La relazione Amati è qualche cosa di diverso

Lorenzo Amati, dirigente di ricerca all’Inaf Oas di Bologna

Numero di Avogadro, limite di Chandrasekhar, costante di Planck, legge di Hubble-Lemaître… gli esempi di leggi e fenomeni della fisica che portano il nome dei loro scopritori sono tanti, certo. Ma non è da tutti gli scienziati averne uno intitolato a sé stessi. Lorenzo Amati, astrofisico all’Inaf di Bologna, è uno di questi: una correlazione individuata nel 2002 fra l’energia irradiata e la lunghezza d’onda alla quale si osserva il picco di luminosità dei lampi di raggi gamma (Grb, dall’inglese gamma ray bursts), è infatti universalmente nota come “the Amati relation” – la relazione Amati.

È una relazione che potrebbe dare un contributo decisivo alla soluzione di due fra i dilemmi che più stanno tormentando i cosmologi: la natura (e la possibile evoluzione) della cosiddetta energia oscura e il valore della costante di Hubble. Valore, quest’ultimo,  la cui stima varia – con risultati incompatibili fra loro – a seconda che si misuri la velocità di espansione dell’universo usando “candele standard” come le supernove o modelli e parametri cosmologici come quelli ottenuti grazie satellite Planck. Ebbene, se la sua affidabilità fosse confermata, la relazione Amati permetterebbe di affiancare alle supernove un tipo completamente diverso – e dunque indipendente – di candele standard: i Grb, appunto. E in particolare i long Grb.

Data la sua “giovinezza” – non è ancora nemmeno maggiorenne – non stupisce che la relazione Amati sia ancora al vaglio della comunità scientifica, ma per ora sembra che stia reggendo bene alla prova dei fatti. L’ultima conferma arriva da uno studio guidato da Feraol Fana Dirirsa basato sull’osservazione di 26 gamma ray bursts – compiuto con il telescopio della Nasa Fermi e firmato, fra gli altri, da Francesco Longo dell’Infn e dell’Università di Trieste – pubblicato da poche ore su The Astrophysical Journal. Ne parliamo non con uno degli autori dell’articolo, questa volta, bensì con lo stesso Lorenzo Amati: proprio lui, quello della relazione.

Partiamo dalla relazione che porta il suo nome, la Amati relation: cosa dice?

«Si tratta di una forte correlazione tra l’energia irradiata da un lampo gamma assumendo emissione isotropa (Eiso) e la lunghezza d’onda (espressa in termini di energia fotonica, Ep) alla quale si ha il picco dello spettro. In qualche modo, Ep rappresenta il “colore” del Grb, così come per una stella questo è legato alla sua temperatura superficiale. La correlazione ci dice che Ep è proporzionale a circa la radice quadrata di Eiso, ed è la meno dispersa tra quelle che legano l’energia irradiata, o la luminosità, dei Grb alle loro proprietà spettrali o temporali. Per questo, essa costituisce uno strumento fondamentale per la comprensione dei meccanismi fisici alla base dell’emissione dei Grb e delle proprietà geometriche dei jet ultra-relativistici che li emettono».

Cosa ha a che fare tutto ciò con la stima della costante di Hubble?

«Legando una quantità misurabile direttamente, Ep, con una quantità il cui valore apparente dipende dalla geometria ed espansione dell’universo, questa correlazione è il metodo più investigato per la “trasformazione” dei Grb in “candele standard” – e dunque per il loro utilizzo per lo studio dei parametri cosmologici, in modo simile a quanto avviene per le supernove di tipo Ia. Infatti su questa linea di ricerca collaboriamo strettamente con Massimo Della Valle, esperto di supernove e già coinvolto nei lavori da premio Nobel che hanno portato alla scoperta dell’espansione accelerata dell’universo alla fine degli anni ‘90».

In questi anni, per la relazione Amati sono arrivate solo conferme o anche dati che la mettono in discussione?

«Dopo la scoperta da parte di un gruppo di lavoro guidato dal sottoscritto e con l’importante contributo di Filippo Frontera e Marco Tavani, avvenuta nel 2002 basandosi sui dati di del satellite BeppoSax, la correlazione è stata confermata – ed estesa anche ai Grb più deboli e spettralmente “soffici” – dalle misure dei satelliti Hete-2, prima, e poi Konus-Wind, Swift e Fermi/Gbm. Le pubblicazioni scientifiche che citano il lavoro del 2002 sono quasi 900, e diverse centinaia quelle che citano i nostri lavori successivi sulla caratterizzazione e utilizzo della correlazione. Questo dimostra la grande credibilità e rilevanza di questa evidenza osservativa presso la comunità scientifica. Tuttavia, esistono alcuni lavori che, giustamente, si focalizzano sui possibili effetti di selezione legati alle sensibilità limitate dagli strumenti e altri tipi di bias, che vanno sempre considerati nell’utilizzo di sorgenti astrofisiche per la cosmologia».

Per esempio?

