Contact ed il progetto SETI

Mega ciao!
Ellie è sempre stata appassionata di trasmissioni radio e, una volta cresciuta, ha cominciato a lavorare per il SETI, il programma di ricerca di vita extraterrestre. Un bel giorno con un radiotelescopio Ellie capta un messaggio proveniente dalla stella Vega, la stella più luminosa della costellazione della Lira, che potrebbe finalmente rispondere alla grande domanda: siamo soli nell’universo?
Il progetto SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) è stato proposto negli anni ’60 da Frank Drake ed è partito ufficialmente nel 1974. Oltre a scandagliare la volta celeste alla ricerca di segnali di origine aliena, gli astronomi del progetto SETI hanno inviato a loro volta messaggi nello spazio nella speranza che ci sia qualcuno in ascolto. Il messaggio più famoso è quello spedito nel 1974 con il radiotelescopio di Arecibo, uno strumento del diametro di 305 metri che si trova a Porto Rico. Il messaggio era in codice binario, cioè composto solo dai numeri zero ed uno messi in sequenza. Se li disponete in righe e colonne vi viene fuori il disegno che vedete nell’immagine qui sotto. Qui troviamo, partendo dall’alto:
– i primi 10 numeri scritti in codice binario;
– i numeri atomici degli elementi fondamentali (idrogeno, ossigeno, carbonio, azoto e fosforo);
– la composizione chimica degli zuccheri e delle basi azotate che compongono il DNA:
– il disegno della doppia elica del DNA, con al centro una colonna bianca che indica il numero di nucleotidi che lo compongono;
– un uomo stilizzato, con da una parte l’altezza media dell’uomo e dall’altra il totale della popolazione mondiale;
– il disegno del Sistema Solare con evidenziata la Terra, per comunicare ai nostri cugini omini verdi come fare per trovarci;
– il disegno dello strumento con cui è stato inviato il messaggio.
A questo punto vi starete chiedendo se sia già arrivata una risposta. Purtroppo no, dovremo attendere poco meno di altri 50000 anni. Come mai così tanto? Perchè il messaggio è stato inviato verso M13, l’ammasso globulare situato nella costellazione di Hercules a circa 25000 anni luce di distanza da noi.
A presto!

Sara

Il radiotelescopio di Arecibo
Il messaggio di Arecibo

Buchi neri di massa intermedia

Mega ciao!
Abbiamo visto che esistono diversi tipi di buchi neri. Sono sicura che dopo aver letto gli ultimi due post vi è sorta spontanea una domanda: come si possono formare i buchi neri supermassicci dato che non esistono stelle di milioni o miliardi di masse solari? Per spiegare il salto tra i buchi neri di massa stellare, che arrivano a 100 masse solari, ed i buchi neri supermassicci, che vanno da 1 milione ad 1 miliardo di masse solari, è stata ipotizzata la presenza di buchi neri di massa intermedia (IMBH, dall’inglese Intermediate Mass Black Hole), con una massa compresa tra 100 e 100000 masse solari. I buchi neri supermassicci si formano probabilmente dalla fusione (merging) di IMBH. Ma adesso vi starete chiedendo come si formano questi ultimi. Ci sono diversi fenomeni che possono portare alla formazione di un buco nero di massa intermedia. Il primo è il collasso di una stelle di popolazione III, cioè delle prime stelle che si sono formate nell’universo. Queste potevano avere masse che arrivavano anche ad un migliaio di masse solari, che collassando andavano a formare un oggetto compatto di centinaia di masse solari. Un altro modo per formare un IMBH è lo sprofondamento di buchi neri di massa stellare verso il centro di un ammasso globulare. In questo caso i buchi neri si legano gravitazionalmente tra loro, andando a formare dei sistemi binari. A questo punto i due buchi neri spiraleggiano, avvicinandosi sempre di più, finchè non si fondono in un buco nero più massiccio. Il nuovo buco nero formato andrà a legarsi gravitazionalmente ad un altro buco nero, con cui si fonderà. Il processo continua finchè non si esauriscono i buchi neri nelle vicinanze. Un’altra ipotesi è che gli IMBH che si trovano nelle zone periferiche di una galassia, in origine fossero i buchi neri centrali di una galassia satellite che è stata mangiata dalla galassia più grande.
Il più importante candidato buco nero di massa intermedia è ESO 243-49 HLX-1, una sorgente iperluminosa in banda X (nella foto all’interno del cerchio bianco), situata in una galassia a quasi 300 milioni di anni luce di distanza da noi. Il buco nero dovrebbe avere una massa compresa tra 9200 e 92000 masse solari.
A presto!

