ampliare la comprensione dell’origine e dell’evoluzione dei fenomeni e fornire dati, codici e modelli sia nuovi che consolidati. A ciò si aggiunge l’obiettivo di progettare, implementare e popolare con tali prodotti il prototipo ASPIS in un’infrastruttura flessibile e di facile utilizzo e, infine, aprire la strada a future capacità di previsione avanzate. Ultimo obiettivo: la garanzia di un’efficace diffusione e promozione per gli studi futuri.
Locandina CAESAR space Weather congresso
Cosa si intende per Space Weather?
“La definizione europea è stata messa a punto nel 2006 da un gruppo di lavoro specifico di cui ho fatto parte nell’ambito dell’azione europea 724 della COST (Cooperation in Science and Technology), denominata “Developing the Scientific Basis for Monitoring, Modelling and Predicting Space Weather”. Questa definizione è stata poi adottata dall’Agenzia Spaziale Europea ESA, che la utilizza nei suoi documenti ufficiali.
Il termine Space Weather (Tempo meteorologico dello spazio) indica lo stato fisico e fenomenologico degli ambienti spaziali naturali. La disciplina associata (Meteorologia dello spazio) ha lo scopo, tramite l’osservazione, il monitoraggio, l’analisi e la modellistica, di comprendere e prevedere lo stato del Sole e degli ambienti interplanetari e planetari e le perturbazioni di origine solare e non solare che li interessano e di prevedere a lungo ed a breve termine i potenziali impatti sui sistemi biologici e tecnologici.” di MAURO MESSEROTTI, ASSOCIATO INAF CON INCARICO DI RICERCA, SENIOR ADVISOR FOR
SPACE WEATHER PRESSO LA DIREZIONE SCIENTIFICA DELL’INAF.
Le bellissime nebulose a emissione M8 e M20 di Roberto Ciri
Le nebulose, con la loro maestosa bellezza e complessità, sono tra gli oggetti più affascinanti dell’universo. Questi immensi agglomerati di gas e polvere sono testimoni silenziosi della nascita e della morte delle stelle, e giocano un ruolo cruciale nell’evoluzione delle galassie. In questo articolo, esploreremo i vari tipi di nebulose, le teorie sulla loro formazione, alcune delle nebulose più note e dove si trovano generalmente nell’Universo. Inoltre, approfondiremo la natura specifica delle nebulose planetarie.
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Tipi di Nebulose
Le nebulose possono essere classificate in diverse categorie in base alla loro natura e origine:
Oscure: Sono nubi di gas e polvere così dense da bloccare la luce delle stelle alle loro spalle.
a Riflessione: Riflettono la luce delle stelle vicine, spesso assumendo una colorazione blu a causa della dispersione della luce.
a Emissione: Conosciute anche come regioni H II, queste nebulose brillano in rosso perché il gas ionizzato emette luce a specifiche lunghezze d’onda.
Planetarie: Formate dagli strati esterni espulsi di stelle morenti, queste nebulose spesso presentano forme simmetriche e colori vivaci.
Resti di Supernova: I resti di stelle esplose in supernove, questi oggetti sono fonti importanti di elementi pesanti nell’universo.
Teorie sulla Formazione delle Nebulose
La formazione delle nebulose è strettamente legata ai processi di vita e morte delle stelle. Le nebulose oscure e a riflessione sono spesso associate alla nascita di nuove stelle, mentre le nebulose planetarie e i resti di supernova segnano il termine del ciclo vitale stellare.
da Formazione Stellare: Si formano in regioni di spazio ricche di gas e polvere, dove l’attrazione gravitazionale fa collassare la materia, innescando la nascita di nuove stelle.
da Morte Stellare: Quando una stella esaurisce il suo combustibile nucleare, può espellere i suoi strati esterni nello spazio, creando una nebulosa planetaria. Se la stella esplode come supernova, i resti possono formare una nebulosa di questo tipo.
Oggetti Noti e Conosciuti
Alcune delle nebulose più famose includono:
Nebulosa di Orione (M42): Una delle nebulose a emissione più brillanti e facilmente osservabili.
La regina fra le nebulose del cielo invernale di Andrea Iorio
Nebulosa Testa di Cavallo: Una nebulosa oscura situata nella costellazione di Orione.
Svelando la nebulosa Testa di Cavallo di Giulio Davide Frugoni
Nebulosa dell’Aquila (M16): Famosa per i “Pilastri della Creazione”, colonne di gas e polvere che ospitano nuove stelle in formazione.
Le Nebulose NGC6604, SH2-54 e Simeis 3-123 di Cristina Cellini
Nebulosa del Granchio (M1): Il resto di una supernova osservata nel 1054.
Messier 1 – Nebulosa del Granchio – Resto di supernova nella costellazione del Toro di Alessandro Curci
Ubicazione delle Nebulose
Questi oggetti estesi si trovano principalmente nello spazio interstellare, le regioni tra le stelle all’interno delle galassie. Le nebulose visibili dalla Terra o dal nostro Sistema Solare sono tutte contenute all’interno della Via Lattea. La nebulosa più vicina a noi è la Nebulosa Elica, situata a circa 700 anni luce di distanza. La nebulosa elica è una nebulosa planetaria situata a circa 650 a.l. di distanza dal nostro sistema solare e può essere considerata tra le più vicine.
Calcolando la velocità di espansione dei gas più interni e di quelli esterni, gli astronomi hanno calcolato un età media di questo oggetto di circa 12.000 anni.
La nebulosa, si è formata a seguito delle violente reazioni termonucleari di una stella morente.
Tale stella di medie dimensioni ha espulso i gas più esterni, creando così questa particolare forma con filamenti che si espandono in modo radiale partendo dal centro, dove si trova la stella nana bianca (che originariamente aveva una massa di circa 0.8 – 8 volte quella del nostro sole).
La zona più esterna della nebulosa invece presenta una colorazione rosso arancio ed’è formata da gas più freddi mentre la parte interna di colore verde azzurro è ricca molecole di gas e materia più calda e che riflettono maggiormente la luce della stella situata all’interno.
Cos’è una Nebulosa Planetaria
Una nebulosa planetaria è il risultato finale della vita di una stella di piccola o media massa. Dopo aver esaurito il suo combustibile nucleare, la stella espelle gli strati esterni, che vengono illuminati dalla radiazione ultravioletta del nucleo caldo rimanente. Questi strati di gas ionizzato formano la nebulosa planetaria, che può assumere forme spettacolari e colori vivaci.
“La prima volta che si sentì parlare del James Webb Space Telescope (JWST) era il 1989 e il telescopio spaziale Hubble doveva ancora entrare in funzione, sarebbe stato lanciato infatti appena l’anno dopo e ben presto si iniziò a definirlo come il successore di Hubble.”
di Antonella Nota
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Hubble Space Telescope e James Webb Space Telescope a confronto
Che l’Hubble sarebbe rimasto in funzione così a lungo, e così a lungo avrebbe contribuito ad alcune fra le più importanti scoperte astronomiche degli ultimi trent’anni, nessuno poteva pensarlo, così come nessuno avrebbe potuto immaginare che ci sarebbe voluto così tanto tempo per realizzare il JWST. Trentatré annifrom concept to reality, per la precisione. Ma possiamo davvero continuare a pensare che l’osservatorio spaziale dallo specchio dorato sia semplicemente il successore del telescopio spaziale che ha fatto la storia? Lo abbiamo chiesto ad Antonella Nota, astronoma del STSCI a Baltimora e project scientist di Hubble e JWST per l’ESA.
The Space Shuttle Discovery on it’s way to space with the Hubble Space Telescope (HST).
“All’inizio le ipotesi di durata di Hubble puntavano ai dieci anni, oggi siamo già a 32, come l’energizer bunny, è super strong. Il termine successore quindi perde valore già solo per questioni temporali, sono infatti inaspettatamente operativi contemporaneamente finendo per creare una sinergia. Una sorpresa molto utile per la scienza. Con Hubble che ha uno specchio di due metri e mezzo e Webb di 6 metri e mezzo, sia ha la copertura di tutto lo spettro, a partire dall’ultravioletto e fino all’infrarosso medio. Ciò ribalta completamente l’approccio iniziale ed è indispensabile che ora passi l’idea corretta ceh questi due strumenti in realtà si potenziano a vicenda. Abbiamo anche creato sui social media la campagna “best friends in space. Ci sono un sacco di programmi di ricerca che li usano entrambi, ci aspettiamo risutlati incredibili”.
Quali sono le ragioni per cui dire che JWST è il successore di Hubble è fuorviante e quali quelle per cui può essere considerato tale?
Allora, pensandoci un attimo, l’unico modo in cui vedo una successione è la sfida che abbiamo: portare Webb allo stesso livello di Hubble, quanto a visibilità nella comunità e nel pubblico. Hubble è iconico, è diventato un nome riconosciuto in qualunque parte del mondo, un vero e proprio brand. La gente riconosce le foto di Hubble che sono oramai dappertutto: nei film, nell’arte, ovunque vi sia un’immagine astronomica con grande probabilità si tratta di un’immagine di Hubble. Riuscire a ripercorrere gli stessi step di Hubble in 30 anni stabilendo questa connessione intima con le persone in tutto il mondo: è questa la sfida per noi. Webb sarà il successore di Hubble se riusciremo a portarlo allo stesso livello di visibilità, comprensione e ammirazione.
Image credit: NASA/ESA
Perché è così importante che ci si affezioni a una missione spaziale come Hubble e Webb?
Per me non è importante che ci si affezioni, ma capita, succede. È una conseguenza quasi naturale. Se ci pensi, con Rosetta è successa un po’ la stessa cosa perché sono avventure di esplorazione e fanno vivere a tutti le stesse emozioni, e normale che un po’ le persone ci si identifichino. Che Hubble fosse diventato una presenza quasi antropomorfica, che fosse più di un telescopio, però l’abbiamo scoperto quando la NASA ha provato a cancellare l’ultima servicing mission nel 2009: c’è stata una rivolta del pubblico, ricevevamo lettere di bambini che ci mandavano il salvadanaio, la paghetta settimanale, delle cose incredibili. Con Webb la campagna di conquista del pubblico prima del lancio non ha funzionato, Webb è considerato “il costoso”, e certo i ritardi non hanno aiutato. Ora è importante far arrivare il messaggio che i ritardi sono stati condizionati dalla necessità di realizzare un lavoro ben fatto. Che i membri dei team hanno operato con serietà e rispetto per il progetto così ambizioso e importante per il futuro della scienza.
E come sta andando ora?
La mia impressione è che si siano già fatti passi da gigante in questo primo mese. Grazie al fatto che il lancio è stato fantastico e con il contributo della NASA che ha gestito la campagna di comunicazione sul deployment in modo eccezionale, abbiamo visto infatti la nostra following base moltiplicarsi di giorno in giorno. Il nostro profilo su Twitter, e parlo solo di quello europeo, aumenta di duemila follower al giorno. Sono tutti lì che seguono, che vogliono vedere la fine, e quindi per noi la sfida è quella di continuare a tenere tutti informati, ma anche approfittare di questo momento per attrarre l’interesse del pubblico nei confronti dell’astronomia e della scienza. Gli astronomi hanno vita facile: è facile ispirare un pubblico facendo vedere immagini bellissime o parlando di fenomeni celesti ma per me oggi, a livello di educazione scientifica, si potrebbe fare molto di più e missioni così hanno proprio il potenziale di allargare gli orizzonti, creare curiosità e formare la prossima generazione di scienziati, che non devono essere necessariamente astronomi.
