Astrofisica

Astrofisica (15)

Un team internazionale di ricercatori ha analizzato dati provenienti da 33 radio telescopi sparsi per il mondo, dimostrando che la sorgente di onde gravitazionali scoperta ad agosto 2017 ha lanciato un getto relativistico che ha bucato il materiale espulso nell'atto della fusione delle due stelle di neutroni. Un ulteriore tassello nella comprensione dei fenomeni.

Un risultato tutt'altro che scontato. Ci sono voluti trentatré radio telescopi distribuiti in cinque continenti, dall'Australia agli Stati Uniti passando per Asia, Europa e Sud-Africa, e trentasei astronomi di undici nazioni per misurare le dimensioni di GW170817, la prima sorgente di onde gravitazionali rivelate dagli interferometri LIGO e Virgo, osservata anche nella sua componente elettromagnetica da decine di telescopi, a più di un anno dalla sua scoperta. I risultati dello studio di un team internazionale coordinato da Giancarlo Ghirlanda, primo ricercatore dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf), e che ha visto la partecipazione di colleghi dell’INAF, ricercatori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Università di Milano-Bicocca, Gran Sasso Science Institute e Agenzia Spaziale Italiana (ASI), sono stati pubblicati sulla rivista Science.

 

Tiangong-1 è stata la prima stazione spaziale cinese, lanciata il 29 settembre 2011 su un’orbita approssimativamente circolare, a circa 350 km di altezza e inclinata di poco meno di 43 gradi rispetto all’equatore terrestre. Nel novembre dello stesso anno è stata raggiunta e agganciata dalla navicella Shenzhou-8 senza equipaggio, mentre i primi tre astronauti vi sono saliti a bordo, trasportati da Shenzhou-9, nel giugno 2012, trascorrendovi 9 giorni e mezzo. Il secondo e ultimo equipaggio di tre astronauti si è agganciato alla stazione, con Shenzhou-10, nel giugno 2013, trascorrendovi 11 giorni e mezzo.

Da allora Tiangong-1 ha continuato a essere utilizzata, disabitata, per condurre una serie di test tecnologici, con l’obiettivo di de-orbitarla, a fine missione, con un rientro guidato nella cosiddetta South Pacific Ocean Unpopulated Area (SPOUA), una specie di cimitero dei satelliti in una zona pressoché deserta dell’Oceano Pacifico meridionale. Purtroppo, però, il 16 marzo 2016, il centro di controllo a terra ha perso la capacità, pare in maniera irreversibile, di comunicare e impartire comandi al veicolo spaziale.

Nei due anni trascorsi da allora, Tiangong-1 ha perciò perduto progressivamente quota, perché il continuo impatto con le molecole di atmosfera residua presenti anche a quelle altezze le ha sottratto incessantemente energia. Ed è questo processo completamente naturale che farà alla fine precipitare la stazione spaziale sulla terra senza controllo, non potendo essere più programmata un’accensione dei motori per un rientro guidato.

Come è fatta e quanto è grande?

Tiangong-1 consiste approssimativamente di due moduli cilindrici montati uno sull’altro: quello di servizio, con un diametro di 2,5 m, e quello abitabile, con un diametro di 3,4 m. La lunghezza complessiva è di 10,5 m. Su lati opposti del modulo di servizio sono anche attaccati, perpendicolarmente all’asse di simmetria dei cilindri, due pannelli solari rettangolari, larghi 3 m e lunghi 7 m.

Che massa ha?

Quando è stata lanciata, Tiangong-1 aveva una massa di 8506 kg, di cui circa una tonnellata di propellente per le manovre. Nel corso della missione la massa è però diminuita, principalmente per due motivi: 1) una parte significativa del propellente è stata consumata per le manovre orbitali e per contrastare la progressiva sottrazione di energia meccanica da parte dell’atmosfera residua; 2) i due equipaggi, durante le loro permanenze sulla stazione, hanno consumato buona parte delle scorte di cibo, acqua e ossigeno stivate a bordo. Cercando di calcolare questi consumi, abbiamo stimato che la massa attuale di Tiangong-1 dovrebbe aggirarsi sui 7500-7550 kg. Non sarebbe quindi molto diversa da quella della nave cargo russa Progress-M 27M, di cui abbiamo seguito il rientro incontrollato nel 2015.

Si tratta di un evento eccezionale?

