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Una scia verde davanti alla galassia di Andromeda

Che cos’è quella striscia verde davanti alla galassia di Andromeda? È una meteora!

Nel 2016 Fritz Helmut Hemmerich (l’autore della foto) è stato fortunato abbastanza da beccare la frazione di secondo giusta in cui passava la meteora. Ma non solo: la bellezza di questa foto è anche nel fatto che ci fa viaggiare nello spazio e nel tempo in un attimo.

La galassia di Andromeda si trova a 2,5 milioni di anni luce di distanza da noi: quindi la luce impiega 2,5 milioni di anni per arrivare da noi, e dunque noi la vediamo in questa foto come era 2,5 milioni di anni fa.
È un’altra galassia a spirale (come la nostra) e si trova al di fuori della Via Lattea.
Tutte le stelle che si vedono attorno ad Andromeda in questa foto, invece, sono stelle che appartengono alla Via Lattea. La nostra Galassia ha dimensioni di circa 100 mila anni luce e quindi le stelle di questa foto molto più vicine a noi rispetto alla galassia di Andromeda.
Le meteore sono le scie luminose che si formano quando dei detriti spaziali cadono sulla Terra e si vaporizzano durante la caduta. La meteora nella foto si è formata sopra le nostre teste, nell’atmosfera della Terra, quindi vicinissimo: l’atmosfera terrestre ha uno spessore di circa un centinaio di km.

In questa foto dunque sono compressi circa 23 miliardi di miliardi di km in prospettiva.
Pensate, diversi fenomeni celesti in 23 miliardi di miliardi di km davanti ai vostri occhi, sul vostro schermo, ora.
Buona visione.


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Le aurore su Marte

La sonda NASA MAVEN è in orbita attorno a Marte e studia l’atmosfera del pianeta rosso. Infatti, MAVEN è l’acronimo di Mars Atmosphere and Volatile Evolution non per caso (in inglese maven vuol dire esperto).

Sappiamo già che l’atmosfera di Marte è molto rarefatta, anche a causa della gravità bassa di Marte. Se vogliamo, la gravità è la protagonista dal basso dei problemi dell’atmosfera di Marte. Tuttavia c’è anche un protagonista dall’alto: il vento solare, ovvero il flusso di particelle cariche che proviene dal Sole.

Sulla Terra il vento solare interagisce con il campo magnetico terrestre prima e l’atmosfera poi e produce le aurore, uno spettacolo sensazionale. Su Marte accade qualcosa di simile? Quasi.

Nel senso che sulla Terra, le particelle cariche che producono le aurore sono principalmente gli elettroni provenienti dal Sole. Su Marte invece i responsabili possono essere anche i protoni provenienti dal Sole. Ma vediamo bene che cosa succede perché è un po’ diverso da ciò che succede sul nostro pianeta.

Un’aurora mai vista prima

Un nuovo tipo di aurora su Marte è stato scoperto nel 2015 grazie al satellite MAVEN. La scoperta è avvenuta grazie a due strumenti a bordo di MAVEN: l’Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS) che misura la luce ultravioletta dall’atmosfera marziana e il Solar Wind Ion Analyzer (SWIA) che misura i protoni del vento solare che arrivano su Marte. Siccome in concomitanza di una misura di luce ultravioletta con IUVS si aveva anche un picco di protoni solari con SWIA, allora alla fine si è capito che le due cose erano collegate.

C’era però qualcosa che non tornava: infatti, queste nuove aurore marziane non si osservano solo ai poli come sulla Terra. Sul nostro pianeta questo è dovuto al fatto che le particelle cariche del vento solare sentono la presenza del campo magnetico e quindi subiscono quella che si chiama forza di Lorentz: in sostanza, il campo magnetico guida le particelle verso i poli e là avvengono le aurore.

