Cometa Borisov, aliena ma non troppo

Immagine composita a due colori della cometa 2I/Borisov catturata dal telescopio Gemini Nord il 10 settembre 2019. L’immagine è stata ottenuta con otto esposizioni da 60 secondi, quattro in bande verdi e quattro in bande rosse. Crediti: Gemini Observatory/Nsf/Aura

Viene da regioni remote dell’universo, ma a guardarla sembra una di noi. Nonostante la sua origine interstellare, quanto a colore, dimensioni e forma la cometa “aliena” 2I/Borisov – scoperta il 20 agosto 2019 dall’astrofilo Gennadiy Borisov – sembra in tutto e per tutto simile a una qualsiasi altra cometa attiva del Sistema solare. Lo conferma un articolo – il primo paper su 2I/Borisov pubblicato su una rivista scientifica – apparso oggi su Nature Astronomy.

Guidato dagli astronomi Piotr Guzik e Michał Drahus della Jagiellonian University di Cracovia, in Polonia, lo studio è firmato, fra gli altri, anche da un giovane astronomo di Roma attualmente in Olanda per il dottorato, il 28enne Giacomo Cannizzaro. Amante dell’arrampicata sportiva e dello sci – «anche se nella piatta Olanda non sono sport facili da praticare», dice a Media Inaf – e  appassionato di cruciverba, che si fa regolarmente spedire dall’Italia, Cannizzaro ha da sempre avuto voglia di partire e fare un’esperienza di vita all’estero. «Un collega più grande, che viveva in Olanda, me ne aveva parlato molto bene, facendomi venire un po’ la fissazione di venirci a vivere – nonostante non l’avessi mai neanche visitata. Quando ho ricevuto l’offerta di lavoro, non me lo sono fatto dire due volte! Una scelta anche di carattere lavorativo: qui la ricerca in astronomia è molto ben finanziata e di alto livello, e mi consente di viaggiare – cosa che adoro – partecipando a conferenze e andando a osservare in Cile e alle Canarie». Ed è proprio dalle Canarie che Cannizzaro ha partecipato in prima persona all’osservazione della cometa.

Con quali telescopi e su quali dati avete condotto la vostra ricerca? 

«Le immagini con le quali è stata studiata la cometa provengono da due grandi telescopi: Gemini North sull’isola di Mauna Kea – alle Hawaii, di 8.2 metri di diametro – e il William Herschel Telescope sull’isola di La Palma – parte delle isole Canarie, di 4.2 metri di diametro. Gli strumenti  impiegati sono stati il Gemini Multi-Object Spectrograph per Gemini North l’Auxiliary-port Camera per il William Herschel Telescope».

Giacomo Cannizzaro, 28 anni, romano, laurea in astrofisica alla Sapienza e oggi in Olanda – al Netherlands Institute for Space Research (Sron) e alla Radboud University – per il PhD, è uno dei coautori dello studio pubblicato su Nature Astronomy

Quando li avete acquisiti?

«Ero al lavoro al William Herschel Telescope per effettuare osservazioni di possibili emettitori di onde gravitazionali, quando abbiamo ricevuto la chiamata da Michal, la mattina del 10 settembre, alle ore 3 circa, che ci chiedeva di sacrificare parte del nostro tempo per osservare il nuovo visitatore interstellare. Data l’eccezionalità della scoperta, abbiamo deciso di effettuare le osservazioni. Se la chiamata fosse arrivata i giorni successivi, non avremmo potuto osservare la cometa, visto che abbiamo ricevuto ben due segnali di onde gravitazionali».

Il vostro è il primo articolo sulla cometa 2I/Borisov pubblicato su una rivista scientifica. Come avete fatto a conciliare un’uscita così rapida con i passaggi farraginosi del processo di peer review?

«Sì, il nostro paper è il primo pubblicato sulla cometa. Abbiamo dovuto ovviamente bilanciare il desiderio di pubblicare la scoperta il più presto possibile con lo scrivere un articolo scientificamente completo. Dopo un primo passaggio di revisione, abbiamo ampliato il campione di dati e l’articolo è stato accettato per la pubblicazione. Il processo di peer review è stato molto veloce».

Ci può tracciare un rapido identikit di questo visitatore interstellare?

«Il nucleo della cometa ha un diametro di circa 1 km e presenta una chioma estesa e una coda corta e poco luminosa, entrambe provocate dalla sublimazione delle polveri e del ghiaccio della cometa, grazie alla radiazione solare. L’orbita è estremamente eccentrica, tanto da non lasciar dubbio sulla provenienza extra-solare della cometa. La sua velocità all’ingresso nel Sistema solare era di circa 33 km/s. Al momento abbiamo poche informazioni sulla composizione della cometa: da osservazioni preliminari si è scoperta emissione di cianuro – cosa comune ad altre comete, compresa quella di Halley – ma l’oggetto si sta avvicinando a noi e nei prossimi mesi verranno effettuate numerose osservazioni che ci permetteranno di studiarlo più a fondo».

Eccentricità dell’orbita a parte, cosa la distingue da una cometa “indigena”?

«Quasi nulla! Sulla base dei dati che abbiamo al momento, la cometa Borisov risulta essere molto simile alle comete “native” del nostro sistema solare, in termini di luminosità, colore, dimensione».

Ma siete proprio certi che arrivi dall’esterno del Sistema solare?

«Siamo convinti che 2I/Borisov sia un visitatore interstellare: l’alta eccentricità dell’orbita è una prova sufficientemente sicura della provenienza extra-solare della cometa: infatti quest’orbita non può essere stata causata da perturbazioni gravitazionali dovute ai pianeti del nostro sistema solare, visto che la cometa viaggia su una direzione lontana dal piano orbitale degli altri pianeti».

E da dove proviene?

«La cometa è entrata nel Sistema solare dalla direzione di Cassiopea».


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Osservati i primi istanti di vita di una kilonova

Rappresentazione artistica di due stelle di neutroni piccolissime, ma molto dense, sul punto di fondersi e esplodere come kilonova. Crediti: Eso/L. Calçada/M. Kornmesser

Gw 170817 non smette di sorprenderci. Grazie a quella prima rilevazione di un’onda gravitazionale generata durante la fusione di due stelle di neutroni e associata a un breve e debole lampo gamma, è stato possibile “rileggere” i dati riferiti a un lampo gamma osservato nell’agosto 2016, trovando nuove prove della nascita di una kilonova che sarebbe passata inosservata durante le osservazioni iniziali.

Lo studio, pubblicato oggi sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, è stato realizzato da un team guidato dall’italiana Eleonora Troja, ricercatrice del Dipartimento di astronomia dell’Università del Maryland, e vede Roberto Ricci dell’Inaf di Bologna, Andrea Tiengo e Giovanni Novara della Scuola universitaria superiore Iuss di Pavia e associati all’Inaf, tra i co-autori.

