James Webb Space Telescope – le galassie

Mega ciao!
Dopo gli scleri da “chi si laurea?”, in panico da altro pezzo di esame in arrivo e in crisi isterica grazie a chi ha cominciato con il terrorismo psicologico da “guarda che mancano 72 giorni” torniamo a cose serie. In particolare direi di riprendere il discorso sul Telescopio Spaziale James Webb. Abbiamo visto che una delle ricerche si concentrerà sulle atmosfere dei pianeti extrasolari. Ma il JW non si limiterà a questo: andrà a studiare le galassie. Le galassie sono insiemi di stelle, pianeti, asteroidi, comete, ammassi stellari, nebulose, buchi neri prodotti dalla morte delle stelle e che contenengono spesso un buco nero supermassiccio centrale. Da quando il buon vecchio Edwin Hubble ha scoperto che questi oggetti si trovano fuori dalla nostra Via Lattea, sono stati condotti tantissimi studi per la classificazione morfologica delle galassie e per capire bene le loro proprietà. Le galassie sono state suddivise in base alla loro forma in: ellittiche, lenticolari, a spirale e irregolari. Ma come si forma una tipologia di galassia piuttosto che un’altra? Sappiamo che le galassie ellittiche sono formate da stelle vecchie e che la loro formazione stellare si è fermata da un pezzo, mentre nelle galassie a spirale troviamo stelle più giovani in quanto sono abbondanti le regioni di formazione stellare. Dagli scontri galattici sappiamo che quando due galassie si fondono la loro morfologia cambia. Il James Webb dovrebbe riuscire a rispondere a grandi quesiti riguardo le galassie: come si formano? Come si sono formate le prime galassie? Quali sono le differenze tra la prima generazione di galassie formate nell’universo e quelle attuali? Inoltre il telescopio dovrebbe riuscire a vedere le prime stelle formate nelle galassie e aiutarci a capire come si sono formati gli elementi più pesanti dell’idrogeno, mano a mano che le galassie procedevano nella loro evoluzione. E non è finita qui! Se siete affascinati dai buchi neri, sappiate che il James Webb ci aiuterà a capire come i buchi neri supermassicci influenzano la galassia ospite.
A presto!

Sara

M82 (Image credits: NASA)
Gargantua

SOLUZIONE ASTROQUIZ 22: OCEANI SPAZIALI

Mega ciao!
SOLUZIONE ASTROQUIZ 22
Vi avevo chiesto su quali satelliti del Sistema Solare sono presenti degli oceani. La risposta corretta è: Encelado ed Europa. Phobos e Deimos, le due piccole lune di Marte, hanno delle forme un po’ strane e presentano una superficie caratterizzata da numerosi crateri, alcuni del diametro di svariati chilometri, che testimoniano un passato burrascoso. Phobos e Deimos non si sono formati come la nostra Luna, Encelado ed Europa. Infatti tanto tempo fa erano semplicemente degli asteroidi. Passando vicino a Marte sono stati catturati dal suo campo gravitazionale, ma si trovano in orbite instabili e tra qualche migliaio di anni si schianteranno sul pianeta. Encelado, satellite di Saturno, ed Europa, satellite di Giove, presentano invece una superficie ricoperta da uno strato di ghiaccio spesso diversi chilometri. Grazie alle sonde Voyager si è visto che su Europa ci sono delle spaccature sullo strato di ghiaccio, che sono provocate da intense forze di marea, e che i blocchi slittano l’uno rispetto all’altro. Si è scoperto che sotto la crosta ghiacciata c’è un oceano d’acqua e, grazie al Telescopio Spaziale Hubble, si è visto che del materiale viene espulso da una delle spaccature. Si pensa che questo sia un geyser e che il materiale eruttato sia quello presente nell’oceano. Questo fa pensare che siano presenti sorgenti idrotermali subacquee, che sono luoghi ideali per lo sviluppo della vita. Su Encelado sono presenti delle spaccature nella crosta ghiacciata, che vengono chiamate strisce di tigre, in cui è presente un sistema di circa 100 geyser. Anche sotto il ghiaccio di questo satellite è presente un oceano d’acqua. La cosa interessante è che la sonda Cassini è passata attraverso il materiale eruttato dai geyser e l’ha analizzato chimicamente, scoprendo una grande quantità di idrogeno. Questo ci dice che sono presenti sorgenti idrotermali subacquee e le prossime missioni andranno a vedere se si è sviluppata la vita come nelle sorgenti terrestri, in cui sono presenti pesciolini, molluschi e gamberetti. Insomma è molto probabile che su Encelado ci sia sushi gratis per tutti #allyoucaneat!
A presto!