«Una decina di anni fa si accese un piccolo, ma acceso, dibattito sulla rilevanza di questi effetti per la correlazione Ep-Eiso, visto in particolare visto il crescente interesse per un suo utilizzo per la cosmologia. Numerosi lavori, tra i quali quelli di Giancarlo Ghirlanda, Gabriele Ghisellini, Lara Nava e collaboratori (peraltro, proponenti l’utilizzo di questo tipo di correlazione per la cosmologia già nel 2004) dimostrano però la marginalità di questi effetti, e dunque la solidità della correlazione. Infine, vi sono alcuni Grb con proprietà molto peculiari che sembrano non seguire la correlazione (i cosiddetti “outliers”). Tuttavia, esistono diverse spiegazioni per questi comportamenti: per esempio, effetti di linea di vista, particolari evoluzioni spettrali legate a effetti strumentali che “remano contro” la correlazione, Grb di diversa natura. Anzi, da questo punto di vista, il piano Ep-Eiso può essere considerato come uno strumento per identificare e comprendere diverse sotto-classi di Grb – ad esempio, quelli sub-luminosi».

E adesso questi 26 Grb osservati da Fermi: tutti ubbidienti alla sua legge o c’è qualche ribelle?

«I Grb lunghi di questo campione di lampi gamma con redshift noto e rivelati anche dallo strumento di altissima energia di Fermi (il Lat, che opera fino a qualche centinaia di GeV ) sono tutti pienamente consistenti con la correlazione. Come già dimostrato da numerose misure precedenti, i Grb corti, invece, non la seguono. E quest’ultimo aspetto rinforza il concetto espresso poco sopra, ovvero l’utilità del piano Ep-Eiso per identificare e distinguere Grb di classi diverse. Addirittura, esiste un lavoro di qualche anno fa, pubblicato su Mnras da un gruppo di ricerca cinese, che va oltre la classificazione dei Grb in lunghi e corti: basandosi sulla consistenza o meno con la correlazione, propone di classificarli in Grb “Amati” e “non-Amati”. Il che, per noi italiani, suona ovviamente abbastanza buffo!».

Cosa aggiunge di nuovo, quest’ultima osservazione compiuta con Fermi, a quelle precedenti?

«Le misure sensibili dello spettro dell’emissione “prompt” dei Grb, ovvero il lampo gamma vero e proprio, dalla quale si ricavano sia Eiso che Ep, vengono tipicamente effettuate da una decina di keV a 1-2 MeV al massimo. Per esempio, il Grb monitor a bordo di Swift è limitato a 15-150 keV, e il Grb monitor di Fermi (Gbm) – pur arrivando nominalmente fino a 30 MeV – per eventi medi è molto poco sensibile sopra 1 MeV. Questi limiti di banda energetica e sensibilità sono tra gli effetti principali che possono condizionare le caratteristiche, e la solidità stessa, della correlazione Ep – Eiso. Le misure dello strumento Lat di Fermi permettono di estendere fino ad oltre il GeV la caratterizzazione dello spettro dei Grb, fornendo quindi misure molto più accurate e solide sia di Ep che di Eiso, riducendo così in modo importante  gli effetti strumentali e di selezione. Dunque, siamo di fronte a un ulteriore passo in avanti nella validità della correlazione e del suo utilizzo per la fisica dei Grb ed il loro utilizzo cosmologico».

Diciott’anni sono pochi, ma nemmeno pochissimi. Perché i Grb ancora non sono utilizzati in modo sistematico per il calcolo della costante di Hubble, come consentirebbe di fare la correlazione che porta il suo nome?  

«Come detto sopra, nonostante la grande mole di lavori scientifici che utilizza la correlazione per la comprensione della fisica dei Grb, lo studio della geometria e struttura del jet che li emette, l’identificazione e comprensione di diverse classi di Grb, la cosmologia e i numerosi lavori che ne sostengono la solidità, per sdoganare del tutto l’utilizzo della correlazione per la misura di parametri cosmologici fondamentali occorre dissipare ogni ombra di dubbio sugli effetti strumentali e bias discussi in precedenza. E fare ulteriori passi in avanti nella calibrazione della correlazione stessa, resa difficile dal fatto che, a differenza delle supernove Ia, i Grb sono tutti a distanze “cosmologiche”. In quest’ottica, saranno molto importanti le misure della missione Svom (Cina e Francia), satellite dedicato ai Grb che dovrebbe essere lanciato nel 2022 e supererà parte dei limiti dell’attuale strumentazione, e, più in prospettiva, di Theseus, concetto di missione coordinato dall’Italia e attualmente in fase di studio da parte di Esa per un possibile lancio intorno al 2030,  che fornirà precisissime misure spettrali e stime del redshift per numerose centinaia di Grb».

Ma cosa si prova a sapere che c’è una potenziale legge di natura che porta il proprio nome?