Gli astronomi ipotizzano che buona parte dell’oro e del platino presenti sulla Terra si siano formati come risultato di antiche kilonove nate dalla collisione di stelle di neutroni. La fusione rilevata nel 2017 degli osservatori per onde gravitazionali Ligo e Virgo ha dato origine a una kilonova, fornendo la prima prova convincente che le kilonove producono grandi quantità di metalli pesanti e confermando le previsioni teoriche.

Sulla base dei dati rilevati nell’evento del 2017, gli astronomi hanno iniziato a capire meglio come una kilonova dovrebbe apparire a chi la osserva da terra. Troja e il suo team hanno quindi riesaminato i dati riferiti a un lampo di raggi gamma esploso nell’agosto 2016 trovando le tracce di una kilonova che erano sfuggite a una prima analisi delle osservazioni iniziali.

Eleonora Troja, prima autrice dello studio, ricercatrice all’Università di Maryland, e Roberto Ricci, ricercatore all’Inaf  di Bologna

«L’evento del 2016 è stato molto entusiasmante. Era vicino e visibile da tutti i principali telescopi, compreso il telescopio spaziale Hubble della Nasa e dell’Esa. Ma non corrispondeva alle nostre previsioni: ci aspettavamo di vedere l’emissione infrarossa diventare sempre più brillante nell’arco di diverse settimane», dice Eleonora Troja, che ha anche un incarico anche presso il Goddard Space Flight Center della Nasa. «Dieci giorni dopo l’evento, non era rimasto quasi nessun segnale. Eravamo tutti molto delusi. Poi, a un anno di distanza, si è verificato l’evento rilevato con Ligo e Virgo. Abbiamo guardato i nostri vecchi dati con occhi nuovi e ci siamo resi conto di aver visto una kilonova nel 2016. I due eventi coincidevano quasi perfettamente. I dati a infrarossi per entrambi gli eventi hanno luminosità simili ed esattamente la stessa scala temporale».

Secondo Troja, le informazioni raccolte nel corso dell’evento del 2016 non contengono così tanti dettagli quanto le osservazioni dell’evento rilevato da Ligo e Virgo, ma a fare la differenza è la copertura delle prime ore dell’evento, che manca nelle osservazioni dell’evento del 2017. Quei dati hanno rivelato nuove e importanti informazioni sulle prime fasi di vita di una kilonova. Il team ha potuto osservare per la prima volta il nuovo oggetto prodotto dopo la collisione, che non era visibile nei dati dell’evento Ligo/Virgo.

Il Neil Gehrels Swift Observatory della Nasa ha iniziato infatti a monitorare l’evento del 2016, noto come Grb 160821B, a pochi minuti dalla sua rilevazione. Questo ha permesso al gruppo di ricerca di raccogliere nuove informazioni non disponibili per l’evento Ligo/Virgo, che ha avuto inizio solo 12 ore dopo la collisione iniziale.

Le somiglianze tra i due eventi suggeriscono che anche la kilonova del 2016 sia nata dalla fusione di due stelle di neutroni. Le kilonove potrebbero anche essere l’esito della fusione di un buco nero e di una stella di neutroni, ma non è noto se un tale evento potrebbe dare una firma diversa nelle osservazioni a raggi X, infrarossi, radio e luce visibile.

«Il residuo potrebbe essere una stella di neutroni ipermassiva altamente magnetizzata, nota come magnetar, che è sopravvissuta alla collisione e poi è collassata in un buco nero», dice Geoffrey Ryan, postdoctoral fellow dello Joint Space-Science Institute (Jsi), anche lui in forze al Dipartimento di astronomia dell’Università del Maryland e co-autore dell’articolo. «Questo è interessante perché la teoria suggerisce che una magnetar dovrebbe rallentare o addirittura arrestare la produzione di metalli pesanti, che è l’origine della luce infrarossa di una kilonova. La nostra analisi suggerisce che i metalli pesanti sono in qualche modo in grado di sfuggire all’influenza dell’oggetto residuo».

«L’analisi dei dati di questo evento si inserisce nel solco degli studi fatti a seguito di Gw 170817 e arricchisce la nostra comprensione di come avvengono queste grandi esplosioni cosmiche. Il mio ruolo è stato l’analisi dei dati radio del Very Large Array da cui è risultata visibile l’emissione di uno shock inverso nel getto del lampo gamma, non sempre rivelabile in osservazioni di follow-up», sottolinea Roberto Ricci, co-autore dello studio in forze all’Inaf di Bologna.

Il gruppo della Scuola universitaria superiore Iuss di Pavia, che collabora da diversi anni su questi temi con l’Inaf, si è invece occupato dell’analisi dei dati del satellite dell’Esa Xmm-Newton, che hanno permesso di studiare l’emissione di raggi X fino a circa 10 giorni dopo il lampo gamma. «Le osservazioni con Xmm-Newton, insieme a quelle ottenute nella banda radio, sono state fondamentali per caratterizzare l’emissione generata dal getto del lampo gamma, che contamina pesantemente l’emissione della kilonova nella banda ottica e infrarossa. Solo così è stato possibile studiare un segnale davvero pulito», aggiunge Andrea Tiengo.

Troja e i suoi colleghi prevedono di applicare quanto appreso per rivalutare gli eventi passati, migliorando al contempo il loro approccio alle osservazioni future. Sono stati identificati diversi eventi candidati con osservazioni in banda ottica, ma la scienziata è più interessata a eventi che abbiano una forte firma nell’infrarosso, indicatore spia della produzione di metalli pesanti.

«Il segnale infrarosso molto luminoso di questo evento lo rende la kilonova più chiaramente osservata nell’universo lontano», conclude Troja. «Sono molto interessata a come le proprietà della kilonova cambino in base ai diversi progenitori e ai residui finali. Osservando un numero maggiore di questi eventi, possiamo imparare che ci sono molti tipi diversi di kilonove tutti nella stessa famiglia, come sappiamo già essere per le supernove. È davvero entusiasmante poter costruire le nostre conoscenze in tempo reale».