Credits: NASA/Chris Gunn
L’orbita di Webb è molto diversa da quella di Hubble, in primo luogo per via della distanza. Cosa succederebbe se qualcosa dovesse funzionare male, come accaduto ad Hubble?
Nella scelta di posizionare Webb in L2, scienziati e ingegneri erano assolutamente consci dei rischi: Webb avrebbe dovuto funzionare dal primo momento, e non ci sarebbero state possibilità di riparazione. E la differenza fra una missione che funziona e una che fallisce è proprio la preparazione, tornando quindi al motivo per cui sono stati spesi tanti anni per i test, con il risultato di essere immersi in un’esperienza gratificante ed entusiasmante in cui tutto sembra andare nel verso giusto e non per fortuna ma per professionalità. Webb avrà anche un lunga ed inaspettata durata: grazie una manovra di intersezione nell’orbita praticamente perfetta, è stato risparmiato molto carburante durante le minime correzioni, lasciandone una buona scorta per le operatività future. Si parla di oltre vent’anni per una missione che doveva durarne a malapena 5 o al massimo 10, un grandissimo successo.
Qualcuno parla della possibilità di impiegare missioni robotiche…
Gli ingegneri sono sempre estremamente creativi, e abbiamo visto in passato che hanno il pregio di non fermarsi di fronte a nulla. Quindi non escludo, per quanto non ci sia nulla di programmato, che i team potrebbero stupirci in qualche “diavoleria” in caso di un’inattese criticità. Al momento tutto sta andando benissimo. A metterci tranquilli è l’esperienza vissuta con Hubble quando c’è stato il problema dell’aberrazione sferica, le cose alla fine si sono aggiustate, certo non immediatamente e ci sono voluti due o tre anni, però la comunità scientifica è stata molto reattiva. Personalmente quindi sono molto fiduciosa e una missione robotica sarebbe l’unica opzione, l’intervento degli astronauti è da escludere: Webb è troppo lontano ed è troppo pericoloso e oggi ancora non esiste un modo per metterli in sicurezza. Poi è vero anche che non si esclude mai nessuna ipotesi a priori. “The sky’s the limit”, non c’è limite alla creatività del cervello umano.
Come saranno le immagini di Webb rispetto a quelle di Hubble?
Allora le immagini saranno diverse. Saranno bellissime, sì certamente, ma saranno diverse per due motivi. Intanto Webb è cento volte più potente di Hubble e quindi riuscirà a vedere i dettagli che con Hubble erano assolutamente non visibili. Qualsiasi cosa osservata con un in gradimento 100 invece di 10 sarebbe assolutamente diversa: un universo completamente nuovo. Webb poi, come dicevamo, opera nell’infrarosso, che è una regione dello spettro ancora abbastanza sconosciuta. Abbiamo già avuto satelliti infrarossi (come Spitzer o ancora prima Iras), stiamo parlando però di strumenti piccoli e di conseguenza con una capacità limitata in risoluzione (l’abilità di vedere separati due oggetti deboli). Con uno specchio da sei metri e metri e mezzo JWST cambierà completamente la visione dell’universo.
I pilastri della creazione ripresi sia da Webb che da Hubble CREDIT NASA, ESA, CSA, STScI; J. DePasquale, A. Koekemoer, A. Pagan (STScI).
Facciamo un esempio: Hubble con uno specchio di 2 metri e mezzo è riuscito ad allargare l’orizzonte dell’universo osservato fino a 400-500 milioni dopo il Big Bang, e quindi ha osservato galassie che si erano formate 400-500 milioni di anni dopo il momento iniziale. La speranza è che Webb superi quel limite e arrivi ai primi 100 milioni di anni fino ad osservare veramente come si sono formate le prime galassie. Mi chiedono ogni tanto, riuscirà Webb a vedere anche le prime stelle? Forse, questa è il grande sogno. Le prime stelle probabilmente sono comparse proprio nei primi 100 milioni di anni, siamo proprio al limite quindi delle potenzialità.
Per JWST inoltre, dobbiamo tener conto che, a differenza di Hubble, che la sua attività scientifica principale non dipenderà esattamente dalle immagini.
Ci spieghi meglio…
JWST è, principalmente, un telescopio spettroscopico. Questa è una cosa a cui il pubblico dovrà abituarsi, e sarà una sfida per noi spiegare la differenza tra fare astronomia usando solo immagini e fare astronomia avendo informazioni quantitative che vengono dagli spettri. Gli strumenti che ci aspettiamo che faranno faville, nel caso di Webb, sono appunto gli spettrografi: quello europeo Nirspec, in particolare, nel corso del primo anno osserverà per ben il 40 per cento del tempo. Gli spettri sono fondamentali perché permettono agli astronomi di capire di capire la composizione di ciò che stanno guardando. Non solo come si mostra ma quali sono le proprietà chimiche, fisiche, la temperatura, la gravità e i moti. Sarà una rivoluzione della comunicazione perché dobbiamo riuscire a spiegare al pubblico che vede uno spettro, molto simile ad un elettrocardiogramma, l’importanza che tutti quei tracciati hanno per le scoperte che Webb farà.
Considerando la diversità negli strumenti e il diverso regime di lunghezza d’onda, potremmo quindi dire che JWST prende in carico quello che ha fatto Hubble per migliorarlo da un lato e completarlo dall’altro?
Assolutamente si!
Quindi, per questo, possiamo dire che JWST è il successore di Hubble: ha un’eredità da cui partire.
Si, forse questo è l’unico aspetto in cui considerare JWST il successore di Hubble ha senso. Diciamo che è una crescita rispetto alla missione precedente. Hubble ha messo le fondamenta e Webb costruirà la casa, o forse il grattacielo, non c’è dubbio. Però ci tengo a precisare che continueranno a lavorare insieme perché sono di fatto complementari ed è importantissimo: Webb lavora solamente nell’infrarosso, vicino e lontano, mentre l’ottico e l’ultravioletto li ha solo Hubble. Secondo me continueremo a vedere le immagini bellissime di Hubble che ci spiegheranno le incredibili scoperte astrofisiche che farà Webb. Questa è la mia predizione: che questa sinergia fra i due ci presenterà una visione del cielo sempre più ricca, la nostra comprensione dell’Universo in generale diventerà molto più completa e per questo dovremo ringraziare questi due “colossi scientifici” che lavorano in sinergia.
Biografia
Antonella Nota ricopre il ruolo di Project Scientist del telescopio spaziale James Webb per l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) allo Space Telescope Science Institute (STSCI) di Baltimora. Nata a Venezia, Nota è sempre stata appassionata di astronomia. Dopo la laurea all’università degli studi di Padova ha ottenuto una posizione come ricercatrice postdoc all’ESA, in Germania. Un anno e mezzo dopo si è trasferita a STSCI, negli Stati Uniti, per lavorare a uno degli strumenti del telescopio spaziale Hubble, la Faint Object Camera. Dopo aver ottenuto una posizione permanente per l’ESA nello stesso istituto, ha assunto il ruolo di capo del Science Mission Office, dirigendo circa 150 scienziati dell’istituto, per poi cominciare a curare la parte scientifica del telescopio spaziale Hubble e James Webb. Attualmente, per l’osservatorio spaziale Webb, si occupa di comunicazione di policy scientifiche alla comunità scientifica e con il pubblico.
AR3664 macchia del Sole e Terra
di Alberto Civiello
Indice dei contenuti
Il Sole e cosa osservare dalla Terra
Il Sole è stato il punto di riferimento di innumerevoli generazioni dall’alba della vita su questo pianeta, un Dio dispensatore di luce, bene o male in molte religioni, mentre la sua temporanea mancanza nelle eclissi è stata fonte di sgomento e terrore: e tutto ciò perché esso è una sorgente inestinguibile di luce e calore, ma cos’è la luce?
La Luce
Il termine luce (dal latino lux) si riferisce alla porzione dello spettro elettromagnetico visibile dall’occhio umano, approssimativamente compresa tra 400 e 700 nanometri di lunghezza d’onda. Questo intervallo coincide con il centro della regione spettrale della luce emessa dal Sole che arriva al suolo attraverso l’atmosfera ed è visibile dall’occhio umano. Tuttavia la gamma di radiazione elettromagnetica che arriva dalla nostra stella è molto più vasta, e può andare da frequenze molto piccole, a quelle dell’IR , generanti calore. La parte di radiazione solare pericolosa per l’uomo, che giunge sulla terra come l’UvC e parte dell’IR è assorbita dall’atmosfera terrestre, ma tuttavia quella residua oltre il visibile rende impossibile l’osservazione del sole ad occhio nudo, pena, oltre all’abbagliamento, severi danni alla vista.
Il Sole è anche la stella a noi più vicina, e costituisce un gigantesco laboratorio dove possono essere studiati fenomeni fisici che, per la loro scala, non sono accessibili alla sperimentazione terrestre e non possono essere studiati in stelle più lontane: proprio per questo il loro studio ha contribuito, e contribuisce in modo notevole, al progresso generale dell’astrofisica.
Strumenti professionali per lo studio del Sole
La ricerca professionale sul Sole si avvale di strumentazioni sofisticate basate a terra, come, ad esempio , il Big Bear Solar Observatory e lo Swedish Solar Telescope a la Palma (Canarie), la torre solare di Mount Wilson e, ancor di più di strumentazioni satellitari come le famose SOHO (Solar and Heliosheric Observatory) , SDO (Solar Dynamics Observatory) e le meno conosciute, IRIS, Stereo, Parker Solar Probe ed altre ancora.
Ma cosa si può osservare sul sole?
Le principali strutture osservabili da terra del disco solare sono:
La Fotosfera
lo strato superficiale del Sole, spesso circa 500 Km, al di sotto del quale la stella diviene opaca alla luce; si tratta dunque del primo strato visibile, dal quale l’energia proveniente dall’interno è libera di propagarsi nello spazio. È sede di fenomeni come i granuli ,celle ascendenti e discendenti di plasma della zona di convenzione di circa 1000 Km di diametro medio, e le macchie solari. Queste ultime, pur essendo molto calde (tra 2700- 4200 °C ) appaiono scure per contrasto rispetto alla restante superficie solare a circa 5500 °C. Esse normalmente si mostrano in coppie aventi opposta polarità magnetica. Nell’immagine che segue (fig 1) un gruppo di macchie e la granulazione riprese in luce bianca.
Fig. 1- Un gruppo multipolare di macchie solari riprese in luce bianca dall’autore con un prisma di Herschel
Il numero delle macchie solari cresce da un minimo ad un massimo con cadenza undecennale (cd “ciclo solare”). Attualmente ci troviamo nel ciclo solare 25, iniziato nel dicembre 2019 che, contrariamente alle previsioni, si preannuncia più interessante del 24. Un gruppo di scienziati sponsorizzati dalla NASA aveva previsto che il ciclo 25 sarebbe stato simile al 24 , quindi con un numero di macchie al di sotto della media, mentre le ultime previsioni, sulla scorta anche dell’attività sinora registrata e dello studio di Scott Mc Intosh e altri pubblicato su Solar Physics, fanno prevedere un’attività ben superiore a quella del ciclo precedente. L’immagine che segue (fig. 2), (fonte NASA blogs-solar cycle 25) dà un’idea molto precisa della situazione attuale delle previsioni sino al 2035.
