Non c’è nessun segnale radio da ‘Oumuamua

A quanto pare i radio telescopi del SETI non hanno trovato alcun segnale radio di origine artificiale proveniente dall’asteroide/cometa/boh ‘Oumuamua.

Eccoci qua, di nuovo a parlare di ‘Oumuamua.

Ve lo ricordate? ‘Oumuamua è quell’oggetto celeste a forma di sigaro proveniente da fuori il Sistema solare, caduto nella gravità del Sole di passaggio e ormai già in viaggio di nuovo verso l’esterno del nostro sistema planetario.

C’è stato un momento in cui sembrava si trattasse di un asteroide; poi si è pensato a una cometa; infine si è capito che le cose potrebbero essere più complicate e si è pensato anche a qualsiasi cosa, pure robe artificiali aliene.

In particolare, riguardo quest’ultima ipotesi, gli scienziati del SETI Institute (Search for Extra-Terrestrial Intelligence Institute) hanno provato a puntare i loro telescopi radio verso ‘Oumuamua nei mesi passati, quando ‘Oumuamua era sotto tiro.

Il telescopio usato per queste osservazioni è l’interferometro ATA (Allen Telescope Array), un insieme di radio telescopi che si trovano in California.

ATA osserva a diverse frequenze radio, in particolare a quelle frequenze il cui segnale potrebbe essere associato a una produzione artificiale.

Siccome si trattava di ricerca di segnali extra-terrestri, per questo motivo ATA, oltre a osservare ‘Oumuamua ha anche monitorato due asteoridi conosciuti del nostro Sistema solare, cioè 2017 UZ e 2017 WC. In questo modo è possibile tenere sotto controllo eventuali segnali spuri o malfunzionamenti di ogni tipo.

Comunque, veniamo subito al sodo: non sono stati osservati segnali di possibile natura artificiale provenienti da ‘Oumuamua. Quindi niente astronava aliena o robe del genere. I risultati della ricerca sono disponibili in questo articolo scientifico.

Certo, in teoria si potrebbe dire che magari gli alieni hanno inviato astronavi che non sono in grado di emettere segnali osservabili, perché no?

Vero, il punto però in questo caso è che noi non ci possiamo fare niente, cioè noi possiamo misurare solo qualcosa di misurabile e possiamo usare solo gli strumenti che abbiamo disponibili. Cioè, non siamo in grado di dire, senza misurare un segnale, se un oggetto è oppure non è di origine extra-terrestre.

Del resto, nella nostra ricerca di segnali extra-terrestri, in fondo assumiamo implicitamente che anche gli ipotetici alieni siano dei grandissimi appassionati di onde radio e di navicelle a forma di sigaro. È un’ipotesi ragionevole, assumendo che le leggi della fisica siano uguali in tutto l’universo; eppure, se ci pensate si tratta di un’ipotesi che facciamo perché è forse l’unico modo in cui siamo abbastanza sicuri di poter riuscire a identificare un’ipotetica astronave aliena.

E quindi? Il fatto di non aver trovato nessun segnale da ‘Oumuamua è una brutta notizia? Beh, in realtà no, anzi. Infatti l’osservazione di ‘Oumuamua fatta a questo scopo è stata sicuramente una buona occasione e ha permesso di capire che tipo di segnali ci aspettiamo da oggetti celesti come ‘Oumuamua, nonostante non si tratti di astronavi aliene.

Una cosa è certa: la ricerca continua.

C’è un nuovo catalogo di onde gravitazionali

Le collaborazioni LIGO e Virgo hanno presentato un catalogo con 11 segnali di onde gravitazionali, osservati durante le prime due stagioni di osservazione dei due interferometri.

Ripasso velocissimo: le onde gravitazionali si formano quando due buchi neri collidono e un nuovo buco nero più grosso si forma di conseguenza.

Poi le onde gravitazionali si possono formare anche se a collidere sono due stelle di neutroni; l’esito finale è un’esplosione chiamata kilonova. Per ora abbiamo registrato un solo caso registrato.