Per saperne di più:

  • Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “The afterglow and kilonova of the short GRB 160821B, di E. Troja, A. J. Castro-Tirado, J. Becerra González, Y. Hu, G. S. Ryan, S. B. Cenko, R. Ricci, G. Novara, R. Sánchez-Rámirez, J. A. Acosta-Pulido, K. D. Ackley, M. D. Caballero García, S. S. Eikenberry, S. Guziy, S. Jeong, A. Y. Lien, I. Márquez, S. B. Pandey, I. H. Park, T. Sakamoto, J. C. Tello, I. V. Sokolov, V. V. Sokolov, A. Tiengo, A. F. Valeev, B. B. Zhang e S. Veilleux

Prima mappa 3D della barra della Via Lattea

Distribuzione di 150 milioni di stelle nella Via Lattea sovrapposta a una vista artistica della nostra galassia. Le stelle sono state analizzate utilizzando i dati della seconda release della missione Gaia dell’Esa e dati da survey in infrarosso e in ottico. Le regioni in giallo e arancio indicano una maggiore densità di stelle. Una parte delle stelle tracciate si trova più vicino al Sole (la chiazza gialla nella parte inferiore dell’immagine), mentre nella porzione centrale della galassia è visibile una regione grande e allungata densa di stelle: si tratta della prima indicazione geometrica della barra galattica. Crediti: Esa/Gaia/Dpac, A. Khalatyan (Aip) & StarHorse team; Nasa/Jpl-Caltech/R. Hurt (Ssc/Caltech)

Da quando è stata lanciata, la missione Gaia dell’Agenzia spaziale europea ha già prodotto due release dei dati. La prima, la data release 1 (Dr1), è un catalogo impressionante di stelle pubblicato nel 2016, dopo solo due anni dalla prima luce del satellite – quella della stella Sadalmelik, nota anche come Alpha Aquarii. La seconda release (Dr2) – contenente la luminosità, le posizioni, le distanze e i movimenti nel cielo di oltre un miliardo di stelle della nostra galassia, insieme a informazioni su altri corpi celesti – è invece stata rilasciata lo scorso anno. Una mole enorme di dati la cui analisi ha richiesto un grande lavoro di squadra. Lavoro che sta però portando a raccogliere i suoi frutti.

Combinando questi dati con quelli ottenuti da osservazioni complementari nell’infrarosso e nell’ottico, eseguite da telescopi da terra e dallo spazio (i cataloghi fotometrici di Pan-Starrs1, 2Masse AllWise), un team di astronomi del Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (Aip) e dell’Universitat de Barcelona ha ricostruito per la prima volta, nello spazio a tre dimensioni, la barra centrale della Via Lattea. E questo a partire da misure dirette delle stelle che formano la grande struttura dalla caratteristica forma allungata che si trova al centro della nostra galassia.

«Sapevamo che sarebbe stato cruciale calcolare meglio le distanze delle stelle osservate da Gaia al fine di avere una migliore visione delle regioni interne della galassia», spiega Cristina Chiappini, una delle coautrici dello studio, già ricercatrice presso l’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Trieste e attualmente in forza all’Aip, in Germania. «Lì in quella zona le stelle non solo sono molto lontane, ma la loro luce è anche offuscata dall’abbondante polvere fra quelle regioni e noi. Per un volume piccolo e a noi vicino il metodo della parallasse di Gaia va benissimo – è molto preciso e può essere facilmente trasformato in distanze – ma per gli oggetti lontani e offuscati dalla polvere questo non funzionerebbe».

Cristina Chiappini, coautrice dello studio pubblicato su Astronomy & Astrophysics

«Abbiamo quindi utilizzato altre informazioni disponibili», continua la ricercatrice, «ottenendo distanze precise, che hanno dimostrato ciò che in realtà ci si aspettava. Riuscirci con i soli dati di Gaia non sarebbe stato possibile. Benché sapessimo, da altri dati, dell’esistenza della barra, in questo studio ci siamo potuti avvalere di un grande numero di stelle. E molte di più se ne aggiungeranno quando potremo combinare i nostri dati con spettri come quelli della survey Apogee (una survey nel vicino infrarosso che può penetrare nelle polveri)».

Quanto al futuro prossimo, in vista delle terza release dei dati di Gaia, Chiappini ha già le idee ben chiare. «Nei prossimi giorni”, dice a Media Inaf, «inizieremo a ottenere spettri per un gran numero di stelle con il telescopio 4Most dell’Eso e, in particolare, con la survey 4Midable-Lr – di cui io sono il principal investigator insieme ad altri due colleghi, Ivan Minchev ed Else Starkenburg. Speriamo di ottenere spettri per oltre 10 milioni di stelle. Spettri che, combinati con quelli nel vicino infrarosso da Apogee e della Sloan Digital Sky Survey, porteranno a una visione più nitida della galassia in generale e delle regioni più interne in particolare».

Per saperne di più:

Guarda sul canale YouTube dell’Esa il video “Revealing the galactic bar”:

Segnali radio polarizzati emessi da un Grb

Rappresentazione artistica del getto emesso dal Grb 190114C. Crediti: Tanmoy Laskar/University of Bath

Quelle rilevate dal team di ricerca del Ciera, il Northwestern’s Center for Interdisciplinary and Exploratory Research in Astrophysics (Usa), sono onde radio polarizzate provenienti da una lontana esplosione cosmica. E non un’esplosione qualsiasi, ma una delle esplosioni più energetiche che si conoscano: un gamma ray burst (Grb). Esplosioni di raggi gamma che avvengono a seguito del collasso di una stella molto più massiccia del nostro Sole in un buco nero. Potremmo dire, la manifestazione dell’ultimo suo sospiro. Una sorta di giochi d’artificio cosmici che, a differenza di quelli interminabili ai quali ci può capitare di assistere durante le feste patronali, durano molto poco. Per i cosiddetti “long Grb, quelli di più lunga durata, parliamo al massimo di qualche decina di secondi. Questi Grb producono getti di materia che viaggiano a velocità prossime a quella della luce e brillano di una luminosità pari a quella di più di un miliardo di soli messi insieme.

Capire come esattamente si formino questi getti e perché sembrino formarsi solo con i Grb – e non con altri fenomeni esplosivi, come per esempio le normali supernove – rappresenta tutt’ora una sfida. Grazie all’elevata luminosità dei getti alle lunghezze d’onda radio, però, la scoperta di segnali radio polarizzati può ora offrire nuovi indizi per aiutare a chiarire il mistero.

La polarizzazione è una caratteristica della radiazione elettromagnetica che descrive l’orientamento del campo elettrico lungo il quale le onde elettromagnetiche oscillano mentre si propagano. Se le onde sono tante, questi campi, normalmente, sono orientati indistintamente in tutte le direzioni. Ma in alcune circostanze, ad esempio in presenza di un campo magnetico, le oscillazioni tendono a preferire un orientamento particolare: in questi casi diciamo che la luce è polarizzata. Un po’ come quando un vigile gestisce il traffico urbano incanalando i veicoli in una unica direzione, il campo magnetico “ordina” la direzione del campo elettrico lungo la quale le onde provenienti dal getto oscillano mentre si propagano, rendendo così polarizzata la luce. Ecco dunque che lo studio della polarizzazione permette di ottenere informazioni sul campo magnetico che ne è all’origine, su come è organizzato e strutturato in un getto.