Fig. 2- Nel grafico la curva verde mostra le macchie osservate, che sembrano avere un trend che le avvicina più all’andamento della curva del lavoro di Mc Intosh (rossa) che a quella delle precedenti previsioni (blu)
La Cromosfera
La cromosfera è l’atmosfera del Sole: una sottile fascia spessa circa 2300 km al di sopra della fotosfera, con temperatura che, di circa 6000 K ai confini della fotosfera, comincia a decrescere immediatamente dopo sino a 3800 K, per poi crescere nuovamente sino ai 10000 K e poi 20000 K nei suoi strati più alti. Essa prende il suo nome dal greco chroma, chromatos, colore, a causa dei suoi brillamenti colorati visibili subito prima e subito dopo le eclissi totali di Sole. È un sottile involucro costituito da gas rarefatto che appare di colore rossastro; in realtà, lo strato è trasparente. La colorazione rossastra è dovuta agli atomi di idrogeno, in particolare di Idrogeno ionizzato alla lunghezza d’onda di 6562.8 A (rosso profondo) che alle più basse pressioni ed alte temperature della cromosfera emettono radiazioni di tale colore. La cromosfera non è normalmente visibile senza appositi filtri o telescopi solari, che vedremo in seguito; tuttavia essa è visibile in occasione delle eclissi solari totali, insieme alle protuberanze. Le caratteristiche più interessanti della cromosfera sono:
-Il Cd Cromospheric Network che evidenzia le celle di supergranulazione, meglio visibile in luce Idrogeno Alfa a Calcio ionizzato, con supergranuli di diametro di circa 30.000 Km, quindi molto più grandi dei granuli fotosferici
-Le Plages, strutture brillanti intorno alle macchie fotosferiche, dovute alla concentrazione di attività magnetica in tali zone cd.”Attive”.
-Le Protuberanze, getti di materia che si estendono oltre la superficie solare per effetto di forti campi magnetici.
-I Filamenti, strie di colore scuro, protuberanze proiettate sul disco, che appaiono scure per contrasto.
-Le Spicules, l’erba della cromosfera, piccole eiezioni di plasma sulla base della cromosfera.
Fig. 3 – Una bella protuberanza ad arco ripresa in luce H alpha. Crediti Fulvio Mete
La Corona del Sole
La corona è la parte esterna dell’atmosfera solare, non ha limiti definiti, e si estende nello spazio per decine di milioni di chilometri in modo molto tenue. È costituita da plasma a elevatissima temperatura (oltre un milione di gradi °C). È sede di fenomeni come le CME (espulsioni di massa coronale). La corona non è normalmente visibile, ma lo è in occasione delle eclissi totali di sole, ovvero con uno speciale strumento detto coronografo, che simula un eclisse occultando il disco solare, naturalmente in luoghi con atmosfera tersa e molto limpida, non certo dalle città.
Fig. 4- Immagine della corona solare ripresa dagli astrofili Roberto Volsa e Mauro Di Lorenzo in occasione del’eclisse totale di sole dell’8 luglio 2019 da La Silla, in Cile,con un rifrattore sharpstar 65q , una montatura Skywatcher AZ GTI ed una camera Canon EOS 6D
Perchè Osservare il Sole?
Ma veniamo alla domanda più interessante: come si pongono gli astrofili nei confronti dell’osservazione solare e come può la passione per l’astronomia e quindi per oggetti a noi più lontani come nebulose e galassie, coniugarsi con la passione per una stella che, per la sua vicinanza, potrebbe apparire un oggetto di osservazione quasi scontato se non banale. La risposta è semplice e complessa allo stesso tempo:
L’osservazione solare viene effettuata di giorno, e resta quindi più agevole per molti astrofili che non hanno la possibilità di recarsi in luoghi bui e lontani per ammirare o fotografare gli oggetti del cielo profondo.
L’inquinamento luminoso e quello indotto dalla miriade di satelliti che gravitano sopra le nostre teste non incide in alcun modo sull’osservazione e , ancor di più, sull’imaging solare.
Contrariamente a quanto si crede, il sole costituisce un oggetto di osservazione estremamente mutevole ed interessante per la continua variabilità delle sue strutture.
Il fenomeno ricorrente e caratteristico delle macchie solari, che già nei secoli scorsi aveva colpito scienziati del calibro di Galileo, affascina ancora oggi non solo gli astrofili, ma anche coloro che non seguono l’astronomia.
Alle precedenti considerazioni se ne aggiunge un’altra, che appartiene più al campo della psicologia che a quello dell’astrofisica: esiste probabilmente in noi una componente ancestrale che inconsciamente ci attrae verso la nostra stella.
Tra questi motivi, primeggia quello della variabilità dei fenomeni che avvengono sul Sole. Il ciclo delle macchie solari, che pur ripetendosi con cadenza undecennale è sempre diverso come intensità, forza magnetica e dimensioni delle macchie stesse, i flares, le mutevoli ed emozionanti caratteristiche cromosferiche come le protuberanze, ne sono un esempio. L’osservazione solare è andata quindi crescendo in modo notevole negli ultimi anni, coinvolgendo un numero sempre maggiore di astrofili, grazie all’evoluzione tecnologica della strumentazione per l’osservazione visuale e l’imaging del sole, ed al fatto che anche coloro che si interessano principalmente di osservazione del cielo profondo l’osservazione solare viene comunque effettuata a latere dell’interesse principale.
Inutile dire che tale tipo di osservazione va effettuata con la massima accortezza, e la consapevolezza che approcci superficiali possono causare gravi danni agli occhi, data l’intensità ed il calore della radiazione che ci giunge dal nostro astro. Occorre quindi conoscere a fondo la propria strumentazione ed usare sistemi di filtraggio della luce idonei e certificati, e mai affidarsi a filtri dei quali non si conosce la provenienza e la qualità o, peggio ancora, fatti in casa.
Le Teorie della Formazione del Sole
La formazione del Sole è un argomento che ha affascinato gli scienziati per secoli. Le teorie sulla nascita della nostra stella si sono evolute nel tempo, grazie ai progressi nelle osservazioni astronomiche e nella comprensione dei processi fisici dell’universo.
L’Ipotesi Nebulare
La teoria più accreditata sulla formazione del Sole è l’ipotesi nebulare. Secondo questa teoria, circa 4,6 miliardi di anni fa, una vasta nube di gas e polveri, nota come nebulosa solare, ha iniziato a collassare sotto la propria gravità. Questo processo ha portato alla formazione di un disco protoplanetario e, al centro, di una protostella, il futuro Sole.
Il Collasso della Nebulosa
Il collasso della nebulosa solare ha provocato un aumento della temperatura e della pressione al suo interno. Quando la temperatura ha raggiunto circa 10 milioni di gradi Celsius, si sono innescate le reazioni di fusione nucleare, trasformando l’idrogeno in elio e liberando enormi quantità di energia. Questo ha segnato la nascita del Sole come stella della sequenza principale.
La Formazione del Disco Protoplanetario
Attorno al protosole si è formato un disco di gas e polveri. All’interno di questo disco, i materiali più densi e pesanti hanno iniziato ad aggregarsi, formando i cosiddetti planetesimi. Questi corpi, attraverso processi di accrescimento e collisioni, hanno dato origine ai pianeti del sistema solare.
L’Influenza delle Supernovae
Alcune teorie suggeriscono che il collasso della nebulosa solare possa essere stato innescato o accelerato da eventi esterni, come l’esplosione di una supernova vicina. L’onda d’urto di una supernova avrebbe potuto comprimere la nebulosa, favorendo il collasso e la formazione del Sole e dei pianeti.
Conclusione
Le teorie sulla formazione del Sole continuano ad essere oggetto di studio e di dibattito. Ogni nuova scoperta astronomiche può fornire ulteriori indizi su come la nostra stella, e con essa il sistema solare, sia venuta alla luce. La missione Solar Orbiter dell’ESA, ad esempio, potrebbe fornire nuove informazioni sulla fisica solare che potrebbero influenzare la nostra comprensione della formazione stellare.
Il Sole in dati
Distanza dalla Terra: Il Sole si trova a circa 150 milioni di chilometri dalla Terra, per l’esattezza la distanza fra Terra e Sole è chiamata Unità Astronomica e corrisponde a 149.597.870.707. di metri, o anche circa 149 milioni di km.
Luce Solare: Per percorrere questa distanza, la luce impiega circa 8 minuti e 19 secondi per raggiungere il nostro pianeta.
Diametro: Il Sole ha un diametro di circa 1,4 milioni di chilometri.
Massa: La massa del Sole è circa 330.000 volte superiore a quella della Terra.
Temperatura della Corona: La corona solare, lo strato più esterno dell’atmosfera del Sole, ha una temperatura di oltre 1 milione di kelvin.
Campo Magnetico: Il Solar Dynamics Observatory (SDO) della NASA studia la struttura del campo magnetico solare e come la sua energia viene immagazzinata e convertita nello spazio sotto forma di vento solare.
Attività Solare: L’attività solare segue cicli lunghi in media undici anni, durante i quali le macchie solari aumentano progressivamente fino a raggiungere un picco.
Il Sole immortalato da vicino in questo video catturato dalla sonda Solar Orbiter dell’ESA
L’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha distribuito questo video dal paesaggio ultraterreno e fantascientifico.
Si tratta della ripresa da vicino del Sole effettuata dalla sonda Solar Orbiter dell’ESA. Il Sole appare in continuo movimento e la sonda ha filmato la transizione dall’atmosfera inferiore del Sole alla corona esterna, molto più calda. Le strutture simili a capelli sono costituite da gas carico (plasma), che segue le linee del campo magnetico che emergono dall’interno del Sole.
Le regioni più luminose sono intorno al milione di gradi Celsius, mentre il materiale più freddo appare scuro poiché assorbe le radiazioni.
Il video è stato registrato il 27 settembre 2023 dallo strumento Extreme Ultraviolet Imager (EUI) su Solar Orbiter. In quel momento (traccia la posizione in tempo reale della sonda) la navicella spaziale si trovava a circa un terzo della distanza della Terra dal Sole (circa 149 milioni di km) e il 7 ottobre si sarebbe avvicinata ancor di più, sino a 43 milioni di km.
Una squadra vincente: Solar Orbiter e Parker Solar Probe
Nello stesso giorno in cui è stato registrato questo video, la Parker Solar Probe della NASA ha sfiorato appena 7,26 milioni di km dalla superficie solare. Parker misura le particelle e il campo magnetico nella corona solare e nel vento solare e l’occasionale presenza di entrambe le sonde così vicino al Sole è stata un’opportunità perfetta per le due missioni di collaborare. Con gli strumenti di telerilevamento del Solar Orbiter guidato dall’ESA hanno osservato la regione di origine del vento solare che avrebbe successivamente attraversato la Parker Solar Probe.
I dettagli del video
In angolo in basso a sinistra: una caratteristica intrigante visibile per tutta la durata del film: è il gas luminoso che crea delicati motivi simili a merletti attraverso il Sole. Si tratta di piccoli laghi. Di solito appare intorno alla base di grandi anse coronali che sono troppo calde o troppo tenui per essere viste con le impostazioni dello strumento prescelte.
Sull’orizzonte solare: picchi di gas, noti come spicole, si estendono dalla cromosfera del Sole fino a raggiungere anche altezze di 10 000 km.
Tempo 0:22: una piccola eruzione al centro del campo visivo, con materiale più freddo sollevato verso l’alto prima di ricadere in gran parte verso il basso. Ma non lasciatevi ingannare dall’uso del termine “piccolo”: questa eruzione è più grande della Terra!
