Modello climatico per Esopianeti

Un modello climatico con lo scopo di determinare quali pianeti fuori dal nostro sistema solare potrebbero avere caratteristiche di abitabilità analoghe a quelle terrestri, ovvero acqua allo stato liquido. E' l'obiettivo di uno studio realizzato da ricercatori dell'Inaf-Osservatorio di Trieste e dell'ISAC - CNR, i cui risultati sono pubblicati su Astrophysical Journal. A colloquio con uno degli autori, Giuseppe Murante.

Un gruppo composto da ricercatori dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste e dell’Istituto di scienze dell’atmosfera e del clima del Consiglio nazionale delle ricerche (Isac-Cnr) di Torino ha sviluppato un modello climatico a bilancio di energia (Ebm), con lo scopo di determinare quali pianeti fuori dal nostro sistema solare potrebbero avere caratteristiche di abitabilità analoghe a quelle terrestri, ovvero acqua allo stato liquido, in funzione della pressione atmosferica, concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera, caratteristiche dell’orbita (eccentricità, inclinazione dell’asse di rotazione) e del periodo di rotazione. I risultati di questo primo studio sono pubblicati su Astrophysical Journal.

“Sostanzialmente la ricerca della vita – dice Giuseppe Murante, dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste – deve riguardare luoghi dove la vita possa esserci, possa svilupparsi, che siano abitabili e cioe’, per tutta una serie di ragioni chimico-fisiche e biofisiche, dove sia presente acqua liquida. Quello che abbiamo fatto noi è stato di realizzare modelli di atmosfera che siano applicabili a pianeti extrasolari così da vedere se la presenza di un’atmosfera, la presenza di un clima, possa variare la zona abitabile circumstellare, come viene definito quell’intervallo di distanze per cui sulla superficie di un pianeta con pressione più o meno uguale a quella terrestre esista l’acqua liquida”.

Per intenderci, si fa il raffronto con i pianeti del nostro sistema per poter avere un modello che precisi la fascia di abitabilità di altre stelle?

Non è esattamente questo. Su un pianeta che conosciamo bene, come il nostro, vi è una scienza come la climatologia che usa tecniche numeriche per studiarne il clima. Quindi sappiamo che l’atmosfera influisce sulla temperatura superficiale. Se la Terra fosse priva di atmosfera la temperatura superficiale media sarebbe sotto lo zero, mentre è di circa 15 gradi grazie proprio al fatto che esiste un’atmosfera, che esiste un effetto serra. Quello che abbiamo fatto noi è stato di usare modelli climatici molto semplici, privi dei dettagli che si applicano alla Terra, come la geografia, visto che non possiamo conoscere quella dei pianeti extrasolari, per vedere in quali condizioni, dato un pianeta di un certo tipo, con una certa velocità di rotazione, una certa distanza da un certo tipo di stella, in presenza di vari tipi di atmosfera se possa esserci presenza di acqua liquida sulla superficie. Cioè quale sia la temperatura superficiale del pianeta. In particolare abbiamo studiato l’effetto della pressione atmosferica, e mostrato che la zona abitabile circumstellare si allarga con l’aumentare della pressione e, inoltre, a pressioni elevate la temperatura superficiale del pianeta tende a diventare uniforme, livellando differenze stagionali e latitudinali.

Questo modello è in fase di applicazione nello studio dei pianeti extrasolari?

Quello che stiamo facendo in questo momento è d applicarlo ad alcuni pianeti extrasolari che sono tecnicamente chiamate super-terre, che sono o dentro o vicino alle zone abitabili delle rispettive stelle. Non esiste, ovviamente, un’immediata ricaduta “osservativa” di questo lavoro di tipo teorico, piuttosto che quello che il lavoro può fare è di suggerire a che distanza da una stella di un certo tipo si possa sperare di avere un pianeta con dell’acqua liquida, quindi possibilmente della vita. Bisogna anche dire che al momento non abbiamo ancora le capacità tecnologiche per lo studio di atmosfere di pianeti extrasolari delle dimensioni delle super-terre anche se e’ alla studio più di uno strumento per poterlo fare. È indubbio però che questo modello può permettere di meglio scegliere tra i pianeti extrasolari quello che vale più la pena di osservare perché ha più prerogative proprie dell’abitabilità.

A cura di Francesco Rea

Fonte:
http://www.media.inaf.it/2013/04/10/pioggia-dagli-anelli/

Foto in alto
Una rappresentazione artistica dello scambio di particelle d'acqua sugli anelli di Saturno. Credit: (NASA/JPL/Space Science Institute)

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Identikit Di Sistemi Planetari

Di prossima pubblicazione su A&A i primi due risultati del progetto GAPS - Global Architecture of Planetary Systems. Le accuratissime misure dello spettrometro HARPS-N, installato al Telescopio Nazionale Galileo, stanno aiutando gli astrofisici a delineare, con maggior precisione, importanti caratteristiche delle centinaia, forse migliaia, di sistemi planetari presenti nella nostra Galassia. Alla ricerca di pianeti simili alla Terra e di risposte sulla formazione del nostro Sistema Solare.

Attorno a quali tipi di stelle dobbiamo cercare pianeti? Sono di più i pianeti giganti o quelli di tipo terrestre? Il nostro Sistema Solare è una regola o un’eccezione?

Porsi queste domande vent’anni fa sembrava ai limiti della Fantascienza. Oggi è ricerca astrofisica di punta.

A queste domande cerca di rispondere il progetto GAPS (Global Architecture of Planetary Systems) dell’INAF volto, come dice il nome stesso, ad acquisire una maggior comprensione dell’architettura dei sistemi planetari, quindi delle proprietà strutturali dei pianeti extrasolari e delle dipendenze tra proprietà fisiche dei pianeti e delle stelle che li ospitano. Tutto ciò nel contesto, più ampio, relativo alla comprensione di come si formino e si evolvano i sistemi planetari e in particolare quali tra gli scenari (vedi la scheda), finora invocati, sia il più plausibile. A GAPS contribuiscono astronomi appartenenti a dieci sedi INAF, tra cui il Telescopio Nazionale Galileo, all’Università degli Studi di Padova e di Milano, e ad altri istituti stranieri.

I primi risultati di GAPS, che si avvale dello spettrografo HARPS-N per la cui installazione è stato scelto il Telescopio Nazionale Galileo, alle Canarie, ci confermano gran parte delle osservazioni e deduzioni effettuate finora, le quali ci dicono come sia più probabile trovare pianeti giganti orbitanti attorno a stelle ricche di elementi pesanti, o ad alta metallicità , cioè stelle relativamente giovani rispetto all’età dell’universo.

Questi risultati, presentati in una letter in Astronomy & Astrophysics, ci dicono che non vi sono pianeti orbitanti attorno alla stella a basso contenuto di elementi pesanti HIP 11952. La presenza di due pianeti era stata in precedenza rilevata da un gruppo di astronomi, analizzando dati ottenuti con una strumentazione decisamente meno sofisticata di HARPS-N.

E, sempre dalla raccolta e dall’analisi di dati accuratissimi ottenuti con HARPS-N sul sistema stella-pianeta denominato Qatar-1, a circa 600 anni luce da noi tra le costellazioni del Dragone e di Cefeo, viene un primo articolo sempre sulla rivista A&A.
“Con i dati che abbiamo analizzato e pubblicato abbiamo messo un altro piccolo ma importante tassello al puzzle sulla questione tuttora aperta della caratterizzazione delle proprietà architetturali dei pianeti extrasolari e della loro dipendenza dalle proprietà fisiche della stella ospite…”, spiega Elvira Covino dell’INAF di Napoli che ha guidato lo studio su Qatar-1. “Per esempio, finora non si sono cercati pianeti di tipo terrestre in sistemi dove siano stati rilevati pianeti giganti. Difatti, i pianeti extrasolari sinora scoperti sono molto differenti dai pianeti del Sistema Solare. Molti di essi hanno masse e dimensioni simili a quelle di Giove ma si muovono su orbite molto strette (anche cento volte inferiori alla distanza Terra-Sole) con periodi orbitali di appena qualche giorno. Per Qatar-1 siamo riusciti a raccogliere così tanti dati e di qualità così elevata (Vedi la scheda) che ora possiamo caratterizzare questo sistema con grande precisione. ”

Il team di GAPS ha combinato le misure ad alta precisione, ottenute con HARPS-N, con i dati fotometrici e ne ha potuto così ricavare una visione completa come mai prima d’ora dei parametri orbitali e delle proprietà fisiche del sistema Qatar-1. Qatar-1 contiene quindi uno Hot Jupiter, cioè un pianeta con una massa pari a circa 1,3 volte la massa di Giove, più massiccio di quanto rilevato in precedenza, che orbita su un piano molto ben allineato con l’asse di rotazione della stella e con una eccentricità nulla. La stella ospite, di cui sono state derivate anche le proprietà atmosferiche, ha ora una sua carta di identità precisa: è, come già detto, una stella ricca di elementi chimici più pesanti di idrogeno ed elio ed è anche una delle più deboli attorno alle quali, con osservazioni da terra, sia mai stato rilevato un pianeta. È una nana di tipo spettrale K, di età comparabile con quella del Sole. Ruota lentamente ma mostra anche un’intensa attività sulla sua superficie, cosa che non ci si aspetterebbe in una stella di questo tipo. Questo ci suggerisce che potrebbe essere proprio la forte interazione mareale con il pianeta gigante, che le orbita intorno a distanza ravvicinata, a far sì che l’attività cromosferica sia così intensa. E gli astronomi ritengono che uno scenario possibile sia quello che vedrà cadere il pianeta sulla stella per esserne “ingurgitato”.

