Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

Inedite riflessioni sulle Onde Gravitazionali

Non  è stato  semplice  trovare qualcosa di non banale da pubblicare sulle onde gravitazionali, dopo che tutta la stampa mondiale se n’era occupata estesamente per giorni e giorni. Noi speriamo di esserci riusciti traducendo questo articolo di Paul Gilster, a  mio avviso uno dei più grandi divulgatori e commentatori scientifici del nostro tempo. Articolo che abbiamo intenzione di arricchire nei giorni successivi con alcune schede tecniche.

Einstein Gernsback astronomia LIGO VIRGO RALPH124C41+

Nella foto sono riprodotte le registrazioni dell’evento che ha generato le onde gravitazionali captate dal LIGO. Come si può vedere i primi due tracciati riportano il tracciato dello stesso evento percepito nei due impianti. La terza registrazione è la sovrapposizione delle prime due.

I letttori noteranno quanto frequentemente nell’articolo è citato Kip Thorne: lo è perché, come Gilster, lo stesso  Thorne è tra quelli che da una vita cercano una nuova scienza che possa condurre un giorno l’Uomo  alle stelle. Fisica “esotica” l’hanno chiamata quelli del 100YSS, il movimento interstellare la cui nascita è stata formalizzata nel 2011, nel corso di uno storico meeting. E un’altra delle idee cardine del movimento interstellare, che accomuna Thorne e Gilster, è il riconoscimento alla fantascienza di ricoprire un ruolo che va oltre quello usuale di mera  predizione di eventi futuri, ma che riguarda la creazione di nuove idee e scenari di carattere scientifico, tecnologico, sociale, filosofico.  Non a caso Thorne è stato il principale consulente scientifico del regista Christopher Nolan sul set di Interstellar, e il motto del blog di Gilster suona come “Immaginare e pianificare l’esplorazione interstellare“. Sarà la scoperta delle onde gravitazionali il primo mattone del nuovo edificio della Fisica “esotica”? Nessuno lo sa. Di certo la previsione, o meglio l’augurio, del 100YSS che aveva fissato tra cento anni la data ultima per ottenere un completo business-plan dellla prima nave interstellare, ora appare meno difficile da realizzare.(RF)

“Einstein sarebbe raggiante

Così ha detto France Córdova, direttrice della National Science Foundation, mentre dava inizio alla conferenza stampa sulla scoperta delle onde gravitazionali. E non potrei non essere d’accordo, dal momento che questa scoperta ci fornisce l’ennesima conferma dell’attendibilità della Relatività Generale. Kip Thorne del Caltech (California Institute of Technology ndr.), che ha parlato di fusione di buchi neri già nel lontano 1994 nel suo libro Buchi Neri e salti temporali. L’eredità di Einstein  ha detto nella stessa conferenza stampa che Einstein doveva essersi sentito frustrato dalla mancanza di tecnologie disponibili in grado di rilevare le onde gravitazionali ipotizzate nella sua teoria, una mancanza colmata dopo un secolo grazie al contributo di LIGO.

Thorne è convinto che se Einstein avesse avuto a disposizione gli strumenti giusti avrebbe fatto egli stesso la rilevazione. Ma naturalmente gli strumenti non c’erano! Comunque sia, quel pensiero ha prodotto una strana risonanza per molti decenni dalla comparsa della Relatività Generale (RG), fatto che mostra quanto essa abbia cambiato la natura della nostra visione dell’universo. Nel 1911, appena quattro anni prima che Einstein pubblicasse la RG, Hugo Gernsback iniziò a parlare di onde gravitazionali. Questi, futuro direttore della prima vera rivista di fantascienza Amazing Stories, pubblicò il suo romanzo Ralph 124C 41+ proprio nel 1911, in una rivista chiamata Modern Electrics.

Ecco come, nel periodo di poco antecedente la pubblicazione della Relatività Generale, Gernsback ha parlato delle onde gravitazionali, mentre l’eroe del romanzo, Ralph, rifletteva sul suo ultimo dispositivo:

Si sapeva che alcune correnti ad alta frequenza originerebbero un’interferenza con le onde gravitazionali, poiché nella prima parte di questo secolo era stato provato che la gravitazione era effettivamente una forma d’onda, come quelle luminose o radio. Quando questa interferenza tra i due tipi di onde, ovvero le gravitazionali e le elettriche, è stata scoperta, si è riscontrato che uno schermo metallico caricato da onde elettriche ad alta frequenza in effetti annullerebbe in una certa misura la gravitazione…

E così via. Gernsback fece del suo meglio (e forse perfino troppo), ma come avrebbero potuto i suoi poteri di previsione far fronte alle onde gravitazionali? Dopo tutto, la sua epoca era abituata a trattare i fenomeni elettromagnetici. La Relatività Generale avrebbe presupposto una radiazione gravitazionale che, come le onde elettriche da lui menzionate, viaggiasse attraverso lo spazio alla velocità della luce. Ma le onde gravitazionali sono esse stesse distorsioni, increspature, nello stesso spazio-tempo. Aver rilevato onde gravitazionali, quindi, significa che abbiamo avuto un’altra prova a favore della Relatività Generale in una sorta di radiazione diversa da qualsiasi altra Gernsback avrebbe potuto immaginare.

Finalmente la scoperta

Come per le fluttuazioni di espansione e contrazione dello spazio-tempo, possiamo pensare alle onde gravitazionali come un movimento di compressione e stiramento dello spazio. L’accelerazione dei corpi dovrebbe produrre queste increspature, ma solo gli eventi più vasti – l’esplosione di una supernova, una coppia di stelle di neutroni in fusione, o addirittura la collisione tra due buchi neri – sarebbero sufficienti a produrre onde che siamo in grado di rilevare. L’esperimento condotto presso il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) è stato finalizzato alla ricerca di queste onde per più di un decennio, con un Advanced LIGO più aggiornato in uso dallo scorso settembre e di gran lunga più sensibile rispetto al suo predecessore.

LIGO è impegnato dal 2002 nella ricerca delle onde gravitazionali e ha coinvolto nel lavoro circa 1000 scienziati. L’apparato laser interferometrico, installato presso gli osservatori di Hanford nello Stato di Washington e Livingston in Louisiana, si basa sul fatto che il passaggio di un’onda gravitazionale dovrebbe modificare lo stesso dispositivo, riducendo o ampliando lo spazio tra i due oggetti.

Un singolo fascio laser viene separato in due fasci gemelli, inviati su percorsi diversi perpendicolari tra loro dentro canali sotto vuoto lunghi quattro chilometri, fatti rimbalzare su specchi lungo il percorso e alla fine fatti ricombinare, di nuovo allineati. Il passaggio di un’onda gravitazionale attraverso l’esperimento dovrebbe essere in grado di variare la distanza dei due percorsi, il che significa che i fasci non sarebbero più in allineamento, in breve non si annullerebbero più a vicenda. Le variazioni risultano essere poco più di una piccola frazione dell’ampiezza di un nucleo atomico, ma si sono dimostrate rilevabili.

Una data da ricordare

Ora sappiamo che le prime onde gravitazionali sono state rilevate il 14 settembre 2015 alle 5:51 ora legale orientale (09:51 secondo l’ ora universale, quella del meridiano di Greenwich) in entrambi i siti LIGO. La fusione di un buco nero di 36 masse solari ed un altro di 29 volte la massa del Sole ha creato evidentemente un buco nero di Kerr (buco nero rotante) di 62 masse solari. Si pensa che le tre masse solari perse siano state convertite in energia e rilasciate sotto forma di onde gravitazionali in una frazione di secondo, con un picco di potenza, secondo questo comunicato stampa della National Science Foundation, circa 50 volte superiore a quello di tutto l’universo visibile. Il rivelatore di Livingston ha registrato l’evento 7 millisecondi prima di Hanford.

I due buchi neri si sono scontrati circa 1,3 miliardi di anni fa, in una zona del cielo che può essere determinata solo in modo impreciso, perché abbiamo solo due siti di rilevamento. Ciò nonostante, Gabriela Gonzalez (della Luisiana State University), una portavoce per la partnership LIGO, è stata in grado di indicare il cielo del sud nella regione della Grande Nube di Magellano. C’è da tenere presente che ci sono altri aiuti in arrivo – l’interferometro italiano VIRGO, che sarà vicino alla sensibilità di rilevazione di LIGO entro la fine dell’anno, i rivelatori in preparazione al Japanese Kamioka Gravitational Wave Detector (Kagra) e un altro rivelatore in via di realizzazione a LIGO- India (che potrebbe essere operativo entro il 2022). È da ricordare, inoltre, il satellite LISA Pathfinder (Laser Interferometer Space Antenna) che, lanciato nel mese di dicembre, ha ormai raggiunto il punto di Lagrange L1 Sole – Terra.

buchi neri Einstein Gernsback

Nell’immagine: simulazione di due buchi neri che si stanno fondendo davanti alla Via Lattea. nel suo insieme. Credit: SXS Collaboration.