Sara

La galassia ESO 243-49

Buchi neri supermassicci

Mega ciao!
Nel 1963 un giovane studente di astrofisica dell’Università di Cambridge, dopo aver assistito ad una conferenza sui buchi neri, cominciò a pensare che questi oggetti compatti abbiano giocato un ruolo fondamentale nell’origine dell’universo e decise di scrivere una tesi sul tempo. Purtroppo, mentre proseguiva con la sua ricerca, questo studente venne colpito da una grave malattia e secondo i medici gli restavano solo pochi anni di vita. Ma lui non si è mai arreso e la sua voglia di vivere l’ha portato, nonostante tutte le difficoltà, ad arrivare a 76 anni. Durante questo periodo, pur costretto su una sedia a rotelle ed impossibilitato a parlare, ha continuato le sue ricerche regalando all’umanità delle scoperte sensazionali. Uno degli studi del grande Stephen Hawking riguardava proprio i buchi neri.
Abbiamo visto nello scorso post che cosa sono questi oggetti compatti. Vi ho spiegato che quelli di massa stellare arrivano fino a 100 masse solari. Però non sono gli unici tipi di buchi neri, infatti esistono anche i buchi neri supermassicci (SMBH, dall’inglese super massive black hole) con una massa compresa tra 1 milione ed 1 miliardo di masse solari. Una prova dell’esistenza di questi oggetti arriva direttamente dal centro della nostra galassia, situato nella costellazione del Sagittario a circa 26000 anni luce di distanza da noi. Gli astronomi hanno studiato il moto delle stelle attorno al centro galattico, che potete vedere nel video qui sotto. Si sono accorti che le stelle compiono delle orbite ellittiche (che guarda caso sono proprio quelle che fanno i pianeti attorno al Sole) attorno ad un punto in cui non c’è nulla. La stella S2 in particolare ha un periodo orbitale di 15,2 anni, un semiasse maggiore di 5,5 giorni luce ed un semiasse minore di 17 ore luce. Da questi parametri orbitali gli astronomi sono riusciti a calcolare la massa all’interno dell’orbita, che è risultata di 3 milioni e 610 mila masse solari. Cosa può essere? Si è pensato ad un ammasso composto da 3 milioni e 610 mila stelle di una massa solare, invisibili con i nostri strumenti. Però, dalle considerazioni sugli urti, risulta che un ammasso del genere si disperderebbe in un tempo compreso tra 10000 e 20000 anni. Quindi non può trattarsi di un ammasso stellare. L’unica possibilità è che si tratti di un buco nero supermassiccio di 3 milioni e 610 mila masse solari.
A presto!

Sara

Gargantua e i buchi neri

Mega ciao!
In un futuro non molto lontano la Terra sta morendo, soggetta a tempeste di sabbia ed a piaghe che affliggono le coltivazioni. L’uomo deve cercare una nuova casa e per questo la NASA spedisce Cooper ed altri tre astronauti alla volta di Saturno, dove qualche anno prima è stato scoperto un Wormhole. Quest’ultimo è un tunnel nell’iperspazio che permette ai nostri eroi di arrivare in un’altra galassia in cui sono presenti 12 pianeti, che potrebbero diventare la nuova casa dell’umanità. Tre di questi pianeti orbitano attorno ad un buco nero rotante chiamato Gargantua. Ma cosa sono i buchi neri? Ce ne sono di diversi tipi a seconda della massa. La loro esistenza è stata teorizzata da John Mitchell nel 1783. Mitchell affermò che potevano esistere dei corpi nello spazio la cui velocità di fuga supera quella della luce, che è di 300000 km/s. I buchi neri stellari si formano dalla morte di stelle dalle 25-30 masse solari in su. Quando queste stelle finiscono di bruciare tutto il loro carburante (prima l’idrogeno, poi l’elio e così via fino ad arrivare ad un nucleo di ferro) espellono gli strati più esterni della loro atmosfera in una cosiddetta esplosione in supernova. Il nucleo invece è talmente pesante che collassa completamente su sè stesso e forma un buco nero. Il buco nero è molto più piccolo rispetto alla stella di partenza, infatti ha un diametro di poche decine di chilometri, ma possiamo dire che al centro ha densità praticamente infinita. La sua forza di gravità è talmente elevata che da lì non riesce a scappare nemmeno la luce. Possiamo definire una linea immaginaria attorno al buco nero, chiamata orizzonte degli eventi, che costituisce il limite oltre il quale un corpo non riesce più a scappare dal buco nero, ma continuerà a precipitare verso il suo centro. I buchi neri distorcono enormemente la struttura dello spazio tempo, che attorno ad essi è descritta dalla metrica di Schwarzschild (o da quella di Kerr se il buco nero è rotante). I buchi neri stellari hanno masse fino a 20 masse solari, mentre i buchi neri stellari massicci possono raggiungere le 100 masse solari. Anche al centro della nostra galassia c’è un buco nero, chiamato Sagittarius A, che ha una massa di 3 milioni e 610 mila masse solari. Come facciamo a saperlo? Come si è formato questo buco nero?
Lo scopriremo nella prossima puntata.
A presto!