«La correlazione Ep – Eiso fu chiamata per la prima volta “Amati relation” da Don Lamb – noto esperto mondiale di Grb, allora all’Università di Chicago – nel 2003, durante un congresso celebrativo di BeppoSax ad Amsterdam. Io partecipavo al congresso, ma durante l’intervento di Lamb, l’ultimo prima della fine della sessione, ero intento a discutere con un collega e non mi accorsi di nulla! All’uscita, i mei colleghi e amici cominciarono a complimentarsi, anche scherzosamente, per questa improvvisa popolarità, e da lì in poi è stata una specie di sorprendente, piacevole (e anche un po’ imbarazzante) valanga… Per diversi anni sono stato il più citato nei congressi sui Grb, e il mio cognome compare nel titolo di almeno 30 articoli scientifici e nell’abstract di oltre 200 articoli. Inoltre, mi ha sicuramente gratificato vedermi citato in contesti quali un articolo sul New York Times o un editoriale su Nature. Tra le perle un po’ buffe, oltre alla sopracitata classificazione dei Grb in “Amati” e “non-Amati” da parte di un gruppo cinese, menzionerei un mio ex-professore di dottorato di ricerca a Roma, nonché uno dei maggiori esperti di astronomia X. Che durante un pranzo con diversi colleghi raccontò la sua sorpresa nel leggere della “Amati relation” su Nature e concluse con: “Amati, lei è andato oltre ogni mia più rosea aspettativa!”. Per inciso,  si dice che qualcosa di simile sia successo anche ad Albert Einstein, quando un suo ex-professore commentò in modo analogo  la pubblicazione e il successo degli articoli sulla relatività. Ma non vorrei sembrare immodesto…».


Per saperne di più:

 

Amazon durante il Black Friday riceveva 37 ordini al secondo

Amazon Black Friday

Lo scorso lunedì 2 dicembre 2019, giorno del Cyber Monday, si è conclusa la settimana del Black Friday. Ogni anno questo periodo è atteso da milioni di utenti, che possono trovare articoli molto scontati su moltissime piattaforme di e-commerce, tra cui Amazon.

Pensate che il colosso di Seattle, durante la scorsa settimana, riceveva più di 37 ordini al secondo. Questo ci fa capire anche da cosa sia dovuto l’errore di spedizione di cui abbiamo parlato pochi giorni fa. Scopriamo insieme i dettagli.

Amazon riceve 37 ordini al secondo durante il Black Friday

Durante la settimana del Black Friday, solamente gli utenti italiani hanno fatto in media circa 37 ordini al secondo sul sito della piattaforma di e-commerce Amazon. Tra i prodotti più gettonati troviamo i giochi di società, i gadget hi tech, di cui abbiamo parlato in un articolo di approfondimento, prodotti per la casa e la cucina e molto altro. A rendere noto questi dati è stata proprio la compagnia di Seattle al termine degli otto giorni di sconti conclusa qualche giorno fa con il Cyber Monday.

A livello globale, il Cyber Monday è stato ancora una volta, la giornata di shopping con maggiore successo nella storia dell’azienda di Jeff Bezos. Questo lo possiamo affermare in base al numero di articoli ordinati, a livello globale. Il record di vendita su scala globale lo ha ottenuto lo speaker Echo Dot e il dongle Fire Stick TV.

La compagnia di Seattle ha evidenziato nella propria nota, resa pubblica in seguito al Cyber Monday, di aver venuto, sempre a livello globale, quantità record di giocattoli e capi d’abbigliamento. Non possiamo ovviamente non nominare i 25 milioni di prodotti venduti per la casa durante la settimana del Black Friday ed il Cyber Monday, 4 sono stati i milioni di prodotti di bellezza registrati solamente lo scorso lunedì.

Quel che resta di Vikram

CreditI: NASA / Goddard / Arizona State University

Avrebbe dovuto toccare il suolo lunare il 7 settembre scorso, il lander Vikram della missione Chandrayaan-2. Ma a circa due chilometri dalla meta – un piatto altopiano nei dintorni del Polo sud – i contatti con il centro di controllo della Isro, la Indian Space Research Organization, si interruppero improvvisamente, ponendo per il momento fine all’ambizione dell’India di diventare il quarto paese in grado di recapitare con successo una sonda sulla Luna – dopo le missioni di Unione Sovietica, Stati Uniti e Cina.

Superato il primo momento di sconcerto, esperti e volontari si misero all’opera per cercare di individuare i resti della sonda, impresa utile anche a stabilire le esatte cause del fallimento della missione. Già il giorno successivo fece il giro del mondo la notizia che la stessa Isro, con l’orbiter di Chandrayaan-2, aveva localizzato il lander ed era intenzionata a tentare di ristabilire i contatti, ma nessuna immagine fece seguito all’annuncio.

Shanmuga Subramanian. Fonte: pagina Facebook personale

Risalgono invece al 17 settembre le prime immagini della zona del touchdown acquisite dal Lunar Reconnaissance Orbiter (Lro) della Nasa, rese pubbliche il 26 settembre e messe a disposizione di chiunque volesse cimentarsi nel ritrovamento. Ed è stato proprio un appassionato del settore, l’ingegnere informatico indiano Shanmuga Subramanian, a individuare in queste immagini quelli che potevano essere indizi dello schianto e a convincere il team di Lro a ritornare sul “luogo del delitto”.

Durante le acquisizioni successive, avvenute il 14 e 15 ottobre e l’11 novembre, le condizioni di luce erano molto più favorevoli – in particolare per le immagini di novembre, che hanno una risoluzione di 0.7 metri per pixel e un angolo di incidenza della luce di 72 gradi. E dal confronto fra queste immagini (vedi gif animata qui sopra) e quelle risalenti a prima dello schianto si è avuta la certezza che Shanmuga Subramanian ci ha visto giusto.

Computer Quantistico: novità dai ricercatori dell’Università di Waterloo

ibm blackout

I ricercatori dell’Università di Waterloo hanno sviluppato un metodo che potrebbe aprire la strada alla definizione di standard universali per misurare le prestazioni dei computer quantistici.