Centro-sinistra intorno al tempo 0:30: la pioggia coronale “fresca” (probabilmente inferiore a 10.000 °C) appare scura sullo sfondo luminoso di grandi anelli coronali (circa un milione di gradi). La pioggia è costituita da grumi di plasma ad alta densità che ricadono verso il Sole sotto l’influenza della gravità.
La missione
La missione Solar Orbiter dell’European Space Agency (ESA) rappresenta un passo avanti significativo nella comprensione della nostra stella più vicina, il Sole. Fu concepita per rispondere a domande fondamentali sulla fisica solare e sulla sua influenza sull’eliosfera, l’ambiente spaziale che abbraccia tutto il nostro Sistema Solare.
Storia della Realizzazione
Il Solar Orbiter è il laboratorio scientifico più complesso mai inviato verso il Sole. La sua realizzazione è frutto di un’ambiziosa collaborazione internazionale che ha visto la partecipazione di diverse agenzie spaziali e istituti di ricerca. Il progetto è stato selezionato come la prima missione di classe media del programma Cosmic Vision 2015-2025 dell’ESA.
Oltre all’ESA, che ha la responsabilità principale della missione, la NASA ha fornito un sensore aggiuntivo e uno strumento rimanente. L’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) hanno contribuito con il coronografo METIS e la Data Processing Unit di SWA (Solar Wind Analyzer), con ulteriori contributi da Germania e Repubblica Ceca.
Lancio e Traiettoria della Solar Orbiter
La sonda è stata lanciata il 10 febbraio 2020 dalla base di Cape Canaveral in Florida, a bordo di un razzo Atlas V fornito dalla NASA.
Percorso Durante i suoi 21 mesi di crociera, Solar Orbiter ha sfruttato la gravità della Terra e di Venere per posizionarsi nella corretta orbita attorno al Sole. L’orbita scientifica ellittica della sonda, con un punto più vicino a 42 milioni di km dalla superficie del Sole, la porterà all’interno dell’orbita del pianeta Mercurio. Utilizzando la gravità di Venere, gli operatori hanno potuto avvicinarsi al Sole e inclinare gradualmente l’orbita della sonda per osservare i poli solari.
Obiettivi
Gli obiettivi principali di Solar Orbiter includono:
Studiare il ciclo di attività magnetica del Sole di 11 anni.
Comprendere il riscaldamento della corona solare, che raggiunge temperature di milioni di gradi Celsius.
Investigare la generazione e l’accelerazione del vento solare.
Osservare le regioni polari inesplorate del Sole.
Misurare la composizione del vento solare e collegarla alla sua area di origine sulla superficie solare.
Conclusione
Solar Orbiter è una missione pionieristica che promette di svelare i segreti del Sole e di migliorare la nostra comprensione degli effetti dell’attività solare sul nostro pianeta e sull’intero Sistema Solare. Con i suoi strumenti avanzati e la sua traiettoria unica, Solar Orbiter ci permetterà di osservare il Sole come mai prima d’ora.
La rubrica più seguita nel web e nel cartaceo a cura di @antonio-piras. Da Ingenuity che si può ancora utilizzare al cambio di strategia per il rientro dei campioni seminati da Perseverance. Ben 10 pagine sul pianeta rosso ricche di inquadrature e tracciati della superficie del pianeta rosso.
PEZZI DI CIELO
Per la sezione meteoriti questa volta parliamo di MUONIONALUSTA
SUPERNOVAE
Due scoperte nelle scorse settimane, una facile da ammirare dalle nostre latitudine, l’altra decisamente più ostica, ma molti italiani si sono cimentati nello scatto.
IL CIELO DEL BIMESTRE
Non mancano gli aggiornamenti sulla Luna, Comete Asteroidi, Congiunzioni Pianeti e Sole, tutti gli eventi celesti dei mesi Giugno/Luglio.
CATALOGO MESSIER
Messier 16 o meglio conosciuta come M16 la Nebulosa Aquila a cura di Giuseppe Petricca
SEZIONE ASTROFISICA di Coelum Astronomia n°268
LA CORSA ALLE PRIME GALASSIE
Scopriamo con l’aiuto di Marco Castellaro gli ultimi aggiornamenti sullo studio della prime galassie, i progenitori. Grazie ai nuovi dati raccolti dal JWST stanno emergendo nuove particolarità che favoriscono alcune teorie, ma non è ancora detta l’ultima parola!
CONCRESSO VST
Si è svolto il congresso VST all’osservatorio di Capodimonte Napoli. Il gruppo del VLT Survey Telescope sfrutta le ore assegnate all’INAF presso il Very Large Telescope per coordinare ricerche e indagini.
LA FRECCIA DEL TEMPO
@camillapianta firma di Coelum.com astrofisica e divulgatrice ci accompagna in viaggio nel tempo, fino a piegarlo, torcerlo ed in conclusione farlo tornare indietro ma non è lo stesso che retrocedere. Seguiamo il suo ragionamento per scoprire nuovi approcci.
Illustrazioni di Tommaso Duse
SEZIONE ASTROFOTOGRAFIA di Coelum Astronomia n°268
DALLA CITTA’ NON DI VEDE NULLA.. O FORSE SI?
Egidio Vergani già citato più volte nella rivista, ci racconta la sua evoluzione da scettico scoraggiato a soddisfatto astrofotografo con aperte ancora mille sfide. Volete motivazioni per iniziare la vostra avventura come astrofotografi ma vivete in città? Leggete questo articolo!
SUPERARE I PRIMI LIMITI:STREGATTO
Alessandro Ravagnin non si ferma mai e pur conoscendo i limiti, suoi e degli strumenti, prova ed osa e delle volte ne esce proprio felice!
PHOTOCOELUM
Le migliori immagini caricate in PhotoCoelum Online, grazie a: VITO QUARATO DE MARINIS, FABRIZIO DE SANTIS, SIMONE FALERNO, SAVERIO FERRETTI, CORRADO LARANA, DIEGO LOPESTI, MASSIMO MAGI, CHRISTOPHER MASIA, PATRIZIA MAZZUCATO, LUCA NERLI, MASSIMILIANO PEDERSOLI, ILARIA SARDELLA, COSIMO SECLÌ
e soprattutto.. A chi andrà la prossima APOC??? La curiosità sale…
MERAVIGLIE DEL COSMO
Barbara Bubbi ci accompagna nella fotografia professionale dei grandi telescopi in orbita: HST e JWST. Per questo numero: Una Goccia Nera su fondo Rosso e Tratti di Pittori nella Laguna. Per il JWST: un’Antica Galassia sotto la lente gravitazionale.
ShaRA#8
I mitici di ShaRA affrontano il Delfino ma poi finiscono per distrarsi dietro ai minuscoli soggetti che entrano nel campo, insomma, se avessero 30 ore al giorno non sarebbero comunque sufficienti!
AUTOCOSTRUZIONE di Coelum Astronomia n°268
ALLSKYCAM
Certo siamo tutti muniti di siti di riferimento per le previsioni meteo, abbiamo scelto gli algoritmi più affidabili ma nulla funziona meglio di “un’occhiata al cielo” per individuare subito cali nelle riprese e la bontà dei dati raccolti. Facile quando il telescopio è sul tuo terrazzo o in giardino ma se è a decine di kilometri di distanza? Francesco Sferlazza ha realizzato una All Sky Cam in grado di mostrare h24 il cielo esattamente sopra al suo strumento controllato da remoto. Non facilissimo ma decisamente utile.
AEROSPAZIO di Coelum Astronomia n°268
Con l’Italian Institute for the Future affrontiamo temi delicati ma importanti. L’aerospazio è si ingegneria ma verso dove? A servizio di cosa? Per quale futuro? Seguiamo gli sviluppi internazionali si temi fondamentali per il futuro dell’umanità.
e molto altro
ASTRODIVAGAZIONI: TELETRASPORTO,IPERVELOCITÀ E ALTRE AMENITÀ di Ranieri Zaninotti
JACK E LA CAPSULA DEL TEMPO di Laura Saba
Illustrazioni Manola Piselli
IL TRATTO CORSIVO I dubbi di un viaggiatore potenziale terrorista di Stefano Marcellini
HANC MARGINIS: Il restauro dell’Osservatorio all’Abbazia di Praglia di Graziano Chiaro
STREGATI DALLA LUNA: MITI, COMPLOTTI E FALSE CREDENZE – Cicap e UAI insieme contro le false credenze.
SETI Il linguaggio espressione di un “Essere” di Graziano Chiaro
L’astrologia, con il suo scintillante zodiaco e le sue promesse di rivelare i segreti del futuro, è spesso oggetto di confusione con l’astronomia, la nobile scienza del cosmo. Ma non lasciamoci ingannare dalle stelle! L’astrologia, a differenza dell’ASTRONOMIA, non è una scienza riconosciuta. Non troverai corsi di laurea in astrologia nelle università, né laboratori scientifici dedicati alla misurazione dell’influenza di Mercurio retrogrado.
Mentre l’astronomia si basa su osservazioni rigorose e metodi scientifici per studiare gli astri, l’astrologia si avventura nel regno dell’esoterico, offrendo interpretazioni simboliche che non hanno fondamento nella metodologia scientifica. L’astronomia può prevedere con precisione un’eclissi solare, mentre l’astrologia si limita a prevedere che durante tale evento potresti avere un incontro fortuito.
Quindi, se stai cercando fatti concreti e conoscenze approfondite sull’universo, rivolgiti all’astronomia. Se invece desideri un pizzico di mistero e un consiglio per il cuore, forse l’astrologia potrà offrirti un sorriso. Ma ricorda, quando guardi in alto verso il cielo notturno, le stelle brillano indifferenti, senza preoccuparsi dei nostri affanni terreni. Sono l’astronomia a dar loro un senso, non l’astrologia.
Gli errori dell’astrologia
L’astrologia, con le sue stelle guida e i suoi oroscopi personalizzati, ha attraversato la storia umana come un fiume di credenze e pratiche. Tuttavia, nel corso dei secoli, ha commesso alcuni errori storici notevoli.
Per esempio, l’astrologia ha radici antiche, risalenti ai tempi più remoti della storia umana, quando le civiltà vedevano nelle costellazioni e nei pianeti dei poteri divini da consultare e venerare. Questa visione del mondo ha portato a interpretazioni errate degli eventi celesti come presagi diretti degli eventi terreni. I babilonesi, attivi tra il 2000 a.C. e il 500 a.C., sono spesso considerati i pionieri dell’astrologia e svilupparono il primo Zodiaco. Tuttavia, la loro interpretazione dei fenomeni celesti non aveva basi scientifiche e portava a conclusioni errate.
Un altro grande errore storico dell’astrologia è legato alle predizioni di Nostradamus, che, nonostante alcune interpretazioni considerate accurate, ha anche previsto eventi che non si sono mai verificati. Ad esempio, pochi ricordano i suoi clamorosi errori, come la previsione che i primi uomini ad andare sulla Luna sarebbero stati i russi e la cura risolutiva per tutte le forme di tumori attesa per il 1967. Questi esempi mostrano come l’astrologia, pur essendo affascinante, non possieda la precisione e l’affidabilità dell’astronomia.
Occhio alle truffe!
L’astrologia, con le sue promesse di intuizioni personalizzate basate sulle stelle, ha spesso portato a situazioni in cui individui in buona fede sono caduti vittime di truffe. Questi “astrologi” si presentano come guide esperte del destino, promettendo rivelazioni e soluzioni ai problemi della vita, ma in realtà mirano solo a sfruttare la credulità delle persone.