Assolutamente no. Di rientri senza controllo di stadi o satelliti con una massa superiore alle 5 tonnellate ne avvengono, in media, 1 o 2 all’anno, quindi sono relativamente frequenti. Per esempio, il 27 gennaio scorso, uno stadio russo-ucraino di circa 8500 kg, quindi con una massa superiore a quella di Tiangong-1, è rientrato sul Perù e dei componenti sono precipitati nell’estremità meridionale del paese, nella regione del lago Titicaca. Il 10 marzo, uno stadio del lanciatore cinese Lunga Marcia 3B è invece rientrato sul Paraguay e un serbatoio è stato recuperato nei pressi della città di Canindeyú, vicino al confine con il Brasile.

Le braccia che avvolgono il nucleo di questa interessante formazione celeste infrangono la terza legge di Keplero per cui la velocità orbitale decresce con la distanza dal centro. Per spiegare questo fenomeno si ipotizzano la materia oscura o una correzione della seconda legge di Newton.
Un team internazionale composto da ricercatori dell’Isc-Cnr e del Laboratoire de Physique Nucleaire et de Hautes Energies di Parigi apre la strada a ipotesi diverse, dimostrando come sia possibile simulare al computer la nascita di una galassia a spirale. Lo studio è pubblicato su The Astrophysical Journal

Hanno la forma di un disco composto da un nucleo con alcune braccia che gli si avvolgono intorno. Sono le galassie a spirale, uno degli oggetti più suggestivi e interessanti dell’universo visibile rivelati dall’astronomia. Francesco Sylos Labini, ricercatore presso l’Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Isc-Cnr) e del Centro Fermi, ha recentemente pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal una ricerca sul tema in collaborazione con il Laboratoire de Physique Nucleaire et de Haute Energies (Lpnhe) di Parigi.

 

 

Lo studio mostra come l'eventuale rilevazione degli echi gravitazionali possa fornire nuovi indizi sulla teoria della gravità di Einstein

Nello studio appena pubblicato sulla rivista “Nature Astronomy” i ricercatori Paolo Pani del dipartimento di Fisica della Sapienza e Vitor Cardoso dell'Instituto Superior Técnico di Lisbona discutono di come, alla luce di nuovi modelli teorici, l'astronomia gravitazionale possa fornire informazioni sulla natura dei cosiddetti “oggetti compatti”, termine col quale in astrofisica vengono indicate grandi masse concentrate in dimensioni molto ridotte, come i buchi neri. Le onde gravitazionali contengono informazioni sulla natura degli oggetti compatti, proprio come le onde sonore prodotte da uno strumento musicale dipendono dalle proprietà di quest'ultimo: forma, dimensione, materiale. La loro rilevazione, meno di due anni fa, ha rappresentato una importantissima conferma della teoria di Einstein e ha aperto la strada a un nuovo capitolo della fisica. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, una stella massiccia alla fine del suo ciclo di vita collassa sotto il suo stesso peso e forma un "buco nero", un oggetto che distorce lo spazio-tempo in maniera così drastica che nemmeno la luce è in grado di uscire dal suo "orizzonte degli eventi", cioè la regione oltre la quale non è più possibile osservare un fenomeno. Nuovi modelli teorici suggeriscono che l’eventuale presenza di “echi gravitazionali”, se rilevati dagli interferometri LIGO e Virgo, potrebbe indicare che i buchi neri non sono come fino a oggi ipotizzato: vari modelli di gravità quantistica prevedono che l'orizzonte degli eventi non si formi e che il collasso gravitazionale termini con la formazione di un oggetto esotico compatto e non un vero e proprio buco nero. 

I risultati del cacciatore di antimateria AMS, acronimo di Alpha Magnetic Spectrometer, saranno da oggi i protagonisti della tre giorni AMS days at CERN, che vede coinvolti alcuni tra i più importanti fisici teorici e sperimentali a livello mondiale. Il cacciatore di antimateria è installato sulla Stazione Spaziale Internazionale dal 2011 e sarà al centro delle giornate per i suoi recenti risultati. C’è infatti una nuova evidenza di un eccesso di antiparticelle nei raggi cosmici: in particolare, AMS presenta la nuova misura di precisione del rapporto tra il flusso di antiprotoni e di protoni nei raggi cosmici, risultato che mostra per la prima volta una inattesa abbondanza di antiprotoni ad energie di centinaia di GeV. Questa misura risulta complementare alla misura di precisione del flusso di antielettroni (positroni) pubblicata da AMS nel 2014, che evidenzia anch’essa un eccesso di antimateria ad alta energia.

 

I nuovi dati restringono il campo per la ricerca del bosone in uno stretto margine a energie minori del previsto, è quanto rendono pubblico gli italiani Fabiola Gianotti e Guido Tonelli dell'Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn). L'esistenza del bosone di Higgs, ipotizzato dal fisico britannico Peter Higgs oltre 40 anni fa, rende possibile la massa. In pratica i nuovi dati restringono il campo per la ricerca del bosone a energie minori del previsto si spera di fugare ogni dubbio entro la fine del 2012, quando sarà completata l'analisi degli esperimenti in corso.La famosa particella di Dio, il bosone di Higgs, non è stato trovato. Però sono state trovate tracce del suo passaggio in due importanti esperimenti di fisica nucleare che si stanno svolgendo a Ginevra, al Cern, attorno al Large Hadron Colllider, il più grande acceleratore di particelle oggi esistente.

Editoriale

Voglio che qualcuno fermi quei neutrini nella loro corsa folle per arrivare presto, molto presto, quasi subito, al traguardo. Per arrivarci – come sembra – prima della luce, che pure tanto piano non andava. Voglio che qualcuno li fermi, o quanto meno provi a intralciarli e rallentarli un po', così da farli arrivare con calma. Lo voglio per una serie di motivi, ma soprattutto perché sono stanco. Un po' anziano e stanco. Vi state chiedendo che c'entra la mia stanchezza con la corsa a precipizio dei neutrini? Be', se avrete la pazienza di arrivare in fondo a questo articolo lo capirete.
Tutto nasce dal fatto che della scienza mi sono innamorato presto, nella mia vita. Probabilmente in qualche indefinibile momento durante il corso del mio iter scolastico, verso i tredici o quattordici anni. Mi ricordo in particolare di un libro responsabile di questo innamoramento, un libro dove si parlava di natura, cioè di come sono fatti il mondo e l'essere umano, ma anche di scienza vera e propria, cioè di come si fanno le ricerche, gli studi, gli esperimenti, per scoprire come sono fatti il mondo e l'essere umano. E quella è stata la mia prima impressione della scienza che, come il primo amore, non si scorda mai: una serie di informazioni e di dati, strettamente unita alla conoscenza degli esperimenti eseguiti per raccoglierli, delle idee che li hanno guidati, e dei metodi che sono stati seguiti.

Crescendo, tutti questi concetti sono divenuti più dettagliati, completi, numerosi, e in pochi anni mi son fatto un'idea – credo – abbastanza buona di come è fatto il mondo e di come si fa ricerca: quanto meno in certi campi, perché per tutto sarebbe impossibile. Ma a questo punto è cominciata a succedere una cosa strana. Dapprima sporadicamente, poi sempre più spesso, alcune delle conoscenze certe già acquisite hanno cominciato a vacillare, a sfocarsi, a dissolversi, a trasfigurarsi, lasciando intravedere la necessità di essere sostituite da altre "nuove" o "più esatte". Diverse. E io, in buon ordine, mi sono adeguato.

 Altro che buco nero. Alla fine a fermare (temporaneamente) LHC, o Large Hadron Collider, il super acceleratore di particelle del CERN di Ginevra, non sono state le bizzarre vicende giudiziarie che ne hanno preceduto l’entrata in funzione, ma una fuoriuscita di elio dall’impianto di raffreddamento. L’eccessivo surriscaldamento ha costretto i tecnici del CERN a fermare le macchine dopo appena una settimana dall’attesissimo avvio dell’esperimento.

L'era di PLANCK

22 Apr 2009 Scritto da

Verso l'alba dei tempi

Fino a qualche secolo fa, lo studio sull'origine e l'evoluzione dell'Universo era considerato un argomento che solo pochi scienziati erano in grado di affrontare proprio perchè mancavano gli strumenti necessari che potessero fornire dati attendibili dalle osservazioni. Oggi, la situazione è alquanto diversa e la cosmologia, che cerca appunto di spiegare come ha avuto origine e come evolve l'Universo, è diventata uno dei campi di ricerca più importanti tra le scienze astronomiche.

Doveva essere un semplice collaudo. Invece è stato un successo oltre ogni attesa. CaSSIS, la camera stereo ad alta risoluzione a bordo del Trace Gas Orbiter (TGO) della missione europea ExoMars, reduce dalle prime orbite attorno al Pianeta rosso, ha inviato a Terra immagini che hanno lasciato gli astronomi a bocca aperta per la loro qualità. «Sono veramente spettacolari», commenta soddisfatto Nick Thomas, direttore del dipartimento di fisica dell’università di Berna e principal investigator dello strumento.

 

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