Verso una nuova astronomia

In altre parole, stiamo per entrate nell’era dell’astronomia delle onde gravitazionali. A partire da questa rilevazione di LIGO, abbiamo già imparato che esistono i buchi neri binari e che essi possono fondersi. Un metodo verificato per rilevare le onde gravitazionali dovrebbe portarci a comprendere le basi di diversi fenomeni astronomici. È difficile accertare quanto diversi perché, come spesso il paragone con il primo strumento di Galileo ci ricorda, cose inaspettate saltano fuori ogni volta che si comincia a osservare con nuovi strumenti. Le onde gravitazionali ci forniscono un modo di vedere nei primissimi momenti dell’universo. E ci offrono sicuramente la via d’accesso dentro processi violenti quali le fusioni tra buchi neri e tra stelle di neutroni, e le esplosioni delle supernove. Così ci muoviamo al di là delle lunghezze d’onda elettromagnetiche – luce visibile, raggi X, raggi infrarossi – in una nuova era.

Ha detto Kip Thorne alla conferenza stampa:

Alla lunghezza d’onda del visibile siamo in grado di vedere l’universo come un luogo tranquillo, come guardare l’oceano in una giornata di bonaccia. Ma il 14 settembre tutto è cambiato. Ora vediamo un oceano di onde che si infrangono nella violenta tempesta creata dai buchi nel tessuto dello spazio e del tempo.

Thorne ha continuato parlando del tipo di scoperte che saranno possibili con i progressi nell’astronomia delle onde gravitazionali, non solo i buchi neri, le stelle di neutroni e le supernove precedentemente menzionati, ma anche la possibile individuazione di stringhe cosmiche provenienti attraverso le diverse parti del cosmo, create dal processo d’inflazione nei primi momenti dell’universo.

Aggiunge Thorne:

Con questa scoperta noi esseri umani ci stiamo imbarcando in un nuovo viaggio meraviglioso, che si propone di esplorare l’aspetto curvo dell’universo, oggetti e fenomeni generati dallo spazio-tempo curvo. La collisione tra i buchi neri e le onde gravitazionali sono i nostri primi bellissimi esempi. 

La distanza temporale tra il primo racconto di Gernsback e la Relatività Generale di Einstein era di quattro anni. Quella tra la rilevazione delle onde gravitazionali e la RG è stata di un secolo, un arco di tempo in cui i fondamenti della Relatività Generale sono entrati a far parte del tessuto della cultura scientifica di base. È utile, come esperimento mentale, proiettarci di nuovo in quell’epoca pre-RG e riflettere su quanto drammatico debba essere stato il cambiamento concettuale provocato da Einstein.

 

Hugo Gernsback obituary photograph published in November 1967 issue of his Radio-Electronics magazine.


Immagine: Ritratto dell’editore di riviste Hugo Gernsback (1884-1967), di Fabian Bachrach (1917-2010). Credit: Wikimedia Commons

Un  esperimento mentale antico

L’esperimento mentale è un modo per vedere come i preconcetti possono essere ribaltati in modo drammatico, che è il motivo per cui a volte ritorno a vecchie storie fuori moda come Ralph 124C 41+ di Gernsback. Si tratta di un romanzo famoso negli annali della fantascienza, ma di lettura ampollosa. Brian Aldiss una volta lo descrisse come un “racconto di cattivo gusto per analfabeti” e il suo autore considerava evidentemente la sua trama come poco più di un trampolino per il suo vero scopo, la descrizione di meraviglie tec iche futuristiche. Gernsback non era un Einstein, ma poi, chi era costui? Era un inventore, un editore con un’ampia gamma di riviste, i cui contributi alla fantascienza furono così grandi da far intitolare il Premio Hugo annuale a suo nome. Era inoltre famoso per pagare ai suoi autori compensi molto bassi (Howard Phillips Lovecraft lo chiamava ‘Hugo il Ratto’). Pochi appassionati di fantascienza oggi hanno letto Ralph 124C 41+, ma quel gusto degli inizi del XX secolo per le previsioni straordinarie di stampo tecnologico trasse impulso da quel libro, stimolando un genere emergente e vivace.

La fantascienza attuale, con tutti i suoi sottogeneri, prende la Relatività Generale come punto di partenza per il futuro, continuando a impicciarsi di come la teoria potrebbe essere estesa in modo utile sia per la scienza che per la trama. È anche possibile che, entro i prossimi cento anni, attraverso l’astronomia delle onde gravitazionali potremmo trovare qualcosa che è profondamente difforme dal pensiero corrente quanto la Relatività Generale lo è stata ai suoi tempi. Quando abbiamo progredito verso la RG non abbiamo abbandonato la fisica newtoniana, l’abbiamo semplicemente messa in un contesto più ampio. Apri una nuova porta sull’universo e le cose accadono. Possiamo solo chiederci che aspetto avranno la scienza, e la fantascienza, tra un secolo a partire da oggi.

L’articolo di riferimento è “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger,” Physical Review Letters 116 (11 febbraio 2016) 061102. Si veda anche questo utile riferimento dalla rivista online Physics, dell’American Physical Society: Berti, “Viewpoint: The First Sounds of Merging Black Holes”.

Traduzione di Simonetta Ercoli

Editing di Donatella Levi

 

Titolo originale: “Pondering Gravitational Waves” di Paul Gilster, pubblicaato l’11 febbraio 2016 su Centauri  Dreams

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23 febbraio 2016 Posted by | Astrofisica, Fantascienza, Radioastronomia, Scienze dello Spazio, SETI | , , , , | 2 commenti

La rivoluzione industriale del Sistema Solare

 completoQualche giorno fa, per puro caso, mi è capitata tra le mani la tesi di laurea di Canio Di Turi,  “Impiego di propellenti raccolti  in  situ nell’esplorazione spaziale”. L’autore si rifece a questa tesi per scrivere per noi l’articolo I primi passi verso l’industrializzazione dello Spazio”. Era il 2011 e non si parlava spesso di ISRU (In situ resources utilization), né tanto meno di ISPP (in situ propellant utilization). Oggi invece la tematica è molto più dibattuta perché, se non altro dal punto di vista minerario, i piccoli corpi celesti del Sistema Solare, vale a dire asteroidi e comete, sono ritenuti obiettivi così interessanti che il Congresso degli Stati Uniti ha emanato recentemente una legge-quadro che sancisce i diritti di proprietà degli imprenditori privati che desiderino occuparsi di estrazione mineraria nello Spazio.

RWGSE sopratutto ha fatto impressione  il numerone 100000000000000 che rappresenta in dollari il valore minerario dei piccoli corpi celesti di cui sopra, e che costituirebbe un ben valido motivo per la nascita di una industria mineraria spaziale. Com’è comprensibile, la tesi di Canio privilegia Marte e in parte la Luna, che sono i due obiettivi  delle prossime missioni pilotate, e dedica poche pagine al Sistema Solare esterno, dove oggi sappiamo invece essere dislocate le maggiori riserve di acqua allo stato liquido (vedasi Europa, la luna di Giove, nonché Encelado, la luna di Saturno) e riduce ad una sola facciata il discorso sui piccoli corpi celesti. Ma la ventina di pagine dedicate a come produrre su Marte il propellente destinato alla sopravvivenza sul pianeta e durante il viaggio di ritorno sulla Terra sono interessantissime, anche se la natura e il linguaggio tecnico della documentazione ne sconsigliano la riproduzione integrale in un blog come questo, dedicato alla divulgazione. Altrettanto dicasi per la Luna, che potrebbe diventare, se non altro in virtù delle 3×1010 tonnellate di ghiaccio presenti a  ciascun polo nelle zone di ombra permanente, avamposto e stazione di rifornimento per l’esplorazione dell’intero Sistema Solare.

MICROSABATIER

Se all’ISPP volessimo aggiungere la miniaturizzazione dei componenti,  i risparmi si farebbero ancora più marcati: l’intero apparato ne risulterebbe alleggerito e ridotto a minori dimensioni, ed entrerebbero in gioco altre tecnologie specifiche che consentirebbero maggiore ridondanza e quindi maggiore velocità di produzione e sicurezza dell’intero impianto. Abbiamo riprodotto qui qualche fotografia per aiutare i lettori a visualizzare ciò che offre oggi la micro-tecnologia. Ci  scusiamo per la bassa qualità del materiale fotografico: facciamo quello che possiamo con ciò che ci viene fornito.

L’autore dedica infine qualche pagina alla produzione di energia elettrica  destinata all’impianto e la creazione di un software capace di controllare autonomamente l’intero impianto anche in completa assenza di aiuti da terra a causa del ritardo-luce che si deve subire nelle telcomunicazioni su grandi distanze.

La tecnologia necessaria all’impresa c’è, anche se ancora non adeguatamente collaudata, e un primo database delle riserve minerarie asteroidali e cometarie è in via di costituzione. Perfino il potere politico si è accorto che siamo alla vigilia di una nuova era industriale, e si è mosso adeguatamente. E’ solo qestione di tempo: la rivoluzione industriale del Sistema Solare è alle porte.