Le truffe astrologiche possono assumere varie forme, da letture oroscopiche personalizzate a costosi talismani e rituali che promettono amore, fortuna e successo. Spesso, queste pratiche non hanno alcun fondamento scientifico e sono progettate per ingannare e lucrare sui desideri e le paure delle persone.
Un esempio storico di errore astrologico è la credenza che gli eventi celesti potessero prevedere o influenzare gli affari umani, una nozione che ha portato a decisioni politiche e personali errate basate su presagi stellari. Nel corso dei secoli, molti astrologi hanno fatto previsioni che si sono rivelate completamente infondate, causando non solo delusione ma anche perdite finanziarie significative per coloro che vi avevano creduto.
Un tipico operatore dell’astrologia
Inoltre, la tradizione degli oroscopi non è immune dal fenomeno dei ciarlatani che, approfittando dell’abuso della credulità popolare, hanno spesso indotto le persone a spendere grandi somme di denaro per servizi inesistenti o inefficaci. Questi individui si nascondono dietro la facciata di un’antica pratica, ma in realtà sono interessati solo al guadagno personale, senza alcun riguardo per il benessere o la verità.
La rotazione delle galassie ha a lungo lasciato perplessi gli scienziati. Credito: NASA/James Webb Telescopio
Indice dei contenuti
La principale teoria alternativa alla materia oscura è la MOND ma la sonda Cassini ed altri test potrebbero invalidarla
Uno dei più grandi misteri dell’astrofisica odierna è che le forze nelle galassie non sembrano sommarsi. Le galassie ruotano molto più velocemente di quanto previsto applicando la legge di gravità di Newton alla loro materia visibile, nonostante tali leggi funzionino bene ovunque nel Sistema Solare.
Per evitare che le galassie si disperdano, è necessaria una certa gravità aggiuntiva. Questo è il motivo per cui è stata proposta per la prima volta l’idea di una sostanza invisibile chiamata materia oscura che nessuno ha mai visto. Nessuna delle particelle nel Modello Standard della fisica si candida per altro per comporla. La materia oscura: se c’è deve essere qualcosa di piuttosto esotico.
Fra le teorie rivali ci sono quelle che si basano sull’idea che le discrepanze galattiche siano invece causate da una violazione delle leggi di Newton. L’idea di maggior successo nella categoria è nota come dinamica Milgromiana o MOND, proposta dal fisico israeliano Mordehai Milgrom nel 1982. Una recente ricerca mostra però le difficoltà di questo modello.
Cos’è la MOND e quali sono le sue basi?
Il postulato principale della MOND è che la gravità inizia a comportarsi diversamente da quanto previsto da Newton quando diventa molto debole, come ai margini delle galassie. MOND è abbastanza efficace nel prevedere la rotazione delle galassie senza la presenza di materia oscura, e ha ottenuto alcuni altri successi. Tuttavia molti effetti possono essere spiegati anche con la materia oscura, pur preservando così le leggi di Newton.
Si può sottoporre la MOND alla prova definitiva? La chiave è che MOND descrive il cambiamento del comportamento della gravità solo a basse accelerazioni, non a una distanza specifica da un oggetto. Sentirai un’accelerazione inferiore alla periferia di qualsiasi oggetto celeste (un pianeta, una stella o una galassia) rispetto a quando gli sei vicino. Ma è la quantità di accelerazione, piuttosto che la distanza, a prevedere dove la gravità dovrebbe essere più forte.
Ciò significa che, sebbene gli effetti MOND si manifestino tipicamente a diverse migliaia di anni luce da una galassia, se guardiamo una singola stella, gli effetti diventerebbero molto significativi a un decimo di anno luce. Si tratta di un valore solo poche migliaia di volte più grande di un’unità astronomica (UA), ovvero la distanza tra la Terra e il sole. Ma effetti MOND più deboli dovrebbero essere rilevabili anche su scale ancora più piccole, come nel Sistema Solare esterno.
La Missione Cassini test per la MOND
Questo ci porta alla missione Cassini, che ha orbitato attorno a Saturno tra il 2004 e il suo ultimo e violento incidente sul pianeta nel 2017. Saturno orbita attorno al Sole a 10 UA. Secondo la MOND, la gravità del resto della nostra galassia dovrebbe far deviare l’orbita di Saturno dall’aspettativa newtoniana anche se in modo minimo.
Poiché Saturno non è così lontano, grazie alle trasmissioni radio con Cassini è stato possibile tracciare con precisione l’orbita del pianeta. Tuttavia Cassini non ha riscontrato alcuna anomalia del tipo previsto dalla MOND. Newton quindi funziona ancora bene per Saturno.
Un quintetto di lune di Saturno si riuniscono nel campo visivo della navicella spaziale Cassini per questo ritratto. Credito: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Con le ipotesi standard considerate più probabili dagli astronomi e consentendo un’ampia gamma di incertezze, la possibilità che MOND corrisponda ai risultati di Cassini è la stessa di una moneta lanciata che esce testa a testa 59 volte di seguito. Si tratta di più del doppio del gold standard “5 sigma” per una scoperta scientifica, che corrisponde a circa 21 lanci di moneta consecutivi.
Altre brutte notizie per la MOND
Oltre ai dati della Cassini un altro test interessante si basa sulle stelle binarie larghe: due stelle che orbitano attorno a un centro condiviso a diverse migliaia di UA di distanza. MOND ha previsto che tali stelle dovrebbero orbitare l’una attorno all’altra il 20% più velocemente di quanto previsto con le leggi di Newton. Ma lo studio di Indranil Banik esclude questa previsione.
I risultati di un altro team mostrano che la MOND non riesce a spiegare i piccoli corpi nel lontano Sistema Solare esterno. Le comete che arrivano da là fuori hanno una distribuzione di energia molto più ristretta di quanto previsto dalla MOND. Questi corpi hanno anche orbite che di solito sono solo leggermente inclinate rispetto al piano vicino al quale orbitano tutti i pianeti. Se MOND funzionasse le inclinazioni dovrebbero essere maggiori.
La stessa MOND non sembra sostenere i valori gravitazionali nelle zone più esterne delle galassie.
Il modello cosmologico standard della materia oscura, tuttavia, non è perfetto. Ci sono cose che fatica a spiegare, dal tasso di espansione dell’Universo alle gigantesche strutture cosmiche. Quindi potremmo non avere ancora il modello perfetto. Sembra che la materia oscura sia qui per restare, ma la sua natura potrebbe essere diversa da quella suggerita dal Modello Standard. Oppure la gravità potrebbe effettivamente essere più forte di quanto pensiamo, ma solo su scala molto ampia.
In definitiva, però, la MOND, così come formulata attualmente, non può più essere considerata una valida alternativa alla materia oscura. Potrebbe non piacerci, ma il lato oscuro continua a prevalere.
La materia oscura è una forma ipotetica di materia che non interagisce con la luce o il campo elettromagnetico, rendendola invisibile ai nostri strumenti di osservazione diretta. Tuttavia, la sua presenza è implicata dagli effetti gravitazionali che non possono essere spiegati dalla relatività generale a meno che non sia presente più materia di quanto possiamo osservare. Nel modello standard della cosmologia, la materia oscura costituisce circa il 26.8% dell’universo, mentre la materia ordinaria solo il 5%.
Fritz Zwicky: Il Padre della Teoria della Materia Oscura
Il concetto di materia oscura fu introdotto per la prima volta dall’astronomo svizzero Fritz Zwicky nel 1933. Mentre esaminava l’ammasso di galassie della Coma, Zwicky utilizzò il teorema del viriale per scoprire l’esistenza di un’anomalia gravitazionale, che egli chiamò “dunkle Materie”, o materia oscura. La sua intuizione aprì la strada a decenni di ricerche e studi.
Principali Evidenze a Favore della Teoria Le evidenze a sostegno dell’esistenza della materia oscura sono molteplici e provengono da diverse osservazioni astronomiche:
Rotazione delle Galassie: Le stelle nelle galassie ruotano con velocità tali che la gravità generata dalla materia visibile non sarebbe sufficiente a mantenerle unite. Questo suggerisce la presenza di una massa aggiuntiva non visibile.
Lenti Gravitazionali: La luce proveniente da oggetti distanti viene deviata in modo tale da suggerire che c’è più massa di quanto possiamo vedere, un fenomeno noto come lente gravitazionale.
Radiazione Cosmica di Fondo: Le anisotropie nella radiazione cosmica di fondo forniscono indizi sulla distribuzione della materia oscura nell’universo primordiale.
In conclusione, la materia oscura rimane uno dei più grandi enigmi della fisica moderna. Nonostante non possiamo vederla direttamente, le sue tracce attraverso l’universo ci forniscono indizi cruciali sulla sua esistenza e sulla natura stessa del cosmo.
Il gruppo astrofili Astro Amici Forlivesi organizza il primo StarParty Romagnolo della stagione estiva 2024.
L’evento, riservato ad astrofotografi e astrofili visualisti, è organizzato in collaborazione con La Nuova Brocca di Meldola (FC), che ci ospiterà per una notte all’insegna dell’astronomia e dell’astrofotografia.
Sarà possibile arrivare già dal pomeriggio per iniziare a posizionare e montare la propria strumentazione.
Avremo a disposizione allacci di corrente (chi vorrà potrà comunque equipaggiarsi come meglio crede, es. con batterie),
e servizi sanitari (nel massimo rispetto della struttura che ce ne concederà l’utilizzo per tutta la notte).
Per attendere l’arrivo della notte astronomica ci dedicheremo all’attività gAstronomica: cena con la SGARDELA, grigliata di carne con la formula All You Can Eat, con contorno di patate e bibita.
Per costi e prenotazioni, e per ogni altro tipo di informazione, scrivete all’indirizzo email astroamiciforlivesi@gmail.com
Nel pieno dell’autunno incontriamo sulla volta celeste due costellazioni mitologicamente connesse tra di loro, che rappresentano una coppia di sovrani: Cassiopea e Cefeo.
Un’altra costellazione settentrionale da osservare nel periodo autunnale è quella di Cefeo, il mitologico marito di Cassiopea.
Stelle Principali della Costellazione di Cefeo
Si tratta di una costellazione circumpolare confinante con l’Orsa Minore e Cassiopea, composta da stelle non molto luminose che danno a Cefeo la figura di una casetta un po’ sgangherata che poggia la base sulla Via Lattea settentrionale; Alderamin (α Cephei) è la stella principale dell’asterismo, bianca e di magnitudine 2,45 che dista solo 49 anni luce.
Cefeo possiede una stella molto interessante: si tratta di Mu Cephei (μ Cep / μ Cephei), nota anche come Granatum Sidus (Stella granata): si tratta di una stella supergigante rossa multipla di quarta magnitudine, che l’astronomo Giuseppe Piazzi inserì nel suo “Catalogo di Palermo” proprio con questo nome, che deriva da un’affermazione di William Herschel il quale, nel suo Philosophical transactions, definì Mu Cephei così: «Ha un bellissimo e profondo colore granata, simile a quello della stella periodica Omicron Ceti».
Da un cielo nitido e idoneo all’osservazione la Stella Granata può essere individuata anche ad occhio nudo poco più a sud di Alderamin (α Cephei), con il suo caratteristico colore rosso/arancio.
