Maria Rosa Panzera

Maria Rosa Panzera

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Astrocuriosità | luglio 2014 – Getti cosmici

La curiosità del mese a cura di Gabriele Ghisellini   Quasi tutte le galassie hanno, al loro centro, un buco nero supermassivo, di taglia extra large: da un milione ad un miliardo di masse solari (vedi curiosità di Novembre 2013).Sono diventati così grossi perché hanno ingoiato un quantitativo corrispondente di gas, nel corso di qualche centinaio di milioni di anni.Alcuni di questo buchi neri non hanno ancora finito di crescere, e continuano a ingoiare materia, la scaldano e le fanno emettere una quantità di luce prodigiosa, più di quella prodotta da tutte le stelle di una intera galassia.E non è tutto: circa il 10 per cento di questi buchi neri, oltre a ingoiare materia, sono capaci di espellerne una parte, per formare due getti contrapposti (antiparalleli), che partono dalle immediate vicinanze del buco nero, e si distendono anche per milioni di anni luce.Riescono quindi ad uscire, e di molto, dalla galassia che li ospita.Sono visibili sopratutto se li guardiamo nelle onde radio, con i radiotelescopi, che riescono a produrre delle mappe spettacolari, anche se recentemente otteniamo delle fotografie splendide anche nella luce visibile (grazie al telescopio spaziale Hubble) e perfino nei raggi X (con i telescopi a raggi X del satellite Chandra). Quello che colpisce è la struttura filiforme, leggermente a cono, di questi getti. Alcuni sono dritti come fusi: come è possibile che abbiano mantenuto la stessa direzione per un centinaio di milioni di anni, o forse più?Dentro al getto fluisce del plasma (cioè degli atomi che hanno perso i loro elettroni) estremamente caldo, che si muove a velocità maggiori del 99% della velocità della luce.Quindi, invece di cadere verso il buco nero, questo plasma se ne allontana, e lo fa quasi alla velocità della luce! Dire che abbiamo capito il perchè sarebbe una bugia, diciamo che abbiamo qualche idea, ma non ancora conclusiva …Data l’alta velocità del plasma, la luce prodotta è altamente direzionale: in pratica quasi tutta la luce è prodotta nella direzione di moto […]

Astrocuriosità | giugno 2014 – Svegliatemi quando siamo arrivati

La curiosità del mese a cura di Tomaso Belloni  Nel 1986, più di dieci anni fa, in occasione del passaggio della cometa di Halley, diverse sonde sono state lanciate per osservarla.Quella principale era Giotto, una missione della Agenzia Spaziale Europea (ESA), che ci ha mandato le prime immagini ravvicinate del nucleo di una cometa.I fantastici risultati di Giotto hanno spinto ESA a progettare una nuova missione cometaria. Il 2 marzo 2004 è stata lanciata la sonda Rosetta (che prende il nome dalla famosta stele di Rosetta, che ha permesso di decifrare la scrittura geroglifica degli antichi Egizi) con destinazione la cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko (non tutte le comete hanno dei bei nomi come Halley: questa è stata scoperta nel 1969 dagli astronomi Klim Ivanovych Churyumov e Svetlana Ivanova Gerasimenko). Si tratta di una cometa con un periodo orbitale di circa sei anni e mezzo. L’arrivo alla cometa è previsto dopo un viaggio di circa 10 anni, nell’agosto di quest’anno, quando Rosetta entrerà in orbita a 200km dalla cometa. In novembre il modulo Philae (dal nome di un obelisco con un’altra iscrizione fondamentale per la comprensione dei geroglifici) verrà sganciato e atterrerà sulla superficie della cometa, agganciandosi con degli arpioni.Aspettiamoci delle immagini spettacolari. Raggiungere la cometa richiede un vaggio di dieci anni e anche piuttosto complicato.Per raggiungere la velocità richiesta, Rosetta è tornata tre volte vicino alla terra per sfruttare il campo gravitazionale del nostro pianeta e accelerare.Un altro passaggio simile l’ha fatto vicino a Marte.Però a parte queste peripezie planetarie dovute a motivi di navigazione, non è rimasta con le mani in mano. Nel settembre del 2008 è passata a 800 km dall’asteroide 2867 Šteins (un sassolino, poco più di 5 km di diametro) e nel luglio del 2010 a 3000 km dall’asteroide 21 Lutetia (di 100 km di diametro, non un sassolino). Non un momento libero … fino a 21 Lutetia. Poi dal 2011 fino a gennaio di quest’anno non c’era niente da fare e la sonda è stata messa in “ibernazione da spazio profondo”, espressione che suggerisce scenari da film di fantascienza.Il 20 gennaio, trattenendo il […]