Il nuovo metodo, chiamato benchmarking del ciclo, consente ai ricercatori di valutare il potenziale di scalabilità e di confrontare una piattaforma quantistica con un’altra.

Questa scoperta potrebbe fare molto per stabilire standard per le prestazioni e rafforzare gli sforzi per costruire un computer quantistico pratico su larga scala”, ha dichiarato Joel Wallman, assistente professore presso la Facoltà di Matematica di Waterloo e Institute for Quantum Computing. “Un metodo coerente per la caratterizzazione e la correzione degli errori nei sistemi quantistici fornisce la standardizzazione del modo in cui viene valutato un processore quantistico, consentendo un confronto equo dei progressi nelle diverse architetture”.

Il benchmarking del ciclo fornisce una soluzione che aiuta gli utenti di calcolo quantico sia a determinare il valore comparativo delle piattaforme hardware concorrenti sia ad aumentare la capacità di ciascuna piattaforma di fornire soluzioni robuste per le loro applicazioni di interesse.

Una verità assoluta?

La svolta arriva in un momento in cui la corsa all’informatica quantistica si sta rapidamente diffondendo e il numero di piattaforme e offerte di elaborazione quantistica cloud si sta rapidamente aumentando. Solo nell’ultimo mese, ci sono stati annunci significativi da parte di Microsoft, IBM e Google.

Questo metodo determina la probabilità totale di errore in una determinata applicazione di calcolo quando l’applicazione viene implementata tramite compilazione randomizzata. Ciò significa che il benchmarking del ciclo fornisce il primo mezzo multipiattaforma per misurare e confrontare le capacità dei processori quantistici personalizzati per le applicazioni di interesse degli utenti.

Grazie al recente raggiungimento di Google della supremazia quantistica, siamo ora agli albori di quella che chiamo ” l’era della scoperta quantistica “, ha affermato Joseph Emerson, un membro della facoltà di IQC. Ciò significa che i computer quantistici soggetti a errori forniranno soluzioni a interessanti problemi computazionali, ma la qualità delle loro soluzioni non può più essere verificata da computer ad alte prestazioni.

Ministeriale Esa, segno più per l’Italia e la scienza

Ecco come verrà suddiviso, attività per attività, il budget di 14.4 miliardi di euro. La prima cifra indica l’investimento programmato per il triennio 2020-22, mentre quella tra parentesi si riferisce al biennio 2023-24. Fonte: Esa

L’hanno chiamato Space19+, l’incontro che si è concluso ieri a Siviglia fra i rappresenti istituzionali e i capi agenzie dei paesi che compongono l’Agenzia spaziale europea (Esa). E quel segno ‘più’ non ha deluso le attese. Rispetto alla precedente ministeriale, quella del 2016, il budget complessivo allocato dai 22 stati membri per i prossimi 5 anni è salito da 10.3 a 14.4 miliardi di euro, addirittura un poco più di quanto proposto da Jan Wörner, direttore generale dell’Esa, che si è infatti dichiarato «really, really surprised» per il grande sostegno ricevuto.

«Riunire insieme i nostri 22 stati membri, governi che cambiano regolarmente, e accordarsi su tali progetti ispiratori per condividere un futuro comune nello spazio potrebbe sembrare un compito impossibile sulla carta. Ma in due giorni, a Siviglia, abbiamo dimostrato che ciò è possibile», dice Wörner. «È possibile perché lavoriamo insieme per sviluppare dei buoni programmi, ed è possibile perché le persone sono dedicate, e investono tutti i loro sforzi in un lungo e attento processo decisionale che coinvolge la comunità scientifica, l’industria e le delegazioni nazionali».

Venendo ai contributi dei singoli paesi, mentre la Francia (18.5 per cento) cede lo scettro alla Germania (22.9 per cento), si registra un significativo incremento dell’impegno italiano. La nostra delegazione, guidata dal sottosegretario alla Presidenza del Consiglio Riccardo Fraccaro e composta dal presidente dell’Agenzia spaziale italiana Giorgio Saccoccia e dal segretario del Comitato interministeriale per lo spazio e aerospazio Carlo Massagli, ha infatti proposto una sottoscrizione globale pari a 2.28 miliardi di euro, pari al 15.9 per cento del contributo globale dei 22 stati membri dell’Esa.

I contributi di ciascuno dei 22 stati membri. Fonte: Esa

«L’Italia si conferma come terzo Paese contributore dell’Agenzia spaziale europea, con uno stanziamento di quasi 2.3 miliardi di euro per le attività previste», dice a Media Inaf Roberto Della Ceca, responsabile dell’Unità scientifica Gestione progetti spaziali dell’Istituto nazionale di astrofisica. «Per quanto riguarda, invece, il programma obbligatorio complessivo per le attività scientifiche, si consolida – con un lieve incremento – il budget precedente».

A proposito di attività scientifiche, l’auspicio dichiarato dell’Esa è di riuscire a mettere in orbita Lisa, il primo rilevatore spaziale di onde gravitazionali, quasi in contemporanea con la missione per l’astrofisica delle alte energie Athena – dunque nel biennio 2031-32. Sarebbe un’accoppiata senza precedenti, che consentirebbe progressi fondamentali nella nostra comprensione della fisica di base dell’universo.

