Una spirale nell’Universo giovane

Mega ciao!

Alma (Atacama Large Millimiter/submillimiter Array) ha fatto una scoperta sensazionale: una galassia a spirale antichissima. BRI 1335-0417 dista da noi circa 12 miliardi e 400 milioni di anni luce, quindi la sua luce è partita 12.4 miliardi di anni fa, solo 1.4 miliardi di anni dopo il Big Bang. Questa è la galassia a spirale più antica mai osservata. I suoi bracci si estendono per 15000 anni luce dal centro galattico, quindi non è una galassia molto grande (pensate che la Via Lattea ha un diametro di circa 100 mila anni luce), però ha una massa circa uguale a quella della nostra galassia. L’osservazione di questo oggetto è importantissima per l’astronomia: potrebbe infatti darci un’idea di come e quando si sono formate le galassie a spirale. Inoltre lo studio della sua struttura può fornirci informazioni preziose sull’ambiente in cui si è formato il Sistema Solare.

A presto!

Sara

BRI 1335-0417 (Image credits: Alma)

Produrre ossigeno su un altro pianeta

Mega ciao!

Vi ricordate che il 18 febbraio Perseverance è ammartato? Ebbene la missione continua con risultati veramente entusiasmanti. Dopo il volo di Ingenuity, il primo drone ad aver mai volato su un pianeta diverso dalla Terra, Perseverance ha condotto con successo un esperimento bellissimo: ha preso l’anidride carbonica presente in atmosfera marziana e l’ha trasformata in ossigeno. Perchè questo risultato è particolarmente esaltante? I motivi sono due:

1- la produzione di ossigeno può fare da rifornimento di combustibile per i razzi che serviranno per il viaggio di ritorno degli astronauti che in un non lontano futuro andranno su Marte;

2- agli astronauti serve ossigeno per vivere e sapere di poter produrre in situ l’ossigeno necessario non è cosa da poco.

Altra cosa interessante: cosa ottengono gli astronauti se aggiungono un po’ di idrogeno all’ossigeno creato? Acqua, che guarda caso è indispensabile per la sopravvivenza. Certo, devono stare un po’ attenti a combinare il tutto nel modo giusto per non rischiare di farsi esplodere come il povero Mark Watney di The Martian. Adesso starete pensando: ma non si possono portare l’acqua dalla Terra? Purtroppo non è possibile portarsi dietro una quantità infinita di acqua, perchè l’astronave peserebbe troppo. Quindi gli astronauti che affronteranno un viaggio su Marte, come quelli che vanno ad abitare per un po’ di mesi sulla Stazione Spaziale Internazionale, riciclano l’acqua (cioè bevono la loro pipì opportunamente filtrata). Il problema sorge se si rompe il depuratore, quindi avere la possibilità di produrre acqua sul Pianeta Rosso sarà una gran cosa!

A presto!

Sara

Grafico che mostra la produzione di ossigeno da parte dello strumento MOXIE di Perseverance (Image credits: NASA)

Urano ai raggi X

Mega ciao!

E’ stata scoperta radiazione X proveniente da Urano analizzando i dati ripresi dal Chandra X-ray Observatory nel 2002 e nel 2017. Nell’immagine qui sotto potete vedere i dati X (in rosa) sovrapposti all’immagine ottica ripresa dal telescopio Keck. Ma da dove viene la radiazione X di Urano? Si pensa che in parte sia dovuta alla diffusione di fotoni X provenienti dal Sole. Però gli astronomi stanno vagliando anche altre ipotesi. Una di queste dice che gli anelli di Urano potrebbero produrre raggi X, grazie alla collisione con particelle energetiche che circondano il pianeta. Lo studio della radiazione X di Urano è particolarmente interessante perchè il pianeta ha un asse di rotazione parallelo all’orbita, mentre il campo magnetico è inclinato di un angolo diverso. Capire l’origine della radiazione X di Urano potrebbe aiutarci a comprendere meglio l’origine dell’emissione X da buchi neri e stelle di neutroni.

A presto!

Sara

Urano (Image credits: NASA)

2I/Borisov: una cometa in visita da un altro sistema planetario

Mega ciao!

Poco tempo fa vi ho parlato di Oumuamua, il primo oggetto interstellare scoperto a visitare il nostro Sistema Solare. Nel 2019 ne è stato scoperto un altro: la cometa 2I/Borisov. Grazie ai dati raccolti dallo strumento FORS2 del Very Large Telescope, si è scoperto che la cometa è l’oggetto meno contaminato mai osservato. Questo significa che probabilmente non è mai passata vicino ad una stella, quindi la possiamo considerare come un relitto del disco protoplanetario originale.

I dischi protoplanetari sono dischi di polvere e gas, composti dal materiale della nube molecolare che non è collassato a formare la stella. Da queste strutture possono formarsi pianeti tramite accrescimento gerarchico di grani di polvere o tramite il collasso diretto del materiale. Si possono formare anche corpi più piccoli, come satelliti, pianeti nani, asteroidi e comete. Queste ultime sono formate da roccia, polvere e uno strato di ghiaccio. Quando si avvicinano ad una stella il ghiaccio si scioglie e libera nello spazio le polveri che vi erano intrappolate, che vanno a formare una delle code delle comete. Questo significa che ad ogni orbita le comete perdono materiale e si rimpiccioliscono.

Tornando a 2I/Borisov, l’analisi ha rivelato caratteristiche simili alla cometa Hale-Bopp, passata in prossimità della Terra negli anni ’90 (ricordate le sue due code? Erano una cosa pazzesca!). Questo suggerisce che l’ambiente in cui si è formata la cometa 2I/Borisov non fosse tanto diverso da quello in cui si è formato il Sistema Solare. L’analisi ha rivelato che la chioma della cometa è composta da grani compatti della dimensione di 1 mm. Inoltre, la quantità relativa di monossido di carbonio e acqua è cambiata drasticamente man mano che si è avvicinata al Sole, quindi la cometa è composta da materiale che si è formato in diversi luoghi del suo sistema planetario.

Sarà molto importante continuare lo studio e la ricerca di oggetti extrasolari in visita nel nostro Sistema Solare, perchè possono darci informazioni importanti sulla formazione dei sistemi planetari.

A presto!

Sara

2I/Borisov (Image credits: ESO)

Mini strutture nell’Universo primordiale

Mega ciao!

Cosa fanno gli astronomi per studiare le prime fasi di vita dell’Universo? Ottima domanda! Dai primissimi istanti dopo il Big Bang non ci arrivano fotoni, i quanti di luce che trasportano l’informazione attraverso l’Universo, in quanto all’epoca erano imprigionati in un plasma densissimo insieme alla materia. I fotoni si sono disaccoppiati solamente 380000 anni dopo il Big Bang, durante la cosiddetta epoca della ricombinazione, e da quel momento in poi sono stati liberi di viaggiare pressochè indisturbati nello spazio. Quindi come possiamo studiare i primi 380000 anni di vita dell’Universo? Si fanno simulazioni al computer basate sulle teorie. Le simulazioni sono forti perchè permettono di analizzare la formazione di strutture. Potete, per esempio, andare a vedere il collasso di una nube primordiale in una galassia, il collasso di una nube molecolare che porta alla formazione di stelle e sistemi planetari, oppure, se vi piacciono strutture enormi, potete andare a vedere la formazione di ammassi di galassie e della struttura su grande scala dell’Universo. Fantastico!

Adesso però viene il bello! Una simulazione recente ha permesso di andare a vedere gli istanti appena dopo il Big Bang. Si è scoperto che nel primo trilionesimo di secondo dopo questo grande evento si potrebbe essere formata una rete complessa di strutture, che imita la distribuzione di galassie nell’Universo. Questi oggetti hanno però una dimensione molto piccola e una massa di appena qualche grammo. Le strutture analizzate raggiungono masse di 20 kg e raggi dell’ordine 10-20 metri, circa 10-24 secondi dopo il Big Bang. Queste strutture sembrano vaporizzarsi in un tempo molto breve, ma potrebbero essere viste in esperimenti futuri. In particolare, potrebbero originare il rumore di fondo di onde gravitazionali e formare piccoli buchi neri. Questo avrebbe delle conseguenze osservabili e non è escluso che queste strutture possano essere parte della materia oscura.

A presto!

Sara

Simulazione della formazione di strutture cosmiche negli istanti successivi al Big Bang (Image credits: University of Gottingen)

Mega ciao!

Vi ricordate di Oumuamua? E’ stato il primo corpo interstellare scoperto all’interno del Sistema Solare. Le osservazioni hanno portato a determinarne i parametri orbitali e le caratteristiche fisiche, ma il dibattito sulla tipologia di oggetto interstellare è ancora molto acceso. Per via della sua forma un po’ strana si è parlato di navicella aliena, di un pezzo di una tecnologia aliena sofisticatissima, di asteoroide o cometa proveniente da un sistema planetario vicino. L’ipotesi navicella aliena è da scartare (scusate se vi ho illusi). Secondo uno studio pubblicato proprio in questi giorni Oumuamua potrebbe essere il frammento di un pianeta nano. Infatti risulta essere composto per la maggior parte da azoto solido.

L’azoto ghiaccia a temperature bassissime (circa -210°C) ed è stato scoperto dalla sonda New Horizons in enorme quantità su uno dei corpi esterni del Sistema Solare: il mitico Plutone. Su questo pianeta nano la regione più chiara, che assume la forma di un cuore o del muso di Pluto, è composta da ghiaccio d’azoto, su cui ci sono delle montagne di ghiaccio d’acqua che se ne vanno a spasso da una parte all’altra a seconda della stagione.

Per questo motivo si pensa che Oumuamua potrebbe essere un pezzo di un pianeta nano extrasolare che per qualche motivo (uno scontro con un asteroide o la distruzione del pianeta) si è staccato dal corpo d’origine. Questo riuscirebbe a spiegare le sue caratteristiche fisiche come la forma molto piatta, la perdita di materia e la bassa densità.

A presto!

Sara

Rappresentazione artistica di Oumuamua (Image credits: ESO)

Getti extragalattici da un buco nero supermassiccio

Mega ciao!

L’immagine qui sotto è stata ottenuta combinando i dati ottici, infrarossi, X e radio della galassia Centaurus A, situata a circa 13 milioni di anni luce di distanza. Osservazioni a diverse lunghezze d’onda permettono di ottenere informazioni migliori sulle caratteristiche fisiche dell’oggetto osservato e consentono quindi di calcolare limiti migliori sui suoi parametri. Centaurus A è una galassia un po’ particolare: vedete che ha una forma strana? Questo è dovuto al fatto che circa 100 milioni di anni fa due galassie si sono fuse tra loro, originando la galassia che osserviamo oggi. Centaurus A è dotata di un nucleo molto attivo, composto da un buco nero supermassiccio circondato da un disco di accrescimento e da un toro di polvere. Dal buco nero si dipartono dei getti che sparano materiale nello spazio extragalattico a velocità estremamente elevate. I getti di materia che si dipartono dai buchi neri supermassicci possono raggiungere dimensioni elevatissime: pensate che possono essere lunghi anche 3 milioni e 260 mila anni luce (1 megaparsec).

Servono però ulteriori osservazioni per riuscire a capire bene i fenomeni che avvengono in prossimità del buco nero supermassiccio. Qui entrerà in gioco il James Webb Space Telescope, che sarà lanciato nello spazio a ottobre. Il James Webb infatti, operando nell’infrarosso, riuscirà a penetrare attraverso le bande di polvere della galassia e ad osservare con una qualità mai vista prima le regioni in prossimità del buco nero. Le osservazioni ci daranno delle informazioni importantissime che ci permetteranno di comprendere meglio i fenomeni di accrescimento e di produzione dei getti di materia.

Preparatevi psicologicamente perchè il James Webb vi regalerà delle scoperte astronomiche pazzesche!

A presto!

Sara

Centaurus A (Image credits: NASA)

Ogni giorno per noi astronomi è Natale: nuove scoperte!

Mega ciao!

Vi ricordate che tempo fa vi avevo detto che per noi astronomi ogni giorno è Natale? Si, perchè ogni giorno ci sono nuove scoperte esaltanti in campo astronomico. Pronti per due notizie bomba? Ottimo!

La collaborazione NanoGrav ha osservato le prime tracce di un fondo di onde gravitazionali, cioè un flusso costante di onde gravitazionali che arriva costantemente sulla Terra e proviene da sorgenti troppo deboli per essere misurate individualmente. La frequenza di queste onde è talmente bassa che non è possibile rivelarla da terra, in quanto la lunghezza d’onda è talmente lunga che servirebbe un rivelatore con un braccio di 30 miliardi di chilometri.

Allora come le possiamo studiare? Usiamo le pulsar, cadaveri stellari generati dalla morte di stelle dalle 8 alle 25/30 masse solari che ruotano rapidissimamente attorno al proprio asse e pulsano nel radio. Il passaggio di un’onda gravitazionale infatti perturba il tempo di pulsazione di queste stelle compatte, quindi captare una variazione nel loro segnale significa osservare indirettamente il fondo di onde gravitazionali.

Bellissimo, ma perchè è importante? Possono darci informazioni importantissime sull’Universo primordiale e permetterci di capire una volta per tutte cosa sia successo. Infatti con le osservazioni fatte lungo tutto lo spettro elettromagnetico riusciamo ad arrivare solo fino ad un certo punto. Pensate che i fotoni della radiazione cosmica di fondo nelle microonde, scoperta per caso da Penzias e Wilson nel 1964, si sono originati solo 380000 anni dopo il Big Bang, quando si sono disaccoppiati dalla materia e hanno cominciato il loro viaggio nello spazio. Le onde gravitazionali, essendo perturbazioni della metrica dello spaziotempo, dovrebbero essere in grado di arrivare fino a noi anche da epoche precedenti a quella in cui si è originata la radiazione cosmica di fondo e aiutarci a spiegare finalmente cosa sia successo.