Il lampo gamma osservato dai ricercatori del Ciera si chiama Grb 190114C, dove 19 è l’anno, il 2019, 01 è il mese, gennaio, il 14 è il giorno in cui il lampo – avvenuto più di 4.5 miliardi di anni fa, in una galassia distante 7 miliardi di anni luce – è stato intercettato dagli “occhi” sensibili ai raggi gamma del satellite della Nasa Swift, il quale ha immediatamente inviato agli astronomi segnali di alert indicando una provenienza in direzione della costellazione della Fornace. Ed è un lampo gamma del quale già abbiamo avuto occasione di parlare qui su Media Inaf, in quanto potrebbe trattarsi del primo Grb mai rilevato anche con telescopi Cherenkov.

Ma torniamo allo studio ora pubblicato su Apj dal team del Ciera. I ricercatori, subito dopo aver ricevuto l’allerta di Swift, hanno puntato le antenne radio di Alma, l’Atacama Large Millimeter Array, nella direzione di provenienza del Grb e hanno tentato di osservare i getti provenienti dall’esplosione in luce polarizzata. In particolare, poiché le antenne di Alma sono sensibili alla banda radio – hanno tentato di osservare onde radio polarizzate linearmente, utili per estrarre informazioni sul valore del campo magnetico.

Quella che i ricercatori hanno misurato è stata una polarizzazione dello 0.8 per cento: molto debole, ma comunque presente. Un segnale che, secondo gli autori dello studio, implicherebbe regioni di campo magnetico grandi più o meno come il Sistema solare. In una emissione radio – va sottolineato – proveniente senza dubbio dal getto, e non dall’interazione del getto con il suo ambiente, come confermato dai dati a bassa frequenza ottenuti con il Very Large Array.

«Sappiamo che solo una frazione molto piccola (meno dell’uno per cento) di stelle massicce forma getti quando collassano. Ma non sappiamo come riescano produrre questi flussi dalle proprietà così estreme, così come non sappiamo perché solo poche stelle lo fanno», dice una delle coautrici dello studio, Raffaella Margutti, già ricercatrice postdoc all’Inaf di Brera e oggi professore associato al Weinberg college of Art e Science della Northwestern University. «Questa è una misura davvero notevole, sia dal punto di vista tecnico che per le sue profonde implicazioni scientifiche sulla natura dei campi magnetici nelle sorgenti più relativistiche conosciute nell’universo».

«Ora vorremmo capire», aggiunge il primo autore dello studio, Tanmoy Laskar, «se il basso livello di polarizzazione misurato per questo evento è caratteristico di tutti i lampi di raggi gamma e, in tal caso, cosa potrebbe dirci sulle strutture magnetiche nei getti dei gamma ray burst e sul ruolo dei campi magnetici nell’alimentazione dei getti in tutto l’universo».

Per saperne di più:

  • Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “ALMA Detection of a Linearly Polarized Reverse Shock in GRB 190114C“, di Tanmoy Laskar, Kate D. AlexanderRamandeep GillJonathan GranotEdo BergerC. G. MundellRodolfo Barniol DuranJ. BolmerPaul DuffellHendrik van Eerten,  Wen-fai Fong, Shiho Kobayashi, Raffaella Margutti e Patricia Schady

Marte, c’era una volta tanta acqua sottoterra

Il fondo di uno dei crateri analizzati, anticamente riempitosi d’acqua proveniente da falde acquifere. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Msss; F. Salese et al. (2019)

Quello che ai più appare come un paesaggio desolato e morto, per i geologi è un libro che – seppur sbiadito, pieno di cancellature e rifacimenti – racconta una storia a chi la sa leggere.

Una delle storie impresse nei crateri di Marte, risalente a qualcosa come 3.5 miliardi di anni fa, viene ora rivelata da una nuova ricerca, da poco pubblicata sul Journal of Geophysical Research – Planets e guidata da Francesco Salese della Università di Utrecht, in Olanda, in collaborazione l’Università “Gabriele D’Annunzio” di Pescara e l’Università libera di Berlino.

Grazie ai rilevamenti della sonda europea Mars Express, il gruppo di ricerca ha potuto confermare quella che finora era solo un’ipotesi teorica, l’antica presenza di un sistema globale interconnesso di laghi sotterranei, alcuni dei quali sembrano contenere minerali cruciali per il sostentamento di forme di vita.

In pratica, i ricercatori hanno analizzato una serie di 24 profondi crateri, dove hanno rintracciato strutture geologiche – come canali, vallate, baciniche hanno richiesto la presenza di acqua liquida per formarsi.

Francesco Salese, da Twitter @salesefra

«Anticamente, Marte era un mondo pieno d’acqua, ma, via via che il clima del pianeta andava cambiando, quest’acqua si ritirò progressivamente sotto la superficie, per formare bacini e falde sotterranee», spiega Salese. «Nel nostro studio abbiamo cercato le tracce di quest’acqua sotterranea, di cui poco sappiamo in quanto a estensione e ruolo giocato, trovando la prima evidenza geologica di un sistema planetario di acque sotterranee su Marte».

Il fondo dei crateri analizzati si trova ad almeno 4000 metri sotto l’attuale “livello del mare” marziano, una soglia, quest’ultima, arbitrariamente stabilita dagli scienziati come riferimento in base alle quote e alla pressione atmosferica del pianeta.

Molti dei crateri presi in considerazione contengono molteplici strutture geologiche che, secondo gli autori, testimoniano non solo la loro formazione in presenza di acqua, ma anche del suo recedere e avanzare nel tempo nei laghi sotterranei.

Questo sistema globale di laghi sotterranei sarebbe esistito circa 3.5 miliardi di anni fa e, secondo gli autori, poteva essere collegato all’oceano che si suppone esistesse tra i 3 e 4 miliardi di anni fa su Marte.

Questo diagramma mostra un modello dell’evoluzione nel tempo dei bacini acquiferi nei crateri di Marte. Ci sono tre fasi principali: nella prima (in alto), il bacino del cratere è allagato con acqua di falda, dando luogo a formazioni come delta, valli, canali, coste e così via. Nella seconda fase (al centro), il livello dell’acqua scende in tutto il pianeta e nuove formazioni emergono come risultato. Nella fase finale (in basso), il cratere si secca e diventa soggetto all’erosione, rivelando strutture formatesi nei precedenti miliardi di anni. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Msss; adattamento da F. Salese et al. (2019)

La nuova ricerca ha anche scoperto all’interno di cinque tra i crateri analizzati segni di minerali che, sulla Terra, sono legati alla comparsa della vita: varie argille, carbonati, silicati. Una testimonianza in più a favore dell’ipotesi che questi bacini abbiano potuto ospitare, un tempo, tutti gli ingredienti per lo sviluppo e il mantenimento di forme di vita.