«Questa ministeriale ha sancito la leadership dell’Italia nei settori centrali dello spazio», sottolinea il sottosegretario alla Presidenza del Consiglio Riccardo Fraccaro. «Dall’osservazione della Terra all’esplorazione robotica e umana, passando per i sistemi di lancio, il primato del Paese a livello industriale, scientifico e tecnologico si rafforza in maniera preponderante».

«La scelta dell’Italia di fare un così importante incremento negli investimenti», spiega il presidente dell’Agenzia spaziale italiana, Giorgio Saccoccia, «è legata alla decisione dell’Italia di supportare attività spaziali che spostino verso l’Italia reali vantaggi economici e industriali».

E un primo risultato già c’è: come annuncia l’Asi, grazie al ruolo raggiunto dall’Italia nella parte dedicata all’esplorazione spaziale, è stato assegnato all’Italia il ritorno in orbita per una nuova missione dell’astronauta Samantha Cristoforetti.

Per saperne di più:

Guarda la dichiarazione di Jan Wörner a margine dell’incontro:

 

Ecco la grande coda di 2I/Borisov

Una nuova immagine della cometa 2I/Borisov, con a fianco una foto della Terra inserita per mostrare la scala di grandezza. Crediti: Pieter van Dokkum, Cheng-Han Hsieh, Shany Danieli, Gregory Laughlin

Dopo quella ripresa dal telescopio spaziale Hubble lo scorso ottobre, ecco un’immagine ancora più ravvicinata e nitida della cometa interstellare 2I/Borisov, catturata da quattro astronomi dell’università statunitense di Yale con il telescopio Keck alle Hawaii.

2I/Borisov, avvistata per la prima volta la scorsa estate, continua ad avvicinarsi alla Terra e raggiungerà il punto di approccio più vicino – circa 300 milioni di chilometri – all’inizio di dicembre. I ricercatori ritengono che la cometa si sia formata in un altro sistema stellare, per poi essere espulsa nello spazio come conseguenza di una quasi-collisione con un pianeta del suo sistema originale.

Secondo gli autori della foto, la coda della cometa come appare nella nuova immagine è lunga quasi 160mila chilometri, una dimensione pari a 14 volte il diametro terrestre, tanto per avere un’idea. Mano a mano che si avvicina al Sole, il nucleo solido della cometa – largo solo un chilometro e mezzo circa – evapora, rilasciando gas e polveri fini, che vanno a comporre il lungo strascico.

La visita di questa cometa extrasolare è un momento particolarmente interessante per i ricercatori, in quanto hanno la possibilità di ottenere informazioni sugli elementi costitutivi dei pianeti in sistemi diversi dal nostro.

Guarda l’intervista ad Albino Carbognani realizzata lo scorso settembre:

WhatsApp: foto profilo killer, arriva la truffa che ruba le immagini

WhatsApp: foto profilo killer, così vi truffano rubando la vostra immagine

La privacy è uno degli aspetti fondamentali che lega gli utenti a WhatsApp, app di messaggistica che certamente non ha alcun bisogno di presentazioni. Attualmente non esiste rivale in grado di contrastare un fenomeno ancora in netta crescita, nonostante gli svariati anni di servizio.

In tanti infatti apprezzano molto il lavoro fatto dagli sviluppatori e soprattutto tutto ciò che essi fanno per proteggere milioni e milioni di account ogni giorno. Ci sono però alcune problematiche che purtroppo si farà sempre fatica ad eliminare e una di queste è rappresentata dalle truffe varie e soprattutto dagli inganni che arrivano in chat. WhatsApp, ovviamente contro la sua volontà, resta molto incline ad accogliere queste situazioni e gli utenti potrebbero presto stancarsi. Proprio in queste ora pare che una nuova truffa stia prendendo il largo, e in molti lo avrebbero notato.

WhatsApp: arriva la nuova truffa che ruba l’immagine del profilo e rovina i vostri contatti in rubrica

Secondo quanto riportato in questi giorni un nuovo messaggi si sta facendo spazio in chat e sta mettendo in difficoltà tantissimi utenti. Infatti molte persone il testo che arriva da un numero non memorizzato in rubrica che chiede di ricevere una ricarica Postepay, ma partiamo dal principio.

I truffatori rubano delle immagini del profilo e creano altri profili fake utilizzandole. Dopo, non si sa in che modo, questi contattano i contatti nella rubrica delle persone derubate, fingendo un’emergenza che spiegherebbe il nuovo numero. Ecco quindi la richiesta: una ricarica Postepay, che in alcuni casi è stata anche elargita proprio perché il malcapitato ha pensato di essere per davvero di fronte ad un amico.