Astrocuriosità | maggio 2014 – Scoperte le onde gravitazionali promordiali

La curiosità del mese a cura di Gabriele Ghisellini   C’è un radiotelescopio, al polo Sud.È usato per l’esperimento BICEP2 (acronimo di Background Imaging of Cosmic Polarization, biceps ma con la “s” in inglese significa bicipite), attivo dal 2010. È posto al polo Sud perchè lì si hanno le condizioni osservative migliori, se si vuole scrutare il cielo ad alte frequenze radio (150 Giga Hertz). Il gruppo di BICEP2 però non guarda una sorgente specifica, ma il fondo di radiazione cosmica che è rimasto dall’epoca del Big Bang. È una radiazione che riempie tutto l’Universo, anche qui, sulla Terra, o su un’altra Galassia, o nel vuoto tra le galassie, dappertutto.In un cubetto di un cm di lato ci sono, in media, 400 di questi fotoni, fatti durante il Big Bang. Da allora vagano nell’Universo, e qualcuno di loro entra nelle antenne dei nostri radiotelescopi e viene rivelato.Questa radiazione è pressochè uguale in tutte le direzioni. Ci sono però delle differenze, piccole, ma importanti, di una parte su centomila …È come se abitassimo su un altopiano, a 1000 metri sul livello del mare, e i più grandi rilievi che possiamo incontrare fossero alti un centimetro. Ma scovare queste differenze, proibitive per la strumentazione anche solo di 30 anni fa, è diventato un gioco da ragazzi. Adesso la posta in gioco è più alta.Si vogliono trovare delle differenze di una parte su cento milioni.Per rimanere all’esempio di prima, è come se l’altipiano fosse completamente piatto, con una rugosità residua di un centesimo di millimetro.BICEP2 ce la fa. Questa precisione estrema è necessaria per scoprire se la radiazione di fondo è polarizzata, anche se di poco. Come la luce riflessa da uno stagno: se guardiamo lo stagno in controluce, il riflesso ci impedisce di vedere il fondo, ma se lo guardiamo con un paio di occhiali da sole Polaroid, il fondo appare …Gli occhiali Polaroid infatti fermano la luce riflessa, che è polarizzata, e lasciano passare la luce che proviene da sotto la superficie dello […]

Astrocuriosità | aprile 2014 – Tutto il cielo?

La curiosità del mese a cura di Tomaso Belloni  Per gli antichi il cielo era immutabile: c’erano le stelle fisse, per loro natura fisse, e c’erano i pianeti che viaggiavano nel cielo, ovviamente intorno alla terra, centro dell’Universo.Oggetti come le comete erano considerati da Aristotele fenomeni atmosferici, dato che le comete si spostavano nel cielo, ma non seguivano l’eclittica, il piano dei pianeti.L’osservazione di (rare) supernove metteva in difficoltà questa idea. Sappiamo ora che la terra non è al centro dell’Universo, che le stelle non sono fisse, ma anche che il cielo è tutt’altro che immutabile.Sono tantissimi gli oggetti che variano: non solo gli asteroidi e le comete che si spostano nel sistema solare, ma stelle variabili di tutti i tipi, stelle doppie, novae, supernovae, nuclei galattici, lampi gamma. È più difficile trovare oggetti che non varino per niente.Questo pone un problema: come faccio a trovare gli oggetti che variano?L’esempio più straordinario sono i lampi gamma, che possono durare anche molto meno di un secondo.La soluzione è avere telescopi a grande campo, l’equivalente del cercare le meteore a occhio nudo.Con un telescopio, ma anche con un binocolo, la porzione di cielo visibile (il campo di vista) è molto piccolo, quindi la probabilità che qualcosa vi succeda è ridotta. Sappiamo (vedi la curiosità di febbraio 2014) che nel caso dei lampi gamma il problema è stato risolto con rivelatori gamma a grande campo.Nel caso dell’astronomia in raggi X sono stati messi in orbita strumenti che fanno una passata per tutto il cielo ogni ora e mezza.Questi permettono di vedere se qualcosa cambia, anche se i fenomeni molto veloci come i lampi gamma o quelli troppo deboli per essere visti senza osservare a lungo vengono ovviamente persi. Di un radiotelescopio a grandissimo campo, LOFAR, abbiamo parlato in una curiosità precedente (vedi la curiosità di giugno 2011).Ma la cara vecchia astronomia ottica?Nell’ottico abbiamo la possibilità di costruire telescopi molto sensibili e programmi per l’osservazione di campi molto grandi vengono portati avanti.Ad esempio c’è la Catalina Real-Time Transient Survey […]

Astrocuriosità | marzo 2014 – Perchè la settimana dura sette giorni?

