Astrofisica

Astrofisica (43)



Il 21 maggio 2019 i due interferometri LIGO, negli USA, e Virgo, in Italia, hanno rivelato un segnale gravitazionale straordinariamente intenso, ma estremamente breve. Una sorta di potentissimo gong cosmico, chiamato GW190521, dalla data della sua rivelazione. L’onda gravitazionale era stata generata dalla fusione di due buchi neri a miliardi di anni luce di distanza dalla Terra e, in seguito a quel fragoroso scontro, è stato prodotto un buco nero di oltre 150 masse solari, il buco nero più massiccio osservato fino ad oggi da LIGO e Virgo.

 GW190521 è stata un’osservazione eccezionale e per molti versi enigmatica, che ha stimolato gli astrofisici a immaginare possibili scenari cosmici che spieghino il meccanismo di formazione della coppia binaria e le caratteristiche della sua violenta fusione. Giovedì 17 novembre, un gruppo di ricerca composto da scienziati della sezione di Torino dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, insieme ai colleghi dell’Università di Torino e dell’Università Friedrich Schiller di Jena (Germania), ha pubblicato un importante studio su Nature Astronomy, intitolato 'GW190521 as a dynamical capture of two nonspinning black holes', in cui prova a interpretare la natura enigmatica di questo segnale gravitazionale anomalo.

 

L’esperimento è stato lanciato tramite razzo vettore sulla International Space Station per osservare gli effetti della microgravità sulle funzioni endocrine di cellule ovariche bovine. I risultati serviranno a comprendere alcuni aspetti della riproduzione sulla Terra, ma anche in vista di missioni spaziali di lunga durata ed eventuali insediamenti umani in altri pianeti
Il 7 novembre alle ore 5.35 del mattino sulla costa est degli USA, è stato lanciato con successo il razzo NG-18/Antares dalla base NASA Wallops Flight Facility (Virginia).

Il razzo vettore ha lanciato la navicella Cygnus che ha portato sulla International Space Station rifornimenti e alcuni esperimenti scientifici. Fra questi, l’esperimento del progetto OVOSPACE, finanziato e coordinato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e ideato da un gruppo di ricercatori del Dipartimento di Medicina sperimentale della Sapienza guidati dal Mariano Bizzarri.

I primi studi della presenza di acqua liquida salata sotto la calotta polare sud di Marte risalgono a ricerche pubblicate nel 2018 e nel 2021. Il 28 settembre, il terzo studio è stato pubblicato su Nature Communications da un team italo-statunitense.
Guidato da Roberto Orosei (INAF-IRA) ed Elena Pettinelli (Università degli studi RomaTre) con il coordinamento di ASI, il team italiano dello strumento MARSIS, il radar italiano a bordo della missione Mars Express dell’ESA, ha ottenuto importanti conferme.
Grazie a una nuova collaborazione tra il team italiano, che ha guidato la scoperta iniziale, e colleghi statunitensi, è stato possibile condurre nuovi esperimenti di laboratorio e simulazioni che hanno dimostrato in modo conclusivo l’incompatibilità fra le temperature marziane alle frequenze alle quali opera MARSIS e la presenza alla base del ghiaccio di materiali diversi dall’acqua salata.


Grazie alle osservazioni del radiotelescopio LOFAR, un gruppo internazionale di astronomi ha individuato per la prima volta enormi aloni radio che avvolgono interi ammassi di galassie e sono alimentati
dall’energia gravitazionale che modella la struttura dell’universo.

Un gruppo internazionale di astronomi ha individuato quattro casi di ammassi di galassie interamente avvolti da una debole emissione radio che si estende fino alle loro estreme periferie. Queste sorgenti radio – che gli studiosi hanno chiamato “Megahalos” – si estendono per 10 milioni di anni luce e coprono un volume 30 volte più grande rispetto alle sorgenti radio finora note
rilevate in ambienti simili. La ricerca – pubblicata su Nature – è stata realizzata utilizzando dati raccolti
dal radiotelescopio LOFAR (Low Frequency Array): i risultati ottenuti suggeriscono che questi “Megahalos”, alimentati dall’energia gravitazionale che modella la struttura dell’universo, potrebbero essere un fenomeno comune in molte parti dell’universo. “Abbiamo scoperto un acceleratore di particelle di proporzioni cosmologiche e questo studio suggerisce che molti altri ammassi di galassie potrebbero mostrare emissioni su scale così grandi”, commenta Virginia Cuciti, ricercatrice all’Università di Amburgo, alumna dell’Università di Bologna e prima autrice dello studio.