Inattesa curva demografica per 69 galassie

Stefano Zibetti nella cupola dello storico telescopio “Amici”, all’Osservatorio astrofisico dell’Inaf di Arcetri. Crediti: S. Zibetti/Inaf

Quando parliamo di galassie antiche non scherziamo: le galassie ellittiche e lenticolari – le più anziane dell’universo – sono formate perlopiù da stelle nate quando l’universo aveva meno di un terzo della sua età attuale: oltre otto miliardi di anni fa. A differenza delle galassie a spirale, in cui continuano tutt’ora a formarsi stelle, nelle galassie ellittiche e lenticolari mancano quasi completamente le stelle giovani. Per questo motivo, analizzare le popolazioni stellari in queste galassie è un po’ come compiere uno scavo archeologico, per ricostruire come e quando si sono formate. Per riuscirci è necessario disporre di tecniche avanzate per caratterizzare e datare i “reperti archeologici”, ovvero gli spettri delle popolazioni stellari, cercando di collegare la posizione in cui si trovano nelle galassie con i vari indizi in un quadro evolutivo complessivo.

Nel contesto della survey Califa, dopo oltre dieci anni di studio sono stati raggiunti risultati particolarmente originali per quanto riguarda i profili di età stellare, appena pubblicati sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Primo autore dello studio è Stefano Zibetti, astronomo originario di Gallarate (in provincia di Varese) che si occupa di fisica delle galassie e della loro evoluzione fin dalla tesi di laurea. Dopo quasi un decennio di ricerca in Germania, Zibetti è approdato all’Inaf di Arcetri, dove continua a studiare le popolazioni stellari, sia su oggetti vicini, sia in survey su distanze cosmologiche.

Partiamo da questa survey, Califa: che cos’è? 

«Califa sta per “Calar Alto Legacy Integral Field Areasurvey: un ambizioso programma osservativo internazionale, primo nel suo genere, in cui sono state osservate ben 667 galassie “vicine” con la tecnica della integral field spectroscopy, mediante lo strumento Pmas-Ppak al telescopio di 3.5m all’osservatorio ispano-tedesco di Calar Alto, in Spagna. Le osservazioni sono durate circa cinque anni. Benché la release definitiva dei dati sia del 2016 e oltre un centinaio di lavori siano già stati pubblicati utilizzando questi dati, Califa rimane ancora una ricchissima miniera per nuove scoperte».

Come si è svolto il vostro studio?

«Tra le numerose galassie osservate nell’ambito della survey Califa, ne sono state selezionate 69, e da queste abbiamo ottenuto spettri per ogni posizione all’interno della galassia con una risoluzione di circa mille anni luce. Attraverso una complessa modellizzazione degli spettri, che abbiamo sviluppato in anni di ricerca, abbiamo caratterizzato ogni posizione in termini di composizione chimica ed età media delle stelle, nonché della loro densità».

E cosa avete concluso?

«In accordo con lavori precedenti, abbiamo mostrato che la frazione di elementi “pesanti” – più pesanti dell’elio, i cosiddetti “metalli” – decresce in modo sostanziale dal centro verso le parti periferiche di queste galassie, per poi stabilizzarsi nelle regioni più esterne. Più nello specifico, abbiamo mostrato per la prima volta che le abbondanze di metalli sembrano rispondere in modo quasi esclusivo alla densità locale di stelle, con una bassa dipendenza alle caratteristiche “globali” della galassia. Ciò suggerisce che l’arricchimento chimico sia principalmente frutto di processi locali. Questo andamento è in buon accordo con i modelli che prevedono che la maggior parte delle stelle nelle regioni centrali di queste galassie si formino in epoche primordiali dal rapido collasso di nubi di gas sotto l’effetto della gravità propria e della materia oscura».

Qual è la principale novità emersa dal vostro studio?

«La vera sorpresa è stata la scoperta che l’età delle stelle non segue un andamento uniforme in funzione della distanza dal centro. L’età media più vecchia si riscontra nelle regioni più periferiche e diminuisce via via verso distanze intermedie, per poi ricominciare ad aumentare verso il centro nelle galassie con maggiore gravità».

Schema evolutivo di una tipica galassia ellittica. Crediti: Nasa, Esa, S. Toft (Niels Bohr Institute) e A. Feild (Stsci)

Come si può interpretare questo fenomeno?

«Riteniamo che le regioni interne di queste galassie siano costituite da stelle formate in situ, in un processo che si arresta progressivamente in tempi successivi andando verso il centro come previsto nel caso di collasso gravitazionale del gas. Nelle galassie a gravità maggiore è possibile che altri meccanismi (ad esempio la crescita di un buco nero supermassiccio) inibiscano simultaneamente la formazione di stelle anche nelle regioni centrali, dando così origine all’inversione di età che osserviamo. Alternativamente, è possibile che parte del gas venga accresciuto e convertito in stelle nelle regioni intermedie in epoche successive, dando luogo al minimo di età osservato. Le regioni più esterne di queste galassie sarebbero invece dominate da stelle strappate da piccole galassie satelliti in epoche remote, da cui conseguirebbe la loro età avanzata e il basso grado di arricchimento chimico».

Quali saranno le prossime ricerche in questo campo?

«Sebbene risposte definitive non siano ancora disponibili, il campo di ricerca è aperto per studi teorici e simulazioni che siano in grado di spiegare la fisica della fenomenologia che abbiamo presentato in questo lavoro».


Per saperne di più:

Wind: l’offerta che tutti gli utenti dovrebbero attivare subito

Wind: l’offerta che tutti gli utenti dovrebbero attivare subito

windLe varie offerte Wind presentano una soluzione decisamente interessante da consigliare subito, naturalmente a coloro che possono permettersene l’attivazione, il suo nome è All Inclusive 50 Flash Più e presenta un costo fisso di soli 6,99 euro al mese.