La curiosità del mese a cura di Gabriele Ghisellini Quando non c’erano le luci elettriche, e le notti erano buie, l’umanità guardava il cielo per molto più tempo di adesso e lo conosceva molto meglio di noi.L’impressione di essere sovrastati da qualcosa di grande e maestoso ha fatto sì che il Sole, i pianeti e la Luna fossero identificati con divinità.Dall’alto degli ziggurat, gli astronomi babilonesi di 4000 anni fa già registravano le posizioni dei corpi celesti, che identificarono con le loro divinità.Per farlo, inventarono il sistema sessagesimale, che usiamo ancora oggi quando dividiamo un cerchio in 360 gradi, ogni grado in 60 minuti, e ogni minuto in 60 secondi.Nella ricca Mesopotamia (la terra tra i due fiumi, il Tigri e l’Eufrate), gli astronomi babilonesi, scoprirono che ogni 365 giorni il cielo si ripresentava uguale, e che la luna compiva il suo ciclo in poco più di 29 giorni. E questo ciclo si poteva dividere in 4 parti: luna nuova, primo quarto, luna piena, ultimo quarto, e nuovamente luna nuova.Era quindi naturale pensare all’anno e al mese come divisioni naturali del tempo. Scrutando attentamente il cielo ogni notte, si scoprì che c’erano sette corpi che cambiavano posizione rispetto alle stelle fisse.Erano, e sono, il Sole, la Luna, Marte, Mercurio, Giove, Venere e Saturno.Cioè i 5 pianeti visibili ad occhio nudo più il Sole e la Luna.  La parola “pianeta” deriva dal greco “planetes asteres”, cioè stelle erranti, stelle vagabonde, e il nome includeva anche il Sole e la Luna.In Mesopotamia, si credeva che gli dei si prendessero cura di ogni giorno, ma a turni di un’ora ciascuno.Il nome del giorno è derivato quindi dal dio a cui toccava la prima ora.Naturalmente i nomi degli dei sono cambiati, ma gli dei sono gli stessi: il dio associato alla luna “governava” il lunedì anche nei tempi antichi, il dio associato a Marte il martedì, e così via.La suddivisione in sette giorni non fu adottata subito da tutti i popoli antichi.Gli antichi romani, per esempio, suddividevano il mese, che era di 30 o 31 giorni, in nundine che erano […]

Astrocuriosità | febbraio 2014 – Il ballo in maschera

La curiosità del mese a cura di Tomaso Belloni I telescopi ottici usano specchi (sempre più grandi) per concentrare la luce ed essere più sensibili: praticamente diventano occhi giganti. Per riflettere, uno specchio deve essere liscio, ma quanto è liscio dipende dalla lunghezza d’onda della radiazione incidente (dopotutto la superficie del mio tavolo è liscia per me, ma certamente non lo è per un piccolissimo afide).I raggi X hanno una lunghezza d’onda molto inferiore a quella della luce visibile, per cui uno specchio tradizionale non può funzionare.Per i raggi X di energia bassa (e quindi lunghezza d’onda alta) vengono costruiti specchi particolari, di cui parleremo in un’altra “curiosità”, ma a energie più alte di specchi proprio non se ne parla.Esiste però un modo per registrare un’immagine senza lenti nè specchi e molti di noi l’avranno forse sperimentato da bambini: il foro stenopeico. Una scatola da scarpe con un buchino e una pellicola fotografica dalla parte opposta. La luce passa dal buco e impressiona la pellicola, formando un’immagine.Funziona anche con i raggi X, basta sotituire alla scatola da scarpe un contenitore a prova di raggi X e alla pellicola uno strumento per rivelarli.Però sorge subito un problema: attraverso un buchino passa ben poca luce e le sorgenti X in cielo sono molto deboli.Si potrebbero fare due buchi: ciascuno proietta un’immagine. Le due immagini saranno identiche, ma traslate, per cui basterà sovrapporle. Ma anche due buchi sono pochi.Esiste un modo di farne tanti, di buchi, e ricostruire l’immagine? .La risposta è sì, basta che la distribuzione dei buchi sulla nostra “scatola da scarpe” non abbia ripetizioni, ovvero che nessuna disposizione dei buchi si ripeta.Questo si può fare per esempio facendo una griglia casuale di casella piene e caselle vuote.Ogni sorgente nel campo di vista del nostro “telescopio” proietta sul rivelatore un’immagine uguale a quella della griglia in modo corrispondente alla sua posizione.Con un computer si può poi ricostruire un’immagine del cielo. È il principio della maschera codificata. Lo strumento Burst Alert Catcher (BAT) […]