 

ROBERTO FLAIBANI

4 gennaio 2016 Posted by | Astrofisica, News, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , , , , , | 1 commento

eso 11 – I colori della vita extraterrestre

Un giorno non lontano avremo gli strumenti in grado di esaminare in profondità la luce proveniente da un mondo di tipo terrestre orbitante intorno ad un’altra stella. Questo apre alla possibilità di identificare gas atmosferici come ossigeno, ozono, anidride carbonica e metano. Tutti questi gas possono trovarsi in un ambiente privo di vita, ma se li troviamo presenti contemporaneamente in quantità abbastanza rilevanti, avremo individuato una possibile firma biologica, perché se non c’è un’attività vitale che li ricostituisce, questi gas si ricombinerebbero e ci lascerebbero con un miscuglio atmosferico molto meno interessante.

Ma studiare le atmosfere dei pianeti per trovare le tracce di vita è solo uno dei modi di procedere. Un team interdisciplinare, guidato da Lisa Kaltenegger della Cornell University e Siddharth Hegde (Istituto Max Planck per l’Astronomia), cioè gli stessi protagonisti dell’articolo pubblicato pochi giorni fa, eso10 – I colori di un mondo che vivesta esaminando la presenza della vita con una rilevazione basata sul colore caratteristico delle forme di vita. Un organismo estraneo che copra gran parte del pianeta, per esempio pensiamo alle foreste sulla Terra, rifletterebbe la luce a particolari lunghezze d’onda, luce che potrebbe essere misurata con la spearth_reflectanceettrometria.

Immagine: In questa immagine satellitare composita della NASA, è possibile vedere una componente dominante verde nella luce riflessa del sole, un segno diretto della vita vegetale presente sulla superficie terrestre. Allo stesso modo, se la vita microbica con una particolare pigmentazione coprisse vaste zone di superficie di un pianeta extrasolare, la sua presenza potrebbe in linea di principio essere misurata direttamente grazie alla sua tinta nella luce stellare riflessa osservata attraverso i nostri telescopi. Credit: NASA Earth Observatory.

 La sfida, e quindi l’impegno del lavoro preliminare basato su questi presupposti, è quello di capire quali tracce spettrali i diversi tipi di organismo potrebbero emettere. Lavorando con i colleghi al centro di ricerca Ames della NASA , i ricercatori hanno messo insieme un catalogo tratto da colture di 137 diverse specie di microrganismi, alla ricerca di una vasta gamma di pigmentazioni delle specie presenti in ambienti diversi, come il deserto di Atacama in Cile, l’acqua marina delle Hawaii, un vecchio pezzo di legno trovato in un parco dello Stato del Missouri e le sorgenti di acqua calda del Parco Nazionale di Yellowstone. Concentrandosi sulle specie estremofile (in cui la vita è spinta al suo limite), il team ha potuto fare indagini sulla più ampia gamma possibile di condizioni fisiche e geo-chimiche sulla superficie dei pianeti extrasolari. 

Il metodo, preso in esame in un nuovo saggio su Proceedings of the National Academy of Sciences, consiste nel misurare l’impronta digitale chimica di ogni coltura di microorganismi e pubblicare i risultati in un catalogo on line. Gli spettri di riflessione sono prodotti nella lunghezza d’onda del visibile e nel vicino infrarosso e sono organizzati nella prima banca dati di questo tipo dedicata alle tracce di vita superficiale. Il catalogo era progettato per rispecchiare la più ampia gamma di vita possibile, sapendo che sul nostro pianeta le specie dominanti hanno subito profondi cambiamenti.

Dal documento:

Sebbene ci sia una considerevole conoscenza di base delle proprietà spettrali delle piante terrestri, sono pochissime le informazioni presenti in letteratura riguardo a quelle dei microorganismi. Le piante terrestri sono attualmente molto diffuse sul pianeta e sono facilmente rilevate dalle osservazioni ad alta risoluzione delle sonde spaziali. Comunque, esse occupano solo una piccola nicchia nel parametro ambientale che raggruppa la vita terrestre conosciuta. Inoltre, le piante terrestri si sono diffuse sulla Terra solo circa 460 milioni di anni fa, mentre gran parte della storia della vita è stata dominata dalla vita microbica unicellulare. All’interno degli organismi procarioti ed eucarioti c’è una diversità di pigmentazione di gran lunga maggiore che nelle piante terrestri. Per questa ragione tutte le ipotesi riguardo a una vita extraterrestre basate soltanto sulle piante terrestri finiscono per tralasciare una gran parte della vita conosciuta.”


standard_sans_rightImmagine: Otto dei 137 campioni di microrganismi utilizzati per misurare le firme biologiche per il catalogo. In ogni pannello, la parte superiore è una fotografia standard del campione e la parte inferiore è una microfotografia, una versione ingrandita a 400x dell’immagine superiore. Gli scienziati miravano a raggiungere una diversità di colori e pigmentazione. Da in alto a sinistra a in basso a destra: specie sconosciute del genere Bacillus (deserto di Sonora, AZ, USA); specie sconosciuta di genere Arthrobacter (Deserto di Atacama, Cile); Protothecoides Chlorella (linfa di un pioppo bianco danneggiato); specie sconosciuta di genere Ectothiorhodospira (Big Soda Lake, NV, USA); specie sconosciuta di genere Anabaena (con proteina fluorescente verde, d’acqua dolce stagnante); specie sconosciuta di genere Phormidium (Kamori Canale, Palau); Porphyridium purpureum (legno vecchio presso una sorgente salata, Boone’s Lick State Park, MO, USA); Dermocarpa violacea (deflusso di acquario, La Jolla, CA, USA). Credit: Hegde et al. / MPIA.

Gli organismi unicellulari che hanno dominato la storia della Terra hanno prosperato per 3.5 miliardi di anni e forse più, dimostrando ripetutamente di poter essere trovati nelle condizioni più estreme , dall’interno dei reattori nucleari (Chernobyl) ai deserti e alle regioni polari. La loro particolare pigmentazione dipenderà dalle condizioni ambientali locali e così la loro futura scoperta grazie ai telescopi spaziali ci dirà qualcosa riguardo al pianeta che essi abitano. L’indice di riflessione da parte delle forme di vita superficiali gioca anche un ruolo importante nei modelli per gli esopianeti che possono essere usati per studiare i processi chimici delle loro atmosfere.

Il presente comunicato stampa dell’MPIA riassume i metodi del team per la misura delle biotracciature, compito svolto da Hegde lavorando con Lynn Rothschild e altri ricercatori dell’Ames della NASA :

Hegde, [Ivan] Paulino-Lima e [Ryan] Kent hanno misurato le firme biologiche dei campioni presso il Centro di Tecnologie Spaziali e Telerilevamento (CSTARS) presso l’Università della California, Davis. Hanno adoperato una struttura chiamata sfera di integrazione, cava e rivestita internamente di un materiale riflettente. Questa conteneva un foro per la sorgente luminosa, il campione del microorganismo, e un rilevatore per misurare l’impronta digitale della luce riflessa dal campione. L’effetto della forma sferica è il seguente: quando la luce attraversa il foro e si riflette sul campione, si distribuisce in modo uniforme in tutte le direzioni. Pertanto il rilevatore può essere posizionato in qualsiasi punto della sfera, contro qualsiasi parte della parete, e ancora misura la stessa media (“integrata”) di impronta. Questo è importante perché in un futuro prevedibile i telescopi saranno solo in grado di misurare la luce riflessa da un esopianeta che è stato valutata in media (“integrata”) su tutta la parte visibile della superficie del pianeta.” Lisa Kaltenegger, che dirige l’Institute for Pale Blue Dot della Cornell University, all’ampia gamma di possibilità di vita, inclusi gli organismi estremofili, che si trova nel database, dicendo che “… ci dà il primo assaggio di ciò che i diversi mondi là fuori potrebbero sembrare … Sulla Terra questi sono solo ambienti di nicchia, ma in altri mondi queste forme di vita potrebbero anche avere un ruolo dominante, e ora abbiamo un database per sapere come possiamo individuarlo”. La banca dati, che è aperta per il libero uso dei ricercatori di tutto il mondo, si trova presso l’Istituto. Ulteriori aggiunte al database sono attese in futuro, man mano che nuovi campioni saranno disponibili per catalogare spettri di indice di riflessione microbica.

traduzione di SIMONETTA ERCOLI

editing di DONATELLA LEVI

Further additions to the database are expected in the future as more samples become available to catalog microbial reflectance spectra. The paper is Hegde et al., Surface biosignatures of exo-Earths: Remote detection of extraterrestrial life,” in Proceedings of the National Academy of Sciences, published online before print March 16, 2015 (abstract available). The catalog is Surface biosignatures of exo-Earths, now available online.Original title of this postThe Colors of Extraterrestrial Life by Paul Gilster, published on March 17, 2015 on “Centauri Dreams”.

