Posts Tagged ‘cosmo’

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Einstein fra le stelle

luglio 20, 2008

Fonte: Enel magazine

Articolo di Barbara Paltrinieri

Se ne è parlato tanto, su tutti i maggiori quotidiani internazionali. E con ragione, dal momento che la scoperta effettuata da un gruppo di astrofisici statunitensi è di quelle che possono cambiare il panorama della cosmologia moderna. Grazie a immagini ad alta risoluzione del telescopio Hubble, in orbita attorno alla terra, Adam Riess e colleghi hanno catturato la supernova più lontana mai osservata. È a circa undici miliardi di anni luce, questo vuol dire che l’esplosione è avvenuta quattro o cinque miliardi di anni dopo il Big Bang, quando l’Universo aveva dimensioni pari a un quarto di quelle attuali. Ma a far sobbalzare la platea della sala convegni dello Space Telescope Institute di Baltimora, dove è stato presentato il risultato, è ben altro. Infatti la supernova (cioé una stella con grandissima massa che, arrivata a un certo punto della sua evoluzione, esplode) era molto più luminosa di quanto ci si poteva attendere da un evento accaduto undici miliardi di anni fa in un Universo che era in espansione lineare, senza scossoni, poco per volta.

Invece l’alta luminosità delloggetto ha fatto riflettere, perché tale risultato è spiegabile solo se l’espansione dell’Universo a un certo punto è stata accelerata, sotto la spinta di una energia ancora sconosciuta, che in qualche modo si opponeva alla forza di gravità. In questo scenario quando la stella esplose ancora non dominava questa accelerazione e l’espansione procedeva in modo più tranquillo. Così l’unico modo che gli scienziati hanno trovato per risolvere questa incongruenza è ammettere che il cosmo è molto più bizzarro di quanto si possa pensare e che a un certo punto della sua evoluzione, abbia inserito la cosiddetta marcia in più. Le supernove ci appaiono come una classe speciale di oggetti che permettono agli astronomi di capire come cambia nel tempo l’espansione dell’Universo, spiega Riess. La supernova ci ha mostrato che l’Universo si sta comportando alla pari di un automobilista che si mantiene a una velocità controllata mentre si avvicina a un semaforo rosso, e che poi schiaccia l’acceleratore appena la luce diventa verde.

La costante ritrovata. Oppure no?

Ma cosa nasconde questa misteriosa energia che spinge l’Universo a espandersi ancora più rapidamente? Attualmente la scienza non riesce a spiegarne la natura e le caratteristiche. Si sa che, nel caso esista, il suo effetto è contrario alla forza di gravità: la gravità attira due corpi in virtù della rispettiva massa, questa energia li respinge. Nonostante tutti i punti interrogativi che ancora attendono risposte, questa teoria vanta un passato illustre. Infatti fu introdotta nel 1917 dal grande Albert Einstein che la definì costante cosmologica, per risolvere un problema spinoso. All’epoca infatti non era ancora stata avanzata l’ipotesi del Big Bang: si riteneva che l’Universo fosse statico e di conseguenza, per effetto della forza di gravità, era destinato a collassare su se stesso. Era quindi necessaria una energia, associata allo spazio vuoto, in grado di compensare l’attrazione esercitata dalla forza di gravità. Quando, più tardi, le osservazioni di Edwin Hubble dimostrarono che vivevamo in un Universo in espansione, Einstein ripudiò la costante cosmologica.

Ma ora il risultato presentato dagli astrofisici statunitensi ripropone sul palcoscenico mondiale l’esistenza di questa energia, la costante cosmologica, che quindi, se confermata, rappresenterebbe una scoperta importantissima in grado di ridisegnare i contorni del nostro Universo. Per quanto suggestivo questo risultato non è, però, nuovo. Nei corridoi degli istituti di ricerca già da tempo circolano i dati relativi a supernove che vanno nella direzione dell’esistenza di una costante cosmologica non nulla. Un paio di anni fa un’analisi di dati, sempre condotta da Riess, aveva mostrato discrepanze rispetto alle aspettative. E per questo erano state formulate diverse ipotesi fra cui anche l’esistenza di questa energia che pervade tutto l’Universo. Ma la cautela è d’obbligo dal momento che le uniche indicazioni che spingono verso una costante cosmologica diversa da zero sono proprio le misure sulle supernove, vicine o lontane che siano. Quindi il mondo scientifico invita alla calma, ed è doveroso attendere ulteriori conferme.

La relatività sotto controllo

Ma di altri filoni di ricerca legati ad Albert Einstein si parla questa settimana. È il 1916 quando il fisico tedesco invia agli Annalen der Physik l’articolo con cui si svelano le proprietà della teoria della relatività generale. A ruota, un anno più tardi, formula le equazioni cosmologiche alla base delle ricerche attualmente condotte su buchi neri e Big Bang. Tuttavia ancora oggi, a 85 anni di distanza, quella di Einstein rimane la teoria più difficile da saggiare in modo diretto, schiacciati come siamo in un piccolo angolo dell’Universo come il sistema solare. Infatti, per poter stimare in modo opportuno le differenze fra le predizioni della teoria newtoniana e quella einsteiniana è necessario andare su distanze molto maggiori e soprattutto su velocità molto maggiori.

In questo panorama si inserisce l’esperimento proposto da James Longuski e Ephraim Fishbach, della Pardue University nello stato americano dell’Indiana, riportato sul numero di questa settimana di Nature. L’idea si basa su una sonda che sfrutti la spinta gravitazionale del sole per viaggiare nel sistema solare e oltre, fino a immergersi nello spazio profondo dove ancora nessun satellite è arrivato. La missione, nota col nome di Interstellar Probe Mission, è già stata proposta ai supervisori della Nasa ed è ora in attesa di finanziamenti. Secondo gli autori del progetto, una misura accurata della deflessione della sonda nel suo passaggio nel campo gravitazionale del sole, potrebbe permettere di misurare la deviazione fra uno spazio newtoniano e uno einsteiniano. In altre parole gli ingegneri dalla deviazione del moto della sonda nel suo passaggio vicino al sole possono calcolare la differenza fra il modello della relatività generale e le leggi di Newton. Tutto comunque per il momento è rimandato alla decisione della Nasa.

Stelle e raggi gamma: un matrimonio possibile

Altra notizia della settimana. Le violente e brevissime emissioni di raggi gamma che da qualche anno si segnalano sempre più frequentemente nell’Universo, stanno finalmente per trovare un degno genitore. A originare quei lampi, meglio noti in ambiente astrofisico come gamma ray-burst, che liberano una enorme quantità di energia seconda solo al Big Bang sarebbero le supernove, o meglio le ipernove (esplosioni stellari molto maggiori delle classiche supernove). È quanto emerge da una serie di lavori e osservazioni condotte con due moderni satelliti di indagine astrofisica, l’italiano BeppoSax e lo statunitense Chandra. Sono i gioielli della moderna tecnologia, in grado di sorvegliare il cielo nelle alte energie, dove cioé dominano i raggi X e i raggi gamma. E dopo che negli ultimi mesi si sono susseguite diverse evidenze dell’origine stellare di questi lampi gamma, dovuti cioé all’esplosione di una stella, ora gli scienziati hanno tratto le somme e, come spiega Luigi Piro, responsabile scientifico per il Consiglio Nazionale delle Ricerche di BeppoSax, grazie a questi risultati possiamo parlare per la prima volta di ipernove, oggetti di massa anche cento volte superiore a quella solare, che per la loro luminosità forniranno un aiuto insostituibile nello studio e nell’esplorazione delle regioni più remote del’lUniverso.

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Spazio, potrebbero esserci centinaia di pianeti simili al nostro

luglio 15, 2008

Fonte: La Stampa, 19 febbraio 2008

Non solo nella Galassia, ma addirittura nel Sistema Solare
ROMA
Nella nostra Galassia ci potrebbero essere pianeti rocciosi, simili alla Terra, con condizioni ambientali e climatiche favorevoli alla vita. Un tipo di pianeti, che potrebbero essere più numerosi di quanto non si pensi e che secondo gli scienziati potrebbero trovarsi a centinaia, se non a migliaia anche all’interno del Sistema Solare. Lo dicono una serie di ricerche presentate oggi al convegno annuale dell’American Association of Advanced Studies in corso a Boston.

Secondo Michael Mayor, Università dell’Arizona, coordinatore di uno studio che ha portato alla scoperta di pianeti rocciosi simili alla Terra, al di fuori del Sistema Solare di questi pianeti, che girano intorno ad una stella simile al nostro Sole, ce ne potrebbero essere a centinaia e ancora tutti da scoprire. Qualcuno di essi, relativamente alla sua distanza dalla stella madre, potrebbe essere inospitale e molto freddo, quasi una piccola Terra ghiacciata. Già, nel recente passato, sono stati scoperti migliaia di oggetti cosmici di varia grandezza nella fascia degli asteroidi, Kuiper Belt, alcuni di essi con massa pari a quella di Plutone.

«Le nostre osservazioni – ha spiegato questa mattina Mayor in un’intervista rilasciata alla BBC – suggeriscono che tra il 20% e il 60% di stelle di media grandezza hanno intorno un sistema di pianeti simili alla Terra o ci sono evidenze che è in corso un processo di formazione planetaria che non dovrebbe essere diverso da quello che ha portato alla formazione della Terra e degli altri pianeti del Sistema Solare». Mayer e colleghi osservando con il telescopio spaziale americano Spitzer un gruppo di stelle con massa simile a quella del Sole, hanno scoperto un disco di polveri cosmiche intorno alle stelle più giovani. Polveri che gli scienziati pensano siano un sottoprodotto di detriti rocciosi prodotti dal fenomeno di collisione e fusione che porta alla formazione di un pianeta. Ora, per altre scoperte si aspetta il prossimo anno quando partirà la missione della Nasa «Kepler» alla ricerca di pianeti grandi o poco più piccoli della Terra.

«La vecchia visione del Sistema Solare – ha detto, a sua volta, Alan Stern della Nasa – con nove pianeti potrebbe cambiare ed essere soppiantata da una nuova che ha centinaia di pianeti, se non migliaia all’interno del nostro Sistema Solare. Molti potrebbero essere mondi ghiacciati, altri rocciosi e altri ancora potrebbero avere la stessa massa della Terra. Anche nella Nube di Oort (una fascia di detriti rocciosi che circonda il nostro sistema planetario) – conclude – potrebbero esserci oggetti che hanno la stessa massa del nostro pianeta, ma sarebbero pianeti congelati». La scoperta di nuovi pianeti simili al nostro è accolta con molto favore dagli scienziati, perché potrebbero in futuro consentire all’uomo di migrare dalla Terra e colonizzare altri mondi. «L’importante – ha detto Debra Fischer, San Francisco State University – che si tratti di mondi adatti alla vita, né troppo caldi, né troppo freddi e alla giusta distanza dalla loro stella madre».

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Scienziate italiane scoprono l’oggetto più lontano nell’Universo

luglio 7, 2008

Fonte: Quotidiano.net, 7 ottobre 2007

A realizzare la scoperta sono state cinque astrofisiche dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, guidate da Loredana Bassani, dirigente di ricerca dell’Inaf-Iasf di Bologna: “All’inizio era solo un tenue bagliore proveniente da una zona remota dell’Universo”. A stanarlo è stato il satellite Integral che lo ha scoperto a miliardi di anni luce dalla Terra.

È l’oggetto più lontano mai osservato, uno tra i più remoti in assoluto nell’Universo. A stanarlo è stato il satellite Integral che lo ha scoperto a miliardi di anni luce dalla Terra. Si tratta di un quasar che brilla di luce gamma, un buco nero in grado di emettere una quantità di energia spaventosa. E per alimentarsi, trangugia ogni settimana l’equivalente del nostro Sistema Solare.
A realizzare la scoperta sono state cinque scienziate italiane, tutte astrofisiche dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, guidate da Loredana Bassani, dirigente di ricerca dell’Inaf-Iasf di Bologna.

Stanare dalle profondità dell’Universo questo buco nero super energetico dall’impronunciabile nome di IgrJ22517+2218, non è stato facile. “All’inizio -spiega l’Inaf- era solo un tenue bagliore proveniente da una zona remota dell’Universo”. Ed a catture questo bagliaro era stato Ibis, uno strumento sensibile ai raggi gamma disegnato e realizzato in Italia, sotto la guida di Pietro Ubertini, dell’Inaf-Iasf di Roma, montato a bordo del satellite Integral dell’Agenzia Spaziale Europea. Ma non si sapeva cosa potesse generarlo.

È stato per questo che cinque ricercatrici dell’Istituto Nazionale di Astrofisica hanno dunque voluto vederci chiaro. Così, in collaborazione con altrettanti colleghi dell’Università inglese di Southampton, della Nasa e dell’Agenzia Spaziale Italiana, le scienziate gli hanno dato la caccia con un secondo satellite, Swift, questa volta mettendo in campo Xrt, un rivelatore sensibile ai raggi X.
Una tenacia quella delle studiose del Bel paese che è stata premiata. E la realtà è venuta a galla. A produrre quel tenue bagliore, che poi si è rivelato essere un fascio d’energia di potenza immensa, era uno tra gli oggetti più distanti mai scoperti, e certamente il più lontano che Integral abbia mai osservato: un quasar, ovvero un buco nero. Un vero e proprio “faro naturale” ma, spiegano gli esperti dell’Inaf, anche un “fossile” dai recessi del tempo.

Questo buco nero è infatti talmente remoto che la sua luce, e dunque l’immagine che ora hanno visto gli scienziati risale a miliardi di anni fa. Ed è un quasar da record, subito battezzato IgrJ22517+2218. “Igr sta per Integral, il satellite che lo ha individuato -spiega Bassani- e i numeri che seguono questa sigla ne indicano la posizione nel cielo. Ma tra noi lo chiamiamo più semplicemente High Zeta Quasar, ovvero quasar ad alto zeta”.

Nel gergo degli astrofisici, infatti, la parola “zeta” viene usata per esprimere la distanza di un oggetto. E quello del quasar appena scoperto è uno “zeta” decisamente assai elevato, “per l’esattezza, 3.668, praticamente -sottolinea Bassani- ai confini dell’Universo”. “Il sospetto già l’avevamo, ma quando è diventata una certezza -confessa la ricercatrice- abbiamo esultato per la soddisfazione”.

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L’avventura è nell’invisibile

giugno 23, 2008

Fonte: La Stampa.it, 16 aprile 2008

Articolo di Barbala Gallavotti

Via al conto alla rovescia per gli esperimenti che devono indagare la materia oscura. E’ sei volte più abbondante di ciò che compone stelle e pianeti, ma per noi resta inafferrabile.

È circa sei volte più abbondante di tutta la materia che esiste nell’Universo, quella che compone le stelle, i pianeti e noi stessi. Ma è oscura: non assorbe, riflette o emette nessuna forma di radiazione e ciò la rende per noi invisibile. Ne vediamo solo gli effetti, come la forza che fa deviare i raggi di luce emessi dai corpi luminosi. È la materia oscura.

La sua esistenza è stata ipotizzata nel 1933, ma da allora gli sforzi per svelarne l’identità sono falliti. In compenso si sono succedute diverse teorie per negarne la presenza. Anch’esse, però, non sono riuscite ad affermarsi. Oggi gli esperimenti che mirano a sciogliere una volta per tutte la controversia sono molti e i ricercatori sperano che la caccia alla «signora cosmica» giunga al termine. Molte aspettative si concentrano sulla sonda Planck, che sarà lanciata tra pochi mesi, e sugli esperimenti legati all’acceleratore LHC (Large Hadron Collider), sul punto di entrare in funzione al Cern di Ginevra. I primi indizi sulla materia oscura sono giunti dall’osservazione del movimento delle galassie. Queste si attraggono a causa della forza gravitazionale, che è tanto più intensa quanto più è abbondante la materia di cui sono composte: le misure ci dicono che l’entità della forza gravitazionale tra galassie è molto più forte di quanto dovrebbe essere, considerando solo la normale materia di cui sono formate, e dunque deve esserci l’effetto di un altro tipo di materia, la materia oscura, appunto.

Altre prove indirette si devono al fenomeno delle «lenti gravitazionali»: è una distorsione delle immagini dei corpi celesti dovuta al fatto che la luce che emettono viene attirata e deviata dai corpi di grande massa che si trovano vicino al suo cammino, sempre a causa della forza gravitazionale. E ancora una volta l’entità della deviazione non è spiegabile ipotizzando un’attrazione esercitata solo dalla materia che conosciamo. Da questo punto in poi però inizia il mistero: di cosa è fatta la materia oscura?

Secondo alcuni è «fredda», cioè costituita da particelle piuttosto pesanti, dotate di poca energia e con scarsa capacità di interagire con la materia ordinaria. In questo caso le migliori candidate sarebbero le particelle WIMP (Weakly Interactive Massive Particles) e, tra queste, il neutralino, che è anche una particella supersimmetrica. Per ora l’esistenza delle particelle supersimmetriche è un’ipotesi, ma, se ci fossero, sarebbero «avatar» obesi delle particelle che compongono la materia normale: gemelli dotati di una massa molto più grande. Nel cosmo attuale le particelle supersimmetriche sarebbero sostanzialmente assenti, ad eccezione della più leggera, appunto il neutralino.

In teoria, però, i gemelli fantasma potrebbero essere creati artificialmente in un acceleratore. Potrebbe farcela LHC e due sono gli esperimenti pronti: si chiamano Atlas e Cms e sono sofisticati apparati dalle dimensioni di un condominio. Se riusciranno sarà un successo in parte italiano, visto che a entrambi lavorano molti ricercatori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

Un’altra ipotesi, invece, prevede che la materia oscura sia «calda», cioè composta da particelle di massa piccolissima e grande energia. «La fantasia dei teorici è infinita, ma la sfida è verificare le teorie e indizi importanti possono venire dalla misura della radiazione di fondo cosmica, cioè dalla radiazione che ha pervaso il cosmo poco dopo il Big Bang e le cui deboli tracce sono ancora captabili», spiega Paolo De Bernardis, fisico all’Università La Sapienza. La radiazione di fondo cosmica è stata misurata a fine Anni 90 con l’esperimento Boomerang, condotto proprio da de Bernardis: i dati furono raccolti da strumenti lanciati nell’atmosfera con un pallone stratosferico.

«Le informazioni segnarono un punto di svolta, ma la precisione venne limitata dal fatto che il pallone non poté distanziarsi molto dal rumore di fondo dovuto alla radiazione emessa dalla Terra sotto forma di calore. Per questo l’ESA ha progettato Planck: avrà a bordo strumenti simili a quelli di Boomerang, ma raggiungerà la distanza di un milione e mezzo di chilometri e, dunque, potrà prendere dati in condizioni ottimali».

La radiazione cosmica di fondo è costituita da particelle di luce su cui l’attrazione gravitazionale della materia oscura avrebbe influito ai tempi dell’Universo primordiale e, inoltre, le strutture di materia oscura che questa radiazione avrebbe attraversato durante il lungo cammino dall’emissione a oggi ne avrebbero deformato la distribuzione: studiando queste informazioni, i ricercatori ritengono sia possibile ottenere indizi su come la materia oscura era distribuita poco dopo il Big Bang e sulla sua natura calda o fredda.

«Il lancio di Planck è previsto per agosto dalla Guyana. Ci vorranno due anni per realizzare le mappe. Ci aspettiamo non solo indizi sulla materia oscura, ma anche su molti altri misteri dell’Universo, come quelli legati all’esistenza dell’energia oscura. Oggi, infatti, riteniamo che tutto ciò che esiste nello spazio sia costituito per il 4% dalla normale materia, per circa il 20% da materia oscura e per la restante parte da energia oscura: una forma di energia di cui non sappiamo nulla», sottolinea de Bernardis.

Le stelle non bastano certo per illuminare l’oscurità del cosmo e la sfida per gettare luce sugli oscuri signori che vi si aggirano è aperta. Mentre Planck si prepara alla partenza, l’ESA ha approvato lo studio di due nuove missioni: Dune e Space e sono programmate tra il 2015 e il 2020.