Sara

Gargantua, il buco nero di Interstellar
Rappresentazione di un buco nero nella Via Lattea

Mago Merlino e la Terra sferica

Mega ciao!
Tanto tempo fa un giovane ragazzo di nome Semola, addentrandosi in un bosco per recuperare una freccia, si imbattè nel mago più famoso di tutti i tempi e nel suo simpatico gufo: sto parlando ovviamente di Merlino e Anacleto. Sappiamo tutti come finisce la storia: Semola estrae la spada dalla roccia e diventa Re Artù. Ma nel percorso che lo porterà a diventare re d’Inghilterra, verrà istruito da Merlino, che pensa che un bravo re non debba essere solo in grado di maneggiare una spada, ma deve avere alle spalle anche una grande cultura. Per questo insegna al giovane Semola a leggere e scrivere e gli spiega come funziona il mondo. Se andate nel video qui sotto a circa 38 secondi, troverete Mago Merlino intento a spiegare che la Terra non è piatta, ma è rotonda, e sostituisce il disegno della Terra piatta con un bel mappamondo. La Terra è dunque una bella sfera (in realtà è un po’ schiacciata ai poli, ma per trasmettere il concetto va bene lo stesso). Come facciamo a sapere che il nostro pianeta è sferico? Le prove sono tantissime, a partire dal calcolo della circonferenza terrestre fatto da Eratostene qualche tempo prima della nascita di Cristo e di cui vi avevo già parlato. Un’altra prova sta nel fatto che dall’emisfero boreale si vedono costellazioni diverse rispetto all’emisfero australe. In particolare, le costellazioni chiamate circumpolari, cioè quelle che si trovano vicino ai poli celesti, non saranno mai visibili dall’emisfero opposto. Queste sono l’Orsa Maggiore, l’Orsa Minore, Cassiopea, il Drago, Cefeo, la Giraffa e la Lince, per quanto riguarda le nostre latitudini. Le costellazioni che da noi non saranno mai visibili sono la Croce del Sud, la Carena e il Centauro.
Non vi basta? Allora pensate a quando andate al mare e guardate l’orizzonte. Vedete una nave che si sta allontanando: la prima cosa che vedete scomparire all’orizzonte è lo scafo, per ultime scompaiono le vele. Al contrario, se una nave come la Perla Nera #ajacksparrowpiacequestoelemento si sta avvicinando a voi vedrete comparire all’orizzonte prima la bandiera dei pirati (scappate mi raccomando), poi le vele nere ed infine lo scafo.
Infine, ma in realtà ci sarebbero tante altre cose da dire, vi faccio una domanda: tutti i pianeti e le Lune del Sistema Solare sono sferici, quindi perchè la Terra dovrebbe essere piatta?
A presto!

Sara

Mago Merlino spiega a Semola la forma della Terra (Video da “La spada nella roccia”, credits: Disney)
Capitan Jack Sparrow (Image credits: Disney)