Ma a volte, le scoperte vanno anche messe in discussione. Come nel caso della stella HIP 11952 che, nel 2012, era salita alla ribalta perchè scardinava quanto si credeva di aver capito sul ruolo della composizione chimica nei processi di formazione planetaria perché non ci si aspettava che stelle così povere di elementi pesanti (vedi la scheda) potessero avere pianeti giganti che gli orbitassero attorno. Un secondo studio di GAPS ha quindi escluso, proprio grazie all’accuratezza delle misure fornite da HARPS-N (vedi la scheda) , la presenza dei pianeti attorno a HIP 11952. Si è dimostrato che le variazioni, interpretate lo scorso anno come una variazione di velocità radiale e, quindi, come la presenza di pianeti, erano invece dovute a errori di misura indotte dai limiti della strumentazione con cui si erano raccolti i dati.
“Il sistema era importante perché ha una metallicità almeno 15 volte inferiore a quella della seconda stella nana di più bassa metallicità che ospita con sicurezza pianeti giganti…”, ci dice Silvano Desidera dell’INAF di Padova che ha guidato lo studio. “Inoltre, l’analisi che aveva condotto alla scoperta dei due pianeti suggeriva anche la presenza di un terzo pianeta con periodo orbitale intermedio. Le osservazioni con HARPS-N hanno dimostrato una precisione molto migliore rispetto a quella dello strumento usato per la scoperta e ci hanno consentito di concludere che non esistono pianeti giganti a corto periodo attorno a questa stella. Questo risultato rafforza la nostra comprensione dei processi di formazione dei sistemi planetari…”.

Con HARPS-N è stata quindi monitorata la velocità radiale della stella in 120 giorni (vedi la scheda). La velocità radiale mostra una dispersione di 8 metri al secondo che è una misura compatibile con gli errori di misura per una stella così povera di metalli.
Si esclude quindi la presenza dei due pianeti precedentemente rilevati che dovevano avere rispettivamente un periodo orbitale di 290 e 7 giorni e masse comparabili con Saturno e Giove. Si esclude anche una variazione di velocità radiale di 100m/s che aveva dichiarato Setiawan nel 2012.

“Il lavoro da fare verso la comprensione delle architetture planetarie è ancora molto, per questo sono in corso di svolgimento osservazioni con HARPS-N su altri sistemi planetari noti e su stelle candidate e altre sono già in programma…”, ci dice l’attuale chair del progetto Riccardo Claudi, dell’INAF di Padova.

“Quando, nel 2010, è stato siglato l’accordo per il quale INAF avrebbe montato lo spettrografo di nuova generazione HARPS-N sul Telescopio Nazionale Galileo, si è aperta, per la nostra comunità, una concreta opportunità di diventare protagonisti mondiali della ricerca dei pianeti extrasolari. Nel 2012, con l’entrata in funzione dello strumento, eravamo già pronti a sfruttare nel modo più efficace possibile il tempo a disposizione della comunità italiana. Come? Raccogliendo i potenziali interessati in un programma sinergico e strutturato proprio per massimizzare il ritorno scientifico delle osservazioni effettuate con HARPS-N. E’ nato così GAPS.
In sostanza, ora che con HARPS-N si può, diventa obbligatorio basarsi su misure sempre più raffinate dei parametri orbitali e su determinazioni sempre più accurate delle proprietà fisiche della stella e dei pianeti. Siamo certi che presto arriveranno altri entusiasmanti risultati!”

A cura di Caterina Boccato

Fonte:
http://www.media.inaf.it/2013/04/02/identikit-di-sistemi-planetari

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Una Banda Di Quasar In Azione

Uno studio basato su immagini del telescopio spaziale Hubble rivela come i quasar, che sono tra gli oggetti più luminosi dell'Universo, abbiano rallentato la formazione delle galassie nell'Universo primordiale. Strappando gli elettroni dagli atomi di elio e riscaldando il gas al punto da impedirgli di formare nuove stelle.

Una forma di groviera. Così descrive l’Universo primordiale Michael Shull dell’Università del Colorado a Boulder, autore di uno studio appena pubblicato su Astrophysical Journal. In cui, assieme ai suoi colleghi, parte dall’analisi di un quasar osservato grazie al telescopio spaziale Hubble per spiegare come questi oggetti, nelle prime fasi di vita dell’Universo, agissero insieme per “svuotare” intere zone del mezzo intergalattico producendo appunto una struttura a buchi, di cui ancora si osservano le tracce.

Protagonista dello studio è il quasar HS1700+6416, uno dei più brillanti dell’Universo. I quasar sono nuclei di galassie attive e sono tra gli oggetti più luminosi dell’Universo. Vengono usati dagli astrofisici come “fari” per illuminare le zone più antiche e remote dell’Universo, e in questo caso ha permesso agli astronomi di studiare il materiale gassoso posto fra noi e il quasar, grazie a uno spettrografo montato sul telescopio Hubble. E hanno usati i dati per fare ipotesi sul modo in cui quasar di quel tipo influenzano l’ambiente cosmico che li circonda.

In un periodo della storia dell’Universo chiamato “era della reionizzazione dell’elio”, avvenuto circa 11 miliardi di anni fa, si pensa che lampi di radiazione ionizzante provenienti dai buchi neri al centro dei quasar abbiano strappato via gli elettroni dagli atomi di elio. Nel caso di HS1700+6416, “crediamo che questo oggetto assieme ad altri quasar collaterali, posti fuori dalla vista del telescopio, abbiano reionizzato il gas provenienti da diverse direzioni, cosa che ha impedito al gas di collassare per effetto della gravità e formare nuove generazioni di stelle” siega Shull. Da qui l’effetto “groviera”, con i quasar che ripuliscono intere zone dal gas di elio neutrale creando così dei “buchi” in cui passa la radiazione utlravioletta raccolta dal telescopio spaziale Hubble. Questo processo, per altro, avrebbe rallentato la formazione delle galassie. Infatti la radzazione proveniente dai grandi quasar avrebbe riscaldato il gas ben oltre i 20.000 gradi Celsius, una temperatura a cui diventa più difficile per le protogalassie tenere insieme il gas di cui erano formate. “In un certo senso, era una specie di riscaldamento globale intergalattico” dice Shull.

Lo studio suggerisce peraltro che la reionizzazione dell’elio sia avvenuta più tardi di quanto si credeva. “Inizialmente credevamo che fosse avvenuta 12 miliardi di anni fa, ma gli ultimi dati dicono che è più probabilmente successo tra 10 e 11 miliardi di anni fa, cosa che ci ha sopreso” continua Shull.

A Cura Di Nicola Nosengo

Fonte:
http://www.media.inaf.it/2013/03/22/una-banda-di-quasar-in-azione/

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Così Esplose la supernovae Keplero

Secondo il team che ha condotto un recente studio basandosi su dati del telescopio spaziale Chandra della NASA, la supernova del 1604 osservata da Keplero sarebbe esplosa in un sistema binario composto da una gigante rossa e una nana bianca. Eccezione o regola nelle esplosioni classificate come tipo Ia? La risposta definitiva non c'è ancora.

Sono passati più di quattro secoli da quando nel 1604 Keplero identificò un nuovo astro nel cielo, apparso all’improvviso e brillante più di tutte le altre stelle, scomparso poi alla vista dopo alcuni mesi. Quell’evento, inspiegabile all’epoca, era associato all’esplosione di una supernova, l’ultima che sia avvenuta nella nostra Galassia.

Un fenomeno che, grazie ai più avanzati strumenti a disposizione degli astrofisici, ha ancora oggi molto da rivelare. Gli ultimi studi condotti su quel che rimane di questa gigantesca esplosione, ovvero una nube di gas e polveri in espansione, condotti con le osservazioni nei raggi X del telescopio spaziale Chandra della NASA hanno INFATTI permesso di ricostruire come si sia prodotta la supernova di Keplero.