Ma la stella di certo più importante per gli astronomi, che si trova nella costellazione di Cefeo, è Delta Cephei, una stella variabile multipla capostipite della classe di Cefeidi.
OGGETTI NON STELLARI
Giacendo sul piano della Via Lattea settentrionale, la costellazione di Cefeo vanta numerosi oggetti del profondo cielo; tra ammassi e nebulose spicca IC 1396, oggetto conosciuto come Nebulosa Proboscide d’elefante: si tratta di una nebulosa oscura abbastanza estesa e che quindi si presta bene all’astrofotografia deep sky.
Crediti Marcella Botti
Un altro affascinante oggetto in Cefeo è la Galassia fuochi d’artificio (NGC 6946), una galassia a spirale posta al confine con il Cigno, che vanta un gran numeroso di supernove osservate al suo interno.
Crediti Lorenzo Busilacchi
CEFEO NELLA MITOLOGIA
Come già espresso sopra, Nella mitologia Cefeo, figlio di Belo, rappresenta il re di Etiopia marito di Cassiopea, che ebbe l’arduo compito di immolare la sua dolce,giovane figlia Andromeda, per salvare il regno dalla furia di Poseidone, indispettito dalla vanità di Cassiopea.
I due sovrani sono l’unica coppia formata da marito e moglie a essersi guadagnati un posto sulla volta celeste dove brillano insieme, vicini, per l’eternità.
Nel pieno dell’autunno incontriamo sulla volta celeste due costellazioni mitologicamente connesse tra di loro, che rappresentano una coppia di sovrani: Cassiopea e Cefeo.
Subito dopo il tramonto, che avverrà sempre più anticipo, si avrà maggior possibilità di osservare il cielo stellato: a Nord non sarà difficile imbattersi in un’inconfondibile figura a forma di W: si tratta della costellazione di Cassiopea.
L’asterismo è tipico del cielo boreale ed è situato tra le costellazioni di Cefeo e Andromeda; Cassiopea raggiunge la massima altezza proprio nel periodo autunnale, sebbene sia visibile durante tutto l’anno nei pressi della Stella Polare, assumendo la forma di W o M a seconda delle stagioni.
Stelle principali nella Costellazione di Cassiopea
La stella più brillante della costellazione è Shedir (α Cassiopeiae), una gigante arancione di magnitudine apparente di +2,25, posta a 229 anni luce dalla Terra e che viene a volte surclassata in termini di luminosità dalla variabile Gamma Cassiopeiae.
SUPERNOVAE IN CASSIOPEA
Nel 1572 nella costellazione di Cassiopea apparve all’improvviso una stella tanto brillante quanto il pianeta Venere: venne denominata come la “nova di Tycho Brahe”, dal nome dell’astronomo danese che condusse le osservazioni dell’oggetto per oltre un anno, ad occhio nudo, riportando dati molto dettagliati: ciò che aveva osservato era l’apparizione di una supernova.
Ma nella stessa costellazione è apparso anche un altro oggetto di questa categoria, ovvero Cassiopea A, una forte radiosorgente situata a 11 mila anni luce da noi e osservata nel 1680.
Il telescopio spaziale Chandra, nel 2004, ha scoperto anche una sorgente molto compatta di raggi X proprio al centro di Cassiopea A, le cui caratteristiche mostrano che si tratta di una stella di neutroni che con ogni probabilità rappresenta il resto della stella esplosa più di 300 anni fa.
OGGETTI NON STELLARI IN CASSIOPEA
La costellazione di Cassiopea è attraversata dalla Via Lattea, per cui risulta essere molto ricca di oggetti non stellari come nebulose e ammassi, le cui immagini sono una vera delizia per gli occhi.
Uno di questi è IC1805, una nebulosa a emissione nota con il nome di Nebulosa Cuore, distante 7500 anni luce da noi: al suo interno si trova un sistema di piccoli ammassi di cui il più noto è Melotte 15, il quale contiene alcune stelle circa 50 volte più massicce del Sole.
Crediti Marcella Botti
Crediti Marcella Botti
Un altro oggetto davvero sorprendente è Sh2-185, una nebulosa a emissione e riflessione, composta da regioni distinte con diverse caratteristiche; è noto con il nome di Fantasma di Cassiopea.
Crediti Mirko Tondinelli
CASSIOPEA NELLA MITOLOGIA
Vanitosa e presuntuosa come poche, Cassiopea era la sovrana di Etiopia moglie di Cefeo e madre di Andromeda: la donna, pettinando i suoi capelli (la sua occupazione preferita) si vantava di essere la più bella del reame, persino più bella delle Nereidi, le ninfe marine al seguito del dio del mare, Poseidone, al quale non andava proprio giù che la regina etiope osasse affermare che la sua bellezza fosse superiore a quella delle sue ninfe.
Offeso e oltraggiato, Poseidone scatenò la sua ira sull’intero regno, (vedi costellazione di ottobre) e in modo particolare sul punto più debole della vanitosa Cassiopea, ovvero la sua giovane e innocente figlia Andromeda.
La storia è quella che conosciamo già e narra che Andromeda, per colpa di sua madre, fu legata su di una rupe infernale, preda del mostro marino Ceto; a salvarla dalle sue grinfie e della pena che le venne inflitta per scontare le colpe della regina, ci pensò Perseo in groppa al cavallo alato Pegaso, che ruppe le catene e la portò via con sé.
A Cassiopea toccò la sorte di essere collocata in cielo sul trono ma in una posizione poco carina, ovvero a testa in giù, nell’atto di specchiarsi o accarezzarsi i capelli, condannata a roteare per sempre attorno al polo nord.
Nel cielo di ottobre sono quasi tangibili le costellazioni tipiche dell’autunno, che troveremo in prossimità della scia di stelle della Via Lattea settentrionale.
Mitologicamente connessa alla figura di Andromeda, quella della Balena è una costellazione tipica del cielo australe, che tuttavia può essere osservata durante l’autunno/inverno boreale.
Si trova in una regione di cielo popolata dalle costellazioni “d’acqua” (Pesci, Acquario) e la sua stella principale è Deneb Kaitos (β Ceti),di colore giallo-arancione e con una magnitudine di +2,04.
Stelle della Costellazione della Balena
Deneb Kaitos si trova a 96 anni luce dalla Terra e il suo nome, che deriva dall’arabo, significa “coda della balena”.
A comporre la costellazione vi è anche α Ceti, nota con il nome di Menkar: si tratta di una gigante rossa di magnitudine 2,54 situata nel gruppo della “testa” della Balena, a una distanza di 220 anni luce dalla Terra.
Ma di certo l’astro più interessante della Balena è Mira Ceti, una stella variabile pulsante, la prima ad essere conosciuta e a dare il nome all’intera classe (Variabili Mira), e rappresenta una della variabili più luminose che appaiono e scompaiono alla vista osservando ad occhio nudo.
Mira Ceti si trova a 299 anni luce di distanza, situata nell’emisfero celeste australe e quando si trova nel suo massimo della luminosità è ben visibile ad occhio nudo poco a sud-ovest di α Ceti.
OGGETTI NON STELLARI NELLA COSTELLAZIONE DELLA BALENA
La costellazione della Balena ospita diverse galassie: una della più interessanti è M77, una galassia spirale che può essere individuata già con un buon binocolo.
The NASA/ESA Hubble Space Telescope has captured this vivid image of spiral galaxy Messier 77 — a galaxy in the constellation of Cetus, some 45 million light-years away from us. The streaks of red and blue in the image highlight pockets of star formation along the pinwheeling arms, with dark dust lanes stretching across the galaxy’s starry centre. The galaxy belongs to a class of galaxies known as Seyfert galaxies, which have highly ionised gas surrounding an intensely active centre.
Nella costellazione vi è anche la galassia NGC 247, vicina al nostro Gruppo Locale, e IC 1613, una galassia nana irregolare visibile solo con telescopi di una certa portata.
Un altro oggetto deep sky che può essere individuato nella Balena è la nebulosa planetaria NGC 246, nota anche come “Nebulosa Teschio”.
Nel 1827 in questa costellazione fu scoperto l’asteroide 4 Vesta.
LA COSTELLAZIONE DELLA BALENA NELLA MITOLOGIA
Strettamente legata al mito di Andromeda, Cetus (balena) era il mostro marino inviato da Poseidone per distruggere il regno dei sovrani etiopi Cefeo e Cassiopea e uccidere la loro giovane figlia, Andromeda appunto. Andromeda colpevole di essere più bella addirittura delle dee venne sacrificata dai genitori per salvare il raccolto minacciato appunto da Poseidone in nome di tutte le dee dell’Olimpo. La giovane venne legata in riva al mare in attesa della balena ma salvata da Perseo in volo sul cavallo alato Pegaso. La storia narra che i due si sposarono vivendo una vita serena e felice e dando origine a diverse stirpe che poi hanno governato nel mondo antico buona parte dei territorio che si affacciano sul Mediterraneo.
Il mostro marino viene rappresentato dai Greci come una creatura terrificante con le fauci spalancate e i denti aguzzi e con le zampe anteriori di animale terrestre. In genere la balena è rappresentata con la testa da drago, il corpo da cetaceo e la coda da pesce.
In effetti la Balena assume un ruolo minoritario nella narrazione della mitologia greca tuttavia non va dimenticato che la Costellazione della Balena occupa invece una sezione di cielo molto estesa che sembra sproporzionata in base al suo ruolo.
Nel cielo di ottobre sono quasi tangibili le costellazioni tipiche dell’autunno, che troveremo in prossimità della scia di stelle della Via Lattea settentrionale.
Lungo i sentieri siderali incontriamo la costellazione di Pegaso e Andromeda, due figure che condividono un astro,la stella Sirrah, e che sono protagoniste di grandi miti e leggende.
ANDROMEDA NEL CIELO AUTUNNALE
Affascinante costellazione che brilla nel cielo d’autunno, quella di Andromeda è una figura che investe la volta celeste di miti e leggende concatenate fra loro e ci regala anche uno degli oggetti più belli e conosciuti del profondo cielo: M31, la Galassia di Andromeda.
La costellazione lambisce quasi la scia settentrionale della Via Lattea del Nord ed è individuabile anche grazie all’inconfondibile figura di Cassiopea; la stella più luminosa è Alpheratz (α Andromedae) e insieme alle stelle α, β e λ Pegasi forma un asterismo chiamato Quadrato di Pegaso.
Questa stella un tempo faceva parte della costellazione di Pegaso, con la sigla δ Pegasi, conosciuta anche con il nome Sirrah, dall’arabo “l’ombelico del destriero”.
α Andromedae è situata a 97 anni luce dalla Terra, e anche se ad occhio nudo appare come una stella singola, con una magnitudine apparente pari a +2,06, in realtà è un sistema binario composto da due stelle in orbita stretta tra loro.
OGGETTI NON STELLARI NELLA COSTELLAZIONE DI ANDROMEDA
La costellazione è ricca di stelle doppie come π Andromedae, una coppia risolvibile già con un binocolo, e di sistemi multipli come μ Andromedae.
Tuttavia è innegabile che la fama della costellazione sia dovuta all’oggetto che Andromeda ospita e da cui prende il nome: M31 è una grande galassia a spirale barrata che dista circa 2,538 milioni di anni luce dalla Terra e rappresenta l’oggetto più lontano visibile ad occhio nudo.
M31 di Marco Meniero
Per individuare la Galassia di Andromeda ad occhio nudo è sufficiente recarsi nei luoghi privi inquinamento luminoso, prendere come punti di riferimento Cassiopea e Pegaso e cercare un batuffolino di luce immerso nello sfondo stellato: sarebbe utile l’ausilio di un binocolo per apprezzare un alone più luminoso.