Il pianeta di Miller e la teoria della Relatività

Mega ciao!
Durante il viaggio alla ricerca di una nuova casa per l’umanità, Cooper e gli altri astronauti devono esplorare il pianeta di Miller. Quest’ultima era una dei dodici astronauti delle missioni Lazarus, le prime ad attraversare il Wormhole e ad andare ad esplorare i dodici pianeti trovati dalle sonde. Le missioni Lazarus erano di sola andata, ma Cooper e gli altri sperano di riuscire a sorprendere almeno tre dei dodici astronauti. Dal pianeta di Miller arrivano dati interessanti: ci sono acqua e composti organici. Sappiamo tutti che l’acqua è, per citare Amelia Brand, “la vita stessa”, quindi fare tappa da Miller è obbligatorio. Ma i nostri eroi si accorgono che c’è un piccolo problema: il pianeta di Miller si trova molto vicino a Gargantua, un meraviglioso buco nero. Voi vi starete chiedendo che problema c’è, basta non caderci dentro. AHAHAHAHAH (risata malefica). Caderci dentro comporterebbe solo una morte veloce. Il vero problema sta nello slittamento temporale. Cosa sarà mai? La relatività di Albert Einstein. Il tempo scorre in modo diverso in sistemi di riferimento differenti. In particolare, se voi siete fermi e io mi metto a correre (meglio se a velocità relativistiche, cioè vicine alla velocità della luce) allora il mio orologio va più lentamente del vostro. Quindi, quando ci vi raggiungo dopo aver fatto jogging, se confrontiamo i nostri orologi ci accorgiamo che nel mio orologio è passato meno tempo. Adesso vi starete chiedendo perchè questo è importante per il pianeta di Miller. Zio Einstein nella Relatività Generale dice che non possiamo distinguere tra un moto di caduta libera in un campo gravitazionale ed un moto rettilineo uniforme (cioè con velocità costante) in assenza di campo gravitazionale. Il grande campo gravitazionale di Gargantua spinge il pianeta di Miller ad orbitare a velocità estremamente elevata. Di conseguenza abbiamo che il tempo su questo pianeta è rallentato rispetto a quello sulla Terra: un’ora sul pianeta di Miller corrisponde a sette anni sulla Terra. Dato che Cooper vuole salvare le persone che vivono sulla Terra oggi, deve considerare il tempo come una risorsa: scendere sul pianeta di Miller avrà un costo non indifferente.
A presto!

Sara

Albert Einstein

L’unico modo per andare avanti è lasciarsi qualcosa alle spalle

Mega ciao!
In un futuro non molto lontano la Terra sta lentamente morendo, tra tempeste di sabbia e piaghe che affliggono i raccolti. Cooper e altri tre astronauti vengono mandati, a bordo dell’Endurance (ma quanto fighi sono i nomi delle astronavi?!), alla ricerca di una nuova casa per l’umanità. Durante il loro viaggio l’astronave viene danneggiata da un’esplosione causata dal Dottor Mann (da questa scena in poi la vostra vita non sarà più la stessa e sarete combattuti tra il desiderio di picchiare Matt Damon e quello di perdonarlo per avervi sorpresi coltivando patate su Marte #adoriamotantissimomarkwatney). Cooper decide di salvare l’astronave e di usare il buco nero Gargantua come fionda gravitazionale per arrivare sul pianeta di Edmunds. Perchè la manovra riesca, i nostri eroi devono sbarazzarsi di un po’ di peso, quindi si liberano di alcune navicelle, del povero TARS e pronunciano una frase bellissima: “L’unico modo che gli umani hanno trovato per andare avanti è lasciarsi qualcosa alle spalle”. Di cosa stanno parlando? Della terza legge di Newton. Il buon vecchio Sir Isaac, oltre ad aver inventato un nuovo tipo di telescopio, ad aver scomposto la luce nei colori dell’arcobaleno usando un prisma di vetro e ad aver enunciato la teoria della gravitazione universale, era anche un fisico eccezionale. Ha enunciato le tre leggi della dinamica, cioè ha scoperto le leggi che regolano il moto dei corpi. La terza legge di Newton ci dice che ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria. Questo vuol dire che se Cooper spinge il Dottor Mann con una forza F, il Dottor Mann eserciterà una forza -F su Cooper. Allo stesso modo, nel film, espellendo un certo peso l’Endurance risentirà di una forza uguale e contraria che la spigerà in avanti.
A presto!