Secondo Mark Burkley, della North Carolina State University, che ha guidato il team coinvolto nello studio, l’esplosione è stata innescata in un sistema stellare binario in cui un astro era una nana bianca e l’altro una gigante rossa, dando vita a quella che viene chiamata una Supernova di tipo Ia. Viene così confermato uno dei due possibili scenari oggi più accreditati per l’innesco di questi fenomeni, scartando invece la possibilità che l’esplosione sia avvenuta in seguito alla fusione di due nane bianche. “Non possiamo certo dire che sia così per tutte le supernovae di tipo Ia, ma la nostra analisi per quella di Keplero ci fa ritenere che sia stata innescata da una nana bianca che ha strappato materia da una compagna” dice Burkley. “Capire come avvengano queste esplosioni è fondamentale per migliorare i processi per la misura delle distanze cosmiche in cui vengono utilizzati questi oggetti celesti”.

I ricercatori sono giunti a queste conclusioni analizzando le immagini nei raggi X di Chandra in cui si evidenzia una struttura discoidale in prossimità del centro del resto della supernova, interpretata come il risultato della collisione tra il materiale espulso dalla supernova e quello presente attorno alla gigante rossa prima dell’esplosione, anche se non viene esclusa la possibilità che quello osservato possa essere semplicemente il pulviscolo associato all’esplosione. A rafforzare però la convinzione che questo disco sia legato alla compagna della stella esplosa ci sono due ulteriori indizi: il primo è dato dalla presenza in esso di tracce significative di magnesio, elemento chimico che non viene prodotto in maniera così massiccia in un evento di tipo Ia. Il secondo è che una struttura molto simile per estensione e posizione e riconducibile a brandelli di stella espulsi da venti stellari piuttosto che veri e propri resti di supernova sia stata osservata da un altro telescopio spaziale, Spitzer, ma questa volta nell’infrarosso.

Foto In alto:
Il resto della supernova di Keplero apparsa nel 1604 e ripresa oggi dal telescopio spaziale chandra della NASA nei raggi X. L'area tratteggiata è la struttura a disco che sarebbe dovuta all'impatto del materiale esplulso dalla supernova con il disco di gas e polveri attorno alla gigante rossa prima dell'esplosione. Crediti: NASA/CXC/NCSU/M.Burkey et al

A Cura Di Antonio Marro

Fonte:
http://www.media.inaf.it/2013/03/18/mondi-a-confronto/

Quattro Mondi Alieni Dalla Chimica Impossibile

Emergono combinazioni chimiche sorprendenti dalla prima analisi spettroscopica di quattro pianeti a 128 anni luce da noi. Metano, ammoniaca, anidride carbonica e acetilene appaiono distribuiti in modi mai immaginati.

Non solo li hanno visti: ne hanno pure catturato la firma chimica. Ed è una firma che lascia sbalorditi. Oggetto di quest’impresa notevole, i cui risultati sono usciti sull’ultimo numero di The Astrophysical Journal, è il sistema planetario in orbita attorno a HR 8799, una stella a 128 anni luce dalla Terra. Di pianeti extrasolari e di sistemi planetari se ne conoscono a centinaia, ma nella maggior parte dei casi ciò che di essi è possibile osservare è solo un’ombra, un effetto indiretto: come l’occultazione della stella ospite, o le perturbazioni gravitazionali che essa subisce. A maggior ragione, dunque, quest’osservazione ha una portata storica: per la prima volta non solo sono stati osservati direttamente quattro pianeti, ma si sono pure ottenuti i loro spettri. Tutto in un colpo solo.

Per ottenerli, gli astronomi hanno fatto ricorso a una suite di strumenti e software, battezzata Project 1640, installata sul telescopio Hale, in California, al Palomar Observatory. Una suite composta, anzitutto, da un sistema di ottica adattiva avanzatissimo, capace di correggere milioni di volte al secondo le aberrazioni introdotte dalla turbolenza dell’atmosfera terrestre. Poi un coronografo, in grado di rimuovere con precisione l’accecante luce della stella madre, da 1 a 10 milioni di volte più intensa di quella dei pianeti. Ancora, uno spettrografo che sforna immagini al ritmo di 30 al secondo. E, infine, un sensore di fronte d’onda.

Ma cosa ci dicono, gli spettri così ottenuti? In breve, che là fuori la natura mostra una varietà inaspettata: un apparente squilibrio chimico tale da rimettere in discussione cos’è normale e cosa no. Ammoniaca e metano, per esempio: ci si attendeva che le due molecole, in mondi dalle temperature non troppo estreme, tendessero a convivere, seppure in proporzioni variabili. E invece è saltato fuori che nei quattro pianeti attorno a HR 8799 può esserci anche solo l’una o solo l’altro. Questo nonostante la temperatura media sia, almeno secondo gli standard astronomici, relativamente tiepida: di poco superiore ai 700 gradi. C’è poi dell’anidride carbonica, e fin qui nulla d’anomalo, ma anche dell’acetilene: una molecola mai osservata prima in un pianeta extrasolare.

«Sono risultati molto strani», conferma il primo autore dell’articolo, Ben Oppenheimer, dell’American Museum of Natural History. «Questi pianeti caldi e “rossi” sono diversi da qualsiasi altro oggetto dell’Universo conosciuto. Tutti e quattro hanno spettri diversi fra loro, e tutti e quattro mostrano peculiarità. Insomma, i teorici avranno parecchio da lavorare».

Provando a riassumerlo schematicamente, ecco l’insolito quartetto che s’è parato innanzi a Oppenheimer e colleghi: assegnando ai quattro pianeti le lettere da ‘b’ a ‘e’, come fanno gli astronomi, risulta che ‘b’ sembra aver tutto fuorché il metano, a ‘c’ mancano sia il metano sia l’anidride carbonica, a ‘d’ difetta invece l’ammoniaca mentre ad ‘e’ mancano ammoniaca e metano. In compenso, sembra che su tutti ci sia un cielo almeno parzialmente nuvoloso, come si deduce dall’abbondanza della componente “rossa” negli spettri. E per fortuna, verrebbe da dire, visto che la stella ospite, HR 8799, oltre a esibire un comportamento quanto mai ballerino (la sua luminosità varia dell’8% in appena due giorni), emette raggi ultravioletti in quantità mille volte superiore al Sole.

Una buona crema protettiva, in ogni caso, non basterebbe, spiega Ian Parry, della Cambridge University, fra i coautori dell’articolo: «Dagli spettri si deduce chiaramente che questi quattro mondi sono troppo tossici e troppo caldi per ospitare la vita come noi la conosciamo. Ma la cosa veramente interessante sono le prospettive delle tecniche che abbiamo sviluppato: tecniche che un giorno saranno in grado di offrirci la prima prova certa dell’esistenza della vita su un pianeta al di fuori del sistema solare».

A cura di Marco Malaspina

Foto di apertura
In queste immagini, il procedimento seguito per ottenere gli spettri. (i) il telescopio punta la stella: si può notare l’ombra del coronografo; (ii) viene attivato il sistema di ottica adattiva: l’immagine diventa molto più nitida; (iii) la stella viene occultata dal coronografo e si dà inizio a un’esposizione di 5 minuti; (iv) viene calibrato il sensore di fronte d’onda, che permette la rimozione degli effetti dovuti a difetti delle ottiche; (v) i dati vengono processati da un algoritmo sviluppato ad hoc, ed emergono chiaramente i quattro pianeti.

Fonte:
http://www.media.inaf.it/2013/03/12/esopianeti-spettroscopia/

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Il Prgetto VIPERS Mostra Un Universo-Ragnatela

Un team internazionale di astronomi guidati da ricercatori dell’INAF presenta i primi risultati del grande progetto che sta ricostruendo la struttura a grande scala dell’Universo quando questo aveva circa metà della sua età attuale. Misurando la distanza di 55.000 galassie con il VLT dell’ESO, è stata prodotta una mappa della distribuzione di materia con un’estensione e un dettaglio mai raggiunti prima a quest’epoca cosmica.