9 dicembre 2015 Posted by | Astrofisica, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , , , , , | 4 commenti

eso10 – I colori di un mondo che vive

Questo articolo è stato pubblicato da Centauri Dreams il 5 ottobre 2012. Tre anni non son pochi in un settore in tumultuoso sviluppo come quello degli esopianeti, e abbiamo dovuto riscrivere completamente il primo capoverso per evitare che l’articolo risultasse obsoleto. In un successivo post, che apparirà tra breve, incontreremo di nuovo i protagonisti di ieri e potremo apprezzare gli sviluppi del loro lavoro. (RF)

32549Gliese 581d sembrava sempre più essere considerato un pianeta della zona abitabile, come Siddharth Hegde  (studente per il dottorato in Astronomia all’Istituto Max Planck) e Lisa Kaltenegger (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e direttore del Carl Sagan Institute) avevano spiegato in un nuovo saggio. Essi stavano concentrando la loro attenzione su come caratterizzare un pianeta extrasolare roccioso e puntavano su HD 85512b e Gliese 667Cc nonché su Gl581d come esempi, ma ipotizzavano anche che avremmo rilevato sempre più mondi nella zona abitabile man mano che il telescopio spaziale Kepler continuava il suo lavoro. Ma Kepler, ancor oggi il più famoso cercatore di esopianeti, per un guasto a un giroscopio avvenuto nel 2013, si trova ora impossibilitato a continuare la sua missione come era stata originariamente concepita.

Nella foto: Siddharth Hegde

In assenza di missioni quali Terrestrial Planet Finder della NASA o Darwin dell’ESA, che ci permetterebbero di analizzare l’atmosfera di un esopianeta con i biomarcatori, cos’altro possiamo fare per trovare i luoghi dove esiste la vita? Hegde e Kaltenegger concentrano la loro attenzione sul colore di un pianeta per trovare la risposta. Più precisamente sono interessati a ciò che è conosciuto come diagramma colore-colore, che sfrutta il fatto che un oggetto può essere osservato a diverse lunghezze d’onda, con una magnitudine diversa che si evidenzia in ciascuna banda osservata. ‘Colore’, in questo senso, si riferisce alla differenza di luminosità tra le diverse bande, facilmente tracciata su un diagramma colore-colore.

Lisa KlateneggerAnalizzare un esopianeta nella lunghezza d’onda del visibile in un diagramma colore-colore può rivelare qualche proprietà fisica di base del pianeta, supponendo che la copertura di nuvole non crei problemi. Il nuovo documento pone l’attenzione sui tipi di ambiente della Terra che possono dare supporto a forme estreme di vita e considera come potremmo identificare ambienti equivalenti su un esopianeta. Piccoli cambiamenti di temperatura, pH o altri fattori fisici o geochimici… possono far sì che questo tipo di ambienti siano dominanti in un esopianeta potenzialmente abitabile, fattore che potrebbe guidare l’evoluzione della vita. Questi vari ambienti “estremi” sulla superficie della Terra hanno albedo caratteristiche nella banda del visibile (0.4 µm – 0.9 µm) che potrebbero essere distinguibili da remoto. Pertanto, noi studiamo le impronte dei colori che si ottengono dagli ambienti superficiali abitati dalle specie estremofile così come mettiamo alla prova il nostro metodo utilizzando gli spettri di riflessione misurati per gli estremofili.

nella foto: Lisa Kaltenegger

Naturalmente, rilevare caratteristiche di superficie in uno spettro di riflessione non equivale di per sé a rilevare la vita e gli autori sono pronti a sottolineare che il loro metodo è una diagnosi che deve essere utilizzata in combinazione con uno studio dell’atmosfera dei pianeti extrasolari. Ma il documento è un interessante tentativo di mettere in parallelo le caratteristiche note degli ambienti abitati da estremofili con l’astronomia osservativa, riconoscendo che quando arriveremo al punto in cui potremo studiare i mondi rocciosi lontani attraverso immagini reali, lavoreremo a bassissima risoluzione, ai limiti dei nostri strumenti.

Tuttavia, c’è molto che possiamo fare per distinguere la percentuale di superficie coperta da acqua o vegetazione o deserto, un metodo che dovrebbe permetterci di dare la priorità ai pianeti extrasolari più adatti per la spettroscopia in follow-up. Il metodo si basa su studi precedenti del bordo rosso della vegetazione provocato dall’assorbimento nel vicino infrarosso dello spettro durante la fotosintesi, ma espande quel lavoro fino a prendere in considerazione diverse forme di vita che possono vivere sopra o sotto la superficie. Le Piezophilae, per esempio, prosperano sottoposte all’estrema pressione oceanica, mentre le Halophilae crescono in alte concentrazioni di sale.

spettro1Anche se alcuni organismi estremofili – licheni, colonie batteriche e alghe rosse – possono essere rilevati con misurazioni dirette dell’albedo, non avremmo modo di rilevare direttamente molte specie estremofile in uno spettro di riflessione. Possiamo fare un lavoro comunque utile: l’idea è quella di identificare il tipo di caratteristiche di superficie che sarebbero comuni negli ambienti che permettono al loro interno la vita ad organismi estremofili. E la gamma di superfici caratteristiche che possono essere rilevate da questi metodi è ampia: si va da acqua, neve e sale a sabbia, alghe rosse e alberi.

Ci sono moltissime componenti imprevedibili, tra cui il tipo di stella intorno a cui orbita il pianeta, che potrebbero avere un profondo effetto sull’impronta della vegetazione. Man mano che rileviamo pianeti rocciosi intorno a diverse classi di stelle, dovremo di conseguenza modificare i nostri metodi. Dall’articolo:

… L’impronta della clorofilla dei pianeti intorno a stelle calde, potrebbe avere un “bordo blu” per riflettere una parte della radiazione ad alta energia per impedire il surriscaldamento delle foglie… L’impronta della clorofilla dei pianeti in orbita attorno a stelle più fredde potrebbe apparire nera a causa dell’assorbimento totale di tutta l’energia nella banda del visibile tale per cui le piante ottengono tutta la luce possibile per il metabolismo fotosintetico … Pertanto, le posizioni di alberi, colonie microbiche e licheni [sul diagramma mostrato nell’articolo] sono valide solo per un pianeta simile alla Terra che orbiti intorno ad una stella simile al Sole e dovrebbero essere prese come elementi indicativi. L’albedo della vegetazione e degli organismi produttori di clorofilla in presenza stelle non simili al Sole richiede ulteriori studi.”

spettroIl documento di Hegde e Kaltenegger ci indica il primo tipo di lavoro che saremo in grado di eseguire su un pianeta extrasolare nella zona abitabile, una volta che saremo stati in grado di acquisire una sua immagine diretta. Lavorando con organismi estremofili, i ricercatori stabiliscono i limiti ambientali per la vita sul nostro stesso pianeta, base utile per i nostri primi esami in altri mondi di tipo terrestre. La fotometria di base nel visibile usata qui può fornire un primo passo per sondare questi pianeti identificandone i colori caratteristici, collegandoli a nicchie ambientali che permettono la vita. Dovremmo poi attendere che vengano lanciati nello spazio gli strumenti necessari per analizzare le atmosfere di obiettivi di alto valore.

ATTENZIONE: NOTIZIE DELL’ULTIMO MINUTO

Lettera aperta a Facebook

Avviso agli amministratori dei  Gruppi FB

 

Titolo originale: “Colors of a living world” by Paul Gilster, pubblicato il 5 ottobre 2012 su Centauri Dreams. Abbiamo consultato inoltre il documento denominato “Colors of Extreme ExoEarth Environments” in Astrobiology (preprint).

Traduzione di SIMONETTA ERCOLI

Editing DONATELLA LEVI

23 novembre 2015 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Planetologia, Scienze dello Spazio, Senza categoria | , , | 4 commenti

CHE BATOSTA !

Asteroid-miningIl Tredicesimo Cavaliere incorre nell’ira funesta di Facebook e perde il più bello scoop della sua storia.

Ecco com’è andata.  

Giovedì 12 novembre alle ore 12:35, il blog pubblica un breve, emozionato comunicato stampa dal titolo: “E’ aperta la caccia agli asteroidi. Potremmo sbagliarci, ma non ci risulta che prima di quell’ora, in quel giorno, qualche altro organo di informazione in lingua italiana, di qualsiasi tipo, avesse già battuto l’importantissima notizia che segue.

Percepiti per anni solo come potenziali portatori di distruzione in caso di impatto con il nostro pianeta, gli asteroidi, oggetto del Space Launch Competitiveness Act approvato ieri dal Senato degli Stati Uniti con un convinto voto bipartisan, appaiono ora in una luce nettamente migliore – esordiva il comunicato stampa, che  chiudeva un paio di dozzine di righe dopo, così: – dal punto di vista minerario, l’insieme di asteroidi e comete che fa parte del Sistema Solare potrebbe valere qualcosa come cento trilioni di dollari  = $1014   E non si può negare che l’attuale livello tecnologico sia perfettamente in grado di sostenere questo nuovo sforzo. Il Congresso Americano l’ha capito e, a quasi cinquant’anni dall’Apollo 11, ha di fatto dato inizio all’Astronautica commerciale e privata

Il canale di diffusione più importante è costituito, per un microblog come il Tredicesimo Cavaliere, dalla rete dei Gruppi di discussione Facebook che raccolgono migliaia di astrofili. L’insieme dei Gruppi Facebook, degli astrofili e dei blog costituisce di fatto una microeconomia virtuosa, dove ognuno ha i suoi doveri e ottiene il suo tornaconto. Facebook fornisce la piattaforma tecnologica su cui si basa il servizio; gli astrofili forniscono lettori ai blog e a FB un pubblico per le campagne pubblicitarie, e, come si è detto, i blog forniscono info e contenuti ad astrofili e Gruppi FB. E’ andata avanti così per anni, con soddisfazione di tutte e tre le parti .