«Anche se lo studio si riferisce a condizioni presenti miliardi di anni fa, è immaginabile che la diminuzione della temperatura media del pianeta nel corso delle ere abbia potuto spostare a sempre maggiori profondità, ma non eliminare, tale sistema», commenta a Media Inaf Roberto Orosei dell’Inaf, responsabile del radar Marsis a bordo di Mars Express, strumento che ha permesso di scoprire un lago di acqua salata sotto la superficie attuale di Marte. «Questa prima evidenza osservativa permette perciò di immaginare che esso possa costituire una via attraverso la quale un’eventuale vita su Marte sia in grado di spostarsi ed adattarsi man mano che il clima cambia ed il numero di habitat diminuisce: con un po’ di enfasi, lo si potrebbe descrivere come una via di mezzo tra una metropolitana e l’arca di Noè…».

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C’è una nuova stima della costante di Hubble

Immagine del doppio quasar dell’Hubble Space Telescope. Crediti: Nasa Hubble Space Telescope, Tommaso Treu/Ucla, and Birrer et al.

La questione su quanto velocemente l’universo si stia espandendo attanaglia gli scienziati da quasi un secolo. Studi diversi continuano a fornire risposte diverse, tanto che alcuni ricercatori si stanno domandando se sia stato trascurato qualcosa di cruciale nel definire i meccanismi alla base dell’evoluzione del cosmo.

Ora, sembra che un gruppo di ricerca guidato dagli astronomi dell’Università della California (Ucla) abbia fatto un passo avanti verso la soluzione di questo enigma, trovando un metodo alternativo per misurare la velocità di espansione dell’Universo. La ricerca è stata pubblicata su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Al centro della disputa c’è la costante di Hubble: un numero che mette in relazione le distanze delle galassie con gli spostamenti verso il rosso della luce emessa dalle galassie stesse (in un universo in espansione, la lunghezza d’onda della luce si allunga mentre viaggia verso la Terra). Le attuali stime per la costante di Hubble vanno da circa 67 a 73 chilometri al secondo per megaparsec, il che significa che due punti nello spazio che distano un megaparsec (l’equivalente di 3,26 milioni di anni luce) si allontanano l’uno dall’altro a una velocità tra 67 e 73 chilometri al secondo.

«La costante di Hubble è ancorata alla scala fisica dell’universo», dice Simon Birrer, primo autore del lavoro. Senza un valore preciso per la costante di Hubble, gli astronomi non sono in grado di determinare con precisione le dimensioni delle galassie, l’età dell’universo e la storia della sua espansione.

La maggior parte dei metodi per derivare la costante di Hubble hanno due ingredienti: la distanza della sorgente e il suo redshift (lo spostamento verso il rosso). Volendo utilizzare una sorgente che non fosse già stata usata nei calcoli di altri scienziati, Birrer e colleghi hanno pensato ai quasar: sorgenti di radiazioni alimentate da giganteschi buchi neri. In particolare, per la loro ricerca hanno scelto uno specifico sottoinsieme di quasar: quelli la cui luce è stata piegata dalla gravità di una galassia interposta, lungo la nostra linea di vista, producendo in questo modo due immagini affiancate dell’oggetto nel cielo. Il fenomeno è noto come lente gravitazionale e questi oggetti vengono chiamati doppi quasar.

La luce delle due immagini, viaggiando verso la Terra, prende strade diverse. Quando la luminosità del quasar fluttua, le due immagini fluttuano di conseguenza, ma non contemporaneamente, bensì una dopo l’altra. Il ritardo temporale tra la variazione in luminosità delle due immagini, insieme alle informazioni sul campo gravitazionale della galassia interposta, può essere usato per tracciare il percorso della luce e dedurre le distanze dalla Terra, sia del quasar che della galassia interposta. Dal redshift del quasar e della galassia, gli scienziati sono stati in grado di stimare quanto velocemente l’universo si stia espandendo.

Il team dell’Ucla, come parte della collaborazione internazionale H0licow, aveva già applicato la tecnica per studiare quasar con immagini quadruplicate (quasar quadrupli), nei quali quattro immagini di un quasar appaiono attorno ad una galassia in primo piano. Ma i quasar quadrupli non sono così comuni: si ritiene che i quasar doppi siano circa cinque volte più abbondanti di quelli quadrupli.

Per provare la tecnica, i ricercatori hanno studiato un quasar doppio noto come Sdss J1206+4332, basandosi sui dati del Telescopio spaziale Hubble e degli osservatori Gemini e W.M. Keck, nonché su Cosmograil, la rete di monitoraggio cosmologico di lenti gravitazionali, un programma gestito dalla École Polytechnique Federale di Losanna (Svizzera) che mira a determinare la costante di Hubble.

Tommaso Treu, professore di fisica e astronomia dell’Ucla e coautore dell’articolo, spiega che i ricercatori hanno scattato immagini del quasar ogni giorno, per diversi anni, per misurare con precisione il ritardo temporale tra le immagini. Successivamente, per ottenere la migliore stima possibile della costante di Hubble, hanno combinato i dati raccolti su quel quasar con i dati che erano stati precedentemente raccolti dalla loro collaborazione H0licow su tre quasar quadrupli.

«La bellezza di questa misura risiede nel fatto che è complementare e indipendente dalle altre misure esistenti», sottolinea Treu.

Il team guidato dall’Ucla ha elaborato una stima per la costante di Hubble pari a circa 72,5 chilometri al secondo per megaparsec: una cifra in linea con quello che altri scienziati hanno determinato nelle ricerche che utilizzano le supernove. Tuttavia, entrambe le stime risultano essere circa l’8 per cento più alte di quelle che si basano sul fondo cosmico a microonde, la cosiddetta radiazione fossile, che ha iniziato a propagarsi liberamente nello spazio circa 380mila anni dopo il Big Bang.

«Se esiste una reale differenza tra questi valori, significa che l’universo è un po’ più complicato», osserva Treu. D’altra parte, ricorda il ricercatore, potrebbe anche essere che una misura, o anche tutte e tre, siano sbagliate.

I ricercatori stanno ora cercando altri quasar per migliorare la precisione della misura della costante di Hubble con questo metodo. Treu conclude che una delle lezioni più importanti del nuovo lavoro è che i quasar doppi danno agli scienziati molte più possibilità, in termini di sorgenti, per il calcolo della costante di Hubble. Per ora il team si sta concentrando su 40 quasar quadrupli, a causa del loro potenziale di fornire informazioni ancora più utili di quelle ottenute da quasar doppi.