Ci sono 4 nuove onde gravitazionali

L’interferometro LIGO è stato finora operativo in due fasi di osservazione, chiamate O1 e O2.

La fase O1 è andata dal 12 settembre 2015 al 19 gennaio 2016. Durante questa fase fu scoperto il primo segnale di onde gravitazionali della storia, GW150914, prodotto della collisione di due buchi neri.

La fase O2 invece è andata dal 30 novembre 2016 al 25 agosto 2017. Dal 1 agosto 2017 a LIGO si è unito anche l’interferometro italiano Virgo. In questa fase, oltre ad aver beccato nuove onde gravitazionali, è stata anche osservata la prima collisione tra due stelle di neutroni, collisione che ha prodotto il segnale GW170817.

Ci sarà anche una fase O3, che inizierà all’inizio del 2019. Ma nel frattempo, gli astrofisici hanno fatto un giro dentro ai dati raccolti durante O1 e O2 e hanno trovato nuovi segnali di onde gravitazionali che prima erano sfuggiti all’analisi.

Il catalogo ora è fatto di 11 onde gravitazionali, di cui 4 segnali sono nuovi di zecca. Tutta l’analisi dei dati la potete trovare nell’articolo scritto dagli scienziati di LIGO e che potete trovare a questo link.

Se invece volete un riassunto grafico del catalogo, consiglio vivamente questa pagina web fatta molto bene.

Un segnale interessante: GW170729

Tra i 4 nuovi, c’è un segnale molto interessante: GW170729.

GW170729 è lo scontro di buchi neri più grossi mai osservato finora: due buchi neri, uno massiccio 50 volte il Sole e uno 35 volte il Sole, hanno formato un buco nero di 80 volte la masse del Sole, più o meno.

Inoltre, l’evento associato a GW170729 è anche il più distante mai osservato finora: stiamo parlando di un evento avvenuto a circa 10 miliardi di anni luce.

Sull’asse verticale la chirp mass, una combinazione delle masse dei buchi neri che collidono; sull’asse orizzontale la distanza a cui è avvenuta la collisione. La curva viola corrisponde al segnale di GW170729. (Tratto da ArXiv:1811.12907)

Il fatto che il buco nero finale di GW170729 sia di massa molto grande è un’informazione davvero utile. Infatti è molto interessante capire com’è fatta la popolazione di buchi neri nell’universo. Certo, con il piccolo catalogo di onde gravitazionali ora a disposizione ancora non possiamo vincolare come si deve la distribuzione delle masse dei buchi neri, ma in futuro, con molti più segnali, le cose andranno meglio.

Per ora stiamo messi così.


Con i dati a disposizione otteniamo queste distribuzioni per la popolazione dei buchi neri di una certa massa.  

Come si vede dai grafici qui sopra, non c’è niente di definitivo ancora.

Ma non è finita: GW170729 potrebbe anche aver generato un grosso buco nero rotante. Tra le varie cose che si possono misurare, anche lo spin è una quantità misurabile. Lo spin è una misura che ci dice se il buco nero ruota oppure no. Lo spin si può misurare confrontando dati e modelli, a patto che le barre d’errore ce lo permettano, chiaro.

Infatti, di tutti i segnali di onde gravitazionali che finora abbiamo misurato, GW170729 è quello che più di tutti sembrerebbe presentare una misura dello spin diversa da zero.

GW170729 è l’ultimo a destra: guardate come la parte colorata in viola sia abbastanza sopra lo zero.  (Tratto da ArXiv:1811.12907)

Il fatto che tutti gli altri buchi neri sembrino avere valori consistenti con zero può essere dovuto al fatto che in realtà gli spin sono molto piccoli e che è necessario ridurre quelle barre d’errore. Magari ci riusciremo già al prossimo giro di osservazioni O3 di LIGO e Virgo.

Segnali…che lo erano veramente

Tra le belle notizie associate alla pubblicazione di questo catalogo di onde gravitazionali, c’è anche una piccola favola scientifica.

Fino alla settimana scorsa, il segnale denominato LVT151012 era solo un segnale candidato ad essere quello di un’onda gravitazionale. Cioè LIGO aveva misurato qualcosa ma non potevamo essere certi che si trattasse di onde gravitazionali. Per questo la sigla è LVT, cioè LIGO-Virgo trigger, ovvero un segnale che ha fatto scattare il grilletto di LIGO e Virgo.

Ma la ri-analisi dei dati ha confermato tutto: LVT151012 è davvero il segnale di onde gravitazionali ed è stato promosso a GW151012. Ci sono voluti tre anni ma alla fine è andata bene.

Capire dove è successo tutto

Una questione che ha spesso messo in subbuglio gli astrofisici è la questione della localizzazione delle onde gravitazionali.

Durante le prime osservazioni dei due interferometri LIGO (quindi nella fase O1), capire l’origine esatta del segnale delle onde gravitazionali è stato difficile,  praticamente impossibile.

L’arrivo di Virgo, cioè di un terzo interferometro, ci ha permesso di ottenere informazioni più precise. Infatti, la localizzazione dell’evento GW170817, la collisione di due stelle di neutroni, è stata possibile proprio perché Virgo era in azione insieme a LIGO.

Tutto questo solo per dire che gli eventi osservati dopo il 1 agosto 2017 sono quelli per cui abbiamo informazioni più precise sulla localizzazione in cielo.

 I segnali che presentano le curve più strette sono quelle in cui ha partecipato anche Virgo.
(Tratto da ArXiv:1811.12907)
E ora: aspettiamo il 2019

Non ci resta che aspettare la fase O3. LIGO e Virgo torneranno operativi all’inizio del 2019 e ogni momento sarà quello buono per beccare le onde gravitazionali.

Quello che possiamo fare noi ora nell’attesa, è solo un brindisi gravitazionale.


Quanto vale la costante di Hubble?

Se seguite da un po’ Quantizzando allora sapete già della soap opera astrofisica più longeva di tutte, quella che riguarda la stima del valore della costante di Hubble, cioè quel parametro che ci racconta come si espande l’universo.

Oggi siamo alla puntata settemilaottocentoquindici, credo, ma potrei aver perso il conto.

Puntata 7815 o giù di lì. Una buona notizia arriva da lontano: è stata fatta una nuova misura precisissima del valore della costante di Hubble misurando le distanze delle galassie nell’universo grazie a vari telescopi, tra cui il telescopio spaziale Hubble. Ma purtroppo le cattive notizie restano: i conti non tornano con i dati della radiazione cosmica di fondo raccolti dal satellite ESA Planck. Che i conti non tornassero lo sapevamo già; ma ora questi nuovi precisissimi dati (raccolti e analizzati da un team di astrofisici di cui fa parte, tra gli altri, il premio Nobel Adam Riess) ci dicono che la discrepanza da i due valori ottenuti con metodi diversi è sempre più seria.

Hubble mentre legge in anteprima tutta la trama della soap opera sulla costante che porta il suo nome.

Come dite? Meglio fare un ripasso di tutto? Nessun problema, partiamo subito con un bel Nelle puntate precedenti, tranquilli.

Un prof amato

Edwin Hubble è stato uno degli astronomi più importanti della storia. Certo, ha avuto la fortuna di trovarsi al posto giusto al momento giusto, ma un po’ di fortuna non guasta quasi mai.
Hubble è ricordato proprio per la costante astronomica che porta il suo nome, la costante di Hubble, che è un parametro fondamentale per capire come evolve l’universo.

Prima di approdare all’osservatorio di Monte Wilson, California, e rivoluzionare la storia dell’astronomia, Hubble aveva fatto anche cose più terrene. Hubble era un uomo alto, un ottimo atleta, ed è stato anche un buon allenatore di basket, anche se ha svolto questo lavoro solo per un anno. Gli studenti della New Albany High School gli dedicarono l’annuario scolastico del 1914.
Lo stesso anno, poi, Hubble iniziò il suo PhD in astronomia all’Università di Chigago.
Finito il dottorato, la carriera di Hubble poteva iniziare. George Ellery Hale, fondatore dell’osservatorio di Monte Wilson, lo chiamò nel 1917 a lavorare con lui. Purtroppo però, c’era la Grande Guerra. E allora Hubble partì e rispose così a Hale: “Regret cannot accept your invitation. Am off to the war.

Al posto giusto nel momento giusto

Poi la guerra finì e Hubble fece tutto quello che sappiamo: puntò il telescopio Hooker, il più grande dell’epoca, verso Andromeda; là, analizzando la luce delle stelle di Andromeda, scoprì una Cefeide e determinò la distanza di Andromeda. Quindi capì che Andromeda non era una nebulosa, bensì un’altra galassia, come la nostra. Cioè capì che Andromeda non faceva parte della Via Lattea e che tutti gli oggetti di quel tipo erano altre galassie, di cui ora si poteva determinare la distanza.
Oltre alla distanza si poteva calcolare il redshift, cioè lo spostamento delle righe spettrali della luce della galassia. Hubble, nel 1929, trovò che più una galassia è lontana, più è alto il suo redshift: l’universo si espande, le galassie si stanno allontanando da noi.

La costante di Hubble

Il parametro che lega (in qualche modo anche complicato) redshift e distanza delle galassie è proprio la costante di Hubble, che spunta fuori praticamente ovunque in astrofisica quando ci sono in gioco incertezze sulle stime delle distanze astronomiche. Hubble stimò un valore della costante pari a circa 500 (km/s/Mpc, cioè con tutte le sue unità di misura che non vi sto a dire); un valore molto grande e fuori misura rispetto a ciò che sappiamo oggi, dettato soprattutto dalle incertezze, ancora una volta, sulla stima delle distanze (IL problema in astrofisica, credo che ormai l’abbiate capito, ma se volete approfondire andate qua). La costante di Hubble è costante nello spazio ma non nel tempo: questo vuol dire che oggi, in tutto l’universo il valore della costante di Hubble è lo stesso (e indichiamo, come già detto, il valore odierno con H_0); invece un miliardo di anni fa, il valore della costante di Hubble era diverso. Questa cosa non deve sorprendere: la costante di Hubble ci racconta del tasso di espansione dell’universo, e quindi ci sta che possa avere diversi valori in epoche diverse.

Come mai Hubble non ha mai vinto il premio Nobel?

Per un motivo molto semplice quanto ingenuo: il premio Nobel per la fisica non prendeva in considerazione, all’epoca, le scoperte nel campo dell’astronomia.

Risultato: non abbiamo dato il premio Nobel alla persona che ha scoperto che la nostra Galassia è solo una delle centinaia di miliardi di galassie dell’universo e inoltre che tutte queste galassie si stanno allontanando da noi.
Se esistesse, gli dovremmo dare, retroattivamente –  è chiaro, almeno il Premio Mindblowing nel 1929.

Ma la costante di Hubble oggi?

Bella domanda. No, dico davvero, è una domanda tosta e gli astrofisici vorrebbero tanto avere una risposta definitiva.
Le stime attuali sono per un valore di circa 70 km/s/Mpc, ma la faccenda non è così semplice. Oggi siamo nell’era dell’astrofisica che prova a spaccare il capello non in quattro, ma in sedici; cioè abbiamo a disposizione diversi modi per stimare la costante di Hubble e ogni stima ha la sua incertezza che deve fare i conti con tutte le altre stime.
C’è un gran dibattito, per esempio, sulle stime ottenute con la radiazione cosmica di fondo (CMB) e con misure locali di distanza delle galassie.
I dati CMB del satellite ESA Planck danno una stima per la costante di Hubble intorno a 67 km/s/Mpc, mentre misurando le distanze locali, come hanno fatto con i recenti dati del telescopio spaziale Hubble, si ottiene una stima di circa 73 km/s/Mpc. Indizi che abbiamo a che fare con una nuova fisica tutta da scoprire? Può darsi, non è chiaro.

Per capire meglio quale sia il problema, guardate questo grafico qui sotto in cui sono riportate diverse misure della costante di Hubble effettuate negli ultimi anni.