Ma giovedì 12 novembre, Facebook ha posto fine a questa proficua collaborazione con un gesto brutale e senza preavviso, sanzionando l’account FB di chi vi scrive, per 15 giorni, con il blocco della possibilita’ di scrivere e pubblicare nei Gruppi e con la cancellazione degli inviti alla lettura del comunicato stampa di cui sopra. A tutt’ora non mi è stata nemmeno comunicata una motivazione ufficiale.

Ammmesso ma non concesso che io abbia involontarialemte scritto o fatto qualcosa di sindacabile, cosa che comunque nego nel modo più assoluto, nel buio totale in cui mi hanno lasciato posso solo azzardare che FB voglia rifarsi al testo seguente: Le normative di Facebook prevedono che venga messa fine ai comportamenti che potrebbero essere considerati fastidiosi od offensivi dalle altre persone. Abbiamo appurato che hai utilizzato una funzione in un modo che potrebbe essere considerato improprio, anche se non era tua intenzione“. Ma, ripeto, non c’è stato ancora niente di ufficiale.

Ricostruiremo la nostra rete di lettori, servendoci di altri media, che sul web non mancano di certo. Saremo presenti su Twitter, Yahoo e sulle Cerchie di Google, e altri ancora. E non rinunceremo neanche a Facebook, che, al di là dell’arroganza e del senso di onnipotenza che pervade i suoi burocrati, ha pur sempre grandi meriti.

Cosa possono fare i nostri lettori, i nostri amici , e chi apprezza il nostro lavoro?

MOLTISSIMO !

Prima di tutto farsi vivi, aiutarci a diventare più forti condividendo questa pagina e abbonandosi al Tredicesimo Cavaliere (naturalmente è gratuito). Al momento potete farlo solo tramite nostra pagina Facebook, che è ancora disponibile e non credo verrà minacciata. Ma, meglio ancora, se non lo avete già fatto, registratevi anche come utenti diretti di WordPress, il nostro editore:

https://iltredicesimocavaliere.wordpress.com

Tra breve avremo una presenza su Twitter, Yahoo, Google e quant’altro. Ma il lavoro è tantissimo e noi siamo pochi. Perciò la cosa più utile e apprezzata sarà poter disporre di un poco del vostro tempo per un aiuto sul campo, tanto meglio se avete competenze specifiche nel settore dell’editoria sul web.

Inutile dire che chi può aiutarci di più sono proprio gli astrofili e gli appassionati di fantascienza che fin qui ci hanno seguito tramite i Gruppi di Facebook. In teoria si potrebbe tentare anche subito di recuperare quei lettori ristrutturando i rapporti tra noi e i Gruppi su una base diversa e inattaccabile dalla burocrazia di FB. 

A prestissimo, rimanete sintonizzati !

Roberto Flaibani

16 novembre 2015 Posted by | Astrofisica, Astronautica, News, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , , , , | 1 commento

E’ aperta la caccia agli asteroidi

Asteroid-miningPercepiti per anni solo come potenziali portatori di distruzione in caso di impatto con il nostro pianeta, gli asteroidi, oggetto del Space Launch Competitiveness Act approvato ieri dal Senato degli Stati Uniti con un convinto voto bipartisan, appaiono ora in una luce nettamente migliore. Si tratta dei rimasugli del processo di formazione del Sistema Solare, milioni di piccoli o grandi pezzi di roccia, minerali vari e acqua sparsi in tutto il Sistema e aggregatisi nel corso del tempo in gruppi e famiglie. Contengono un po’ di tutto, anche minerali preziosi, “terre rare” e perfino elementi non presenti sul nostro pianeta, che potrebbero essere quindi vantaggiosamente importati. Ma probabilmente ciò che di più prezioso troveremo negli asteroidi (e nelle comete!) sarà la semplice acqua. Scomposta nei suoi elementi base , sarà conservata in depositi orbitali e offerta come propellente da usare nel corso delle missioni, mentre oggi deve anch’esso essere trasportato da Terra, riducendo assai il carico utile offerto dal razzo lanciatore.

Tra guadagni e risparmi, le cifre si fanno titaniche: dal punto di vista minerario, l’insieme di asteroidi e comete che fanno parte del Sistema Solare potrebbe valere qualcosa come cento triliardi di dollari. E’ solo una stima che nessuno si sente di confermare, in presenza delle scarse informazioni geologiche ottenute fino ad oggi. E si avvertono nella normativa vigente problemi di politica internazionale, di natura legale e perfino assicurativa. Ma non si può negare che l’attuale livello tecnologico è perfettamente in grado di supportare questo nuovo sforzo. Il Congresso Americano l’ha capito e, in una festa di voti repubblicani e democratici mescolati all’entusiasmo degli imprenditori del settore (Musk, Branson, Bigelow, eccetera), a quasi cinquant’anni dall’Apollo 11, ha di fatto dato inizio all’Astronautica commerciale e privata con parole che in estrema sintesi suonano così:

“Sei capace di prenderlo? Allora fallo, è tuo.”

 

ROBERTO FLAIBANI

12 novembre 2015 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Difesa Planetaria, News, Planetologia, Senza categoria | , | 1 commento

eso9. Esopianeti: dove porta la via numerologica?

No, no, niente panico: non siamo passati al Lato Oscuro, le nostre simpatie vanno ancora tutte al metodo scientifico, alla razionalità, alla laicità. Il fatto che da un articolo su Halloween (nello spazio) si sia passati ad un altro che puzza un po’ di magia (la “legge” Titius-Bode) non significa affatto che la prossima settimana avremo saltato il fosso e mollato il SETI per darci all’avvistamento di salsicciotti volanti. Ma pur rimanendo fedeli alla causa della Scienza, il fatto è che questa vecchia legge empirica dimenticata da tutti, oggi è ritornata di interesse per la scoperta dei pianeti extrasolari, nuovi e unici giudici per questa “relazione aritmetica non falsicabile”. Proprio quando si sembrava arrivati all’ultimo atto, ecco il colpo di scena! (RF)

TAB TBLa cosidetta “Legge di Titius – Bode”, è sempre stata considerata una curiosità, qualcosa dipendente dal caso, o poco più. Ma recentemente questa bizzarria numerologica, che predice l’apparire dei pianeti in un sistema planetario con un certo rapporto tra i loro periodi orbitali, è stata oggetto di una nuova ricerca. (la tabella mostra i valori forniti dalla Titius – Bode quando applicata al Sistema Solare n.d.t.). François Graner (Ecole Normale Superieure, Paris) e Bérangere Dubrulle (Observatoire Midi Pyrenees, Toulouse) hanno rivisitato la Titius – Bode negli anni ’90, chiedendosi se si erano effettivamente registrate quelle proprietà simmetriche che la maggior parte dei sistemi planetari dovrebbe esibire.

 

Titius(nell’immagine Johann Titius)

E ora il lavoro in corso all’Università Nazionale Australiana e all’Università di Copenhagen ha fornito predizioni utilizzando una versione modificata della legge che può essere messa alla prova osservando i sistemi esoplanetari conosciuti. Così noi abbiamo bisogno di rinfrescare i nostri ricordi della formulazione che ci mostra una predizione relativa ad alcune orbite planetarie. Prendi una sequenza numerica dove ogni numero sia doppio del precedente, cioè 0, 3, 6, 12 e così via. Aggiungi 4 ad ognuno dei numeri e poi dividili per 10. Se esamini il Sistema Solare prendendo come unità di misura l’Unità Astronomica, i pianeti seguono la sequenza sotto molti aspetti. Ci è voluta la mancanza di un pianeta in quella che è chiamata oggi La Cintura Principale degli Asteroidi per indurre Johann Bode a suggerire che un pianeta avrebbe dovuto effettivamete apparire a 2,8 AU tra Marte e Giove, proprio dove successivamente è stato individuato il pianeta nano Cerere. La cosiddetta legge Titius-Bode, sviluppata nel diciottesimo secolo da Johann Titius, e in seguito analizzata da Johann Elert Bode, aveva guadagnato terreno nel 1781, quando il pianeta Urano fu trovato a 19,2 AU anziché 19,6. Purtroppo Nettuno fu rilevato a 30,8 AU invece che 38,8, come predetto dalla Titius – Bode, e Plutone alla distanza media di 40 AU invece di 77,2 (segue un’orbita fortemente ellittica n.d.t.).

 

Bode(nell’immagine, Johann Bode).