Una ragnatela cosmica che si estende per miliardi di anni luce, fatta di galassie, gas, polveri, ma anche di numerose zone apparentemente sgombre di materia visibile, dove invece potrebbe annidarsi quella ‘oscura’. Ecco il primo spettacolare colpo d’occhio dell’Universo realizzato nell’ambito del progetto VIPERS (VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey), sviluppato da un team internazionale coordinato da ricercatori dell’INAF e a cui partecipano colleghi di varie Università italiane . VIPERS utilizza lo spettrografo VIMOS installato al Very Large Telescope (VLT) dell’ESO per ricostruire la distribuzione spaziale delle galassie quando l’Universo aveva circa metà dell’età attuale, ovvero attorno a 7 miliardi di anni. La novità del progetto è nella combinazione senza precedenti delle dimensioni del volume esplorato e del dettaglio con cui la struttura a grande scale viene ricostruita. L’ambizioso obiettivo è quello di misurare le distanze di circa 100.000 galassie in un volume di quasi due miliardi di anni-luce cubici per ricostruirne la loro distribuzione tridimensionale. I risultati, molto attesi, cominciano ad arrivare: sono stati infatti presentati una serie di articoli inviati alla rivista Astronomy&Astrophysics e pubblicati online su arxiv.org che si basano sulle prime 55.000 galassie finora osservate. “È il primo traguardo di un lavoro iniziato nel 2008 e che richiederà altri 3 anni per essere completato” commenta Luigi Guzzo, dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, coordinatore generale del progetto.

Il primo e più spettacolare risultato fornito da questi dati è nelle mappe della distribuzione delle galassie basate sulle nuove misure di distanza che mostrano come già a quell’epoca l’Universo fosse organizzato in grandi strutture filamentose, che connettono gli ammassi di galassie e circondano ampie zone vuote. E’ il cosiddetto Cosmic Web, la ragnatela cosmica che i ricercatori spiegano come il risultato dell’amplificazione da parte della forza di gravità di piccole perturbazioni nell’Universo primordiale. La struttura è analoga a quella osservata nell’Universo più vicino a noi, ma rappresenta un fotogramma intermedio del film cosmico, scattato circa 7 miliardi di anni fa e per di più dettagliatissimo e molto esteso. Un fondamentale passo in avanti che ci permette di avere a disposizione, per la prima volta, una visione d’assieme dell’Universo a queste epoche. Grazie all’estensione di queste mappe, il team di VIPERS è stato in grado di produrre già con il campione attuale dei risultati che migliorano significativamente la nostra conoscenza sia delle proprietà globali della popolazione di galassie, sia della loro distribuzione spaziale a grande scala.

Il livello di disomogeneità alle diverse scale (galassie, ammassi di galassie, filamenti) è infatti strettamente legato alle proprietà delle componenti fondamentali dell’Universo. Quanta e quale materia oscura è necessaria per spiegare ciò che vediamo? Che cosa produce l’accelerazione dell’espansione che oggi osserviamo? È la cosiddetta energia oscura oppure in realtà stiamo usando una teoria non corretta per descrivere l’Universo su queste scale? Tra i principali obiettivi di VIPERS c’è quello di fornire risposte a questi interrogativi. Uno dei lavori in fase di pubblicazione mostra che la distribuzione e le velocità delle galassie sono compatibili con le previsioni della Relatività Generale e confermano quindi la necessità di inserire una forma di energia oscura nelle relative equazioni, per spiegare l’espansione accelerata.

Un altro degli articoli in corso di pubblicazione presenta una misura molto precisa del numero di galassie di grande massa già presenti nell’Universo quando questo aveva 7 miliardi di anni. “Avere a disposizione queste informazioni per campioni di centinaia di migliaia di galassie – come sarà il caso di VIPERS al termine del progetto tra tre anni - permette di identificare nel dettaglio i processi e le leggi fisiche che ne regolano l’evoluzione, informazioni che possono essere fraintese se si usano campioni troppo piccoli e non rappresentativi di simili oggetti celesti” commenta Micol Bolzonella dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Bologna, che nel progetto coordina gli studi di evoluzione delle galassie.

A cura di Marco Galliani

Foto di apertura
La distribuzione nello spazio delle 55.000 galassie che compongono l’attuale campione PDR-1 della survey VIPERS. Le due “fette” di torta corrispondono ai due campi W1 e W4 in cui sono state compiute le misure. L’osservatore in questa immagine è situato al vertice immaginario dei due pseudo-coni, fuori dallo schermo a destra dell’immagine. La dimensione delle fette in lunghezza corrisponde a 6 miliardi di anni luce riportati all’epoca attuale. Crediti: © VIPERS Collaboration

Fonte:
http://www.media.inaf.it/2013/03/12/universo-ragnatela/

Osservati Effetti Estremi di Un Buco Estremo Supermassiccio

Osservati per la prima volta con certezza gli effetti estremi di un buco nero supermassiccio in rapida rotazione sulla radiazione X emessa dalla regione intorno ad esso. Un risultato di grande importanza per testare le predizioni della Teoria Generale della Relatività di Einstein e che fornisce agli astrofisici informazioni fondamentali per ricostruire la storia dell’evoluzione dei buchi neri di grande massa e delle galassie che li ospitano. A guidare il team internazionale di ricercatori che ha realizzato lo studio è Guido Risaliti, dell’INAF.

Che il buco nero al centro della galassia NGC 1365 fosse un tipo piuttosto speciale gli astrofisici lo sapevano già da diverso tempo. La sua massa è infatti di quelle che non passano certo inosservate, dato che dovrebbe aggirarsi attorno ai due milioni di volte quella del nostro Sole. Quello che però emerge da uno studio presentato nell’ultimo numero della rivista Nature e guidato da Guido Risaliti, dell’Osservatorio Astrofisico di Arcetri dell’INAF è anche la sua straordinaria velocità di rotazione. Tanto elevata che per spiegare le caratteristiche della radiazione X emessa bisogna chiamare in causa la Teoria della Relatività Generale di Einstein. Un risultato fondamentale ottenuto grazie alle osservazioni di due degli osservatori spaziali oggi più avanzati per lo studio dell’astrofisica dell’estremo, XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea e NuSTAR della NASA, in orbita dal giugno scorso.

“Prima di queste osservazioni combinate, non potevamo dire con certezza se la deformazione dei profili della radiazione X dei buchi neri già osservati con XMM-Newton fossero dovuti a fenomeni relativistici legati a rapidissima rotazione o invece a nuvole di gas e polveri presenti attorno ad essi” spiega Guido Risaliti. “I modelli teorici che descrivono e riproducono l’andamento dello spettro dei raggi X nei due diversi scenari fornivano, per entrambi, risultati in grado di spiegare piuttosto bene gli andamenti registrati”.

A superare questa incertezza hanno contribuito le prime osservazioni del nuovo telescopio spaziale NuSTAR lanciato dalla NASA nel giugno scorso. Come ‘bersaglio’ iniziale NuSTAR ha puntato la galassia NGC 1365, distante circa 60 milioni di anni luce che ospita nel suo centro un buco nero di grande massa, già scandagliato nei raggi X da XMM-Newton. Poiché NuSTAR è in grado di registrare radiazione in una frequenza più alta rispetto a XMM, è riuscito ad aggiungere il “colore mancante” nello spettro di emissione X del buco nero, decisivo per ottenere una spiegazione univoca di quanto osservato. “Le osservazioni di NuSTAR del buco nero al centro della galassia NGC 1365, insieme a quelle di XMM ci hanno permesso di affermare con certezza che quel ‘mostro’ ruota a una velocità elevatissima, vicina a quella massima consentita dalla Teoria della Relatività Generale di Einstein” prosegue Risaliti.

Un risultato, quello ottenuto per NGC 1365, di primaria importanza per migliorare la comprensione della fisica dei buchi neri e per poter testare le predizioni fornite dalla Teoria della Relatività, ma non solo. I buchi neri supermassicci, che possiedono masse di milioni o addirittura miliardi di volte quella del Sole, hanno infatti raggiunto questa ‘stazza’ nel tempo, secondo processi molto diversi tra loro: per accrescimento continuo e ordinato, ‘risucchiando’ progressivamente materiale da stelle e gas circostanti oppure in modo più violento, dallo scontro e fusione di buchi neri più piccoli. In base a queste differenti storie evolutive, si può prevedere una differente velocità di rotazione del buco nero risultante. Quindi, misurare la vorticosità di un buco nero fornisce informazioni fondamentali sulla storia del suo accrescimento e quindi di tutta la galassia che lo ospita.

“Nel caso di NGC 1365 riteniamo che questo accrescimento sia avvenuto in modo continuo, tramite il progressivo accrescimento di materiale che spiraleggiando attorno al buco nero gli trasferisce energia, accelerandone la sua rotazione” prosegue Risaliti. “Adesso ci aspetta ancora tanto lavoro e non vediamo l’ora di sfruttare questa tecnica su altri buchi neri, forti dei risultati precedentemente acquisiti dal solo satellite europeo XMM-Newton di cui adesso ci possiamo fidare di più, in quanto abbiamo verificato che l’interpretazione basata sulla Relatività Generale è quella corretta”.