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L’attivazione comporta anche l’accettazione del cosiddetto vincolo contrattuale, un periodo di 24 mesi entro il quale se il consumatore richiederà la portabilità sarà costretto a pagare una penale di 15 euro addebitata direttamente sul metodo di pagamento scelto in origine.

Passa a Wind: i dettagli della All Inclusive 50 Flash Più

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L’addebito del canone è previsto direttamente sul credito residuo della SIM ricaricabile collegata, la massima velocità di navigazione non è stata limitata, l’utente potrà collegarsi gratuitamente alla rete telefonica 4.5G proprietaria di casa Wind. Per maggiori informazioni recatevi personalmente in negozio.

Europa a vapore: c’è acqua sulla luna di Giove

Quarant’anni fa, la sonda Voyager 1 scattò le prime immagini ravvicinate di Europa, una delle 79 lune di Giove. Immagini che hanno rivelato fessure brunastre screziare la superficie ghiacciata della luna, conferendole l’aspetto di un bulbo oculare velato. Le missioni nel Sistema solare esterno dei decenni successivi hanno accumulato abbastanza informazioni aggiuntive su Europa da renderla un obiettivo di studio prioritario della Nasa per la ricerca della vita extraterrestre.

Sulla sinistra è riportata una vista di Europa che risale al 2 marzo 1979, ripresa da 2.9 milioni di chilometri di distanza dal Voyager 1. Al centro, un’immagine a colori di Europa scattata dal Voyager 2 durante il suo incontro ravvicinato del 9 luglio 1979. A destra una vista di Europa tratta da immagini riprese dalla sonda Galileo alla fine degli anni ’90. Crediti: Nasa/Jpl

Ciò che rende questa luna così affascinante è l’eventualità, non remota, che possieda tutti gli ingredienti necessari per la vita. Gli scienziati hanno le prove che almeno uno di questi ingredienti, l’acqua liquida, è presente sotto la superficie ghiacciata della luna e che talvolta può esplodere nello spazio sotto forma di enormi geyser. Ma nessuno è mai stato in grado di confermare la presenza di acqua in questi pennacchi, misurando direttamente la presenza della molecola. Ora, un team di ricerca internazionale, guidato dal Goddard Space Flight Center della Nasa, ha rilevato per la prima volta il vapore acqueo osservando la superficie di Europa attraverso uno dei più grandi telescopi al mondo.

Le molecole d’acqua emettono frequenze specifiche di luce infrarossa mentre interagiscono con la radiazione solare. Crediti: Michael Lentz / Nasa Goddard

Confermare che il vapore acqueo è presente su Europa aiuta a comprendere meglio il funzionamento interno della luna. Ad esempio, aiuta a sostenere l’ipotesi di molti scienziati che sulla luna di Giove esista un oceano di acqua liquida, forse grande il doppio di quelli terrestri, che si agita sotto il suo spesso guscio ghiacciato. Un’altra possibile fonte di acqua per i pennacchi si sospetta essere costituita da bacini poco profondi di ghiaccio, forse sciolto non molto al di sotto della superficie della luna. È anche possibile che il forte campo di radiazione di Giove stia rimuovendo le particelle d’acqua dal guscio ghiacciato di Europa, anche se il recente studio non è favorevole a questo meccanismo quale sorgente dell’acqua osservata.

«Due dei tre requisiti per la vita, ossia elementi chimici essenziali (carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo e zolfo) e fonti di energia, si trovano in tutto il Sistema solare. Ma il terzo – l’acqua liquida – è il più difficile da trovare, oltre la Terra», osserva Lucas Paganini, ricercatore della Nasa che ha guidato le indagini sulla rilevazione dell’acqua. «Anche se gli scienziati non hanno ancora rilevato direttamente l’acqua liquida, abbiamo trovato ciò che di più simile potevamo trovare: l’acqua sotto forma di vapore».

Rappresentazione artistica di un pennacchio di vapore acqueo che si ritiene essere espulso dalla gelida superficie ghiacciata della luna gioviana Europa, situata a circa 800 milioni di chilometri dal Sole. Crediti: Nasa/Esa/K. Retherford/Swri

Paganini e il suo team hanno pubblicato sulla rivista Nature Astronomy i risultati del loro studio, in base ai quali dichiarano di aver rilevato una quantità di acqua rilasciata da Europa sufficiente a riempire una piscina olimpionica in pochi minuti (2360 chilogrammi al secondo). Tuttavia, gli scienziati hanno anche scoperto che l’acqua appare di rado, almeno in quantità abbastanza grande da poter essere rilevata dalla Terra. «Per me, la cosa interessante di questo lavoro non è solo la prima rilevazione diretta dell’acqua sopra Europa», sottolinea Paganini, «ma anche la sua mancanza entro i limiti del nostro metodo di rilevazione».

Infatti, il team di Paganini ha rilevato il debole ma distinto segnale del vapore acqueo solo una volta durante 17 notti di osservazioni, tra il 2016 e il 2017. Guardando la luna dall’osservatorio WM Keck, sulla sommità del vulcano di Mauna Kea, alle Hawaii, gli scienziati hanno visto molecole d’acqua nell’emisfero principale di Europa, il lato della luna che è sempre rivolto nella direzione dell’orbita lunare attorno a Giove – Europa infatti, come la nostra Luna, ha una rotazione sincrona con il suo pianeta e ha un emisfero sempre rivolto verso la direzione dell’orbita, mentre l’altro emisfero è sempre rivolto nella direzione opposta.