Astrocuriosità | gennaio 2014 – Miss Universo

La curiosità del mese a cura di Gabriele Ghisellini Francia, 1774.Charles Messier (Fig. 1) pubblica il primo catalogo di sorgenti celesti diverse dalle stelle (Fig. 2). Diverse perchè al telescopio mostrano un aspetto nebulare, non puntiforme. Messier era un cacciatore di comete, e voleva distinguere facilmente una cometa, che giorno per giorno si muove nel cielo, dagli oggetti nebulosi che sono simili alle comete, ma che rimangono fissi nel cielo. Ancora oggi usiamo la sua classificazione, quando indichiamo con M31 (Fig. 3) la galassia di Andromeda, o con M15 (Fig. 4) un ammasso globulare.Charles Messier fu anche lo scopritore della prima nebulosa planetaria, la Nebulosa Manubrio, elencata come M27 (Fig. 5) nel suo catalogo. Ai suoi tempi si era lontani dal capire la vera natura di questi oggetti. Si credeva che tutti appartenessero alla nostra galassia, ma non si aveva nessuna idea della loro distanza. Ci vollero parecchi decenni prima di capire che le nebulose non avevano tutte la stessa origine, ma appartenevano ad alcune grandi categorie.Alcune nebulose, dalla forma sferica, sono ammassi globulari. Conglomerati di centinaia di migliaia di stelle molto vecchie, probabilmente testimoni della formazione della Via Lattea, la nostra Galassia. Ad un piccolo-medio telescopio, gli ammassi globulari appaiono come una nebbiolina attorno ad una sorgente di luce centrale, e non si distinguono le stelle. Altre nebulose sono proprio galassie come la nostra, anche se ci vollero quasi due secoli per capirlo. Memorabile è rimasto un dibattito pubblico avvenuto a Washington il 26 Aprile del 1920, tra Harlow Shapley e Heber Curtis. Tutti e due famosi astronomi, il primo sosteneva che la Via Lattea era l’unica galassia dell’Universo, ma che il Sole occupava una posizione periferica, non era posto nel centro. Il secondo era convinto invece che le “nebulose a spirale”, come venivano chiamate le sorgenti come M31 (Andromeda – vedi Fig. 3) o M51 (Cani da Caccia; vedi Fig. 6) erano in realtà galassie poste al di fuori della Via Lattea. Sosteneva inoltre che il Sole era […]

Astrocuriosità | dicembre 2013 – Spostati un po’ verso il rosso

La curiosità del mese a cura di Tomaso Belloni Abbiamo già parlato dei getti relativistici emessi da sistemi celesti contenenti un buco nero (vedi la curiosità di febbraio 2010 – Tieni chiusa la bocca quando mangi!).Ogni tanto il mostro al centro del sistema, che si tratti di un sistema binario di stelle o del nucleo di una galassia, non mangia tutto il gas che gli arriva, ma ne butta fuori una parte sotto forma di sottili getti che vengono osservati con i radiotelescopi.In realtà, non siamo completamente sicuri che si tratti di materia che viene espulsa: questi getti potrebbero portare molta energia ma poca materia.Come al solito, non possiamo certo andare a toccare con mano per vedere se ci sono degli atomi e dobbiamo accontentarci di osservazioni con i telescopi.Esiste una sorgente (SS 433) in cui c’è evidenza diretta della presenza di materia nei getti, ma si tratta di un sistema peculiare con getti “lenti” (anche se sempre con una velocità pari a una frazione consistente di quella della luce). Recentemente una osservazione fatta da un gruppo di ricercatori in parte italiani ha permesso di risolvere l’enigma, almeno per una sorgente (vedi MediaInaf del 13/11/2013 – Buchi neri “sparatutto”).Il telescopio è il satellite europeo per astronomia in raggi X XMM-Newton e la sorgente è un sistema binario contenente un buco nero, chiamato 4U 1630-47 (4U indica che è una sorgente nel quarto catalogo del satellite Uhuru, il primo satellite per astronomia X, i numeri sono le coordinate nel cielo).Negli spettri in raggi X di questi sistemi binari viene spesso osservata una riga di emissione proveniente da atomi di ferro, le cui caratteristiche peculiari permettono di associarla al disco di accrescimento formato dalla materia che spiraleggia verso il buco nero.Dato che la materia ruota molto rapidamente, queste righe sono molto larghe a causa dell’effetto Doppler associato alla materia che si muove intorno al buco nero (parte della quale si muove verso di noi, spostando la riga verso il blu, parte si allontana, spostando la riga verso il rosso, […]