Esiste qualche versione della relazione Titius-Bode che può ancora aiutarci nel nostro lavoro con gli esopianeti? Steffen Kjær Jacobsen (Niels Bohr Institute, Copenhagen) e i suoi colleghi ricercatori Charles Lineweaver e Timothy Bovaird (gli ultimi due all’ ANU) si sono chiesti se una forma modificata della Titius – Bode potesse essere in qualche modo utile nel prevedere le orbite dei pianeti. Mentre sviluppano il lavoro presentato per la prima volta in un documento del 2013 dedicato a tale argomento, gli autori credono effettivamente che i risultati possano essere incrociati con dati già esistenti. Dice Jacobsen:

Abbiamo deciso di adottare questo metodo per calcolare le posizioni planetarie potenziali in 151 sistemi planetari, dove il telescopio spaziale Kepler aveva trovato da 3 a 6 pianeti. In 124 sistemi, i risultati previsti con la Titius – Bode combaciavano con le reali posizioni dei pianeti tanto quanto lo facevano nel nostro stesso sistema planetario, o anche di più. Ma usando la Titius – Bode tentavamo di prevedere dove avrebbero potuto esserci più pianeti nelle zone esterne dei sistemi planetari. Noi però avevamo fatto i calcoli solo per pianeti che avevano buone probabilità di essere visti col telescopio spaziale Kepler.

 

eso9 tabella

Immagine : Sistemi di pianeti extrasolari dove i pianeti già noti sono contrassegnati con puntini blu , mentre i punti rossi indicano i pianeti previsti dalla legge di Titius – Bode sulla composizione dei sistemi planetari . 124 sistemi planetari nel sondaggio – in base ai dati del satellite Kepler , si adattano con questa formula . (Credit : Timothy Bovaird et al , 2015)

 

Nel loro articolo sul Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, il team spiega di aver preso i 27 sistemi planetari che non soddisfacevano i requisiti della Titius-Bode e di aver aggiunto dei pianeti laddove questa prevedeva che si sarebbero trovati. Con l’aggiunta di questi pianeti a quelli già noti, il loro lavoro ha previsto un totale di 228 pianeti nei 151 sistemi planetari. Da questo il team ha ricavato una lista di priorità di 77 pianeti in 40 sistemi.

Vesta Ceres DawnI ricercatori suggeriscono di cercare questi pianeti  nella banca dati di Kepler, un’opportunità per falsificare le previsioni della Titius-Bode attingendo ad archivi di dati già esistenti. Questo lavoro segue la precedente indagine, fatta dai due coautori Bovaird e Lineweaver, sulle possibilità di applicare la Titius-Bode agli esopianeti, che prevedeva nel 2013 l’esistenza di 141 nuovi esopianeti in 68 sistemi. L’anno successivo Changcheng Huang e Gaspar Bakos eseguirono una ricerca sui dati di Kepler per 97 dei pianeti così previsti, concludendo con la conferma di cinque di essi. L’attuale documento puntualizza ulteriormente la metodologia dell’articolo del 2013, così come precisato qui sotto:

In questo lavoro, eseguiamo una migliore valutazione della TB [Titius-Bode] su un campione più ampio dei sistemi multi-planetari di Kepler per ottenere nuove previsioni sul periodo orbitale degli esopianeti. Diamo per acquisito che all’interno dei sistemi multi-planetari viga un alto grado di complanarità, e he venga usato per ottenere la stima più probabile dell’inclinazione del piano invariabile di ciascun sistema. Poi mettiamo in ordine di priorità le nostre previsioni originali e le nuove basate sulla TB secondo la loro probabilità geometrica di transito. Il confronto delle nostre previsioni originali con le conferme ottenute con il sistema HB14 [il testo Huang / Bakos] dimostra che, limitando le nostre previsioni a quelle con un’alta probabilità geometrica di transito, il tasso di rilevamento dovrebbe aumentare di circa 3 volte.

bodes_moonsSe le previsioni della Titius-Bode dovessero reggere, dovrebbero esistere da 1 a 3 pianeti nella zona abitabile di ciascuno dei sistemi. Il team ha condotto un ulteriore studio sui 31 sistemi fra i 151 studiati in cui sono stati trovati pianeti vicino alla zona abitabile, constatando che ci dovrebbe essere in questa una media di due pianeti. Se le implicazioni della Titius-Bode sono sostanzialmente vere, allora esiste un potenziale di miliardi di stelle con pianeti attraverso le zone abitabili di tutta la galassia, una constatazione che potrebbe essere supportata da una successiva analisi dell’archivio dati di Kepler e da altri futuri lavori.

TRADUZIONE A  CURA DELLA

REDAZIONE DEL TREDICESIMO CAVALIERE

Titolo originale: Find exoplanets using the Titius – Bode Relation? by Paul Gilster, viene pubblicato per la prima volta su Centauri Dreams il 18 marzo 2015. Credis to Wikipedia.

FONTI

The paper is Bovaird, Lineweaver and Jacobsen, “Using the inclinations of Kepler systems to prioritize new Titius–Bode-based exoplanet predictions,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Vol. 448, Issue 4, pp. 3608-3627 (abstract). The 2013 paper is Bovaird and Lineweaver, “Exoplanet predictions based on the generalized Titius–Bode relation,” MNRAS Vol. 435, Issue 2, pp. 1126-1138 (abstract). The Huang/Bakos paper is “Testing the Titius–Bode law predictions for Kepler multiplanet systems,” MNRAS Vol. 442, Issue 1, pp. 674-681 (abstract).

3 novembre 2015 Posted by | Astrofisica, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , | Lascia un commento

Space Halloween

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Il prossimo Halloween potrebbe essere una buona occasione per fare conoscenza con Astronomitaly, un’iniziativa nata dalla passione di alcuni amici per l’osservazione delle stelle. Con l’evocativo titolo “Space Halloween, orrori dallo spazio“, l’associazione presenta così il suo evento su Facebook: stelle defunte, esplosioni devastanti, scheletri cosmici, è una notte per osservare la Luna e le stelle e scoprire gli orrori dello spazio!

Guidati dal nostro staff osserveremo la Luna e scopriremo la sua storia terrificante, punteremo i nostri telescopi verso le stelle e racconteremo del loro trapasso cosmico assieme ad altre storie orripilanti dell’Universo. Porta con te il tuo smartphone e scatta incredibili fotografie della Luna dai nostri telescopi! Non sono più rassicuranti sul loro sito quando affermano che, se avete paura del buio, l’Universo non è un posto adatto a voi. È un luogo di estrema oscurità, lontano dalle luci confortanti di una casa. L’Universo è uno spazio immenso e silenzioso dominato dalle tenebre. Se questo non fosse sufficiente a spaventarvi, sappiate che è anche popolato da presenze terrificanti. Mentre sulla Terra zombi, vampiri e fantasmi escono fuori solo per Halloween, mostri d‘altro genere si aggirano costantemente sopra le nostre teste”.

HAL1Così il lettore apprende che esistono anche le stelle zombie, descritte in questo modo: Sono alcune stelle che tornano in vita in modo violento e drammatico. Gli astronomi le chiamano stelle zombi, supernove di “tipo Lax”, esplosioni enormi e potenti che proiettano materia stellare tutto intorno a se nell’Universo. Le supernove di questo tipo esplodono in sistemi binari che contengono almeno una nana bianca, una piccola stella super densa che ha cessato le reazioni di fusione nucleare. Le nane bianche sono “morte”, ma non necessariamente rimangono tali in un sistema binario. Possono tornare in vita, anche se brevemente, con la gigantesca esplosione di una supernova, traendo materiale dalle stelle compagne o attraverso la fusione con esse”. 

halloween-3O le stelle vampiro che proprio come i “veri” vampiri, alcune stelle si mantengono giovani succhiando la forza vitale da sventurate vittime. A causa dell’attitudine del cervello umano a ricondurre immagini casuali a oggetti noti, capita di osservare nel firmamento anche schiamazzi di streghe, teschi incandescenti e occhi giganti che ci guardano a loro volta. Formate da gas incandescenti e polveri sono chiamate nebulose e sono sparse per tutto l’Universo.

Ghost-Cloud-m9wctywituit439nc2cj1osuqz46xdieo4sthm8mb0Che dire della reale minaccia rappresentata dagli asteroidi? Gli esperti affermano che l’impatto con una roccia spaziale del diametro medio superiore a un km può spazzare via l’intera civiltà umana. E anche asteroidi che misurano appena 50 metri possono infliggere gravi danni e perdite umane se colpiscono nei pressi di un centro abitato. L’impatto con un asteroide è, con tutta probabilità ciò che, milioni di anni fa, ha spazzato via dalla Terra i dinosauri creando spazio per animali più piccoli e versatili, i mammiferi. 

Astronomitaly, con questa sua iniziativa del 31 ottobre prossimo, sembra volerci dire che comunque, al di là della sua bellezza, il cielo stellato va tenuto d’occhio. E quali migliori guide di alcuni appassionati che forniscono agli intervenuti anche gli strumenti per l’osservazione? Astronomitaly, infatti, non si limita a lanciare l’iniziativa per Halloween, ma propone dei percorsi in tutta Italia che condurranno i partecipanti nei luoghi dovè migliore l’osservazione delle stelle. A questo scopo, l’associazione ha ideato la certificazione “I cieli più belli d’Italia” che identifica i migliori luoghi da dove gli astrofili possono operare.