Sara

Phobos (Image credits: NASA)
I geyser di Europa (Image credits: NASA)
Le strisce di tigre di Encelado (Image credits: NASA)
I geyser di Encelado (Image credits: NASA)

SOLUZIONE ASTROQUIZ 21: i laghi di Titano

Mega ciao!
SOLUZIONE ASTROQUIZ 21
Vi avevo chiesto su quale pianeta/satellite del Sistema Solare, oltre alla Terra, sono presenti laghi. La risposta corretta è: su Titano. Su Marte infatti non può esistere acqua allo stato liquido in superficie a causa della bassissima pressione atmosferica. La pressione su Marte è variabile tra 4,0 e 6,1 millibar, mentre qui sulla Terra abbiamo 1013 millibar. La pressione atmosferica è importantissima per la presenza di acqua liquida. Cosa succederebbe se cercassimo di creare un lago artificiale su Marte? L’acqua comincerebbe a bollire, rimanendo però a temperatura ambiente, ed evaporerebbe nel giro di pochissimi minuti. Su Titano invece, grazie alla sonda Cassini, sono stati scoperti fiumi e laghi di metano. Tra questi c’è il lago Kraken, che prende ovviamente il nome dal mostro mitologico presente in “Pirati dei Caraibi e la maledizione del forziere fantasma”, che ha una superficie di 400000 km^2. Su Titano c’è il ciclo del metano, come qui sulla Terra c’è il ciclo dell’acqua. Inoltre ha un’atmosfera simile a quella che aveva la Terra primordiale, quindi si pensa che potrebbe essersi sviluppata una forma di vita basata sul metano. Le prossime missioni andranno a verificare se questo sia avvenuto. La sonda Cassini ha raccolto un’incredibile mole di dati, che sono ancora in fase di analisi, quindi nonostante la missione sia finita da quasi due anni continua a sfornare nuove interessanti scoperte. Una di queste riguarda proprio i laghi di Titano. Dall’analisi della conformazione delle sponde dei laghi sembra che siano dei crateri formati dall’esplosione di azoto liquido in seguito all’innalzamento della temperatura, che sono stati successivamente riempiti da metano liquido. Questo testimonia che Titano ha avuto una storia un po’ movimentata, che ha visto l’alternarsi di periodi di innalzamento e abbassamento delle temperature.
A presto!

Sara

Rappresentazione artistica dei laghi di Titano (Image credits: NASA)
Mappa dei laghi di Titano (Image credits: NASA)