Grafico tratto da questo articolo di Wendy L. Freedman: https://arxiv.org/abs/1706.02739

In questo grafico abbiamo in rosso le stime ottenute confrontando il modello LCDM ai dati della radiazione di fondo, in blu invece le stime ottenute misurando le distanze delle galassie con i vari metodi della scala delle distanze.

Con il passare degli anni potete vedere come le barre d’errore stimate siano diventate sempre più piccole e come la discrepanza (o tensione, come viene chiamata in gergo astrofisico) sia diventata non più trascurabile.
Cavolo! Quindi che si fa? Quale stima è giusta? Dove sbattiamo la testa?

Ma cosa vuol dire questa tensione?

Potrebbe essere il segno di qualcosa di nuovo da scoprire. Si è pensato a una nuova specie di neutrini (vedi ultimo paragrafo di questo post) oppure a nuove “esotiche” (così dicono gli scienziati, ma forse meglio chiamarle alternative) forme di energia oscura che non siano la solita costante cosmologica.

Nel 2012 ci fu un workshop di tre giorni al Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology della Stanford University. I partecipanti all’incontro scrissero poi un articolo in cui fecero un resoconto delle cose importanti che si erano detti in quei giorni. Le cose fondamentali sono tre:

1) Misurare con precisione e accuratezza il valore della costante di Hubble può farci capire potenzialmente nuove cose e condurci verso nuove scoperte in fisica. In particolare riguardo la natura dell’energia oscura, della curvatura dell’universo (quindi un test della teoria dell’inflazione), le caratteristiche dei neutrini.

2) Bisogna arrivare a misure precise e accurate all’1%. Per farlo bisogna ridurre gli errori associati alla misura stimata, e quindi: migliorare la misura delle distanze delle galassie, usare sempre più supernovae (che vuol dire, costruire strumenti in grado di beccarne sempre più). In particolare, la cosa più difficile è misurare le distanze: bisogna tenere molte cose sotto controllo, non è facile, ma si può fare in teoria.

3) Usare più metodi possibili: avere diverse stime indipendenti è ossigeno puro in scienza per capire meglio cosa si sta misurando. In questa direzione, le neo-arrivate onde gravitazionali saranno importantissime (quest’ultima cosa l’aggiungo io, non c’era ancora, ovviamente, nell’articolo del workshop del 2012).

Sirene standard in arrivo

Nonostante l’eccitazione, giusta, per questi nuovi dati e per la possibilità di avere a che fare con della nuova fisica, credo che potrebbere essere molto saggio anche aspettare che ci arrivi una valanga di onde gravitazionali da misurare, magari con i prossimi aggiornamenti degli interferometri LIGO e Virgo. La cosa buona sarebbe beccare collisioni di stelle di neutroni, quelle che oltre alle onde gravitazionali emettono anche raggi gamma, cioè onde elettromagnetiche. Se si hanno a disposizione sia l’informazione elettromagnetica, sia quella gravitazionale, allora è possibile stimare in modo indipendente dal resto la distanza della galassia in cui è avvenuta la collisione. E con in mano la distanza ecco che si può stimare la costante di Hubble. Questo metodo è chiamato metodo delle sirene standard ed è molto potente (ne ho già parlato anche su Quantizzando, potete leggere il post qua); al momento di collisioni di stelle di neutroni ne abbiamo beccata solo una e quindi la stima è di 70 km/s/Mpc. Niente male come primo tentativo, in sintonia con le stime ottenute tramite gli altri metodi; ma gli errori con le sirene standard sono ancora piuttosto grandi, ci vogliono più sirene se vogliamo ottenere qualcosa di solido. In futuro riusciremo sicuramente a essere più precisi e potremo finalmente capire qual è la misura più vicina a quella statisticamente giusta.

Nelle prossime puntate

Tutto questo per dire che la stima del valore della costante di Hubble continuerà a essere un argomento centrale in astrofisica nei prossimi anni con tutte le nuove missioni e progetti spaziali che inizieranno a raccogliere dati. Tutto si gioca, come sempre in astrofisica, attorno alla stima delle barre di errore stimate attraverso i vari metodi.

Meglio essere preparati, c’è già parecchia tension in giro.