Questo riconoscimento viene assegnato alle location che godono di un cielo stellato di qualità o che, in un percorso di qualificazione e miglioramento, desiderano valorizzarlo offrendo esperienze e servizi dedicati all’Astroturismo.

 GIANVITTORIO FEDELE

 

(Si ringraziano la Nasa e Astronomitaly per l’uso delle fotografie)

27 ottobre 2015 Posted by | Astrofisica, Difesa Planetaria, News, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , , , | 1 commento

INDIA2 – Il programma spaziale indiano guarda lontano.

Il 28 Settembre 2015, la missione PSLV-C30 dell’Indian Space Research Organisation’s (ISRO), cioè l’agenzia Indiana per le ricerche spaziali, ha messo in orbita con successo sette satelliti nello spazio. Questa missione è significativa per diverse ragioni:

  • il suo carico utile principale era un satellite denominato ASTROSAT, il primo osservatorio astronomico indiano a studiare gli oggetti celesti lontani. ASTROSAT può essere considerata la prima missione indiana a scopo interamente scientifico, mentre per molti anni il programma spaziale dell’ISRO è stato orientato principalmente alle applicazioni

  • questo era il trentesimo lancio consecutivo positivo del Polar Satellite Launch Vehicle (PSLV), un razzo che ha già lanciato nello spazio 84 satelliti

  • a bordo c’erano altri sei satelliti: uno indonesiano, uno canadese e quattro nano-satelliti statunitensi. Mettendo questi sei satelliti in orbita, l’India ha ora lanciato 51 satelliti per conto di altre nazioni. Pur essendoci una lunga storia di collaborazioni in ambito spaziale tra l’India e gli Stati Uniti, questa è la prima volta che un’organizzazione americana ha utilizzato un razzo indiano per lanciare i propri satelliti

  • negli ultimi anni ISRO è stata in grado di lanciare una media di due o tre razzi l’anno. PSLV-C30 è il quarto lancio effettuato dall’ISRO nel 2015, e sono ancora previsti uno o due lanci nei prossimi tre mesi

  • Infine, in questa missione era presente una maggiore partecipazione dell’industria indiana. Secondo l’ISRO, per questa missione l’industria ha contribuito quasi il 70% del veicolo, particolarmente nel settore componentistico. Inoltre, l’industria spaziale indiana è stata in grado di soddisfare la difficile tabella di marcia dell’ISRO

astrosat1La vera stella di questa missione è però ASTROSAT. Questo satellite, dal peso di 1.513 chilogrammi, è stato immesso in orbita a un’altitudine di 650 chilometri con un’inclinazione di sei gradi. Il satellite sarà in grado di fare osservazioni dell’universo alla luce visibili, agli ultravioletti e ai raggi X ad alta e bassa energia. La missione ha una durata prevista di 5 anni, e ha cinque strumenti a bordo per studiare vari processi astrofisici. L’ISRO ha progettato questi carichi in collaborazione con varie agenzie spaziali indiane che fanno ricerca nel settore astrofisico. Per alcuni carichi i partner sono stati l’Agenzia Spaziale Canadese e l’Università di Leicester del Regno Unito, che hanno realizzato la camera CCD installata sul Soft X-ray Telescope (SXT) in grado di captare i raggi X deboli.

Secondo l’ISRO, “gli obiettivi scientifici della missione ASTROSAT sono la comprensione dei processi ad alta energia nei sistemi stellari binari con stelle di neutroni e buchi neri, stimare i campi magnetici delle stelle di neutroni, studiare le regioni dove nascono le stelle e i processi ad alta energia nei sistemi stellari oltre la nostra galassia. Compito della missione è anche rilevare nuove sorgenti di raggi X ed effettuare un’indagine limitata a campo profondo dell’universo agli ultravioletti”.

astrosat2L’ISRO ha cominciato il suo viaggio nello spazio con dei satelliti multifunzione, con strumentazionei essenzialmente nei settori meteorologico e delle comunicazioni. Per molti anni l’ISRO si è concentrata sullo sviluppo dell’osservazione terrestre e sui satelliti per il telerilevamento. Più di recente l’India ha fatto degli investimenti significativi nei sistemi di navigazione basati nello spazio. Le missioni verso la Luna e Marte avevano fondamentalmente l’obiettivo di una dimostrazione di capacità tecnologiche. ASTROSAT può essere dunque considerato la prima missione indiana a scopo esclusivamente scientifico. Questo satellite è il primo osservatorio indiano concepito per studi simultanei a multi frequenza in grado di fornire una comprensione complessiva dell’universo. Il costo stimato di ASTROSAT è di circa 24 milioni di Euro.

astrosat4Ci sono molti altri osservatori spaziali lanciati in passato, come il Rossi X-ray Timing Explorer, il Chandra X-ray Observatory, XMM-Newton, Galex, FUSE, and Suzaku. Queste missioni hanno delle capacità a banda stretta, o nelle regioni ai raggi X o agli ultravioletti, mentre ASTROSAT ha capacità di osservazione a banda larga in entrambe le regioni. La missione si concentra sull’imaging ultravioletto ad alta risoluzione per lo studio morfologico degli oggetti galattici e ultragalattici, studi a banda larga di fonti di emissione a raggi X e altri obiettivi con diverse lunghezze d’onda, dalle stelle più vicine ai nuclei galattici attivi più distanti.

Per sviluppare questo satellite astronomico è stato necessario molto più tempo del previsto. Il progetto è iniziato nel 2004, ma per gli scienziati è stato molto complesso sviluppare i vari strumenti scientifici della missione. Ci sono voluti 11 anni per creare l’SXT. Questo telescopio necessita di 320 specchi di alluminio, che sono progettati con enorme precisione e hanno un sottile rivestimento d’oro. Questi specchi sono disposti come gusci concentrici, con dei montanti per fissarli. La precisione del loro posizionamento è di 20 micron, vale a dire uno spessore inferiore a quello di un capello umano. Secondo gli scienziati coinvolti nel progetto, soltanto mettere a punto questi specchi è costato tre anni di lavoro. Questo carico è stato sviluppato dal Tata Institute of Fundamental Research (TIFR) di Mumbai, India, e l’Università of Leicester. Il lancio del satellite era originariamente previsto per il 2010, ma per una serie di ragioni è stato poi procrastinato.

astrosat3L’India ha lanciato il suo primo satellite nel 1975, chiamandolo Aryabhata, dal nome di un astronomo indiano. Questo satellite doveva svolgere specifici esperimenti scientifici che coinvolgevano un’astronomia a raggi X e il rilevamento di neutroni ad alta energia e raggi gamma dal sole, più altri oggetti come carico pagante. Benché l’avventura spaziale indiana sia cominciata con un approccio scientifico, non continuò allo stesso modo, concentrandosi invece negli ultimi quarant’anni su programmi orientati all’applicazione. L’India investì nel settore spaziale essenzialmente a scopo di sviluppo socio-economico. L’ISRO lanciò satelliti principalmente per il telerilevamento, le comunicazioni, la meteorologia e la navigazione. L’unica eccezione furono le sue missioni sulla Luna e su Marte. In qualche caso limitato alcuni satelliti indiani trasportarono alcuni carichi paganti aventi scopo scientifico. GSAT-2 (lanciato nel maggio 2003) portava quattro carichi utili sperimentali, inclusi un RADOM (radiation dose monitor) e uno spettrometro a raggi X. Anche un satellite denominato YouthSat, una missione congiunta di studenti universitari indiani e russi, aveva strumenti scientifici per osservare le eruzioni solare e studiarne l’impatto sulla nostra atmosfera.

L’India viene talvolta criticata per il fatto di intraprendere missioni con una massa di carico utile scientifico molto limitata. Ad esempio il carico scientifico della missione lunare Chandrayaan-1 Moon aveva una massa totale di 90 chilogrammi e 11 strumenti, mentre la missione Marte portava solo cinque sensori per un peso complessivo di 15 chilogrammi. L’ISRO non è in grado di lanciare veicoli più pesanti date le limitazioni inerenti al razzo PSLV, ma per missioni su un’orbita bassa come ASTROSAT il PSLV è in grado di sollevare carichi molto più pesanti

astrosat5ASTROSAT non ha un significato solo per l’astronomia, ma indica che l’India è ora pronta a sviluppare delle missioni con satelliti a finalità puramente scientifica. Fino ad ora l’India non era pronta per investire sulle missioni scientifiche. Durante gli ultimi quarant’anni l’India ha fatto progressi significativi in molti campi scientifici. Ora, dopo aver dedicato sufficienti investimenti verso lo sviluppo di risorse tecnologiche volte a soddisfare le necessità di servizi sociali, l’India sembra pronta a investire nelle missioni scientifiche pure. L’India non dovrebbe avere più timore delle critiche sia interne che internazionali relative al conflitto tra gli investimenti aventi per fine la ricerca scientifica e quelli contro la povertà. In realtà, investire in modo intelligente nella tecnologia favorisce la prosperità. Sono gli investimenti nella scienza che possono poi risultare in un maggiore sviluppo tecnologico, pertanto l’ISRO dovrebbe investire ancora di più nelle missioni scientifiche.