James Webb Space Telescope – lo studio delle atmosfere degli esopianeti

Mega ciao!
Abbiamo visto quali sono gli obiettivi principali del Telescopio Spaziale James Webb. In questo e nei prossimi post andremo ad analizzarli nel dettaglio. Partiamo dalla ricerca di pianeti extrasolari e lo studio della loro atmosfera. I primi esopianeti scoperti si trovavano in un sistema orbitante attorno ad una stella molto diversa dal Sole: una pulsar. Queste sono stelle morte, per cui è altamente improbabile che sui suoi pianeti si possa essere sviluppata la vita. Uno degli obiettivi del James Webb è di analizzare le atmosfere degli esopianeti alla ricerca dei mattoncini fondamentali per la vita. Come si svilupperà lo studio? Il telescopio cercherà pianeti con il metodo dei transiti, cioè andando ad analizzare la curva di luce della stella. Se sono presenti dei pianeti con un’orbita che giace lungo la nostra linea di vista o poco inclinata, allora i pianeti transiteranno sul disco stellare, provocando una diminuzione del flusso rivelato da terra, con una tipica curva di luce ad U. Questa diminuzione si verificherà periodicamente. Inoltre il telescopio è dotato di un coronografo, che permetterà di avere immagini dirette di pianeti vicini a stelle molto luminose. Il pianeta apparirà come una macchiolina, apparentemente insignificante. In realtà da questa macchia, usando la spettroscopia, si possono ricavare informazioni importantissime: il colore del pianeta, la differenza tra inverno ed estate, la rotazione, il meteo e se è presente o meno della vegetazione. Cos’è la spettroscopia e com’è possibile riuscire ad ottenere tutte queste informazioni? La spettroscopia consiste nel far passare la luce della stella attraverso uno spettrografo, uno strumento che permette di scomporre la luce nei colori dell’arcobaleno. Sull’arcobaleno si formano delle righe scure, chiamate righe spettrali, che sono posizionate in punti (a lunghezza d’onda) ben precisi. Ogni riga corrisponde ad un elemento chimico, che può essere individuato dal confronto con la lunghezza d’onda ottenuta in laboratorio. In pratica quando il pianeta transita sul disco stellare, la luce della stella passa attraverso la sua atmosfera, quindi lo spettro ottenuto sarà una sovrapposizione di quello stellare e di quello dell’atmosfera del pianeta. Sappiamo che gli spettri si fanno anche con luce ottica. Perchè è importante ottenerli nell’infrarosso? E’ proprio in questa banda spettrale che le molecole presenti nelle atmosfere degli esopianeti mostrano più caratteristiche spettrali. Lo studio delle atmosfere dei pianeti extrasolari con questo metodo può quindi rispondere a diverse domande tra cui: esiste un pianeta, di dimensioni simili alla Terra, che presenti acqua in atmosfera? La risposta a questa domanda è fondamentale e può aiutarci a capire se la vita possa essersi sviluppata in altri angoli della nostra galassia.
A presto!

Sara

Spettroscopia delle atmosfere degli esopianeti (Image credits: NASA)

James Webb Space Telescope – il viaggio nell’infrarosso alla scoperta dell’universo

Mega ciao!
Il Telescopio Spaziale James Webb verrà lanciato il 30 marzo del 2021. Abbiamo detto che, mentre HST (Hubble Space Telescope) lavora prevalentemente nell’ottico, il telescopio andrà a sondare l’universo nell’infrarosso. Quali sono gli obiettivi della missione? Cosa sperano di vedere gli astronomi? Il James Webb andrà ad osservare tutte le fasi della storia dell’universo: dal Big Bang alla formazione delle galassie, delle stelle e dei pianeti. Ci porterà indietro nel tempo, fino a 13 miliardi e 500 milioni di anni fa, per vedere la formazione delle prime stelle e delle prime galassie. Grazie all’osservazione delle prime galassie permetterà di fare un confronto con le galassie presenti nell’universo attuale, per capire se hanno qualcosa di diverso e come evolvono questi oggetti nel tempo. Ossevando nell’infrarosso si riesce a vedere cosa c’è dentro e oltre le nebulose, quelle nuvolette di gas e polvere che si trovano nello spazio interstellare (qui sotto potete vedere un confronto tra le immagine nell’ottico e nell’infrarosso della nebulosa M16) . In particolare sappiamo che le stelle si formano nelle nubi molecolari e che parte del gas e della polvere rimasti vanno a formare dischi protoplanetari, da cui nascono i pianeti. Nell’ottico non è possibile penetrare in profondità in questi oggetti, quindi le prime fasi della formazione stellare e planetaria restano invisibili. Il James Webb, lavorando nell’infrarosso, penetrerà dentro le nebulose e ci permetterà di osservare la formazione di stelle e pianeti. Questo aiuterà a capire meglio come si è formato il Sistema Solare. Il James Webb permetterà inoltre di analizzare le atmosfere dei pianeti extrasolari, cioè dei pianeti che orbitano attorno a stelle diverse dal Sole. Capire la composizione chimica delle atmosfere di questi oggetti è fondamentale per individuare pianeti simili alla Terra potenzialmente abitabili. Si pensa infatti che con il James Webb sarà possibile individuare nell’universo i mattoncini indispensabili per la vita come la conosciamo sul nostro pianeta.
A presto!