A cura di Marco Galliani

Fonte
http://www.media.inaf.it/2013/02/27/che-trottola-quel-buco-nero/

Osservati Effetti Estremi di Un Buco Estremo Supermassiccio

Osservati per la prima volta con certezza gli effetti estremi di un buco nero supermassiccio in rapida rotazione sulla radiazione X emessa dalla regione intorno ad esso. Un risultato di grande importanza per testare le predizioni della Teoria Generale della Relatività di Einstein e che fornisce agli astrofisici informazioni fondamentali per ricostruire la storia dell’evoluzione dei buchi neri di grande massa e delle galassie che li ospitano. A guidare il team internazionale di ricercatori che ha realizzato lo studio è Guido Risaliti, dell’INAF.

Che il buco nero al centro della galassia NGC 1365 fosse un tipo piuttosto speciale gli astrofisici lo sapevano già da diverso tempo. La sua massa è infatti di quelle che non passano certo inosservate, dato che dovrebbe aggirarsi attorno ai due milioni di volte quella del nostro Sole. Quello che però emerge da uno studio presentato nell’ultimo numero della rivista Nature e guidato da Guido Risaliti, dell’Osservatorio Astrofisico di Arcetri dell’INAF è anche la sua straordinaria velocità di rotazione. Tanto elevata che per spiegare le caratteristiche della radiazione X emessa bisogna chiamare in causa la Teoria della Relatività Generale di Einstein. Un risultato fondamentale ottenuto grazie alle osservazioni di due degli osservatori spaziali oggi più avanzati per lo studio dell’astrofisica dell’estremo, XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea e NuSTAR della NASA, in orbita dal giugno scorso.

“Prima di queste osservazioni combinate, non potevamo dire con certezza se la deformazione dei profili della radiazione X dei buchi neri già osservati con XMM-Newton fossero dovuti a fenomeni relativistici legati a rapidissima rotazione o invece a nuvole di gas e polveri presenti attorno ad essi” spiega Guido Risaliti. “I modelli teorici che descrivono e riproducono l’andamento dello spettro dei raggi X nei due diversi scenari fornivano, per entrambi, risultati in grado di spiegare piuttosto bene gli andamenti registrati”.

A superare questa incertezza hanno contribuito le prime osservazioni del nuovo telescopio spaziale NuSTAR lanciato dalla NASA nel giugno scorso. Come ‘bersaglio’ iniziale NuSTAR ha puntato la galassia NGC 1365, distante circa 60 milioni di anni luce che ospita nel suo centro un buco nero di grande massa, già scandagliato nei raggi X da XMM-Newton. Poiché NuSTAR è in grado di registrare radiazione in una frequenza più alta rispetto a XMM, è riuscito ad aggiungere il “colore mancante” nello spettro di emissione X del buco nero, decisivo per ottenere una spiegazione univoca di quanto osservato. “Le osservazioni di NuSTAR del buco nero al centro della galassia NGC 1365, insieme a quelle di XMM ci hanno permesso di affermare con certezza che quel ‘mostro’ ruota a una velocità elevatissima, vicina a quella massima consentita dalla Teoria della Relatività Generale di Einstein” prosegue Risaliti.

Un risultato, quello ottenuto per NGC 1365, di primaria importanza per migliorare la comprensione della fisica dei buchi neri e per poter testare le predizioni fornite dalla Teoria della Relatività, ma non solo. I buchi neri supermassicci, che possiedono masse di milioni o addirittura miliardi di volte quella del Sole, hanno infatti raggiunto questa ‘stazza’ nel tempo, secondo processi molto diversi tra loro: per accrescimento continuo e ordinato, ‘risucchiando’ progressivamente materiale da stelle e gas circostanti oppure in modo più violento, dallo scontro e fusione di buchi neri più piccoli. In base a queste differenti storie evolutive, si può prevedere una differente velocità di rotazione del buco nero risultante. Quindi, misurare la vorticosità di un buco nero fornisce informazioni fondamentali sulla storia del suo accrescimento e quindi di tutta la galassia che lo ospita.

“Nel caso di NGC 1365 riteniamo che questo accrescimento sia avvenuto in modo continuo, tramite il progressivo accrescimento di materiale che spiraleggiando attorno al buco nero gli trasferisce energia, accelerandone la sua rotazione” prosegue Risaliti. “Adesso ci aspetta ancora tanto lavoro e non vediamo l’ora di sfruttare questa tecnica su altri buchi neri, forti dei risultati precedentemente acquisiti dal solo satellite europeo XMM-Newton di cui adesso ci possiamo fidare di più, in quanto abbiamo verificato che l’interpretazione basata sulla Relatività Generale è quella corretta”.

A cura di Marco Galliani

Fonte
http://www.media.inaf.it/2013/02/27/che-trottola-quel-buco-nero/

Nascita di un Protopianeta

Potrebbe essere la prima osservazione diretta di un pianeta in formazione, ed è stata fatta grazie al Very Large Telescope dell'ESO. E' probabilmente un pianeta gassoso gigante nell'anello di polvere e gas che circonda la giovane stella HD 100546.

Usando il Very Large Telescope dell’ESO gli astronomi hanno scoperto quello che potrebbe essere un protopianeta ancora “incubato” in un disco di gas e polvere stellare.

Il team internazionale di ricercatori guidato da Sascha Quanz (ETH Zurich – Svizzera) ha studiato questo disco di gas che circonda la giovane stella HD 100546, a 335 anni luce dalla Terra. A sorprenderli è stato il fatto di scoprire che molto probabilmente si tratta di un pianeta in via di formazione: se così fosse sarebbe un pianeta gigante, vale a dire un pianeta gassoso come Giove. Il neo-pianeta orbita sei volte ad una distanza pari a circa sei volte quella della Terra dal Sole.

«Sarebbe la prima volta che gli scienziati possono studiare realmente la nascita di un pianeta dalla A alla Z», senza ricorrere a simulazioni al computer, ha detto Quanz.

Il candidato pianeta intorno a HD 100546 è stato rivelato come una piccola macchia nel disco circumstellare, grazie allo strumento NACO ad ottica adattiva montato sul VLT dell’ESO, in combinazione con tecniche pionieristiche di analisi dati. Le osservazioni sono state fatte con il coronografo di NACO, che opera nel vicino infrarosso e occulta la luce brillante proveniente dalla stella nella posizione del candidato protopianeta. Alcune strutture nel disco di polvere circumstellare, probabilmente causate dall’interazione tra il pianeta e il disco, sono state individuate nella zona del possibile protopianeta. Inoltre ci sono indicazioni che i dintorni del protopianeta possano essere riscaldati dal processo di formazione.

«La ricerca di nuovi esopianeti è una delle frontiere più interessanti dell’astronomia – ha detto Asam Amara, membro del team di ricercatori – ed è possibili ottenere immagini del genere solo grazie alle nuove strumentazioni e tecnologie sviluppate nella ricerca cosmologica».

Anche se il protopianeta è la spiegazione più probabile di questa osservazione, sono necessarie ulteriori osservazioni più approfondite per confermare l’esistenza del pianeta e scartare altri scenari plausibili. Tra le altre spiegazioni è possibile, anche se improbabile, che il segnale rivelato possa provenire da una sorgente di fondo. È anche possibile che il nuovo oggetto possa essere non un protopianeta ma un pianeta completamente formato che è stato espluso dalla sua orbita originale vicino alla stella. Se si confermerà che il nuovo oggetto intorno a HD 100546 è un pianeta in formazione avvolto nel disco di gas e polvere della stella madre, questo diventerà un laboratorio unico in cui studiare il processo di formazione di un nuovo sistema planetario.

A cura di Redazione Media INAF

Fonte
http://www.media.inaf.it/2013/02/28/nascita-di-un-protopianeta/

Il Mistero Del Terzo Anello

I dati della missione Radiation Belt Storm Probes della NASA mostrano un fenomeno del tutto inaspettato: a settembre, una terza fascia di Van Allen si è aggiunta per qualche settimana alle prime due, per poi scomparire alla fine del mese. Il commento di Ilaria Ermolli (INAF).

Che diavolo era, quel terzo anello comparso per qualche settimana tra le fasce di Van Allen, che nessuno si aspettava e che invece gli strumenti della missione NASA RBSP hanno rivelato?

Se lo chiedono su Science di questa settimana Dan Baker dell’Università del Colorado e i suoi colleghi. Tutti membri del team che ha sviluppato gli strumenti Relativistic Electron-Proton Telescope (REPT) a bordo delle due sonde gemelle della missione Radiation Belt Storm Probes, lanciate la scorsa estate per studiare le fasce di Van Allen. Scoperte nel 1958 grazie ad alcune delle prime sonde NASA (Pioneer ed Explorer), la fasce si presentano come due “ciambelle” distinte, fatte di elettroni ad alta energia, che circondano il pianeta Terra.