M31 è uno degli oggetti del profondo cielo più amato dagli astrofili e dagli astrofotografi, alla portata anche di principianti, ma è chiaro che per ottenere immagini nitide e dettagliate bisogna affidarsi a telescopi e camere astronomiche, oltre che a diverse fasi di elaborazione e post produzione, in grado di rivelare anche la galassia satellite M32.
La costellazione di Andromeda ospita anche l’ammasso aperto NGC 752, posto verso il confine con il Triangolo e che si mostra ben visibile con l’ausilio di un binocolo.
Nei luoghi caratterizzati da un cielo particolarmente nitido l’ammasso è percepibile anche a occhio nudo.
LA COSTELLAZIONE DI ANDROMEDA NELLA MITOLOGIA
Bellissima ed affascinante fanciulla, Andromeda era figlia dei sovrani di Etiopia Cefeo e Cassiopea, che per un soffio non pagò con la propria vita la superbia di sua madre.
Cassiopea, infatti, osò definire lei e sua figlia molto più belle delle Nereidi, ninfe marine che componevano il corteo di Poseidone.
Il dio del mare colse tale affermazione come un’offesa e provocò una violenta inondazione che travolse il regno dei sovrani, scatenando anche il mostro marino Cetus (la costellazione della Balena) contro le navi commerciali del regno.
Disperati Cefeo e Cassiopea deciso di consultare che gli suggerì di offrire la loro innocente figlia al dio del mare affinché la sua ira venisse placata e il loro regno fosse salvo.
Così Cefeo, addolorato, fu costretto a incatenare la figlia Andromeda sul costone di roccia affinché espiasse con la propria vita le colpe di sua madre.
TWC61686 Perseus and Andromeda, 1554-56 (oil on canvas) by Titian (Tiziano Vecellio) (c.1488-1576); 175×192 cm; Wallace Collection, London, UK; (add.info.: from Ovid’s Metamorphoses;); Italian, out of copyright.
Fu Perseo a capovolgere le sorti della fanciulla servendosi del cavallo alato Pegaso, sottraendo Andromeda dalle grinfie del mostro marino e restituendole la libertà.
“Come la vide con le braccia legate a una rigida rupe, Perseo di marmo l’avrebbe creduta se l’aria leggera non avesse mosso le chiome e le lacrime dagli occhi stilate non fossero, inconsapevole ne ardeva stupito. Rapito alla vista di quella bellezza, quasi di battere l’ali si scordava. Come fu sceso a terra, disse “non meriti codesti ceppi ma quelli che legano amanti tra loro; dimmi il tuo nome e la patria e perché sei legata”. Ovidio, Le Metamorfosi, Libro IV
La fanciulla ritrovò la felicità convolando a nozze proprio con il suo eroe.
Quando la giovane Andromeda morì, la dea Atena la tramutò in stelle, collocandola in cielo come costellazione proprio accanto Perseo.
Nel cielo di ottobre sono quasi tangibili le costellazioni tipiche dell’autunno, che troveremo in prossimità della scia di stelle della Via Lattea settentrionale.
Lungo i sentieri siderali incontriamo la costellazione di Pegaso e Andromeda, due figure che condividono un astro,la stella Sirrah, e che sono protagoniste di grandi miti e leggende.
Facilmente identificabile grazie all’asterismo del Quadrato, quella di Pegaso è una costellazione boreale che transita al meridiano proprio a metà ottobre: la sua stella principale è Markab (α Pegasi), una gigante azzurra con magnitudine 2,49 e distante 140 anni luce, che rappresenta il vertice sud-occidentale del Quadrato.
Nonostante la stella alfa di Pegaso sia Markab è Enif (ε Pegasi) l’astro più brillante della costellazione, una supergigante arancione con magnitudine +2,38.
Stelle principali della Costellazione di Pegaso
Seconda alla stella Enif in termini di brillantezza troviamo Scheat (β Pegasi), una gigante rossa di magnitudine 2,44 distante 199 anni luce: essa indica il vertice nord-occidentale del Quadrato di Pegaso.
Nella costellazione sono presenti diverse stelle doppie, alcune anche facilmente risolvibili, come 3 Pegasi e η Pegasi: le due componenti che danno vita a 3 Pegasi sono bianco-giallastre di sesta e settima magnitudine e possono essere risolte anche con modesti ingrandimenti. Nel caso di η Pegasi ognuna delle due componenti è una stella doppia, risolvibili ma non con piccole strumentazioni.
Interessante anche il sistema stellare binario IK Pegasi: esso è composto dalla stella bianca IK Pegasi A e dalla nana bianca IK Pegasi B e diversi studi astronomici lo indicano come un stella doppia che potrebbe esplodere in supernova in tempi non troppo lontani.
OGGETTI DEL PROFONDO CIELO NELLA COSTELLAZIONE DI PEGASO
La costellazione di Pegaso ospita diversi oggetti non stellari molto interessanti: nel periodo che va da luglio a dicembre è possibile osservare M15, uno degli ammassi globulari più densi della Via Lattea, visibile già con un binocolo in cieli sufficientemente bui e nitidi, mentre sarà necessario l’ausilio di telescopi a ingrandimenti superiori a 350mm per godere di tutti i dettagli di cui l’ammasso è caratterizzato.
Altri interessanti oggetti presenti nella costellazione sono le galassie a spirale NGC 7331 e NGC 7217, ma il vero protagonista è il Quintetto di Stephan, un gruppo visuale di cinque galassie scoperto dall’astronomo francese Édouard Stephan nel 1877.
– JAMES WEBB CREDIT: NASA, ESA, CSA e STScI
L’insieme di galassie è situato a circa 290 milioni di anni luce di distanza da noi ed è considerato dagli astronomi un autentico laboratorio in cui studiare la collisione tra le galassie e come questa impatti sulla materia che costituisce il mezzo intergalattico.
Il 12 luglio 2022 la NASA ha rivelato una straordinaria immagine del Quintetto di Stephan, frutto del superlativo lavoro del telescopio spaziale James Webb: con la sua potente visione a infrarossi e una risoluzione spaziale estremamente elevata, Webb è stato in grado di mostrare dettagli mai visti prima in questo straordinario gruppo di galassie.
La costellazione di Pegaso ospita anche un sistema planetario extrasolare, 51 Pegasi, composto da una stella molto simile al Sole attorno a cui orbita un pianeta extrasolare di tipo gioviano caldo, scoperto nel 1995.
LA COSTELLAZIONE DI PEGASO NELLA MITOLOGIA
Quella del cavallo alato è certamente una figura che affascina da sempre l’immaginario collettivo: la mitologia ci offre diverse narrazioni riguardo a questa creatura, che fu protagonista di vicende molto movimentate.
MERCURIO E PEGASO part. da Andrea Mantegna, Parnaso, 1497, Parigi, Louvre.
La figura di Pegaso è associata a quella del cavallo alato che nacque da uno zampillo di sangue scaturito dall’uccisione di Medusa da parte di Perseo, l’eroe che si servì proprio della creatura mitologica per salvare Andromeda, figlia di Cefeo e di Cassiopea, dalle grinfie del mostro marino Ceto.
Pegaso era caro a Zeus poiché si occupava di trasportare le folgori del dio fino all’Olimpo e rappresenta altresì la creatura alata di cui si servì Bellerofonte per uccidere la Chimera.
Secondo la mitologia greca Pegaso tornò all’Olimpo dopo la morte di Bellerofonte e successivamente riscese sul Monte Elicona mentre si stava svolgendo una gara di canto tra le Muse e le Pieridi; alle melodie intonate dalle Pieridi il Monte Elicona prese ad innalzarsi verso il cielo e solo lo zoccolo battuto sulla roccia dal cavallo mitologico riuscì ad arrestarne la rapida ascensione.
Nel punto in cui Pegaso sbatté lo zoccolo si aprì una sorgente chiamata così “sorgente del cavallo“.
Portate a termine le sue imprese, il cavallo alato prese il volo verso la volta celeste e qui si trasformò in una manciata di stelle poste a omaggiare le sue virtù per l’eternità.
COSTELLAZIONE DELLA VOLPETTA, COSTELLAZIONE DELLA FRECCIA E COSTELLAZIONE DEL DELFINO
Il cielo di settembre è un diario le cui pagine raccontano ancora delle stelle d’estate, con appunti sugli astri d’autunno che, imminente, si prepara a svelarci nuove storie già scritte nel firmamento.
Verso occidente vedremo ormai tramontare le costellazioni che ci hanno accompagnato nelle serate estive, ovvero il Sagittario, Ofiuco, Scorpione, Ercole.
A Nord-Ovest si accinge al tramonto anche il Boote, con la brillante stella Arturo e nelle vicinanze anche la Corona Boreale si appresta gradualmente a scomparire all’orizzonte.
Da Est vedremo apparire le costellazioni dell’Ariete, Acquario, Pesci mentre a Sud-Est incrociamo Pegaso; a Nord-Est possiamo ammirare Andromeda e Perseo, mentre volgendo lo sguardo a Nord non sarà per nulla difficile notare Cassiopea e poi ancora Perseo, mentre guardando a Nord troveremo Orsa Maggiore ed Orsa Minore.
Dei residui di cielo estivo potremo ancora scorgere verso Ovest le costellazioni di Aquila, Cigno e Lira che con le loro stelle principali hanno dato vita all’asterismo del Triangolo Estivo. In questa regione di cielo incontriamo tre costellazioni minori: la Volpetta,la Freccia e il Delfino.
Si tratta di tre piccole figure celesti, due delle quali (Volpetta e Delfino) passano per il meridiano proprio nel mese di settembre.
COSTELLAZIONE DELLA VOLPETTA
Al centro dell’area celeste del Triangolo Estivo, in una regione fortemente oscurata dalla Fenditura dell’Aquila, è presente la piccola costellazione della Volpetta: essa possiede una sola stella brillante visibile, denominata Anser (Alpha Vulpeculae).
Stelle principali
Si tratta di una stella gigante rossa, classificata come doppia (apprezzabile con un binocolo) con magnitudine apparente di 4,4.
Se la costellazione non possiede particolari caratteristiche in compenso viene ricordata per una delle scoperte astronomiche più interessanti: proprio all’interno della Volpetta, nel 1967,Antony Hewish e Jocelyn Bell, da Cambridge, identificarono la prima pulsar conosciuta, oggi noto come oggi noto come PSR 1919+21.
IMMAGINE A LARGO CAMPO VOLPETTA CREDIT: MARCELLA BOTTI
OGGETTI NON STELLARI
La Volpetta ospita diversi interessanti oggetti del cielo profondo: primo fa tutti la famosa Nebulosa Manubrio (M27), soggetto molto amato dagli astrofotografi.
IMMAGINE NEBULOSA MANUBRIO CREDIT: LORENZO BUSILACCHI
M27 è la prima nebulosa planetaria ad essere stata scoperta da Charles Messier, nel 1764: l’oggetto è individuabile a 3° a nord della stellaγ Sagittae, e si presenta al binocolo come un disco non troppo luminoso mentre al telescopio se ne riesce ad apprezzare la struttura che ricorda quella di una clessidra.
Al centro dell’immagine apparirà una stella centrale che viene utilizzata spesso dagli astrofotografi nel testare la limpidezza del cielo nelle notti di riprese.
IMMAGINE CLUSTER DI BROCCHI- CREDIT: MARCELLA BOTTI
Un altro oggetto del cielo profondo presente nella costellazione della Volpetta è l’asterismo dell’Attaccapanni o Cluster di Brocchi (dal nome dell’astronomo americano che negli anni 20 lo disegnó): l’oggetto, denominato anche Cr 399, è stato scoperto dall’astronomo arabo Al Sufi nel 964 d. C. e inizialmente era stato classificato come ammasso, ma nuovi studi hanno poi rivelato che le stelle che lo compongono (circa 40) non sono legate gravitazionalmente.
Da un luogo privo di disturbo luminoso è possibile individuare l’asterismo anche ad occhio nudo, mentre avvalendosi dell’ausilio di un binocolo è facile risolvere il gruppo di stelle che lo compone.
STORIA DELLA COSTELLAZIONE Volpetta
La costellazione è stata introdotta nel XVII secolo dall’astronomo polacco Johannes Hevelius e in origine era nota come la “volpetta e l’oca”, “Vulpecula cum Ansere“; oggi dell’oca, un tempo rappresentata tra le fauci della Volpetta, rimane solo il nome dato alla stella alfa della costellazione.
COSTELLAZIONE DELLA FRECCIA
La Freccia (Sagittae) giace sulla Via Lattea, a 10° nord di Altair, in una regione in cui risiedono reminescenze della Fenditura dell’Aquila.
La costellazione non spicca certo per estensione e luminosità: la sua stella principale è Alpha Sagittae (nota anche con il nome di Sham), una stella gigante gialla con una magnitudine apparente di 4,37.
Nella Freccia sono presenti stelle doppie, alcune delle quali sono risolvibili anche con strumenti di piccola portata: è il caso di ε Sagittae, formata da una stella arancione e una azzurra, entrambe visibili attraverso un piccolo telescopio.
La Freccia ospita anche un gran numero di stelle variabili come S Sagittae, una variabile Cefeide che oscilla fra la quinta e la sesta magnitudine in circa 8,4 giorni, e le cui variazioni possono essere addirittura notate anche ad occhio nudo, a patto di avere a disposizione un cielo molto, ma molto nitido.
OGGETTI NON STELLARI NELLA FRECCIA
La costellazione scarseggia di oggetti del profondo cielo, tuttavia è presente un vasto e brillante ammasso globulare, M71, posto a 13.000 anni luce.
LA FRECCIA NELLA MITOLOGIA
Sono diversi i miti in cui la Freccia trova riferimento: quello più noto la legano ad Ercole e a Prometeo.
Quest’ultimo era un titano che rubava il fuoco agli dei per farne dono agli uomini; ma questo suo modo di agire scatenò l’ira di Zeus che decise di punire Prometeo incatenandolo, nudo, su di una rupe scoscesa ed esposta a qualsiasi tipo di intemperie, nella regione del Caucaso.
Non pago di questa già atroce pena inflitta al titano, il padre degli dei inviò una mostruosa aquila affinché passasse le giornate a dilaniare il ventre e il fegato di Prometeo, le cui ferite guarivano però di notte.
Dopo un lunghissimo tempo fu risolutivo il passaggio di Ercole da quella rupe infernale: l’eroe, avendo assistito a quelle atroci torture, salvò Prometeo, scagliando una freccia contro il mostruoso rapace, liberando così il titano a cui stava a cuore l’umanità.
ERCOLE UCCIDE L’AQUILA E LIBERA PROMETEO MICHEL CORNEILLE
COSTELLAZIONE DEL DELFINO
Un’altra costellazione che transita al meridiano nel cielo di settembre è quella del Delfino: la figura del Delfino è individuabile 10° a Nord-Est della brillante Altair e nonostante la costellazione sia molto piccola, le stelle che la compongono (circa una ventina) appaiono ravvicinate e ben visibili ad occhio nudo.
Due sono sostanzialmente le stelle più luminose: si tratta del sistema binario β Delphini (Rotanev), una stella subgigante gialla di magnitudine 3,6, distante 97anni luce e il sistema binario α Delphini (Sualocin), una stella azzurra di magnitudine 3,77, distante 241 anni luce.
IL CURIOSO CASO DEI NOMI DELLE STELLE DEL DELFINO
Sualocin e Rotanev apparvero per la prima volta nel catalogo stellare del Reale Osservatorio di Palermo nel 1814: in quel periodo il Direttore era padre Giuseppe Piazzi, grande astronomo e matematico, fondatore dell’Osservatorio e fautore della scoperta di Cerere proprio dal cielo di Palermo, il 1 gennaio 1801.
DEL CERCHIO DI RAMSDEN UTILIZZATO DA PIAZZI ECOLLOCATO AL MUSEO DELLA SPECOLA DI PALERMO- CREDIT: TERESA MOLINARO
Nel link a seguire il servizio fotografico e l’articolo ad opera dell’autrice Teresa Molinaro e di Walter Leopardi sull’Osservatorio Astronomico di Palermo QUI
Nel 1800 Piazzi fece l’incontro di Niccolò Cacciatore, astronomo che condusse i suoi studi proprio all’Osservatorio di Palermo assumendone la direzione nel 1817.
Nella stesura dei cataloghi stellari del 1814, a cui si faceva riferimento sopra, che vinsero il premio dell’Académie des Sciences di Parigi, comparvero i nomi di due stelle, Sualocin e Rotanev, gli astri principali della costellazione del Delfino.
Queste diciture suonarono bizzarre alle orecchie dell’astronomo britannico Thomas Webb che, dopo un’accurata analisi, arrivò a comprendere che i due nomi letti al contrario altro non rappresentavano che il nome e cognome latinizzato dell’astronomo siciliano Niccolò Cacciatore: Nicolaus Venator. Sulla base dell’amicizia e della collaborazione che li legava, Giuseppe Piazzi volle dedicare il nome delle due stelle al suo assistente Niccolò Cacciatore.
OGGETTI NON STELLARI NEL DELFINO
Fra i pochi oggetti del profondo cielo nel Delfino ci sono gli ammassi globulare NGC 7006, NGC 6934 e la nebulosa planetaria NGC 6891.
Nel cielo serale di settembre è possibile osservare la stella 18 Delphini (o Musica), una gigante gialla situata appunto nella costellazione del Delfino, la cui peculiarità è quella di avere un pianeta che ruota intorno ad essa.
Si tratta di Arion, un gigante gassoso scoperto nel 2018,che completa un’orbita quasi circolare in circa 993 giorni terrestri, ad una distanza media dalla stella di 2,6 UA.
Il nome è stato scelto dai partecipanti al concorso NameExoWorlds.
Crediti: Marcella Botti
IL DELFINO NELLA MITOLOGIA
Incontrare un delfino in mare aperto era una consuetudine per gli antichi marinai greci, e le leggende ci raccontano diverse versioni in cui queste creature sono protagoniste.
Secondo Eratostene il delfino era il messaggero d’amore del dio del mare, Poseidone, che invaghitosi di una delle ninfe marine Nereidi, decise che doveva averla a tutti i costi, nonostante il suo rifiuto.
Un giorno Poseidone inviò un delfino a prelevare la fanciulla dal suo nascondiglio e a portarla nel suo castello sottomarino, dove ne fece la sua sposa.
Pieno di gratitudine il dio del mare pose la figura del delfino tra le stelle.
Un’altra leggenda ci ricollega al nome dell’ esopianeta Arion che prende il nome dal cantore greco Arione il quale, di ritorno in Grecia dalla Sicilia, dove si era esibito con la sua cetra, fu minacciato da un gruppo di marinai che volevo sottrargli il suo denaro; preso dalla paura di morire chiese come ultimo desiderio di poter suonare ancora una volta la sua amata cetra, il cui suono armonioso attirò un delfino che lo prese sul suo groppone e lo trasse in salvo.
Arrivati in Grecia il dio della musica Apollo collocó il delfino tra le costellazioni del cielo.
Per larga parte il cielo è attraversato da striature e macchie chiare; la Via Lattea prende d’agosto una consistenza densa e si direbbe che trabocchi dal suo alveo; il chiaro e lo scuro sono così mescolati da impedire l’effetto prospettico d’un abisso nero sulla cui vuota lontananza campeggiano, ben in rilievo, le stelle; tutto resta sullo stesso piano: scintillio e nube argentea e tenebre.
I.Calvino – Palomar
Il cielo d’agosto ci trascina nel vivo dell’estate e da amanti nel cielo non possiamo perderci neanche una notte di stelle: volgendo lo sguardo a sud-est è la Via Lattea la regina indiscussa, e con essa le costellazioni che rappresentano l’estate boreale.
Sarà una vera emozione ammirare lo Scorpione, l’Aquila, il Sagittario, e la Costellazione del Cigno e i tanti altri asterismi che con il loro scintillìo di stelle illuminano le calde notti d’agosto.
LA COSTELLAZIONE DEL CIGNO
Rappresentata come un uccello in volo verso il sud sulla volta celeste, la costellazione del Cigno è uno degli asterismi più amati e conosciuti dell’estate boreale, soprattutto per gli spettacolari oggetti del profondo cielo che custodisce e che sono tra i soggetti preferiti dagli astrofotografi.
Il Cigno lo si può scorgere grazie alla sua stella alfa, Deneb, una supergigante bianca che con la sua magnitudine apparente di +1,25, rappresenta la diciannovesima stella più brillante del cielo notturno.
Stelle principali della Costellazione del Cigno
Deneb, insieme alla stella Vega della Lira e ad Altair dell’Aquila, rappresenta uno dei vertici del Triangolo estivo, tipico asterismo dell’estate boreale.
Del Cigno fa parte anche Albireo, un interessante sistema stellare composto da due astri di colore diverso: le due componenti, la principale di colore arancio mentre la secondaria di colore bianco-azzurro, possono essere risolte già attraverso un piccolo telescopio.
L’astro è un soggetto molto amato da tutti coloro che si approcciano all’osservazione al telescopio, poiché è facile ed entusiasmante risolverne le due componenti, anche se non si è esperti conoscitori del cielo.
Albireo insieme a Deneb costituisce l’asterismo della Croce del Nord, il cui asse maggiore è attraversato dalla Via Lattea.
Oggetti non stellari nella Costellazione del Cigno
Moltissimi gli oggetti da riprendere con un buon set strumentale. Fra i principali ricordiamo la Nebulosa Velo
Nebulosa Velo Marcella BottiCostellazione del Cigno a campo largo Credit Marcella Botti
Anche il Cigno (Cygnus) trova posto tra le innumerevoli storie legate alla mitologia: molte di queste riconducono la sua figura a quella di Zeus, in quanto il padre degli dei era solito assumere tali sembianze per poter sedurre le fanciulle di cui si invaghiva.
Tra tutte le varie vicende legate alle scorribande del padre degli dei sembra prevalere quella in cui Zeus, incapricciatosi di Leda, nipote di Ares e regina di Sparta, si trasformò in un cigno nell’intento di possedere la giovane donna mentre passeggiava sulle rive del fiume; dall’uovo concepito (anzi, presumibilmente due uova) vennero alla luce quattro bambini, ma poiché Leda quella stessa notte giacque con suo marito, il re Tindaro, non v’è certezza sulla reale paternità anche se le uova divine, da cui nacquero Elena di Troia e Polluce, furono attribuite a Zeus.
Il Cigno dunque campeggia in cielo a voler rappresentare il dio greco e le leggende che lo vedono protagonista.
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