Per compiere le osservazioni, i ricercatori hanno usato uno spettrografo in grado di misurare la composizione chimica delle atmosfere planetarie attraverso la luce infrarossa che emettono o assorbono. Molecole come l’acqua emettono frequenze specifiche di luce infrarossa mentre interagiscono con la radiazione solare.

Questa immagine è stata scattata dalla sonda spaziale Galileo (in particolare, dallo strumento Ssi) con una risoluzione di 224 metri per pixel. Il nord è in alto e l’immagine è centrata approssimativamente a 30 gradi di latitudine nord e 220 gradi di longitudine. L’immagine è stata scattata il 26 settembre 1998. Crediti: Nasa/JPL-Caltech/University of Arizona

Prima di questo rilevamento di vapore acqueo, ci sono stati molti altri risultati allettanti che hanno riguardato Europa. Anzitutto quello della sonda spaziale Galileo della Nasa, tra il 1995 e il 2003, che ha misurato perturbazioni nel campo magnetico di Giove quando Europa gli orbitava vicino. Le misurazioni hanno suggerito agli scienziati che il fluido elettricamente conduttivo, probabilmente un oceano salato sotto lo strato di ghiaccio di Europa, stava causando disturbi magnetici. Quando i ricercatori hanno analizzato più da vicino i disturbi magnetici, nel 2018, hanno trovato prove di possibili pennacchi.

Nel 2013, gli scienziati hanno annunciato di aver utilizzato il telescopio spaziale Hubble della Nasa per rilevare gli elementi chimici idrogeno e ossigeno – componenti dell’acqua – in configurazioni simili a pennacchi nell’atmosfera di Europa. Alcuni anni dopo, hanno usato Hubble per raccogliere ulteriori prove di possibili eruzioni a pennacchio, scattando immagini di proiezioni simili a dita, nella silhouette della luna, mentre passava davanti a Giove.

«Questa prima identificazione diretta del vapore acqueo su Europa è una conferma dei nostri primi rilevamenti originali di specie atomiche ed evidenzia l’apparente scarsità di grandi pennacchi su questo mondo ghiacciato», spiega Lorenz Roth, astronomo e fisico del Kth Royal Institute of Technology a Stoccolma, che ha guidato lo studio sui dati di Hubble del 2013 ed è coautore del recente articolo.

La ricerca di Roth, insieme ad altri precedenti risultati di Europa, ha evidenziato solo i componenti dell’acqua sulla superficie. Il problema è che rilevare il vapore acqueo in altri mondi è una vera sfida: i veicoli spaziali attualmente esistenti hanno capacità limitate di rilevarlo e gli scienziati che utilizzano telescopi terrestri per cercare l’acqua nello spazio profondo devono tenere conto dell’acqua presente nell’atmosfera terrestre. Per minimizzare quest’ultimo effetto, il team di Paganini ha usato complessi modelli matematici computerizzati per simulare le condizioni dell’atmosfera terrestre in modo da poter differenziare l’acqua dell’atmosfera terrestre da quella presente su Europa, nei dati provenienti dallo spettrografo Keck.

Rendering artistico della sonda spaziale Europa Clipper della Nasa, il cui lancio è previsto nei prossimi anni. La missione si propone di porre una sonda in orbita attorno a Giove, per fare un’indagine dettagliata di Europa attraverso ripetuti voli ravvicinati. La missione nominale dovrebbe eseguire almeno 45 sorvoli di Europa ad altitudini variabili da 2700 chilometri a 25 chilometri, sopra la superficie. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

«Abbiamo eseguito scrupolosi controlli di sicurezza per rimuovere possibili contaminanti nelle osservazioni terrestri», dice Avi Mandell, scienziato planetario del Goddard nel team di Paganini. «Ma, alla fine, dovremo avvicinarci ad Europa per vedere cosa sta realmente succedendo».

Gli scienziati saranno presto in grado di avvicinarsi abbastanza a Europa per rispondere alle loro domande sul funzionamento interno ed esterno di questo mondo forse abitabile. L’imminente missione della Nasa – Europa Clipper – che dovrebbe essere lanciata a metà degli anni ’20, completerà mezzo secolo di scoperte scientifiche, iniziate con la modesta foto del Voyager 1 di un qualcosa di molto simile a un misterioso e velato bulbo oculare.

Quando arriverà in prossimità di Europa, l’orbiter Clipper condurrà una survey dettagliata della sua superficie, delle sue profondità, dell’atmosfera sottile, dell’oceano sotterraneo e delle aperture attive potenzialmente anche più piccole. Clipper proverà a catturare immagini di qualsiasi pennacchio e a campionare le molecole che trova nell’atmosfera, con i suoi spettrometri di massa. Cercherà anche un sito nel quale un futuro lander potrebbe atterrare e raccogliere un campione. Questi sforzi saranno decisivi per svelare i segreti di Europa e le sue potenzialità in termini di vita extraterrestre.

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