Sara

Immagine ottica di M16 (Image credits: NASA)
Immagine infrarossa di M16 (Image credits: NASA)

Le nuove frontiere dell’astronomia: il Telescopio Spaziale James Webb

Mega ciao!
Abbiamo visto che i prossimi anni saranno molto interessanti, con missioni spaziali che porteranno l’uomo sulla Luna e, probabilmente, su Marte. Ma anche per i giovani astronomi che rimarranno con i piedi ben ancorati a terra saranno anni estremamente interessanti. Infetti è previsto per il 2021 il lancio del Telescopio Spaziale James Webb, che andrà a rimpiazzare il mitico Hubble. Il James Webb sarà un po’ più grande, con uno specchio primario del diametro di 6,5 metri (ovviamente non costruito in un blocco unico, ma composto da 18 specchi esagonali), mentre lo specchio primario del Telescopio Spaziale Hubble è di soli 2,5 metri. Gli specchi saranno ricoperti di berillio e oro in modo da riuscire a rivelare la luce infrarossa, mentre l’Hubble funziona principalmente nell’ottico. Mentre HST si trova in orbita intorno alla Terra, James Webb sarà spedito nel punto Lagrangiano L2, cioè uno dei punti di equilibrio del potenziale gravitazionale del sistema Terra-Sole-Luna, che si trova a circa 1 milione e 500 mila chilometri dalla Terra. Il posizionamento nel punto L2 permetterà agli scudi di proteggere la delicata strumentazione del telescopio dal calore del Sole. L’unico problema è che se i pannelli non si dispiegheranno il telescopio sarà inutilizzabile e, trovandosi così lontano dalla Terra, sarà impossibile organizzare delle missioni per riparare lo strumento. Incrociamo le dita e speriamo che vada tutto per il meglio!
Cosa ci si aspetta di vedere con il Telescopio Spaziale James Webb? Lo scopriremo nella prossima puntata.
A presto!

Sara

Rappresentazione artistica del Telescopio Spaziale James Webb (Image credits: NASA)

Colonie lunari: pericolo radiazioni

Mega ciao!
Abbiamo visto che presto partiranno le missioni Artemis, che porteranno l’uomo a costruire delle colonie permanenti sulla Luna. Potrebbero sorgere spontanee alcune domande: questo progetto è realizzabile? Quali possono essere i problemi di una missione del genere? Di sicuro si può fare e la NASA sta già testando razzi e navicelle spaziali che serviranno per la missione. Ovviamente nelle missioni spaziali ci possono essere un sacco di problemi. Tralasciamo il fatto che l’astronave potrebbe esplodere o avere dei guasti durante il viaggio, com’è successo all’Apollo 13. Il problema principale per l’uomo sono le radiazioni. Infatti quando usciamo dalla Terra viene a mancare la protezione data dall’atmosfera e dal campo magnetico terrestre, che fanno da scudo dalle radiazioni dannose provenienti dal Sole (raggi UV) e da eventi energetici che si verificano nello spazio. Sulla Luna non c’è atmosfera, motivo per cui i crateri si sono conservati intatti dalla loro formazione avvenuta miliardi di anni fa, e c’è un campo magnetico molto debole (circa 1/100 di quello terrestre). Questo non è sufficiente a schermare la superficie lunare dalle radiazioni spaziali. La dose di radiazione si misura in Sievert (Sv) in cui 1 Sv corrisponde all’assorbimento di radiazione pari a 10 erg di energia gamma da parte di un grammo di tessuto vivente. L’assorbimento di 1 Sv in un periodo breve di tempo causa avvelenamento da radiazione, mentre 10 Sv risultano fatali. Sulla superficie terrestre arriva una dose di radiazione di 3 mSv (milliSievert) all’anno, mentre sulla Luna si raggiungono i 438 mSv annui. Nello spazio la dose è ancora più alta: 657 mSv all’anno. Le missioni spaziali aumentano quindi la probabilità di morire di cancro. Per questo si pensa di costruire gli habitat nel sottosuolo, in quanto il terreno fa da scudo contro le radiazioni. Al momento alla NASA e all’ESA stanno lavorando per cercare di capire quanto in profondità sia necessario andare per avere una schermatura adeguata.
A presto!

Sara

Il campo magnetico terrestre come scudo dalle radiazioni

Artemis: il grande ritorno sulla Luna

Mega ciao!
L’incredibile corsa allo spazio, cominciata negli anni ’50, ha visto Stati Uniti e Unione Sovietica sfidarsi nel raggiungimento di obiettivi spaziali a prima vista impossibili. Questa gara è culminata con le missioni Apollo e in particolare con l’allunaggio avvenuto il 20 luglio del 1969. Nella missione Apollo 11 Neil Armstrong e Buzz Aldrin sono diventati i primi esseri umani a saltellare come dei canguri sulla superficie del nostro satellite, mentre Michael Collins li aspettava in orbita attorno alla Luna a bordo del modulo di comando. Le missioni sono continuate fino all’Apollo 17, partita il 7 dicembre 1972. Da allora però nessun uomo ha messo più piede sulla superficie del nostro satellite. Adesso è arrivato il momento di tornarci! La NASA ha cominciato a lavorare alle missioni Artemis, che hanno come obiettivo quello di riportare l’essere umano sulla Luna. Se tutto va bene la prima missione partirà nel 2024 e, finalmente, porterà una donna ad allunare #eraora #girlpower. Le missioni Artemis sono un po’ diverse rispetto alle Apollo. Infatti l’obiettivo non è solo quello di allunare, raccogliere campioni da analizzare e piazzare strumenti scientifici vari che posso permetterci di rispondere a grandi quesiti scientifici, ma, entro il 2028, vogliono costruire una base lunare permanente. Quindi colonizzeremo la Luna! Quali saranno i passi che porteranno a questa incredibile impresa? Si parte l’anno prossimo con la missione Artemis 1, che sarà senza equipaggio in modo da testare tutti i sistemi della navicella e verificare che tutto funzioni correttamente. La NASA ha imparato bene dalle missioni Apollo, dalla Challenger e dalla Columbia che questo andare nello spazio può essere estremamente pericoloso. Molti astronauti sono morti per portare l’umanità nello spazio e non si vuole correre il rischio di perdere altre vite. Nel 2022 partirà Artemis 2, la prima missione con equipaggio, che testerà tutti i sistemi della navicella facendo due orbite attorno alla Terra per poi darsi una bella spinta verso la Luna. Gli astronauti a bordo della navicella Orion faranno un bel giro attorno al nostro satellite, vedranno il lato nascosto della Luna da vicino e torneranno a casa. Se le missioni andranno come previsto, nel 2024 partirà Artemis 3 e finalmente l’essere umano tornerà sulla superficie del nostro satellite. La zona designata per l’allunaggio è il Polo Sud lunare, dove gli astronauti cercheranno depositi di ghiaccio che potranno fare da riserva per le successive missioni. Andranno inoltre a compiere ricerche scientifiche che possono aiutare a comprendere meglio la formazione della Terra e del nostro satellite. Infine bisogna capire come vivere e lavorare sulla superficie di un corpo diverso dalla Terra, in vista delle future missioni umane su Marte. I prossimi anni saranno dunque particolarmente interessanti dal punto di vista delle missioni spaziali. Sarà emozionante vedere la NASA tornare sulla Luna!
A presto!

Sara

Logo delle missioni Artemis (Image credits: NASA)

SOLUZIONE ASTROQUIZ 20

Mega ciao!
SOLUZIONE ASTROQUIZ 20
Vi avevo chiesto dove troviamo le stelle più vecchie. La risposta corretta è: negli ammassi globulari. Gli ammassi globulari sono insiemi di centinaia di migliaia di stelle, a volte un milione di stelle, che vediamo molto vicine in una struttura simile ad una sfera. Questi oggetti sono ben visibili nell’alone galattico. Cos’è l’alone? La Via Lattea è una galassia a spirale barrata composta da diverse parti: uno sferoide centrale (bulge) che viene tagliato a metà da una barra di polvere e gas, i bracci a spirale, che si dipartono dagli estremi della barra e stanno attorno al nucleo su di un piano (il piano galattico), e l’alone, una struttura sferica che circonda il piano galattico. Gli ammassi globulari si trovano nell’alone e orbitano attorno al nucleo a velocità elevate. Sono composti da stelle molto vecchie (con un’età maggiore o uguale a 10 miliardi di anni), al contrario degli ammassi aperti che sono formati da stelle giovani e si trovano nei bracci a spirale della Via Lattea (o di altre galassie). Nei bracci a spirale sono presenti grandi quantità di polvere e gas interstellare, che formano le nubi molecolari dalle quali nascono le stelle. Pertanto è più probabile trovare stelle giovani in queste regioni. Gli ammassi globulari sono composti principalmente da stelle di Popolazione II, cioè da stelle con basso contenuto metallico (occhio che per noi astronomi i metalli sono tutti gli elementi più pesanti di idrogeno ed elio). Queste stelle si sono formate in seguito alla morte di stelle di Popolazione III, cioè delle prime stelle che si sono formate nell’universo da nubi molecolari contenenti solo idrogeno ed elio. Le stelle che abbiamo all’epoca attuale vengono dette di Popolazione I e sono ricche di metalli, in quanto si formano in un mezzo interstellare arricchito di elementi pesanti a causa della morte delle altre stelle. Sono stati proposti diversi scenari per spiegare la formazione degli ammassi globulari:
– collasso diretto di una nube primordiale;
– da una nube di gas freddo in seguito al merging di due galassie;
– l’accrescimento di una galassia che “mangiandone” una di più piccola ingloba tutti i suoi ammassi globulari;
evoluzione secolare del disco.
A presto!

Sara

(Image credits: ESO)

L’età degli ammassi globulari – parte 2

Mega ciao!
Abbiamo visto che l’età di un ammasso globulare si può calcolare attraverso l’individuazione del punto di turn off, interpolando il diagramma H-R del nostro oggetto con i modelli teorici. Un altro metodo per la determinazione dell’età viene chiamato metodo orizzontale. Questo consiste nel calcolare la differenza di colore tra il ramo delle giganti rosse, che non dipende dall’età, e il punto di turn off. Il colore del ramo delle giganti rosse è individuato 2,5 magnitudini sopra il turn off. Il problema principale di questo metodo è che risulta molto difficile individuare con precisione il punto di turn off, che rappresenta il punto più caldo e blu della sequenza principale, e questo si traduce in grandi errori sulla stima dell’età dell’ammasso. Il vantaggio invece è che il ramo delle giganti è quasi verticale, quindi non influenza l’errore in maniera significativa. Però si hanno errori dovuti all’incertezza sul colore del ramo delle giganti ottenuto dai modelli teorici. Per il calcolo della differenza di magnitudini si deve cercare di evitare di spingersi a magnitudini troppo brillanti del ramo delle giganti, in quanto in questa zona c’è una maggiore dipendenza dalla metallicità, cioè dal contenuto di metalli delle stelle (attenzione che per noi astronomi i metalli sono tutti gli elementi pù pesanti di idrogeno ed elio). Inoltre nella parte brillante del ramo delle giganti ci sono meno stelle e questo si traduce in errori maggiori sulla stima dell’età.
Vi ricordo che stasera ci sarà l’ultima osservazione pubblica della stagione in osservatorio a partire dalle ore 21:00. In caso sia nuvolo proietteremo immagini astronomiche all’interno della cupola e terremo mini conferenze. Per informazioni chiamatemi al numero 3290689207 entro le ore 18:00.
Vi aspettiamo numerosi!

Sara