Le misure di gravità effettuate dalla sonda Juno della Nasa hanno rivelato che le masse gassose di Giove si muovono, provocando sulla superficie del pianeta oscillazioni simili a onde marine con ampiezze tra i 15 e gli 80 metri. I risultati dello studio, coordinato dal Dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale della Sapienza, sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications
Giove è un pianeta gassoso e le sue masse interne possono muoversi, generando oscillazioni simili per certi versi alle onde marine e ai terremoti terrestri. Questi spostamenti di masse provocano piccole variazioni della gravità del pianeta.

 

Un gruppo di ricerca internazionale ha ottenuto la prima conferma con osservazioni ad alta risoluzione di un fenomeno finora solo ipotizzato nelle previsioni teoriche: le onde gravitazionali nate dalla fusione di due buchi neri hanno prodotto un “effetto rinculo” che ha spinto il nuovo buco nero supermassiccio fuori dal centro della sua galassia.
A 8 miliardi di anni luce da noi c’è un buco nero supermassiccio che si sta allontanando dal centro della sua galassia. Un comportamento del tutto insolito che ha comprensibilmente attirato l’attenzione degli studiosi, e che ha trovato ora una spiegazione accurata grazie al lavoro di un gruppo internazionale di ricerca guidato da Gianluca Castignani (Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi”, Università di Bologna e INAF - Istituto Nazionale di Astrofisica) e Takahiro Morishita (California Institute of Technology e Space Telescope Science Institute).


In due articoli pubblicati su Astronomy & Astrophysics Letters e su The Astrophysical Journal, gli studiosi riportano forti evidenze che da un lato che il buco nero supermassiccio è nato dalla fusione di due galassie e dei loro rispettivi buchi neri, e dall’altro che le onde gravitazionali generate da questo evento hanno “calciato” il nuovo buco nero spingendolo, con una sorta di “effetto rinculo”, fuori dal
centro della galassia. Questo buco nero supermassiccio, “calciato” fuori dal centro della galassia, si trova all’interno di una potente sorgente radio extra-galattica, il quasar 3C 186.
“È la prima conferma con osservazioni ad alta risoluzione di questo tipo di effetto generato dalle onde gravitazionali”, spiega Castignani. “I risultati che abbiamo ottenuto sono straordinariamente in linea con le previsioni teoriche e offrono nuovi importanti elementi per la nostra comprensione dell’evoluzione dei buchi neri supermassicci e della formazione delle strutture a grande scala nell’universo, oltre ad aprire nuove prospettive per l’utilizzo delle prossime generazioni di radiotelescopi”.


Gli eventi di fusione delle galassie sono uno dei meccanismi fondamentali che regolano la crescita delle galassie e l'evoluzione dei buchi neri supermassicci. Quando avvengono, i buchi neri al centro delle galassie si fondono, creando uno dei fenomeni più energetici possibili nell'universo: una quantità enorme di energia viene rilasciata sotto forma di onde gravitazionali, le quali sono capaci di generare delle increspature nel "tessuto" dello spaziotempo. Le previsioni teoriche mostrano che in alcuni casi particolari, a seconda dell'orientamento reciproco degli assi di rotazione dei buchi neri e del rapporto delle loro masse, la fusione di due buchi neri può produrre onde gravitazionali non isotropiche, generando un effetto di rinculo.
Grazie a questo effetto il nuovo buco nero formatosi dalla fusione dei due buchi neri di partenza può essere “calciato” fuori dal centro della galassia stessa. Fino ad oggi però non esistevano osservazioni dettagliate che potessero confermare o confutare queste previsioni. "Effettuare osservazioni ad alta risoluzione sia in ottico che in radio era fondamentale per capire se effettivamente il buco nero super massiccio di 3C186 fosse stato calciato fuori dalla galassia stessa: i nuovi studi confermano questo scenario, permettendoci di capire meglio come evolvono i buchi neri supermassicci e le loro galassie ospiti", dice Castignani. "È infatti ancora dibattuta la possibilità che due buchi  neri supermassicci possano avvicinarsi ad una distanza tale da produrre onde gravitazionali tanto intense: l'alternativa è che raggiungano invece un'orbita stabile senza mai fondersi".

 

Una collaborazione internazionale, che ha visto la partecipazione di astrofisici della Sapienza e dell’Istituto nazionale di astrofisica - Inaf, ha scoperto un oggetto distante circa 13 miliardi di anni luce dalla Terra, estremamente compatto e arrossato dalla polvere stellare. La rilevazione, effettuata grazie all’utilizzo del telescopio spaziale Hubble, farà luce sul mistero della crescita dei buchi neri supermassicci nell'universo primordiale. I risultati del lavoro sono stati pubblicati su Nature
La scoperta di buchi neri supermassicci nell'universo primordiale, con masse fino a diverse centinaia di milioni di volte quella del sole, ha sollevato il problema di capire come oggetti di questa taglia siano stati in grado di formarsi e crescere nel breve periodo di tempo successivo alla nascita dell’Universo (meno di un miliardo di anni). Teoricamente, un buco nero inizia dapprima ad aumentare la sua massa accrescendo gas e polvere nel nucleo di una galassia ricca di polvere e caratterizzata da elevati tassi di formazione stellare (una cosiddetta galassia starburst polverosa). L’energia generata nel processo spazza via i materiali circostanti, trasformando il sistema in un quasar, una sorgente astrofisica molto luminosa e compatta.


 

Grazie al telescopio orbitale Chandra della NASA, un gruppo di ricerca guidato da studiosi dell’Università di Bologna e dell’INAF ha individuato per la prima volta due coppie di cavità, o bolle, formate nel gas caldo di un ammasso di galassie, generate forse dall’azione di due buchi neri supermassicci uniti in un’orbita ravvicinata. 
Potrebbero essere due buchi neri supermassicci uniti tra loro in un’orbita ravvicinata i responsabili di quattro enormi cavità, o bolle, osservate al centro di un ammasso di galassie da un gruppo di ricerca guidato da studiosi dell’Università di Bologna e dell’INAF. Lo studio – pubblicato su The Astrophysical Journal Letters – nasce da una serie di osservazioni del Chandra X-ray Observatory, il telescopio orbitale della NASA per l'osservazione del cielo nei raggi X.
Gli ammassi di galassie sono le più grandi strutture connesse dalla forza di gravità presenti nell’universo. Sono formate da gruppi di centinaia o anche migliaia di singole galassie, insieme ad enormi quantità di gas caldo e invisibile materia oscura. In particolare, il gas caldo che pervade gli ammassi, la cui massa è di gran lunga superiore a quella delle galassie al loro interno, è ben visibile ai raggi X catturati da Chandra.

 


I nuovi risultati delle misurazioni di gravità del pianeta ottenute dalla sonda Juno rivelano, in uno studio pubblicato su Science, che la grande macchia rossa, pur molto estesa, non è profonda come si immaginava. Questa scoperta potrebbe spiegare i motivi della sua evoluzione e forse della possibile scomparsa Giove è il più grande pianeta del sistema solare, con un raggio equatoriale di 71.492 km, ed è composto principalmente da idrogeno ed elio e per questo viene definito “gigante gassoso”.

La caratteristica forse più iconica del pianeta è la Grande macchia rossa, una tempesta anticiclonica scoperta probabilmente da Giandomenico Cassini nel 1665. Oggi questa assomiglia a un ovale di dimensioni approssimativamente pari a 16000 x 12000 km, che ne fanno la più grande tempesta del sistema solare, seppur negli ultimi 100 anni, per cause ancora ignote, si sia ridotta considerevolmente. La Grande macchia rossa porta con sé ancora molti interrogativi: uno di questi riguarda la profondità con cui questa tempesta si inabissa dentro Giove.

A questo come ad altri quesiti sulla dimensione del nucleo ha risposto la sonda Juno, realizzata dalla NASA con un importante contributo italiano.


Lo dimostra un nuovo studio, realizzato da ricercatori dell’Università di Bologna e dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), che ha individuato per la prima volta, all’interno della Grande Nube di Magellano, un ammasso stellare che ha avuto origine in una galassia diversa.


Come fanno a crescere le galassie? “Mangiando” galassie più piccole. E questo non vale solo per le grandi galassie che inglobano le loro galassie satellite. Ma le stesse galassie satellite, a loro volta, sono in grado attirare e inglobare al loro interno galassie ancora più piccole che le orbitano attorno. A mostrarlo, per la prima volta, è uno studio pubblicato su Nature Astronomy e guidato da ricercatori dell’Università di Bologna e dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). All'interno della Grande Nube di Magellano, la più grande galassia satellite della Via Lattea, gli studiosi hanno infatti individuato un ammasso stellare (un gruppo molto denso di miliardi di stelle) con caratteristiche chimiche molto diverse da quelle degli altri ammassi vicini. Tanto diverse da poter escludere che quelle stelle siano nate all’interno della galassia in cui si trovano oggi. Questo singolo ammasso stellare – chiamato NGC2005 – deve quindi aver avuto origine altrove, in una piccola galassia satellite, ed essere poi sopravvissuto dopo che questa è stata inglobata all'interno della Grande Nube di Magellano.

 

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