Sara

Una spada laser spaziale

Mega ciao!
Tanto tempo fa in una galassia lontana lontana, tanti giovani Padawan, tra cui Anakin Skywalker, venivano addestrati ad usare la forza per diventare degli Jedi. Uno Jedi deve usare solo la forza per difendere e curare, mai per ferire. A volte però può accadere che uno Jedi perda la retta via e si lasci sedurre dal lato oscuro della forza, diventando così un Sith. Questo è successo ad Anakin, che ha ceduto a rabbia e paura e si è trasformato in Darth Vader. I Sith e i Jedi oltre alla forza hanno delle armi piuttosto belle: le spade laser. Queste possono essere di diversi colori: blu, verde e viola per i Jedi e rosse per i Sith. Ma lo sapevate che esiste una spada laser spaziale? Si chiama HH24, una nube molecolare nel complesso di Orione. Qui si stanno formando diverse stelle ed una stella appena nata, oscurata dalla polvere e dal gas, sta sparando due getti di materia in direzioni opposte nello spazio, che la fanno assomigliare moltissimo alla spada laser doppia di Darth Maul. Questi getti supercaldi, che vengono emessi nello spazio in direzione dell’asse di rotazione della stella, viaggiano ad una velocità di 160934,4 km/h.
A presto!

Sara

Darth Maul (Image credits: LucasFilm)
HH24, nebulosa situata nella costellazione di Orione (Image credits: NASA)

Tatooine: da “Star Wars” alla Via Lattea

Mega ciao!
Tanto tempo fa, in una galassia lontana lontana, il giovane Luke Skywalker intraprese un viaggio alla ricerca di Obi-Wan Kenobi, l’unica speranza di salvezza dei ribelli. I due abitavano su un pianeta deserto di nome Tatooine, che orbitava attorno ad un sistema binario, cioè a due stelle talmente vicine da essere legate gravitazionalmente l’una all’altra. Possono esistere pianeti del genere? La risposta è si e la NASA ha scoperto nel 2011, nella nostra galassia, un esopianeta che è stato chiamato Tatooine a causa dell’analogia con il pianeta di “Star Wars”. Questo pianeta orbita attorno a due stelle situate a circa 200 anni luce di distanza da noi. Al contrario di Tatooine però Kepler-16b è gassoso e freddo quindi non può ospitare la vita. Ma dal 2011 sono stati scoperti altri sistemi binari dotati di esopianeti e, alcuni di questi, sono di tipo terrestre. Uno di questi sistemi, composto dalle stelle Kepler-35A e B, ospita il pianeta Kepler-35b. Otto volte più grande della Terra, il pianeta orbita attorno alle sue stelle in 131,5 giorni terrestri. Pianeti di questo tipo sono potenzialmente adatti allo sviluppo della vita, a patto che si trovino nella fascia di abitabilità del loro sistema, cioè in quella regione di un sistema planetario in cui le temperature sono tali da permettere la presenza di acqua liquida.
A presto!

Sara

Luke Skywalker su Tatooine (Image credits: LUCASFILM/20TH CENTURY FOX / THE KOBAL COLLECTION)
Rappresentazione del sistema Kepler-35 (Image credits: NASA)

Una pulsar per distruggere Thanos

Mega ciao!
In “Avengers: Infinity War” Thor, Rocket e un fantastico Groot adolescente vanno a trovare Tyrion Lannister, che dopo essere fuggito dai Sette Regni si è riciclato come fabbricante di armi per gli dei nordici (#vivaicrossover). Thor, che non ha più il mitico Mjolnir, ha bisogno di un’arma potentissima per sconfiggere Thanos. Per forgiare quest’arma incredibile serve addirittura l’energia di una pulsar. Ma cosa sono le pulsar? Sono il risultato della morte di una stella dalle 8 alle 25/30 masse solari. Alla fine della loro vita, dopo aver bruciato tutto il loro carburante, queste stelle espellono gli strati più esterni della loro atmosfera in un fenomeno noto come esplosione di supernova. Il materiale espulso andrà a formare una nebulosa, come la nebulosa del Granchio (vedi foto), scoperta dal cacciatore di comete Charles Messier, che si è originata dall’esplosione di una stella registrata dagli astronomi cinesi nel 1054. Il nucleo della stella invece si contrae su sè stesso, si rimpicciolisce ma non collassa completamente, quindi al centro della nebulosa rimane una stella di neutroni (o pulsar). Queste stelle morte sono molto più piccole rispetto alle stelle di partenza, infatti hanno un diametro di poche centinaia di chilometri, ma sono estremamente più dense. Inoltre girano su sè stesse con una velocità estremamente alta ed emettono impulsi nel radio con una precisione incredibile. Per questo motivo sono considerate dei fari cosmici e sono state utilizzate dalla NASA per cercare di comunicare agli alieni la nostra posizione. Come? Sotto forma di un disegno situato su una placca a bordo delle sonde Pioneer 10 e 11.
A presto!

Sara

Tyrion Lannister e Thanos
Thor
Nebulosa del Granchio (Image credits: NASA)