Il fatto che su Marte le aurore non siano esclusiva dei poli in parte è dovuto al fatto che il campo magnetico marziano non sia poi questo granché (è una specie di residuo diciamo); ma vuole anche dire che questi protoni in qualche modo eludono quel poco che c’è di campo magnetico marziano. Siccome il campo magnetico agisce solo su particelle cariche, allora i protoni provenienti dal Sole hanno solo un modo per farla franca: accoppiarsi con degli elettroni e formare atomi di idrogeno, cioè particelle globalmente neutre dal punto di vista della carica elettrica.

In questa GIF con bow shock si intende l’ostacolo (tra virgolette) del debole campo magnetico marziano. Crediti: NASA

A questo punto, superato l’ostacolo del campo magnetico, gli atomi di idrogeno appena formati collidono con l’idrogeno già presente nell’atmosfera marziana e generano luce ultravioletta (che non possiamo vedere con i nostri occhi, ma va beh), proprio quella osservata da NASA MAVEN. E l’aurora che si forma è chiamata aurora di protoni, proprio in virtù del meccanismo che vi ho descritto.

Le aurore e l’acqua marziana

OK, tutto questo è meraviglioso: ma come possiamo usarlo per capire l’evoluzione dell’atmosfera di Marte?

Di nuovo protagonista assoluto è il satellite MAVEN: i recenti dati del satellite, targati 12 dicembre 2019, ci dicono che i periodi di più intensa attività di queste aurore di protoni marziane corrispondono proprio ai periodi in cui Marte disperde più atmosfera.

Il punto è che il Sole ha colpe ben più gravi di quelle di spedire pacchi di protoni su Marte. Infatti, la luce ultravioletta proveniente dal Sole, combinata con la perdita di atmosfera marziana, (soprattutto in passato, vista la situazione odierna…) è penetrata a quote atmosferiche dove c’era l’acqua: questo fenomeno ha spaccato le molecole d’acqua negli atomi costituenti, cioè idrogeno e ossigeno.

Quindi, la stragrande maggioranza di idrogeno presente nell’atmosfera marziana, con cui va poi a collidere il novello idrogeno che si forma dal vento solare, è idrogeno che una volta era parte di molecole d’acqua. Più aumenta il tasso di distruzione di acqua e fuga dell’atmosfera marziana, più aumenta la quantità di idrogeno pronta a fare da bersaglio, maggiore è quindi la produzione delle aurore di protoni.

Questa nuovo tipo di aurora scoperto di recente su Marte può essere allora usato come strumento per capire come sia cambiata l’atmosfera marziana nel tempo. Inoltre, si tratta di un fenomeno che ora andrà incluso in tutti i modelli teorici volti a replicare le condizioni che caratterizzano Marte. A quanto pare si tratta di un importante ingrediente per quanto riguarda lo studio sia del passato sia del futuro del pianeta rosso.

Una galassia ad anello (non) è per sempre

Questa galassia fu scoperta nel 1950 da Arthur Hoag. All’inizio non si capiva bene se fosse una galassia o se fossero due. Certo è che c’è una zona rossiccia al centro fatta di stelle vecchie (e rosse), un anello pieno di gas e polveri in cui si formano stelle nuove (anche giovani e blu), uno spazio in mezzo in cui c’è poco o nulla.

Se vi state chiedendo come si sia formata questa galassia, ho la risposta: boh!
Nessuno lo sa. Riteniamoci già abbastanza fortunati perché vediamo là galassia di faccia e non di taglio, altrimenti non avremmo mai potuto godere dello spettacolo di questo oggetto così peculiare.

Ma c’è di più: nell’immagine, a circa ore sette, in basso a sinistra nello spazio tra il centro giallo e l’anello blu, avete visto che cosa c’è? Proprio così: un’altra galassia ad anello, pure quella vista di faccia.

L’universo è pazzesco, c’è poco da fare.


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Un molisano ha scoperto un nuovo pianeta attorno a Proxima Centauri, la stella più vicina al Sole

Il Molise è una regione italiana davvero minuscola. Ci sono circa 300 mila abitanti, praticamente quasi la metà della popolazione di Bologna, la città in cui vivo e lavoro attualmente.