Astrocuriosità | novembre 2013 – I mostri al centro delle galassie

La curiosità del mese a cura di Gabriele Ghisellini È da una quindicina di anni che sappiamo che al centro di ogni galassia risiede un mostro.Un buco nero enorme, pesante da un milione ad un miliardo di masse solari. Anche la nostra Via Lattea ne ha uno, da 4 milioni di masse solari.Una taglia tutto sommato “small”. La grande maggioranza di questi buchi neri se ne sta buona, in silenzio e al buio.Ma uno su cento invece, attirando il gas vicino, oppure catturando una stella incosciente che si avvicina troppo (vedi curiosità del luglio 2011), riesce a produrre luce quantità (vedi Fig. 2). Addirittura più dei 100 miliardi di stelle che formano una galassia come la nostra.Pensate alla Via Lattea, ai suoi bracci a spirali pieni di stelle. Pensate a quanto è grande: per attraversarla da un capo all’altro la luce impiega centomila anni. E pensate a quel minuscolo angolino, vicino al braccio di Orione, dove vive il nostro sistema solare (vedi Fig. 3). Una cosa insignificante, un volume piccolissimo. Però è proprio da un volume come il nostro Sistema Solare, ma posto al centro della Via Lattea, che certi buchi neri scatenano l’Inferno. Il nostro no, adesso è tranquillo, ma nel passato anche lui ha avuto una vita violenta. E probabilmente ci sarà qualche fuoco d’artificio molto presto, visto che sta arrivando una nuvola di gas che alimenterà il mostro per un po’ (vedi curiosità del settembre 2012). Un buco nero, si sa, è nero…. Non è lui che emette luce. È la materia che gli cade dentro che lo fa, prima di sparire nel gorgo di gravità da cui niente può sfuggire, neanche la luce.Il sistema è molto semplice: la materia, cadendo, si comprime, si scalda ed emette luce.Dato che l’energia così liberata aumenta avvicinandosi al buco nero, anche la luce emessa aumenta all’avvicinarsi del buco nero.Non troppo però! Perchè molto molto vicini alla distanza di “non ritorno” la luce viene catturata dal buco nero, e quindi non ci […]

Astrocuriosità | ottobre 2013 – Una scelta di campo!

La curiosità del mese a cura di Tomaso Belloni Nel 2009, il satellite per astronomia X Swift ha rivelato una nuova sorgente apparsa nel cielo.Osservazioni seguenti hanno mostrato che si tratta di una “magnetar”, ovvero di una stella di neutroni isolata simile a una pulsar, ma con un campo magnetico molto più alto.Questa sorgente, chiamata SGR 0418+5729, ruota su se stessa ogni 9.1 secondi, un periodo tipico per questo tipo di oggetti.Come si fa a sapere che il campo magnetico è molto alto? Dalla alta luminosità e da altre caratteristiche dell’emissione in raggi X.C’è però un problema. Una stella di neutroni isolata che ruota perde energia rallentando a poco a poco: in altre parole l’energia necessaria per emettere raggi X viene presa dalla rotazione della stella, che quindi rallenta. Rovesciando il ragionamento, dal rallentamento si può stimare quanta energia sia disponibile per emettere raggi X. Per questo oggetto in particolare, il campo magnetico stimato dalla velocità a cui rallenta è però molto più basso, tipico di una pulsar normale. Per superare questa incongruenza (emissione da campo alto, rallentamento da campo basso), una sorgente con un campo magnetico “basso” (si tratta sempre di centomila milioni di volte più forte di quello della terra alle latitudini italiane) che emette radiazione X come se ce l’avesse molto più alto, si è ipotizzato che il campo magnetico alla sua superficie non sia omogeneo, ma abbia delle “zone” in cui è molto più alto, legate alla struttura del campo magnetico interno. Recentemente, un team di ricercatori italiani ha analizzato dei dati del 2009 ottenuti con il satellite per astronomia X dell’ESA XMM-Newton e ha scoperto un effetto notevole che conferma questa ipotesi (vedi articolo su Nature).Prima però dobbiamo fare una parentesi: leggi nella box di lato a destra. Torniamo a SGR 0418+5729. Quello che i ricercatori italiani hanno scoperto è che non soltanto una riga di assorbimento in questa sorgente c’è ed è fortissima, ma anche che la sua energia varia di cinque volte in meno […]