“Le fasce di Van Allen proteggono dalle radiazioni lo spazio esterno della Terra” spiega Ilaria Ermolli dell’Osservatorio Astronomico di Roma dell’INAF. “Fasce di radiazione simili alle fasce di Van Allen sono osservate attorno ad altri pianeti del sistema solare, sostenute dai rispettivi campi magnetici planetari. Si ritiene che le due fasce siano generate da processi diversi. La fascia più interna, costituita principalmente da protoni energetici, è il prodotto del decadimento di neutroni che derivano da collisioni di raggi cosmici nell’alta atmosfera. La fascia più esterna è invece formata principalmente da elettroni iniettati nella regione da tempeste geomagnetiche”.

Ma quando i ricercatori americani hanno acceso gli strumenti delle loro sonde, le prima destinate a studiare quelle strutture da vicino, non hanno letteralmente creduto ai loro occhi. Se all’inizio le fasce erano due, come si è sempre saputo, ai primi di settembre ne è apparsa una terza: l’anello esterno è sembrato comprimersi verso il basso, mentre un anello di elettroni aggiuntivo, meno compatto, si formava al di sopra di esso, più lontano dalla superficie terrestre. L’anello “magazzino” intermedio è rimasto intatto nelle settimane successive, mentre quello più lontano ha iniziato presto a dissolversi. Durante la terza settimana di settembre, una potente onda d’urto interplanetaria, proveniente dal Sole, ha spazzato via tanto l’anello intermedio quanto quello più esterno. Dopodiché, gradualmente, si è riformata l’abituale struttura a due anelli.

“Lo spazio tra le due fasce, chiamato zona di sicurezza, non è popolato di particelle” spiega ancora Ermolli. “Esplosioni solari dovute all’evoluzione del campo magnetico nell’atmosfera della stella e processi legati alla propagazione del vento solare possono tuttavia iniettare particelle in questa regione. Le misure effettuate dalle sonde RBSP mostrano la creazione di una terza fascia di radiazione tra quella esterna e interna, popolata di elettroni relativistici, che persistono nella nuova regione per alcune settimane, con un decadimento progressivo. L’evoluzione delle caratteristiche del plasma nella nuova fascia di radiazione osservata dalle sonde è risultata dipendere dall’evoluzione delle proprietà delle particelle nella fascia di radiazione più esterna a seguito di cambiamenti nella velocità del vento solare, nel campo magnetico interplanetario e nell’attività geomagnetica. Le misure effettuate dalle sonde RBSP hanno mostrato una struttura delle fasce di radiazione che circondano la Terra inattesa, che non può ancora essere spiegata con le teorie attuali”.

E in effetti, “Non abbiamo idea di quanto spesso possa accadere questo fenomeno” ammette Dan Baker. “Forse è molto frequente ma non abbiamo mai avuto gli strumenti per osservarlo”.

Ci è voluta pure una certa fortuna per osservarlo: lo strumento REPT doveva in teoria essere acceso un mese dopo il lancio, quando sarebbe stato troppo tardi per osservare la terza fascia. Ma Baker e i suoi colleghi si erano battuti con i responsabili della missione per accenderlo prima degli altri strumenti, in modo da sfruttare al meglio le sinergie con un altro strumento a bordo delle sonde (si chiama SAMPEX) che raccoglie dati simili.

“Ora possiamo offrire queste osservazioni ai teorici che provano a costruire modelli di quello che succede nelle fasce di Van Allen” dice Shri Kanekal, deputy mission scientist della missione al Goddard Space Flight Center della NASA. “Perché la terza fascia è durata per quattro settimane? Perché la struttura cambia? Tutte informazioni che ci insegneranno qualcosa di più su quanto accade nell spazio attorno a noi”.

Conclude Ilaria Ermolli: “La comprensione dei fenomeni che hanno luogo nelle fasce di radiazione della Terra ha importanti ricadute pratiche ed economiche negli ambiti dell’operatività e progettazione dei satelliti artificiali e della programmazione delle missioni spaziali umane e robotiche, anche ai fini della sicurezza degli astronuati e del funzionamento della strumentazione a bordo dei satelliti. Con il programma ESA SSA (Space Situational Awarness) e vari progetti finanziati dalla Commissione Europea -ai quali partecipano attivamente anche vari ricercatori INAF- dedicati allo studio e al monitoraggio della meteorologia e del clima spaziali, anche l’Europa sta acquisendo la capacità di studiare e monitorare i fenomeni che potrebbero danneggiare i satelliti lanciati in orbita o le infrastrutture a terra, a causa degli effetti della variabilità del Sole nell’eliosfera e nello spazio circumterrestre.

A cura di Nicola Nosengo

Foto:
Rappresentazione artistica di una delle sonde RBSP (JHU/APL)

Fonte
http://www.media.inaf.it/2013/02/28/il-mistero-del-terzo-anello/

Pianeti Attorno A Stelle Morenti

Secondo alcuni ricercatori statunitensi, rilevare ossigeno nell'atmosfera di un pianeta orbitante attorno a una nana bianca sarebbe più facile che nel caso di una stella simile al Sole. In futuro gli astronomi esploreranno circa 500 nane bianche alla ricerca di nuovi pianeti, utilizzando il James Webb Space Telescope, il cui lancio è previsto nel 2018.

Il posto migliore dove cercare pianeti abitabili potrebbe essere attorno alle stelle morenti, le nane bianche. Lo sostengono alcuni ricercatori guidati da Avi Loeb, del Centro di Astrofisica alla Harvard-Smithsonian, che hanno presentato un modello teorico sui pianeti rocciosi simili alla Terra orbitanti, appunto, attorno a delle nane bianche.

Secondo il modello, sarebbe molto più facile localizzare ossigeno attorno a questo tipo di pianeti, piuttosto che nell’atmosfera di quelli che orbitano attorno a stelle simili al Sole.

Quando le stelle di tipo solare (quelle che presentano caratteristiche simili alla nostra stella madre) concludono il loro ciclo di vita, si liberano letteralmente degli strati esterni, lasciando scoperto un nucleo caldo conosciuto, appunto, come “nana bianca”. È la fase terminale di una stella: questa si raffredda e piano piano si spegne, ma potrebbe trattenere ancora calore sufficiente a riscaldare pianeti per miliardi di anni.

Ma prima una stella deve passare per la fase “gigante rossa”, quando distrugge o ingloba tutto ciò che incontra, compresi pianeti limitrofi. Per questo motivo un pianeta in orbita attorno a una nana bianca dovrebbe esserci arrivato una volta conclusa la fase della gigante rossa. Ma questo è possibile, spiegano i ricercatori: potrebbe formarsi dai detriti e gas rimasti dopo l’esplosione (sarebbe quindi un “pianeta di seconda generazione”) o migrare verso la nana bianca da un altro sistema. Dovrebbe orbitare a una distanza molto ravvicinata alla stella, proprio perché le nane bianche sono molto più piccole e deboli del Sole. Un pianeta papabile alla vita dovrebbe concludere la sua orbita ogni 10 ore a una distanza di circa 1,6 mila chilometri.

I ricercatori setacceranno circa 500 nane bianche e sperano di trovare almeno qualche pianeta roccioso. Da lì cominceranno gli studi. Adotteranno il metodo del transito, vale a dire approfittare del passaggio di un pianeta di fronte alla stella madre per rilevare la diminuzione di luminosità della curva di luce di una stella. Non è un aspetto da sottovalutare, perché la luce con cui la stella avvolge il pianeta, lascia nell’atmosfera dei segni (come delle impronte), che evidenziano la presenza di vapore acqueo od ossigeno, che è notoriamente segno della possibilità di vita su un pianeta. Viste le piccole dimensioni delle nane bianche, un pianeta che passasse davanti a una di esse bloccherebbe una grande parte della sua luce, e sarebbe quindi particolarmente facile da studiare.

Entro la fine di questo decennio (nel 2018) dovrebbe andare in orbita il telescopio spaziale James Webb (JWST) di NASA/ESA/CSA, probabile successore di Hubble nel campo dell’osservazione infrarossa. «JWST offrirà gli strumenti per trovare e studiare questi pianeti nel futuro» hanno detto Loeb e Dan Maoz (Tel Aviv University).

Questo telescopio potrebbe, infatti, trovare pianeti anche attorno a delle nane rosse, stelle ancora più piccole e fredde del Sole, ma di gran lunga più luminose: proprio questo grande bagliore potrebbe rendere il lavoro di JWST più difficile.

Lo studio verrà pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

A cura di Eleonora Ferroni

Fonte:
http://www.media.inaf.it/2013/02/26/stella-morta-pianeta-vivo/

Acqua intorno a DG Tau

Scoperta grazie alle osservazioni del telescopio spaziale Herschel dell’ESA una grande quantità di vapor d’acqua nel disco attorno ad una giovane stella da cui si formerà un sistema planetario simile al nostro. Un risultato di fondamentale importanza perché potrebbe spiegare l'origine dell'acqua e della Vita sulla Terra. La scoperta è stata guidata da una giovane ricercatrice italiana associata INAF.