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Ecografia di un getto “fast and furious”

Immagine ripresa dal GranTelescopio Canarias (GranTeCan) che mostra la supernova SN 2017iuk (indicata con una freccia) 18 giorni dopo la scoperta del GRB associato e la sua galassia ospite. Crediti: Antonio de Ugarte Postigo (Iaa/Csic)

In uno studio pubblicato oggi sulla rivista Nature, un gruppo di astronomi guidato dall’italiano Luca Izzo dell’Instituto de Astrofísica de Andalucía, e associato Inaf presso l’Osservatorio astronomico di Capodimonte, riporta l’osservazione di Grb 171205A, uno dei più vicini lampi di raggi gamma (o Grb, dall’inglese gamma ray burst) mai osservati, associato alla supernova Sn 2017iuk. Il team, di cui fanno parte numerosi ricercatori dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), è riuscito a cogliere, per la prima volta, l’interazione tra il getto responsabile dell’emissione ad alta energia – osservata nei raggi X e gamma – e gli strati più esterni della stella progenitrice. Tale interazione altera la struttura del getto, che inizia a “gonfiarsi” generando un involucro, chiamato “bozzolo” (o cocoon, in inglese), caratterizzato da velocità di espansione di circa 100mila km/s, mai osservate fino a ora in nessun tipo di supernova. Questa scoperta potrebbe spiegare perché alcune ipernove non sono associate a Grb.

I lampi di raggi gamma sono eventi catastrofici, le esplosioni più energetiche e violente dell’universo dopo il Big Bang: nell’arco di poche decine di secondi emettono un’energia equivalente a quella prodotta da tutte le stelle nell’universo. Questa enorme luminosità trae origine da un’emissione potentissima (denominata jet,o getto) che permette di accelerare particelle a velocità relativistiche producendo radiazione che si estende per tutto lo spettro elettromagnetico, dalle onde radio fino ai raggi gamma.

I Grb lunghi sono associati a una particolare classe di esplosioni di supernove chiamata “ipernova di tipo Ic”. Nel materiale espulso da questi eventi non è presente idrogeno, ma quantità significative di elementi chimici più pesanti – come come calcio, silicio e ferro – espulsi a velocità dell’ordine di 20-30mila km/s. Una stella di almeno 30 masse solari, giunta alla fine del suo ciclo evolutivo, collassa su se stessa, così da formare una stella di neutroni o un buco nero. Allo stesso tempo, due getti di materia vengono espulsi dai poli del residuo stellare. Questi getti riescono a “perforare” l’interno della stella fino agli strati più esterni, producendo radiazione di tipo gamma. Gli strati esterni della stella vengono così espulsi, generando l’emissione di ipernova, circa 10 volte più energetica di una tipica supernova.

Rappresentazione artistica delle prime fasi dell’esplosione avvenuta nel caso di Grb 171205A/Sn 2017iuk. L’interazione del getto con gli strati più esterni della stella forma un involucro a forma di bozzolo, il cocoon, che circonda la testa del getto e inizia a propagare lateralmente rispetto la direzione del jet stesso. Nel caso del Grb 171205A, il getto riesce a perforare completamente l’involucro della stella progenitrice, emettendo l’emissione ad alta energia di tipo gamma, responsabile del Grb. Crediti: Anna Serena Esposito

«Questo lavoro ci ha permesso di trovare alcune delle tessere mancanti del mosaico, attraverso l’identificazione di un’ulteriore componente di emissione: un bozzolo (cocoon) molto caldo che si forma attorno al getto mentre si propaga attraverso gli strati più esterni della stella progenitrice del Grb», sottolinea Izzo, primo autore della ricerca. «Il jet trasferisce una parte significativa della sua energia totale al bozzolo, e solo se riesce a perforare completamente la fotosfera della stella produrrà la tipica emissione in raggi gamma che conosciamo tutti come un Grb».

Il telescopio spaziale Swift ha osservato il lampo di raggi gamma Grb 171205A nel dicembre del 2017 in una galassia distante circa 500 milioni di anni luce da noi. Si tratta del quarto Grb più vicino tutt’ora conosciuto. «Supernove e Grb così vicini non sono molto frequenti, in media ne osserviamo una ogni 5 anni», specifica Antonio de Ugarte Postigo, secondo autore della ricerca anche lui ricercatore presso l’Iaa, «quindi abbiamo iniziato immediatamente una campagna osservativa dedicata al monitoraggio di questo evento, allo scopo di cogliere il prima possibile l’emissione dall’ipernova emergente».

I dati sono stati raccolti con il telescopio da 10.4 metri GranTeCan di La Palma, alle Canarie (Spagna), e con il Vlt dell’Eso, in Cile. «Queste osservazioni hanno rivelato immediatamente qualcosa di insolito: una componente in espansione con velocità incredibilmente elevate e una composizione chimica completamente differente da quanto normalmente osservato nelle fasi iniziali delle associazioni Grb/supernova fin qui studiate. Non stavamo osservando una supernova», aggiunge Massimo Della Valle, ricercatore dell’Inaf presso l’Osservatorio astronomico di Capodimonte, a Napoli.  

La composizione chimica anomala e le velocità di espansione elevate erano compatibili con le stime teoriche sull’esistenza della componente di bozzolo che segue il getto non appena quest’ultimo emerge attraverso la fotosfera della stella. Dopo un paio di giorni, questa componente è svanita, mentre l’emissione tipica dell’ipernova (successivamente denominata Sn 2017iuk) iniziava a prendere il sopravvento, raggiungendo il picco di luminosità alcuni giorni dopo. Sorprendentemente, l’energia totale emessa dal cocoon risultava essere più alta dell’emissione osservata nel Grb. Il getto aveva quindi trasferito una considerevole parte della sua energia interna al bozzolo, indicando così che nei Grb l’energia osservata dipende in gran parte dall’interazione tra il jet stesso e il materiale della stella progenitrice.

«Le nostre osservazioni», conclude Izzo, «aiutano a spiegare in modo naturale sia l’alto grado di asimmetria osservato in buona parte delle supernove di tipo Ic e Ib, che l’esistenza di ipernove senza lampi gamma associati».