Titolo originale: “India’s space program looks outwards” di Ajey Lele, pubblicato su The Space Review il 5 ottobre 2015. Il Dr. Lele lavora presso l’Institute for Defence Studies and Analyses (IDSA) un centro studi con sede a New Delhi specializzato su problemi relativi alla sicurezza. Ha ricevuto inoltre il dottorato di ricerca in Fisica e quello in relazioni internazionali. Le sue ricerche si concentrano su argomenti relativi alle tecnologie delle armi strategiche di distruzione di massa. A suo credito può vantare inoltre una intensa attività come pubblicista.

traduzione di DONATELLA LEVI

editing ROBERTO FLAIBANI

21 ottobre 2015 Posted by | Astrofisica, Astronautica, News, Scienze dello Spazio | , , , | Lascia un commento

La storia del volo spaziale senza razzi

V2-6La fine della Seconda Guerra Mondiale

Essere presente alla nascita dell’Era Spaziale non è stata necessariamente una bella esperienza. Mia sorella, mia madre e io eravamo addormentati, rinchiusi nei confini di un rifugio Morrison, un tavolo d’acciaio progettato per ridurre le perdite nel caso una bomba tedesca fosse caduta sulla vostra casa, alle sette in punto di uno scuro mattino di giovedì 25 gennaio 1945. L’impatto della V2 all’incrocio tra Lavender Hill e Gordon Hill, oltre un chilometro e mezzo più in là, fece tremare il terreno e ci svegliò. Io indovinai che cos’era: cresciuto per cinque anni in tempo di guerra, ero per necessità ben informato riguardo alle V1 e V2.

Io credo che, nonostante la buona informazione che tutti avevano in merito alla sua tecnologia, il successo della V2 come veicolo di lancio fu nemico dello sviluppo dei viaggi spaziali.

Come tutti i ragazzi mi fermavo instancabilmente per osservare disastri come quello e ricordo la mia delusione quando mi resi conto che non potevo vedere la devastazione perché il percorso del bus fino alla scuola era bloccato dai detriti. Ma il giorno dopo abbiamo raggiunto Lavender Hill vicino ad una vasta area completamente distrutta. Otto persone erano rimaste uccise e altre 68 avevano subito gravi ferite, ma come gesto di sfida un piccolo albero fu decorato con l’Union Jack che sventolavamo nelle occasioni ufficiali.

V2-4Eppure il razzo V2 non fu mai l’arma decisiva per la vittoria su cui Hitler aveva contato. Uccise circa 9.000 persone, quasi tutti civili, ma invece provocò grandi danni economici alla Germania. Costò l’equivalente di circa 20 miliardi di dollari, tanto quanto il progetto Apollo, ma ebbe luogo all’interno di un’economia ben più piccola e non diede alcun vantaggio militare significativo. Quello che la V2 effettivamente fece fu di incorporare la tecnologia di lancio spaziale in un sistema che domina il settore ancora oggi.

La competizione con i Sovietici.

Negli anni 30, Robert Goddard negli Stati Uniti e Herman Hobert in Germania avevano già dimostrato che l’ossigeno e gli idrocarburi combustibili, usati in combinazione con gli ugelli de Laval fornivano una potenza straordinaria in una partenza da fermi. La V2 aveva dimostrato che dei sistemi di guda e stabilizzazione potevano trasformare questa combinazione in missili di straordinaria efficienza. Con l’arrivo della bomba atomica si creò l’arma definitiva: il missile balistico intercontinentale (ICBM). Sergei Korolev, (sopranominato dai suoi “Il grande progettista”) ne usò la versione sovietica per mettere in orbita gli Sputnik, poi Yuri Gagarin e così via. Come risposta, dall’America giunsero Mercury, Gemini e così via. Fino al giorno d’oggi, il solo modo sicuro per mettere qualcosa fuori dal pianeta è stato usare ossigeno liquido e un combustibile e puntare dritti verso l’alto.

V2-3Ma supponiamo che….

A questo punto, però, devo emanare un allarme per la salute. Per la mia salute mentale, in realtà. Perché io credo che, nonostante la sua tecnologia sia stata universalmente adottata, il successo della V2 come veicolo di lancio sia stato nemico dello sviluppo del volo spaziale. Per capire perché, supponiamo che la Seconda Guerra Mondiale non abbia avuto luogo.

Tutto ciò non è campato in aria come potrebbe sembrare. Nell’archivio Nazionale Britannico di Kew, nella parte meridionale di Londra, si trovano piani, una volta segretissimi, per l’eliminazione a sorpresa dell’intera flotta da guerra tedesca e la successiva invasione dello Schleswig-Holstein. Se i piani fossero stati portati avanti con successo il Kaiser (che non era necessariamente il Signore della Guerra che aspirava a diventare) sarebbe stato convocato al tavolo delle trattative all’inizio del 1916. La Polonia avrebbe potuto essere ricostruita col ruolo di stato cuscinetto tra Russia e Germania, Alsazia e Lorena trasformati in ducati indipendenti e quindi rimossi come punti di frizione tra Francia e Germania, la Rivoluzione d’Ottobre non sarebbe accaduta, mentre la Germania avrebbe continuato la sua evoluzione verso una forma di socialdemocrazia. Ne parlo con un pizzico d’autorità: ho dato la caccia a queste informazioni nell’Archivio Nazionale e ho scritto una storia alternativa della Prima Guerra Mondiale, intitolata The Iron Dice.

Nel nostro ipotetico e pacifico pianeta, negli anni ’50 avremmo forse inviato in orbita dei satelliti per trasmettere programmi radio, e negli anni ’60 quelli per la televisione in bianco e nero. E così via.

V2-2La nuova Era Spaziale

Poi Goddard e Oberth potrebbero aver acquisito qualche piccolo finanziamento per il loro lavoro e ciò li avrebbe indotti a credere che gli enormi investimenti in tecnologia necessari per ottenere la presenza dell’uomo nello spazio grazie ad una colonna di fuoco ottenuta dal mescolamento dell’ossigeno al kerosene, non erano destinati ad avverarsi durante quello che Winston Churchill chiamava “le alture soleggiate di un tempo di pace”. Sarebbe stato necessario un approccio più semplice. Forse l’éscamotage sarebbe stato quello di trasferire il pilota nella stratosfera su quello che poteva sembrare un aereoplano, e poi utilizzare un razzo più modesto per portarlo fino all’orbita bassa (LEO).

Lo statoreattore (altrimenti noto come  ramjet), è stato brevettato negli anni ’20, e nel ’36 René LeDuc dimostrò che avrebbe funzionato, e se fosse stato abbastanza veloce lo avrebbe fatto anche nell’aria sottile dell’alta atmosfera. Certo, è che deve essere trascinato nell’aria a una velocità di almeno 160 kmh prima di riuscire a produrre una spinta utile. Ma le ferrovie europee erano già in grado di fornire quella velocità. Così, un aeroplano interamente in metallo con grandi statoreattori sotto le ali e montato su di un vagone ferroviario avrebbe potuto effettivamente decollare e sfrecciare verso il cielo.

E poi cos’altro? Razzi a propellente solido capaci di trasportare aerei fino alla LEO erano stati inventati nei primi anni ’40. Arthur C. Clarke propose il concetto di satellite geostazionario nel ’45. Il nostro ipotetico e pacifico pianeta avrebbe potuto mettere in orbita satelliti per le comunicazioni radio fin dal 1950. Nel decennio successivo sarebbe stata la volta della TV b/n. E così via.

V2 - 1Il problema più grosso, in questa ipotesi, è che, in presenza di un’equipaggio, dopo averli mandati su, avrebbero dovuto inventarsi anche un sistema per riportarli giù. Il problema del rientro sembrava davvero grosso. Non essendo stati mandati su in una capsula, ma in un aereo, in quell’aereo avrebbero dovuto tornare. Non era possibile utilizzare la teoria del corpo contundente e ablare la punta e i bordi d’attacco. O forse sì?

( N.D.T.) I lettori si saranno resi conto che l’ultima frase è del tutto incomprensibile. Ho chiesto il parere di parecchi colleghi e amici, ma niente, non c’è stato verso di venirne a capo. Finché in piena zona Cesarini non arrivano le parole di Mastro Stephen Bianchini, il nostro personale santo in paradiso: “La teoria si riferisce a Julian Allen, un astrofisico che ha scritto sul tema.”

Io mi fermo qui, ma i lettori hanno afferrato l’idea: una corsa allo spazio più calma, più lenta e meno priapica!

Titolo originale: ”An alternate, rocket-free history of spaceflight” di John Hollaway, pubblicato su The Space Review il 12 ottobre 2015

traduzione di ROBERTO FLAIBANI

editing di MASSIMO MONGAI

19 ottobre 2015 Posted by | Fantascienza, Scienze dello Spazio | , , , , | Lascia un commento

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