La seconda notizia è che sono stati osservati per la prima volta in assoluto due molecole di idrocarburi policiclici aromatici, l’1-cianonaftalene e l’isomero 2-cianonaftalene, nella nube molecolare del Toro. Queste due molecole non erano mai state osservate prima in ambienti del genere. Adesso direte: vabbè, non mi sembra questa gran cosa. In realtà è una figata pazzesca perchè tra le ipotesi sull’origine della vita ne troviamo una di molto interessante secondo cui gli idrocarburi policiclici aromatici sarebbero i precursori della sintesi di molecole di RNA. In questo scenario le prime forme di vita avevano un materiale genetico composto da RNA. E’ interessante quindi notare che queste molecole si trovano proprio in una regione da cui si formeranno nuove stelle e pianeti. Che in futuro contribuiscano a generare la vita? Chissà!

Con queste due notizie bomba vi auguro una buona serata e una notte piena di bei trip astronomici!

A presto!

Sara

Rappresentazione artistica del segnale delle pulsar sul fondo di onde gravitazionali (Image credits: NanoGrav)
Rappresentazione artistica della nube del Toro, con le molecole rivelate (Image credits: Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian)

Getti stratosferici sul pianeta gigante

Mega ciao!

Il pianeta gigante torna a fare notizia. Analizzando le conseguenze dell’impatto della cometa Shoemaker-Levy 9, avvenuto nel 1994, gli astronomi sono riusciti a misurare per la prima volta la velocità dei venti nella stratosfera di Giove. L’impatto ha prodotto nuove molecole nell’atmosfera di Giove, tra cui l’acido cianidrico, il cui tracciamento ha permesso di misurare la velocità dei venti. In particolare, gli astronomi hanno ottenuto lo spettro del pianeta gigante utilizzando ALMA, un array di radiotelescopi situato nel deserto di Atacama. Nello spettro sono presenti delle righe in corrispondenza degli elementi chimici di cui è composto il pianeta. Misurando lo spostamento Doppler della riga dell’acido cianidrico è stata calcolata una velocità dei venti, nella regione sottostante alle aurore vicino ai poli, di circa 1450 km/h in quelli che vengono chiamati getti stratosferici. Questa velocità è più del doppio di quella dei venti nella Grande Macchia Rossa e supera di più di tre volte quella dei tornadi più potenti registrati sulla Terra. I getti stratosferici si comportano come vortici giganti, con un diametro fino a 4 volte quello dei tornado terrestri e con un’altezza di circa 900 km. E’ stato possibile inoltre calcolare la velocità dei getti stratosferici in prossimità dell’equatore di Giove, che è risultata di circa 600 km/h.

A presto!

Sara

Giove (Image credits: ESO)

Mega ciao!

Vi ricordate che l’anno scorso vi avevo scritto super esaltata perchè era stata captata un’onda gravitazionale un po’ strana? Vi rinfresco la memoria. GW 190814, proveniente da una distanza di 800 milioni di anni luce, è la fusione (#aGokupiacequestoelementomaaVegetano) che ha originato un buco nero di 25 masse solari. Fin qui tutto bene, ma adesso arriva il bello: è stata provocata dalla fusione di un buco nero di 23 masse solari con un oggetto di 2.6 masse solari.

Qual è il problema? La stella di neutroni più massiccia è di 2.5 masse solari, limite imposto dalle teorie di evoluzione stellare, mentre il buco nero più leggero conosciuto era di 5 masse solari.

Allora cos’è l’oggetto da 2.6 masse solari? Si è acceso un dibattito pazzesco sull’argomento. In uno studio pubblicato da poco è stato utilizzato un algoritmo genetico, cioè un algoritmo che esplora una serie di parametri cercando soluzioni ottimizzate con un processo di selezione naturale. In questo modo è stato possibile identificare quali soluzioni sono consistenti con il segnale dell’onda gravitazionale, utilizzando anche l’analisi fatta sul segnale di GW 170817 provocato dalla fusione di due stelle di neutroni. In base all’analisi pare che GW 190814 sia stata originata dalla fusione di due buchi neri, quindi l’oggetto da 2.6 masse solari sarebbe il buco nero più leggero mai identificato.

Questo ci farebbe tirare un bel sospiro di sollievo, perchè in caso contrario sarebbe necessario rivedere le teorie sull’evoluzione stellare e sulle stelle di neutroni, in particolare il limite di Oppenheimer – Volkoff sulla massa di questi oggetti compatti. Il dibattito non è ancora concluso, quindi probabilmente sentiremo ancora parlare di questo sistema e vedremo delle cose interessanti!

A presto!

Sara

Rappresentazione artistica di una stella di neutroni (Image credits: NASA)