Per saperne di più:

  • Leggi su Nature l’articolo Signatures of a jet cocoon in early spectra of a supernova associated with a γ-ray burst di Luca Izzo (post-doc all’Instituto de Astrofísica de Andalucía presso il gruppo High-Energy Transients and their Hosts – HETH – guidato da Christina Thoene e da Antonio de Ugarte Postigo, e associato INAF presso l’Osservatorio di Capodimonte) et al. Gli altri ricercatori appartengono a 13 differenti paesi, inclusi i ricercatori Inaf (Massimo Della Valle, Sergio Campana, Stefano Covino, Silvia Piranomonte, Andrea Rossi e Ruben Sanchez Ramirez) e gli altri italiani che lavorano in istituti esteri come Daniele Malesani (Dawn Institute, Danimarca), Giovanna Pugliese (AI Pannekoek, Olanda) e Susanna Vergani (Obs. de Paris, Francia)

C’è energia oscura nella teoria delle stringhe

Secondo il modello proposto nello studio, l’universo si troverebbe incastonato lungo i margini d’una bolla che si sta espandendo in uno spazio a cinque dimensioni. E tutta la materia esistente nell’universo corrisponderebbe alle estremità di stringhe che si estendono nella dimensione extra. Crediti: Suvendu Giri

Avete presente l’energia oscura? Secondo il modello cosmologico standard, è una misteriosa forma di energia che costituisce grosso modo il 70 per cento dell’universo, ed è responsabile della sua espansione accelerata. Sui suoi effetti sembrano esserci ormai pochi dubbi: sono stati osservati e misurati in più modi, uno dei quali – lo studio delle supernove di tipo Ia – è già valso un premio Nobel. Ma sulla sua natura è buio fitto. Che cos’è, esattamente? Da dove arriva? Molti modelli la ricollegano alla costante cosmologica – la lettera lambda del modello cosmologico standard, Lambda-Cdm, già presente nelle equazioni di Einstein – e arrivano a rintracciarne l’origine in un fenomeno quantistico come quello dell’energia del vuoto.

Non è, però, l’unica spiegazione possibile. Un articolo pubblicato ieri, giovedì 27 dicembre, su Physical Review Letters, basandosi sulla teoria delle stringhe riconduce l’energia oscura – e più in generale l’intero universo a quattro dimensioni così come lo conosciamo – alla manifestazione, come appare a noi osservatori 4D, di un oggetto dinamico incorporato in uno spazio dimensionale superiore. Uno scenario – allacciate le cinture – che contempla il confinamento quadridimensionale della gravità, si legge nell’abstract dell’articolo, su una brana che media il decadimento da un falso vuoto anti de Sitter 5-dimensionale (AdS5) non supersimmetrico a un vero vuoto. Ci siete ancora? Proviamo a dirlo in modo appena un po’ meno incomprensibile: l’universo si troverebbe incastonato lungo i margini d’una bolla che si sta espandendo in uno spazio a cinque dimensioni. E tutta la materia esistente nell’universo corrisponderebbe alle estremità di stringhe (vedi la rappresentazione artistica qui sopra) che si estendono nella dimensione extra.

Ma che bolla è mai questa? O queste, visto che la teoria prevede che possano essercene più d’una – tante quanti sono gli universi? Media Inaf lo ha chiesto a uno dei cinque ricercatori che hanno firmato l’articolo, il fisico Giuseppe Dibitetto. Trentacinque anni, nato a Milano, laurea alla Statale e dottorato a Groningen (Paesi Bassi), Dibitetto è oggi assistant professor in fisica teorica all’università di Uppsala, in Svezia, dove lavorano anche gli altri quattro autori dello studio. Ed è un esperto di teoria delle stringhe.

La bolla, dicevamo. L’universo si troverebbe sul bordo. E già immaginarsi questo non è una passeggiata. Ma rendiamoci la vita ancor più complicata: all’interno, cosa c’è?

«Dentro la bolla c’è un altro universo a cinque dimensioni, simile a quello che c’era fuori (geometria AdS5), però stabile. Sostanzialmente, l’universo 5D iniziale sviluppa questa instabilità tramite la formazione di una bolla contenente un nuovo universo 5D che si espande e gradualmente “mangia” l’universo iniziale. Lo stato finale di questo processo è l’universo “interno” che ha completamente sostituito l’universo iniziale instabile».

Giuseppe Dibitetto, 35 anni, di Milano, è oggi assistant professor in fisica teorica all’università di Uppsala. Ed è uno degli autori dello studio pubblicato su Physical Review Letters

La dimensione extra verso la quale, nel vostro modello, si estendono le stringhe sarebbe questa quinta dimensione, dunque? Non erano dieci, le dimensioni, nella teoria delle stringhe?

«La dimensione extra è una quinta dimensione spazio-temporale. Quando nell’ultima parte del lavoro presentiamo questa costruzione in teoria delle stringhe, mostriamo come queste 5 dimensioni “grandi” vengano poi completate con altre 5 microscopiche, “arrotolate” a dare una sfera 5D, per ottenere un totale di 10D – le 10 dimensioni della teoria delle stringhe».

Come cambierebbero le origini e il destino dell’universo, stando al vostro modello? Niente più Big Bang? E il futuro?

«Niente Big Bang, in quanto l’universo in questo modello sarebbe iniziato a grandezza finita al momento della formazione della bolla. Il futuro di un universo siffatto potrebbe essere legato all’occorrere di eventi non-perturbativi, quali la formazione di altre bolle simili alla nostra che entrino in collisione con il nostro universo. Stiamo calcolando la probabilità che avvengano tali processi, e ci prepareremo a presentare una discussione dettagliata di questo in un lavoro futuro».

Veniamo all’energia oscura. Diventerebbe inutile?

«Per quel che riguarda l’energia oscura, direi che il nostro modello la descrive in modo soddisfacente, più che renderla inutile. Infatti, direttamente dalle equazioni di Einstein che descrivono la gravità in 5D, abbiamo derivato l’equazione di Friedman 4D che descrive la cosmologia degli osservatori sulla bolla. Lì compare una costante cosmologica positiva che mima il comportamento dell’energia oscura».

Leggo che il vostro modello potrebbe aprire la strada a metodi di verifica della teoria delle stringhe. In che senso? Con quale tipo di osservazioni, o esperimenti?

«Se si accetta il nostro modello, ci si dovrebbero aspettare delle deviazioni dalla gravità di Einstein a causa delle dimensioni extra. In questo contesto ci si potrebbe immaginare di fare dei test di precisione – quali effetti di gravitational lensing, o le stesse onde gravitazionali – con lo scopo di mappare la struttura delle dimensioni extra».

Ma secondo lei, è tutta e solo matematica, questa vostra teoria, o poggia su una realtà soggiacente?

«La mia speranza è che vi sia di più che solo matematica, in questa costruzione. Infatti nella nostra proposta ci sarebbe un cambiamento radicale di punto di vista riguardo al tema della cosmologia di de Sitter. Tutto ciò che pensiamo di osservare come 4D – energia oscura, materia, radiazione, eccetera) – di fatto emerge da una costruzione “olografica” in 5D».


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Che suono fa l’alba di Marte?