Immaginate quanta possa essere l’acqua contenuta in tutti i mari e gli oceani della Terra. Eppure, nonostante possa sembrarci un valore smisurato, nel cosmo di acqua ce n’è in quantità enormemente maggiori. L’ultimo, gigantesco ‘serbatoio’ di questo composto chimico che è fondamentale per la Vita, almeno quella che si è sviluppata sul nostro Pianeta, è stato scoperto sotto forma di vapore e ghiaccio attorno a DG Tau, una giovane stella situata in direzione della costellazione del Toro e distante da noi circa 450 anni luce. E lì ce ne sarebbe addirittura qualcosa come migliaia di volte quella dei nostri oceani. La scoperta è stata realizzata da un gruppo internazionale di ricercatori, guidato da Linda Podio dell’Università di Grenoble e associata INAF, a cui partecipano Claudio Codella dell’INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri e Brunella Nisini dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, sfruttando le osservazioni condotte dal telescopio spaziale Herschel dell’ESA.

DG Tau ha pochi milioni di anni, ma tra alcuni miliardi di anni potrebbe diventare come il Sole e dal suo disco circumstellare si potrebbero formare pianeti, asteroidi e comete, in analogia al nostro Sistema solare. La ‘caccia all’acqua’ in questo ed altri sistemi simili diventa assai importante perché la presenza di questo composto può essere un indizio di condizioni favorevoli all’insorgenza della vita. Gli scienziati ritengono che la maggior parte dell’acqua in queste strutture si trovi nelle regioni più esterne del disco, dove le temperature sono molto basse, ben al di sotto di -100 gradi centigradi. “In queste condizioni, l’acqua si congela sulla superficie dei grani di polvere del disco, ricoprendoli con spessi mantelli di ghiaccio e rendendola così ‘invisibile’ alle osservazioni” spiega Linda Podio. “Tuttavia la radiazione molto energetica emessa dalla stella illumina e riscalda gli strati più superficiali del disco, così che i mantelli di ghiaccio sui grani di polvere possono sciogliersi rilasciando parte dell’acqua in fase gassosa”. Una volta in forma di vapore, le principali righe di emissione di questa molecola sono visibili a lunghezze d’onda del lontano infrarosso, non osservabili da Terra a causa dell’assorbimento atmosferico ma accessibili agli strumenti a bordo del telescopio spaziale Herschel.

Così, anche il disco protoplanetario di DG Tau è stato passato al setaccio dallo spettrometro HIFI (Heterodyne Instrument for the Far-Infrared) di Herschel e l’analisi dei risultati è stata inequivocabile. “Ora possiamo dire con certezza che i nostri sospetti erano giusti. Siamo riusciti infatti ad osservare il vapor d’acqua nel disco di DG Tau – continua Linda Podio. L’analisi dei dati ci ha permesso di ricavare da quale regione del disco l’acqua viene emessa e derivarne l’abbondanza: la quantità di vapor d’acqua osservato equivale a centinaia o migliaia di oceani terrestri”. I ricercatori sono riusciti anche a localizzare la posizione di questo enorme serbatoio, che si trova in una fascia compresa tra 10 e 100 Unità Astronomiche dalla stella (una Unità Astronomica equivale alla distanza Terra-Sole). Inoltre, poiché l’acqua in forma di vapore è solo una piccola parte del totale, se ne deduce che la quantità d’acqua intrappolata nei mantelli dei grani di polvere sotto forma di ghiaccio è assai maggiore.

“Questa scoperta ha delle implicazioni fondamentali per gli astronomi e i geologi che studiano l’origine del nostro Sistema solare, e in particolare l’origine dell’acqua sulla Terra” commenta Linda Podio. “Infatti l’ipotesi più accreditata è che il nostro pianeta fosse completamente ‘asciutto’ al momento della sua formazione e che l’acqua vi sia giunta circa 4 miliardi di anni fa, grazie ad asteroidi e comete che si sarebbero formati nelle regioni esterne del nostro disco per poi schiantarsi sulla Terra durante la fase che prende il nome di ‘intenso bombardamento tardivo’. La quantità di acqua che abbiamo osservato nel disco di DG Tau, una stella simile al nostro Sole, supporta decisamente questo scenario”.

Immagine In Alto
La figura mostra la riga dell’acqua osservata con Herschel nel disco protoplanetario della stella giovane DG Tau. Il profilo della riga presenta due picchi che tracciano i due bordi del disco, uno in avvicinamento (blu) ed uno in allontanamento (rosso) rispetto all’osservatore. Crediti: per l’immagine del disco NASA / JPL-Caltech / T. Pyle, per la riga dell’acqua ESA/Hershel/HIFI

A cura di Marco Galliani

Fonte
http://www.media.inaf.it/2013/02/22/quanta-acqua-intorno-a-dg-tau/

Equazione Di Drake: Ne Parlano Gli Scienziati Italiani

Di alieni s’è parlato tanto, in questo 2011. Mondi alieni, come i 158 pianeti extrasolari confermati nel corso dell’anno, alcuni dei quali potenzialmente abitabili. Vite aliene, a partire dai discussi batteri all’arsenico che suscitarono numerose controversie sul finire del 2010, fino all’incessante susseguirsi d’ipotesi circa la presenza d’acqua liquida su Marte, o di ritrovamenti di molecole organiche complesse qua e là nel Sistema Solare. E, naturalmente, civiltà aliene: dal cinema (una volta tanto, anche quello italiano) alle interrogazioni alla Casa Bianca, il sogno di scoprire di non esser soli nell’Universo non vogliamo abbandonarlo. Come testimonia la ripresa del programma SETI, messo momentaneamente in forse nella primavera scorsa per motivi economici, e rifinanziato dopo pochi mesi grazie ai numerosi contributi subito giunti in risposta all’appello per mantenerlo attivo, fra i quali quello di Jodie Foster, indimenticabile protagonista di Contact.

E se n’è parlato anche fra scienziati, soprattutto l’estate scorsa, quando l’uscita d’un articolo smorza-entusiasmi degli astrofisici David Spiegel ed Edwin Turner e, in Italia, del libro altrettanto scettico del fisico Elio Sindoni hanno riattizzato il dibattito. Ma quanto è probabile che una forma di vita aliena, possibilmente abbastanza intelligente da poterci prima o poi scambiare quattro chiacchiere, esista là fuori nella nostra galassia? È da almeno mezzo secolo che ce lo domandiamo: da quando l’astronomo Frank Drake, già all’epoca impegnato, presso il National Radio Astronomy Observatory di Green Bank, a dar la caccia a segnali radio da civiltà extraterrestri, formulò la sua famosa equazione. Il numero N di civiltà aliene, diceva Drake, si può ottenere dal prodotto di sette fattori:

N = R* · fp · ne · fl · fi · fc · L

Dunque, tutto risolto? Mica tanto. Il problema è assegnare un numero sensato a ognuno di quei sette fattori: allo stato attuale delle conoscenze, una mission impossibile. Un po’ per scherzo un po’ per curiosità, abbiamo però deciso di provarci comunque. Così, nei mesi scorsi ci siamo rivolti a sette esperti provenienti da vari ambiti, non solo dell’astrofisica, chiedendo a ciascuno di farsi carico di uno dei fattori. Chi sbilanciandosi di più, chi di meno, sono stati tutti generosamente al gioco. Ecco dunque, fattore per fattore, le loro risposte a Media INAF.

Claudio Codella
Fattore R*: Qual è il tasso medio annuo con cui si formano nuove stelle nella Via Lattea? Lo abbiamo chiesto a Claudio Codella, ricercatore all’INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri

Le stelle come il Sole si formano in nubi di gas e polveri ad alta densità. L’alta densità delle nubi rende impossibile l’osservazione a lunghezze d’onda ottiche di un sistema protostellare. Le polveri assorbono i fotoni provenienti dalla protostella e riemettono l’energia a lunghezze d’onda infrarosse, che quindi è la finestra spettrale a cui, una volta avuto tecnologicamente accesso, ci si è rivolti per uno studio accurato del processo di formazione stellare. Contemporaneamente al processo di accrescimento, la protostella crea un vento che viene incanalato dove trova minor resistenza, e cioè presso i due poli. Si creano quindi jets ad altissima velocità che perturbano il materiale circostante, creando regioni ad altissima densità e temperatura, dove si attivano processi fisico-chimici (per esempio l’effetto maser) che permettono la localizzazione della protostella. Per le stelle più massicce del Sole il discorso è molto più complesso, ma si puo’ assumere uno scenario simile a quanto descritto.

È quindi molto complicato assegnare un numero a R*. Si stima che ogni anno una quantità di gas pari a circa 1-5 masse solari sia convertita in stelle. Se assumiamo che la massa delle nuove stelle sia una massa solare, allora si hanno 1-5 stelle all’anno. Se le stelle formatesi hanno masse minore o maggiore di quella del Sole, conseguentemente R* è più grande o più piccolo. Concludendo, possiamo stimare R* come un numero tra 1 e 10.


Silvano Desidera
Fattore fp: Quante di queste stelle hanno uno o più pianeti? Lo abbiamo chiesto a Silvano Desidera, ricercatore all’INAF Osservatorio Astronomico di Padova

La scoperta di oltre 500 pianeti extrasolari a partire dal 1992 ci consente di quantificare la frazione di stelle con pianeti che orbitano attorno ad esse. Inizialmente è stato possibile rivelare soprattutto pianeti giganti, come Giove. La frequenza di pianeti giganti entro 3 unità astronomiche attorno alle stelle di tipo solare risulta essere dell’ordine del 10%. Inoltre, la frequenza risulta funzione della composizione chimica e della massa della stella centrale e dell’eventuale presenza di compagni stellari.

Recenti sviluppi della strumentazione sia da terra che dallo spazio (come lo spettrografo HARPS all’ESO e i satelliti CoRot e Kepler) ci consentono la rivelazione di pianeti poco più grandi della Terra, molto probabilmente di natura rocciosa. Le prime stime suggeriscono una frequenza di questo tipo pianeti, con periodi orbitali inferiori a 50-100 giorni, dell’ordine del 15-30%. I modelli di formazione planetari più in voga prevedono la presenza di un gran numero di pianeti di dimensioni simili alla Terra e più piccoli, finora sfuggiti alla nostra rivelazione.

Considerando l’effettiva distribuzione delle proprietà stellari nella Galassia (le stelle di piccola massa sono le più numerose e i sistemi stellari multipli sono molto frequenti) e la scarsità di dati osservativi per i pianeti a grande separazione dalla stella, si può azzardare una frazione di stelle con pianeti tra il 20% e l’80%, con un valore più probabile intorno al 50%.


Giusi Micela
Fattore ne: Per ogni stella che abbia un sistema planetario, qual è il numero medio di pianeti (o satelliti) che presentano condizioni potenzialmente compatibili con la vita? Lo abbiamo chiesto a Giusi Micela, ricercatrice e neo-direttore dell’INAF Osservatorio astronomico di Palermo

Il numero medio dei pianeti abitabili attorno a stelle con pianeti è piuttosto difficile da determinare, principalmente perché la definizione di pianeta abitabile non è ancora abbastanza precisa. Nel nostro sistema solare, per esempio, è possibile che Marte sia stato “abitabile”. Anche Europa, uno dei satelliti di Giove, nonostante si trovi molto lontano dalla fascia di abitabilità del Sole, è considerato un possibile sito per la formazione di forme di vita. Qual è quindi il numero di pianeti abitabili nel nostro sistema solare? Oltre alla Terra dobbiamo contare anche Marte e Europa, o altro? Se non sappiamo rispondere a questa domanda sul nostro sistema, come possiamo stimare con accuratezza il numero medio attorno alle altre stelle che possono avere sistemi planetari molto differenti dal nostro?

Le stime attuali sono comprese da qualche frazione ad alcune unità. Per semplificare diciamo fra 0,5 e 5 pianeti abitabili per ogni stella con un sistema planetario, ma questo intervallo, ancora così ampio, dipende da molte grandezze poco conosciute. Un notevole passo avanti nella determinazione di questo parametro si otterrà con la rivelazione e la determinazione delle proprietà dei pianeti fino alla zona abitabile attorno a un grande campione di stelle, tale da poter essere considerato statisticamente significativo dell’intera popolazione stellare.


Amedeo Balbi
Fattore fl: Fra i pianeti potenzialmente in grado di ospitare forme di vita, in quanti la vita effettivamente si sviluppa? Lo abbiamo chiesto ad Amedeo Balbi, divulgatore, scrittore, blogger e ricercatore all’Università di Roma Tor Vergata

Purtroppo finora conosciamo un solo pianeta dove esiste la vita: il nostro. E quindi non abbiamo un campione statistico che ci permetta di trarre conclusioni generali sulla probabilità che la vita abbia origine. Inoltre, il tentativo di stimare questa probabilità è viziato dal fatto che noi dobbiamo necessariamente trovarci in un pianeta abitato, indipendentemente dal fatto che l’emergere della vita sia probabile o meno. Insomma, è un po’ come chiedersi se sia facile o no vincere la lotteria sapendo soltanto che il nostro biglietto è stato estratto.

Comunque, dallo studio dei fossili abbiamo capito che, sulla Terra, la vita è apparsa molto rapidamente. Perciò potremmo essere tentati di ritenere che il processo che ha portato alla formazione dei primi organismi viventi sia molto probabile, date le giuste condizioni. C’è chi ha addirittura ipotizzato che la probabilità sia il 100%. Altri, però, hanno dimostrato che la stessa osservazione è compatibile anche con una probabilità molto più bassa. Volendo azzardare una stima non particolarmente ottimistica o pessimistica, potremmo ipotizzare che su circa un pianeta ogni dieci, tra quelli potenzialmente abitabili, la vita possa effettivamente svilupparsi.


Stelio Montebugnoli
Fattore fi: In quanti dei pianeti con la vita potrebbero essersi evolute forme intelligenti? Lo abbiamo chiesto a Stelio Montebugnoli, dirigente dell’INAF IRA di Bologna presso la stazione radioastronomica di Medicina e da anni attivo nel programma SETI

La vita può anche svilupparsi, con molte varianti, su diversi pianeti della galassia. Però l’evoluzione in una forma intelligente è certamente più rara e complicata. L’unico caso che noi conosciamo è il nostro, dove la vita “intelligente” compare a 4.5 miliardi di anni dalla formazione della Terra: tempo comparabile con la vita della sole.

L’evoluzione in vita intelligente, per noi, ha portato via la quasi totalità del tempo di esistenza del pianeta, per cui questa evoluzione potrebbe essere molto rara. Il valore di questo fattore deve essere ragionevolmente molto piccolo.


Giorgio Vallortigara
Fattore fc: Quante, fra le eventuali civiltà intelligenti presenti in altri pianeti, potrebbero essere in grado di sviluppare tecnologie tali da poter tentare di comunicare, di lasciare un segno della loro presenza, nel cosmo? Lo abbiamo chiesto a Giorgio Vallortigara, divulgatore, scrittore, esperto in psicologia comparata e professore di neuroscienze al Centro Mente Cervello dell’Università di Trento.

Debbo rispondere prima sul fattore fi (la frazione dei pianeti su cui si sono evoluti esseri intelligenti), per motivare la mia risposta sul fattore fc (la frazione di civiltà extraterrestri in grado di comunicare). Mi spiego. Considerate le difficoltà che abbiamo incontrato a riconoscere l’intelligenza in creature molto diverse da noi qui sulla Terra (per esempio, gli insetti), non sarei così ottimista sulla possibilità di riconoscerla in creature aliene.

Circa il fatto, poi, che queste creature aliene siano in grado di comunicare, cosa che non saprei stimare, non scommetterei comunque sul fatto che noi saremmo così pronti a decifrarne l’eventuale linguaggio: da poco abbiamo appreso a comprendere il sistema comunicativo delle api, e poco comprendiamo di molti altri sistemi comunicativi animali… Che queste eventuali intelligenze extra-terrestri possano non essere afflitte dalle nostre stesse limitazioni è cosa che non possiamo discutere, trattandosi appunto delle nostre limitazioni.


Roberto Vacca
Fattore L: Quale potrebbe essere la durata media di una civiltà extraterrestre potenzialmente in grado di comunicare con altre civiltà presenti nel cosmo? Lo abbiamo chiesto a Roberto Vacca, scrittore, divulgatore, ingegnere esperto di sistemi complessi e futurologo.

Abbiamo esperienza di una sola civiltà che potrebbe comunicare con altre presenti nel cosmo. Dunque è insensato fare illazioni sulla durata media delle civiltà capaci di comunicare – forse non ce ne sono altre. L’equazione di Drake comprende 3 fattori variabili fra 0 e 100% : il che vuol dire che non possiamo fare nessun calcolo di probabilità.

A intuito dico che è ragionevole pensare all’esistenza di altre forme di vita intelligente, ma sono troppo lontane. Enrico Fermi disse: “Ci saranno, ma se potessero arrivare fino a noi lo avrebbero già fatto.” Nei mari abbiamo i delfini: intelligenti, comunicatori e con un cervello cinque volte più grosso del nostro, ma non comunichiamo quasi affatto.

Fonte:
http://www.media.inaf.it/2011/12/30/l’equazione-di-et/