Tuttavia, si tratta di una regione meravigliosa: anche il New York Times ha inserito il Molise tra le migliori mete da visitare nel 2020, pensate un po’. E io ci che ci sono nato e vissuto e spesso torno a mangiare pallotte cacio e uova, ventricina, pampanella e “Sua Maestà” il caciocavallo non posso fare altro che confermare, ovviamente.

Ma evidentemente il Molise è terra fertile non solo per la sua bellezza naturalistica e per il cibo. Il Molise è terra fertile anche per l’astrofisica, nonostante l’esigua popolazione: a parte me (che vabbè, ora faccio altro) con il dottorato in astrofisica, c’è anche un altro mio amico, addirittura sempre del mio stesso paese (Fossalto, 1200 abitanti) sempre dottorato e ricercatore. Poi conosco almeno un altro astrofisico molisano che ormai però si è trasferito da anni in nord Italia a studiare l’universo primordiale.

E poi, arriviamo alla notizia di questo post, c’è anche Fabio del Sordo, di Campobasso, è un astrofisico ora all’Università di Creta che si occupa di pianeti extrasolari, cioè dello studio di altri mondi al di fuori del Sistema solare. Tra l’altro ho scoperto che abbiamo pure frequentato la stessa scuola (e gli stessi professori!), anche se ad anni di distanza: il liceo scientifico A. Romita di Campobasso.

Fabio del Sordo ha comunque avuto una carriera (circa 4,2) anni luce più brillante della mia (che ho invece abbandonato la ricerca) e mi sembra giusto dunque parlarne qui su questo mio piccolo blog denso di molisanity da sempre. Fabio Del Sordo ha infatti scoperto, insieme al suo collega Mario Damasso, un pianeta attorno a Proxima Centauri, la stella più vicina al Sole. Appunto, a 4,2 anni luce di distanza da noi.

Il nuovo pianeta si chiama Proxima Centauri c, e fa seguito alla scoperta di qualche tempo fa di Proxima Centauri b, un pianeta di tipo roccioso.

Del Sordo e Damasso hanno ri-analizzato i dati che hanno portato alla scoperta di Proxima b e hanno trovato una possibile evidenza dell’esistenza di un ulteriore pianeta, Proxima c appunto, che avrebbe una massa minima di circa 5 volte la massa della Terra e che impiegherebbe circa 5 anni (terrestri) a fare un giro completo attorno alla sua stella (cioè Proxima Centauri). Il metodo di scoperta di questo nuovo pianeta, che è poi lo stesso usato per Proxima b, è quello delle velocità radiali: il moto di un pianeta perturba anche il moto della sua stella un pochino.

Questo moto della stella può essere misurato con lo stesso principio con cui funziona l’autovelox per le automobili. La luce che noi osserviamo provenire dalla stella cambia frequenza a seconda che si avvicini o si allontani da noi lungo la nostra linea di vista: questo cambio di frequenza della luce è misurabile e ci permette di stimare la velocità della stella. Se l’effetto è grande, allora sarà grosso anche l’esopianeta che lo causa. Anche qui, si osservano i dati e poi si trova un modello in grado di riprodurre ciò che si è osservato. Il primo esopianeta scoperto nel 1995 fu trovato proprio grazie a questo sistema.

Oltre a questi dati sulle velocità radiali, sono stati usati anche i dati molto precisi del satellite ESA Gaia, il quale misura molto bene le posizioni degli oggetti celesti della nostra galassia. Senza i dati di Gaia non si sarebbe scoperta l’anomalia nella velocità della stella Proxima Centauri e quindi niente possibile scoperta del nuovo pianeta Proxima c. Un’altra conferma del fatto che saper mappare l’universo (sia con posizioni, sia con distanze) è un aspetto cruciale della ricerca astrofisica.

Perché, appunto come dicevo, mettendo insieme tutti i dati, compresi quelli di Gaia, è saltata fuori un’anomalia nella velocità della stella Proxima Centauri. All’inizio si è pensato che l’anomalia fosse dovuta alla presenza di qualche attività stellare intrinseca; poi, alla fine, si è capito che quei dati potessero essere l’indizio della presenza di un nuovo pianeta, Proxima c.

Una roba interessante nell’articolo di Damasso e Del Sordo è che si parla di una precedente osservazione della stella Proxima Centauri fatta con ALMA, un complesso di antenne radio in grado di osservare sorgenti astrofisiche con elevata risoluzione. ALMA ha osservato una qualche sorgente sconosciuta attorno a Proxima Centauri: è quella Proxima Centauri c? Per ora non lo sappiamo, ma i futuri dati di ALMA forse potrebbero essere utili per confermare proprio la scoperta di Damasso e Del Sordo.

I nuovi dati saranno fondamentali: infatti dovete pensare che per ora si parla di pianeta candidato perché bisogna capire bene le caratteristiche di Proxima c. Dati migliori e in gran quantità saranno in grado di vincolare meglio i modelli teorici e quindi capire per bene la massa di Proxima c e fare un pensierino sul capire come questo sistema planetario si sia formato ed evoluto.

Proxima Centauri e i suoi pianeti si trovano a 4,2 anni luce da noi. Una piccola stella del nostro vicinato galattico ma piena di sorprese.

Insomma, dai, come il Molise. Le pallotte cacio e uova, la ventricina, la pampanella e il caciocavallo fanno bene, a quanto pare. Come diceva il mitico indimenticabile Fred Bongusto, “Molise, pozz’ess’accis!”

Una galassia e i fiori di zucca

Questa foto astrofisica è pazzesca. Anzi no: questa foto è come un fiore di zucca, con tutte quelle bellissime sfumature di colore. Qui, nella foto, ciascun colore ci parla di differenti fenomeni fisici in atto.

La galassia si chiama M101 e ciò che vedete, in realtà, è una sovrapposizione di diverse immagini ottenute con telescopi diversi.
La parte giallorossa è stata ottenuta con i telescopi spaziali Hubble e Spitzer, che misurano la luce rossa e infrarossa. Le stelle meno calde (3000 °C- 5000 °C), piccole e più avanti con l’età (qualche miliardo di anni) hanno questo colore.
La parte blu è stata ottenuta con i dati del Galaxy Evolution Explorer, che misura la luce blu-ultravioletta. Le stelle molto calde (anche più di 20 mila °C), molto grandi e giovani (qualche centinaio di milione di anni) hanno questo colore.
Poi c’è la parte più scoppiettante, in viola. Sono i dati del telescopio spaziale Chandra, che misura i raggi-X da fenomeni tipo stelle di neutroni, buchi neri e grosse stelle che esplodono. La cosa più interessante è che la distribuzione dell’emissione di raggi-X segue la struttura dei bracci di spirale; questa cosa non deve sorprendere, perché nei bracci abbiamo detto che si formano le stelle più grosse e calde, che sono quelle che esplodono in supernovae e formano poi proprio stelle di neutroni o buchi neri.

Vedete, se osservassimo una galassia solo con la luce visibile anche ai nostri occhi allora ci perderemmo una grandissima quantità di informazioni. Ma il punto non è solo la perdita di informazioni, quanto piuttosto il quadro d’insieme che salta fuori e che dà un senso più compiuto a tutta la fisica in gioco nelle galassie.

Ah, dimenticavo: tutto questo ragionamento l’abbiamo fatto, senza alzare gli occhi dallo smartphone o dal computer, riguardo una galassia a circa 25 milioni di anni luce da noi. La foto che vedete mostra quindi com’era la galassia 25 milioni di anni fa, quando sulla Terra ancora nessuno aveva mai neanche provato non dico a riempirli con la mozzarella, ma proprio neanche provato mai a friggerli, i fiori di zucca. Che brutti tempi quelli, signora mia, non mi ci faccia neanche pensare.


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