Musica e scienza possono convivere perché, anche se con linguaggi e registri diversi, riescono a raccontare le stesse storie. Ed è ciò che fanno Domenico Vicinanza (ricercatore presso l’Anglia Ruskin University e Geant) e Genevieve Williams (University of Exeter) creando note musicali da dati scientifici. La sonificazione è ormai a pieno titolo una delle molte forme di divulgazione che avvicinano gli scienziati al pubblico: descrivendo la scienza in musica, gli esperti cercano di spiegare in maniera accattivante le loro scoperte. In questo caso, è stata creata una colonna sonora per la cinquemillesima alba marziana ripresa dal rover Opportunity.

I due minuti di musica sono stati composti scansionando l’immagine da sinistra a destra, pixel per pixel, e osservando le informazioni su luminosità e colore combinandole con l’elevazione del terreno. Gli scienziati/compositori hanno sfruttato diversi algoritmi per assegnare ad ogni elemento note specifiche.

Il risultato è una melodia rilassante, armonie lente che ci lasciano immaginare il passaggio dal buio alla luce man mano che il Sole sorge sul paesaggio marziano. I suoni più acuti corrispondono alla sonificazione del disco solare.

Opportunity è ancora il silenzio radio a causa della spaventosa tempesta che lo ha investito, ma gli esperti della Nasa resteranno in ascolto fino a gennaio prima di decretare la fine della missione.

Stelle “Neanderthal” nella Via Lattea

Rappresentazione artistica della fusione tra la galassia Gaia-Encelado e la nostra Via Lattea, avvenuta durante le prime fasi di formazione della galassia, 10 miliardi di anni fa. Crediti: Esa; Koppelman, Villalobos and Helmi; Nasa/Esa/Hubble

Circa dieci miliardi di anni fa, quando la Terra ancora non esisteva e il Sole nemmeno, alla nostra galassia, la Via Lattea, è accaduto qualcosa. Qualcosa di grosso: un incontro traumatico del quale ancora porta i segni. Segni assai difficili da afferrare, soprattutto per noi che nella Via Lattea ci siamo dentro fino al collo. E infatti non ce n’eravamo mai accorti prima, benché sia una storia vecchia, appunto, miliardi di anni. Per riuscire a rendersene conto sono stati necessari i dati raccolti dal telescopio spaziale Gaia dell’Esa nei suoi primi 22 mesi di osservazioni. In particolare, i dati di quei sette milioni di stelle per le quali sono disponibili informazioni complete su velocità e posizione. Ebbene, alcune di queste stelle, circa trentamila, hanno tratti e comportamenti anomali: sono stelle decisamente fuori dagli schemi, compreso lo schema stellare per eccellenza, il diagramma Hertzsprung-Russell. E vanno contromano.

«Ci siamo accorti che un numero sorprendentemente alto di stelle nelle vicinanze del Sole si sta muovendo nella direzione opposta rispetto a quella di rotazione del disco della Galassia. Questo ci ha insospettito sulla loro origine, perché stelle nate nella Via Lattea tendono a muoversi nello stesso senso della rotazione del disco», spiega a Media Inaf Davide Massari, ricercatore all’università di Groningen e coautore di uno studio pubblicato questa settimana su Nature. «La conferma che queste stelle hanno una diversa origine è venuta dalla loro chimica. Le stelle del disco della Via Lattea hanno abbondanze di elementi alpha (come calcio, silicio e titanio) elevate fino alle metallicità tipiche del Sole. Le stelle con il moto peculiare, invece, iniziano a mostrare basse abbondanze di elementi alpha già a metallicità molto inferiori a quelle del Sole. Questo significa che si sono formate in un ambiente completamente diverso, con un tasso di formazione stellare basso, che è tipico delle galassie nane esterne alla Via Lattea».

La posizione in cielo delle stelle di Gaia-Encelado. Crediti: Esa / Gaia / Dpac; A. Helmi et al. 2018

Per avere la certezza che l’ambiente completamente diverso al quale fa riferimento Massari fosse proprio un’altra galassia, i ricercatori del suo team – avvalendosi dei dati di Gaia – hanno messo a punto una simulazione in grado di riprodurre gli effetti di un incontro e unione fra galassie. I risultati hanno fugato ogni dubbio.

«L’insieme di stelle che abbiamo individuato con Gaia ha tutte le caratteristiche che ci si attende da quel che resta di una fusione galattica», spiega la prima autrice dello studio, Amina Helmi, dell’università di Groningen. Gli astronomi hanno chiamato questa galassia Gaia-Encelado, dal nome di uno dei giganti dell’antica mitologia greca figli di Gaia (la Terra) e di Urano (il Cielo). «Secondo la leggenda, Encelado fu sepolto sotto l’Etna, in Sicilia, e sarebbe il responsabile dei terremoti che avvengono in quella regione», ricorda Helmi. «In modo simile, le stelle di Gaia-Encelado erano sepolte a fondo nei dati di Gaia, e hanno scosso la Via Lattea, portando alla formazione del suo disco spesso».

Il “disco spesso” – o thick disc, per distinguerlo dal “disco sottile” dei bracci a spirale, il thin disc – del quale parla Helmi è una struttura di qualche migliaia d’anni luce di profondità che ospita circa il 10-20 per cento di tutte le stelle della nostra galassia, e sulle sue origini c’erano molte perplessità. Ma la nuova scoperta aiuta a far luce anche sulla storia di questa struttura.

Davide Massari, 31 anni, ricercatore originario di Fidenza, in provincia di Parma, oggi all’Università di Groningen (Paesi Bassi), coautore dello studio guidato da Amina Helmi pubblicato su Nature

«L’ultimo pezzo del puzzle riguarda l’età delle stelle», aggiunge a questo proposito Massari. «Alcune delle stelle appartenenti alla galassia nana che è stata “cannibalizzata” dalla Via Lattea sono più giovani delle stelle del disco galattico. Questo significa che il disco – o almeno il suo progenitore – era già al suo posto quando la galassia nana è stata inglobata: ecco perché questo evento ha perturbato il disco, rendendolo simile a come lo vediamo oggi».

La ricerca di Helmi e colleghi è anche riuscita a fornire un parziale identikit di Gaia-Encelado: doveva trattarsi sì di una galassia nana, ma non piccolissima: la massa doveva essere grosso modo pari a quella di una delle due Nubi di Magellano, piccole galassie satelliti della Via Lattea. Non solo: poiché all’epoca della fusione la stazza della Via Lattea era assai più modesta di quanto non sia ora, i ricercatori hanno calcolato che il rapporto fra quest’ultima e Gaia-Encelado dovesse essere di circa quattro a uno. Insomma, fu una bella botta, della quale tutt’ora si vedono le cicatrici.

Per saperne di più:

In questo video dell’Esa, una simulazione dell’incontro galattico: