Un potenziale pianeta oceanico adatto alla vita

Una visione artistica del pianeta K2-18b (Crediti: Amanda Smith).

Le recenti survey per la scoperta di esopianeti hanno dimostrato l’esistenza di un buon numero di pianeti di piccola massa in orbita attorno alle nane rosse, stelle molto più piccole e fredde del Sole, di tipo spettrale M. Considerato che le nane rosse sono molto meno luminose del Sole, nei loro paraggi è più facile scoprire e caratterizzare pianeti di piccola massa e dimensione. Fra i casi più noti di nane rosse che ospitano pianeti all’interno della loro fascia abitabile ci sono Trappist-1, Proxima Centauri, Lhs 1140 e K2-18. Ed è proprio sul pianeta di quest’ultima stella, K2-18b, che ci sono delle interessanti novità.

Il pianeta è stato scoperto nel 2015 con il metodo del transito dal telescopio spaziale Kepler. K2-18b orbita a circa 22 milioni di km dalla sua stella e ha una temperatura di equilibrio compresa fra -23 °C e 30°C. La massa del pianeta è circa 8,6 volte superiore a quella della Terra mentre il suo diametro è 2,6 volte maggiore di quello terrestre. Con questi valori, la sua densità risulta di circa 2,7 g/cm3, un valore intermedio fra quello della Terra e Nettuno.

Il pianeta è stato oggetto di una campagna mediatica nell’autunno del 2019, poiché due diversi team avevano riportato la scoperta di vapore acqueo nella sua atmosfera ricca di idrogeno. Tuttavia, l’estensione dell’atmosfera e la possibile struttura dell’interno del pianeta non erano state indagate. Ora un team dell’Università di Cambridge, guidato da Nikku Madhusudhan, ha utilizzato la massa, il raggio e i dati atmosferici disponibili sull’esopianeta per generare diversi modelli della sua struttura compatibili con le osservazioni. Arrivando a concludere che il pianeta, al di sotto della sua atmosfera ricca di idrogeno, potrebbe ospitare acqua liquida in condizioni di abitabilità. I risultati del lavoro sono stati pubblicati oggi su The Astrophysical Journal Letters.

Date le non trascurabili dimensioni di K2-18b, si pensava che il pianeta fosse una versione in scala ridotta di Nettuno (mini-Nettuno), piuttosto che a una versione più grande della Terra (super-Terra). Un mini-Nettuno dovrebbe avere un grande involucro d’idrogeno che circonda uno strato d’acqua ad alta pressione che, a sua volta, ingloba un nucleo di roccia e ferro. Se l’atmosfera d’idrogeno è molto massiccia, la temperatura e la pressione dello strato d’acqua sarebbero troppo elevate per consentire lo sviluppo di forme di vita.

Madhusudhan e colleghi, per prima cosa, hanno rianalizzato lo spettro di assorbimento del pianeta, ottenuto quando K2-18b transita davanti al disco della sua stella. Il modello utilizzato assume che l’atmosfera sia in equilibrio idrostatico e considera anche la possibile presenza di nubi e aerosol, e il risultato è stata la conferma della presenza di vapore acqueo in un’atmosfera ricca d’idrogeno con poco metano e ammoniaca, oltre alla sostanziale assenza di nubi e aerosol. Partendo da questi nuovi risultati e dai valori di massa e raggio, sono stati calcolati dei modelli della possibile struttura interna del pianeta usando 4 strati: un nucleo di ferro circondato da un involucro di roccia, inglobato da un guscio d’acqua il tutto all’interno di un’atmosfera di idrogeno ed elio.

Modelli per la struttura interna del pianeta K2-18b (Crediti: Madhusudhan et al., 2020)

Fra un modello e l’altro quello che varia è l’abbondanza relativa dei vari strati, e un modello è preferibile a un altro quanto più riesce a riprodurre la massa e il raggio osservati per K2-18b. Come si vede dalla figura a lato, ripresa direttamente dall’articolo di Madhusudhan e colleghi, i modelli compatibili con la massa e il raggio osservati vedono un’atmosfera che – al massimo – è solo il 5 per cento della massa del pianeta, mentre lo strato d’acqua può andare dallo 0,3 per cento al 90 per cento della massa planetaria.

In figura sono riportati tre tipici casi dei modelli planetari compatibili con K2-18b. Il Caso 1, linea magenta, è il pianeta roccioso con un grande nucleo di ferro e una minima quantità di acqua (pur in accordo con quanto osservato nello spettro). La pressione atmosferica sullo strato d’acqua sarebbe di circa un milione di atmosfere e lo strato d’acqua si troverebbe allo stato di ghiaccio. Il Caso 2, invece, è quello del mini-Nettuno. La pressione sullo strato di acqua sarebbe solo di 700 atmosfere con una temperatura di circa 1200 °C. Infine, il Caso 3 è quello del mondo oceanico, anche se un nucleo di ferro e roccia è comunque indispensabile per iniziare il processo di accrezione planetaria. In questo caso la pressione sullo strato d’acqua sarebbe di sole 130 atmosfere e la temperatura di 287 °C. I casi di pianeta di sola acqua, di sola roccia e di solo ferro non sono compatibili con i dati noti.

Generalmente per pianeta abitabile si intende un corpo dove sia possibile avere l’acqua liquida in superficie. Nei mari terrestri gli organismi vivono nelle condizioni più disparate, dalla Fossa delle Marianne (dove la pressione arriva a 1000 atmosfere) alle bocche idrotermali, con temperature di 130 °C. Premesso questo, non è impossibile immaginare organismi viventi adattati alle condizioni previste dai modelli di mondo oceanico compatibili con K2-18b. Sotto questo punto di vista, i modelli meno alieni sono quelli con un nucleo di ferro e roccia inferiore al 15 per cento della massa del pianeta e con l’atmosfera poco massiccia. In questi casi lo strato d’acqua può arrivare ad avere temperature di circa 30 °C con pressioni di 1-10 atmosfere. Quindi è possibile che K2-18b possa ospitare forme di vita, ma saranno necessarie ulteriori osservazioni dello spettro della sua atmosfera per poter raggiungere un minimo grado di sicurezza. In ogni caso, anche nei modelli più favorevoli, su K2-18b sarebbero possibili solo forme di vita di tipo acquatico. Un buon posto per pescare – forse – ma non per viverci.

Per saperne di più:

  • Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo dal titolo “The interior and atmosphere of the habitable-zone exoplanet K2-18b”, di Nikku Madhusudhan, Matthew C. Nixon, Luis Welbanks, Anjali A. A. Piette e Richard A. Booth

Studiare il Sole, un problema scottante

Il Daniel Ken Inouye Solar Telescope (Dkist), collocato a oltre 3000 metri di quota in cima al vulcano Haleakala a Maui, nelle isole Hawaii. Crediti: Nso/Aura/Nsf

Noi viviamo con una stella che ci fornisce tutta l’energia della quale abbiamo bisogno per vivere. Tuttavia, non possiamo dire di conoscere a fondo il suo comportamento, sia quando è calma sia quando produce fantasmagoriche esplosioni che liberano fiumi di particelle nello spazio interplanetario. Difficilmente una tempesta solare può causare problemi per il genere umano, che vive al riparo dell’atmosfera e del campo magnetico terrestre, tuttavia le conseguenze indirette potrebbe essere spiacevoli. Le particelle solari possono interferire con le linee di alta tensione e causare estesi black-out, oppure possono danneggiare i molti satelliti in orbita, che noi utilizziamo continuamente. Ma quelli che corrono i pericoli maggiori sono gli astronauti in orbita e, in futuro, impegnati in lunghi viaggi interplanetari. Per evitare conseguenze spiacevoli, meglio tenere il Sole sotto stretta sorveglianza per poter prevedere che tempo farà nello spazio. È una nuova disciplina nota come space weather.

Lo studio del Sole può essere fatto sia da terra sia dallo spazio, ma ovunque gli strumenti incontrano condizioni termiche proibitive.

È appena entrato in funzione un nuovo telescopio solare costruito a oltre 3.000 metri di quota in cima al vulcano Haleakala sull’isola di Maui, alle Hawaii. Si chiama Daniel Ken Inouye Solar Telescope (Dkist) e ha uno specchio di 4 m di diametro, molto più grande degli specchi di tutti gli altri telescopi solari già in funzione, che si fermano a 1,5 m di diametro. Si capisce, quindi, che Dkist veda meglio di tutti gli altri strumenti e sia capace di cogliere dettagli che fino ad oggi erano irraggiungibili. La sua prima ripresa dei granuli continuamente mutevoli che danno alla superficie del Sole un caratteristico aspetto maculato è la più dettagliata mai ottenuta, ma non dobbiamo pensare che operare un grande telescopio solare sia facile.

La luce è energia e avere un grande specchio primario implica un altrettanto grande problema di raffreddamento. Bisogna evitare che la luce raccolta e focalizzata dallo specchio fonda gli strumenti. A questo fine, è stato realizzato un complesso sistema di raffreddamento che si sviluppa su 10 km di tubature che fanno circolare liquido raffreddante. La sorgente del freddo è il ghiaccio che viene prodotto in loco durante la notte in un ecologico circolo virtuoso.

Il raffreddamento è anche il problema più difficile che devono affrontare le sonde che vogliono spingersi in prossimità del Sole per osservarlo da vicino in regioni dove si arriva alla temperatura di fusione dell’acciaio. Nello spazio non c’è il ghiaccio e, per non farsi friggere, le sonde devono avere efficientissimi scudi termici che proteggono gli strumenti catturando e disperdendo il calore nello spazio.

Il Parker Solar Probe della Nasa è stata la prima sonda ad arrivare vicina al Sole. È anche la prima missione  ad essere stata dedicata ad uno scienziato vivente, per riconoscere il suo straordinario contributo alla comprensione della fisica solare.

Presto la sonda Parker non sarà più sola. Il 10 febbraio è stata lanciata la missione europea Solar Orbiter che, dopo un tortuoso viaggio, oltrepasserà Mercurio e inizierà a fare immagini ravvicinate della nostra stella preferita. Per poter osservare il Sole, nello scudo termico di Solar Orbiter sono stati fatti tre forellini: dietro ci sono gli strumenti al riparo dal calore bruciante.

Pianeta in corsa sull’orlo della distruzione

Impressione artistica di un gioviano caldo in orbita vicino a una stella. Crediti: Università di Warwick / Mark Garlick

Gli astronomi dell’Università di Warwick hanno osservato un esopianeta che orbita attorno a una stella in poco più di 18 ore. Si tratta del periodo orbitale più breve mai osservato per un gioviano caldo, un gigante gassoso simile per dimensioni e composizione a Giove: un anno su questo pianeta trascorre in meno di un giorno terrestre!

La scoperta è descritta in un nuovo articolo pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e gli scienziati ritengono che permetterà di capire se tali pianeti stiano andando incontro alla distruzione, cadendo verso i loro soli, oppure no.

Il pianeta in questione, chiamato Ngts-10b, si trova a circa 1000 anni luce di distanza dalla Terra ed è stato scoperto nell’ambito del Next-Generation Transit Survey (Ngts), una survey con l’obiettivo di rilevare esopianeti con dimensioni fino a quelle di Nettuno, usando il metodo dei transiti, che comporta l’osservazione delle stelle per rivelare un calo di luminosità, indice del passaggio del pianeta davanti alla stella.

In qualsiasi momento, la survey Ngts osserva 100 gradi quadrati di cielo, analizzando la luce di circa 100mila stelle. Di quelle 100mila stelle, questa in particolare ha attirato l’attenzione degli astronomi, a causa delle frequenti diminuzioni della sua luce causate dal pianeta che gli orbita intorno molto rapidamente.

«Siamo entusiasti di annunciare la scoperta di Ngts-10b, un pianeta delle dimensioni paragonabili a quelle di Giove, che orbita attorno a una stella non molto diversa dal Sole con un periodo estremamente breve», dice il primo autore dello studio, James McCormac, dell’Università di Warwick. «Siamo inoltre lieti che Ngts continui a spingere i confini della scienza che studia gli esopianeti, trovati con il metodo dei transiti, verso la scoperta di rare classi di pianeti extrasolari».

«Sebbene i gioviani caldi con brevi periodi orbitali (meno di 24 ore) siano i più facili da rilevare a causa delle loro grandi dimensioni e dei transiti frequenti», continua McCormac, «si sono dimostrati estremamente rari. Delle centinaia di gioviani caldi attualmente conosciuti, ce ne sono solo sette che hanno un periodo orbitale inferiore a un giorno».

Ngts-10b orbita così rapidamente perché è molto vicino al suo sole, a una distanza che è solo il doppio del diametro della stella. Prendendo come riferimento il nostro Sistema solare, è come se il pianeta fosse 27 volte più vicino al Sole di quanto lo sia Mercurio. Gli scienziati hanno notato che è pericolosamente vicino al punto nel quale le forze mareali della stella potrebbero distruggerlo.

Il pianeta probabilmente ha rotazione e rivoluzione sincrone, con un lato costantemente rivolto verso la stella e quindi molto caldo: gli astronomi stimano che la temperatura media sia superiore a 1000 gradi Celsius. La stella stessa è circa il 70 per cento del raggio del Sole e 1000 gradi più fredda, ossia circa 4000 gradi. Ngts-10b è anche un ottimo candidato per il James Webb Space Telescope, che potrà caratterizzarne l’atmosfera.

Usando la fotometria di transito, gli scienziati sanno che il pianeta è il 20 per cento più grande di Giove ed è solo due volte più massiccio, in accordo con le misure della velocità radiale, ed è osservato in un momento della sua vita che indubbiamente potrà aiutarci a rispondere alle domande sull’evoluzione (e la fine) di pianeti simili. I pianeti così grandi si formano in genere lontano dalla stella e poi migrano attraverso interazioni con il disco mentre si stanno ancora formando, o attraverso interazioni con ulteriori pianeti più evoluti. Gli astronomi si propongono di monitorare accuratamente Ngts-10b nel tempo, e continueranno a osservarlo nel prossimo decennio per determinare se rimarrà in questa orbita o spiraleggerà verso la stella, andando incontro alla sua morte.

«Si pensava che questi pianeti con orbite ultra-strette migrassero dai confini esterni dei loro sistemi solari e alla fine venissero consumati o distrutti dalla stella», aggiunge David Brown, coautore del lavoro. «O siamo stati veramente molto fortunati a catturarlo in questo breve periodo di tempo, oppure i processi attraverso i quali il pianeta migra verso la stella sono meno efficienti di quanto possiamo immaginare, nel qual caso è ragionevole pensare che possa vivere in questa configurazione per un periodo di tempo più lungo».

«Nei prossimi dieci anni, potrebbe essere possibile vedere questo pianeta spiraleggiare verso la stella», conclude Daniel Bayliss. «Saremo in grado di utilizzare Ngts per monitorare questo pianeta per oltre un decennio. Se vedessimo il periodo orbitale iniziare a diminuire e se il pianeta iniziasse a spiraleggiare, saremmo in grado di capire molti dettagli della sulla struttura che ancora non conosciamo».

«Tutto ciò che sappiamo sulla formazione dei pianeti ci dice che stelle e pianeti si formano nello stesso tempo. Il miglior modello che abbiamo suggerisce che la stella abbia circa dieci miliardi di anni e supponiamo che lo stesso valga per il pianeta. O lo stiamo vedendo nelle ultime fasi della sua vita, oppure in qualche modo è in grado di vivere in queste condizioni più a lungo di quanto dovrebbe».

Per saperne di più:

  • Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “NGTS-10b: The shortest period hot Jupiter yet discovered” di James McCormac, Edward Gillen, James A G Jackman, David J A Brown, Daniel Bayliss, Peter J Wheatley, David R Anderson, David J Armstrong, François Bouchy, Joshua T Briegal, Matthew R Burleigh, Juan Cabrera, Sarah L Casewell, Alexander Chaushev, Bruno Chazelas, Paul Chote, Benjamin F Cooke, Jean C Costes, Szilárd Csizmadia, Philipp Eigmüller, Anders Erikson, Emma Foxell, Boris T Gänsicke, Michael R Goad, Maximilian N Günther, Simon T Hodgkin, Matthew J Hooton, James S Jenkins, Gregory Lambert, Monika Lendl, Emma Longstaff, Tom Louden, Maximiliano Moyano, Louise D Nielsen, Don Pollacco, Didier Queloz, Heike Rauer, Liam Raynard, Alexis M S Smith, Barry Smalley, Maritza Soto, Oliver Turner, Stéphane Udry, Jose I Vines, Simon R Walker, Christopher A Watson e Richard G West

L’intrigante atmosfera di Titano

Immagine ottica di Titano ripresa da Cassini. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Space Science Institute

Titano, la luna più grande di Saturno, sta suscitando molto interesse per via della sua atmosfera unica contenente molecole organiche, che costituiscono di fatto un ambiente prebiotico. In particolare, un ricercatore dell’Università di Tokyo, Takahiro Iino, ha utilizzato l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) per rilevare i processi chimici che avvengono nell’atmosfera di Titano, trovando segnali deboli ma ben definiti di acetonitrile (CH3CN) e del suo raro isotopomero CH3C15N.

La luna di Saturno è uno degli oggetti più osservati da Alma. I dati ottenuti dall’osservatorio devono essere calibrati per rimuovere le fluttuazioni dovute a variazioni temporali del sito, così come eventuali problemi di natura meccanica. Come riferimento per la calibrazione, gli astronomi puntano il radiotelescopio su sorgenti molto luminose, come appunto Titano, ogni qualvolta devono compiere osservazioni scientifiche. Pertanto, nell’archivio scientifico di Alma è presente una grande quantità di dati relativi a Titano. Iino e il suo team hanno scavato nell’archivio e analizzato nuovamente i dati relativi a Titano, trovando le impronte digitali di CH3C15N, in quantità molto ridotte.

«Abbiamo scoperto che l’abbondanza di 14N nell’acetonitrile è maggiore rispetto a quella nelle altre specie che contengono azoto, come HCN e CH3CN», afferma Iino. «Tale abbondanza corrisponde piuttosto bene a quella trovata con recenti simulazioni di processi chimici nei quali sono coinvolti raggi cosmici ad alta energia».

Gli attori più importanti nei processi chimici che avvengono nell’atmosfera sono due: la luce ultravioletta (Uv) proveniente dal Sole e i raggi cosmici provenienti dall’esterno del Sistema solare. Nella parte superiore dell’atmosfera, la luce Uv distrugge in modo selettivo le molecole di azoto contenenti 15N, poiché la luce Uv con la lunghezza d’onda specifica che interagisce con le molecole di 14N viene assorbita facilmente a quell’altitudine. Pertanto, le specie portatrici di azoto prodotte a quell’altitudine tendono ad esibire un’elevata abbondanza di 15N. D’altra parte, i raggi cosmici penetrano più in profondità e interagiscono con le molecole di azoto contenenti 14N. Di conseguenza, è evidente una differenza nell’abbondanza di molecole con 14N e 15N. Il team ha scoperto che nell’acetonitrile presente nella stratosfera è più abbondante l’isotopo 14N rispetto ad altre molecole contenenti azoto precedentemente misurate.

Spettri presi da Alma dell’atmosfera di Titano CH3CN e CH3C15N. Le linee verticali tratteggiate indicano la frequenza delle linee di emissione delle due molecole, previste da un modello teorico. Crediti: Iino et al. (The University of Tokyo)

«Partiamo dal presupposto che i raggi cosmici di origine galattica svolgano un ruolo importante nelle atmosfere di altri sistemi solari», dice Hideo Sagawa, professore associato all’Università Sangyo di Kyoto e membro del gruppo di ricerca. «Il processo potrebbe essere universale, quindi comprendere il ruolo dei raggi cosmici nell’atmosfera di Titano è cruciale per la planetologia, in generale».

Per saperne di più:

Eravamo Io, Venere e Tritone

Fra le proposte arrivate per nuove missioni d’esplorazione del Sistema solare nell’ambito del programma Discovery della Nasa, che prevede missioni economiche e dallo sviluppo rapido, l’agenzia spaziale statunitense ne ha selezionate quattro per lo studio di fattibilità. Ciascuno dei progetti riceverà 3 milioni di dollari per sviluppare in nove mesi uno studio di fattibilità da sottoporre a un’ulteriore fase di selezione, dalla quale usciranno al massimo due candidati.

Le missioni attualmente attive del programma Discovery sono Lunar Reconnaissance Orbiter, attorno alla Luna, e InSight, su Marte. Verso gli asteroidi verranno lanciate le sonde Lucy, nel 2021, e Psyche, nel 2023; lo spettrometro Megane volerà nel 2024 sulla sonda giapponese Mars Moons eXploration verso le lune di Marte.

Le destinazioni delle nuove proposte sono invece Venere, la luna di Giove Io, e la luna di Nettuno Tritone. Vediamo in dettaglio cosa riguardano i progetti.

Davinci+ (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging Plus)

L’ultima missione in situ portata dagli Stati Uniti su Venere fu nel 1978. Ora Davinci+ vorrebbe tuffarsi nell’atmosfera inospitale di Venere per misurarne con precisione la composizione fino alla superficie. L’analisi dettagliata dell’atmosfera del gemello bollente della Terra dovrebbe permettere capire come si è formata ed evoluta e determinare se Venere abbia mai avuto un oceano.

Gli strumenti sarebbero incapsulati all’interno di una sfera di discesa appositamente costruita per proteggerli dall’ambiente ostile del pianeta. Il “+” dopo Davinci si riferisce al componente di imaging della missione, che include telecamere sulla sfera di discesa e un orbiter pensato per mappare il tipo di roccia presente sulla superficie.

Veritas (Venus Emissivity, Radio Science, InSar, Topography, and Spectroscopy)

Veritas è pensato per mappare la superficie di Venere per determinare la storia geologica del pianeta e capire perché si sia sviluppato a in modo diverso dalla Terra. Orbitando Venere con un radar ad apertura sintetica, Veritas traccerebbe le elevazioni della superficie su quasi tutto il pianeta per creare ricostruzioni tridimensionali della topografia e verificare se i processi geologici, come la tettonica delle placche e il vulcanismo, siano ancora attivi su Venere. Inoltre, la sonda vorrebbe anche rilevare le emissioni infrarosse dalla superficie per mappare la geologia di Venere, che è in gran parte sconosciuta.

Ivo (Io Volcano Observer)

La missione Ivo vorrebbe indagare la luna di Giove Io per comprendere come le forze mareali modellino i corpi planetari. Io è riscaldato dalla costante attrazione gravitazionale di Giove ed è il corpo vulcanicamente più attivo nel Sistema solare. Poco si sa delle caratteristiche specifiche di Io, come ad esempio se un oceano magma esista o meno al suo interno. Utilizzando sorvoli ravvicinati, Ivo valuterebbe come il magma viene generato ed eruttato su Io.

Una ricostruzione di Tritone. Crediti: PlanetUser, texture map courtesy of Nasa

Trident

Trident vorrebbe esplorare Tritone, una luna ghiacciata unica e altamente attiva di Nettuno, per indagare la possibilità di esistenza mondi abitabili a distanze molto grandi dal Sole. La curiosità per questa luna nacque con la missione Voyager 2, che evidenziò un’attività di rigenerazione della superficie tale da rendere Tritone il secondo corpo con la superficie più giovane di tutto il Sistema solare.

La probabile presenza di pennacchi di vapore e di un’atmosfera, accoppiata a una ionosfera in grado di creare neve organica, oltre alla potenzialità della presenza di un oceano interno, fanno di Tritone un obbiettivo particolarmente interessante, anche se lontano. La sonda effettuerebbe, infatti, un singolo fly-by per mapparne la superficie, individuandone i processi attivi e determinando se l’oceano nel sottosuolo esista o meno.

LunarCity, tra le missioni Apollo e il Gateway

La locandina del film

Ci sono tre piani temporali su cui si può trattare l’argomento dell’esplorazione lunare: il passato, raccontando la corsa allo spazio e le missioni Apollo, il presente, raccontando l’epopea Moon-To-Mars che vorrebbe riportare l’uomo sulla Luna nel 2024, e il futuro, in cui l’uomo sulla Luna non ci fa solo le passeggiate e qualche esperimento, ma ha una base in cui poter vivere e sperimentare – un po’ come oggi si fa sulla Stazione spaziale internazionale – e magari anche un porto per le missioni interplanetarie.

In LunarCity – in programma da lunedì 17 a mercoledì 19 febbraio in 85 sale cinematografiche italiane – i tre piani sono sovrapposti, sottolineandone la continuità. La storia dell’esplorazione lunare è sicuramente divisa in più fasi, ma l’ondata di interesse attuale non ci sarebbe mai stata se in quel lontano luglio del 1969 un uomo non avesse fatto quel piccolo grande passo sul suolo lunare.

Sì, perché quel piccolo passo per l’uomo, quel grande passo per l’umanità ha segnato una svolta nel nostro modo di vederci confinati all’interno di un singolo pianeta, ha cambiato il modo in cui vediamo la nostra posizione nell’universo. Con quel passo abbiamo capito che i limiti sono destinati ad allargarsi sempre più con il tempo, con la tecnologia, con lo sforzo di milioni di persone che lavorano costantemente per questo obiettivo comune.

E proprio su questo obiettivo si concentra LunarCity, sul ripercorrere i passi che abbiamo fatto e che dovremo fare per costruire il nostro futuro sulla Luna. I passi questa volta non potranno essere di pochi uomini e non potranno essere percorsi con una sola bandiera in braccio. Il futuro della Luna, e dello spazio in generale, non è più quello di una competizione in stile Guerra Fredda, ma ha bisogno della collaborazione di tutte le potenze spaziali, di uno sforzo comune per un obiettivo comune.

Attraverso una serie di interviste a figure chiave degli sviluppi attuali dell’esplorazione lunare, LunarCity racconta di una stazione spaziale cislunare, del gateway cui gli astronauti potranno attraccare con una normale capsula Orion dopo appena qualche giorno di viaggio, dei moduli abitativi che consentiranno di sopravvivere all’arido e privo di atmosfera ambiente lunare. Il documentario si concentra soprattutto sugli sviluppi che stanno avvenendo in casa Nasa e sui contributi forniti dalle aziende italiane, ma da ogni virgola traspare chiaramente che questo futuro non potrà avvenire senza lo sforzo congiunto di tutti. Perché, come dice la astronauta Tracy Dyson in una delle interviste, l’obiettivo è quello di “creare, con la collaborazione di tutti, delle fondamenta forti. Solo in questo modo continueremo a costruire il futuro nello spazio”.

Guarda il trailer:

Spediti nel cosmo

La storia della Royal Astronomical Society inizia il 12 gennaio 1820 quando 14 gentiluomini astronomi si sedettero a cena in una taverna di Londra e concepirono l’idea di formare una società astronomica. Adesso i membri sono 4mila e coprono tutti i campi dell’astronomia e delle scienze limitrofe.

Per festeggiare i sue secoli di vita della società, la Royal Mail presenta una serie di 8 francobolli astronomici i cui soggetti vogliono ricordare campi di studio dove gli astronomi britannici, membri a vario titolo della Royal Astronomical Society, si sono distinti in modo particolare. La serie, disponibile dall’11 febbraio, si intitola Visions of the Universe.

La prima coppia di francobolli è dedicata a William Herschel, che fu il primo presidente della Società, dal 1821 fino alla sua morte il 25 agosto 1822. Herschel scoprì la Nebulosa Occhio di Gatto, altrimenti nota come Ngc 6543. Nei decenni successivi, William Huggins la studiò spettroscopicamente e dimostrò che si tratta di una nube di gas. Anche Higgins presiedette la Società tra il 1876 ed il 1878.

Accanto al francobollo della Nebulosa c’è quello dei getti di Encelado, satellite di Saturno scoperto nel 1789 sempre da Herschel. I getti vennero scoperti nel 2005 dalla sonda Cassini Huygens, sforzo congiunto di Nasa, Esa ed Asi. Tuttavia anche i getti hanno una connessione con l’astronomia inglese perché vennero trovati a seguito degli strani dati che venivano ricevuti dal magnetometro costruito in Inghilterra a bordo della sonda Cassini. Sospettando che Encelado avesse una tenue atmosfera, fu deciso che Cassini avrebbe fatto un passaggio a bassa quota del satellite di Saturno: la manovra mostrò la presenza dei getti che rivelano la presenza di un oceano sotto lo spesso strato di ghiaccio.

La coppia di francobolli successiva è quella di pulsar e buchi neri. Anche qui il legame con l’astronomia inglese è evidente. I pulsar sono stati scoperti nel 1967 da Jocelyn Bell durante la sua tesi di dottorato con Anthony  Hewish all’Università di Cambridge. Peccato che solo Hewish ricevette il premio Nobel per la scoperta che non aveva fatto lui. Jocelyn è diventata una figura carismatica nella scienza inglese, fino a ricoprire la carica di presidente della Royal Astronomical Society tra il 2002 ed il 2004.

Per 65 sterline si può ordinare un kit con gli 8 francobolli in prima emissione e una moneta di argento fior di conio dedicata a Stephen Hawkings

Quando si parla di buchi neri, invece, non si può fare a meno di pensare a Stephen Hawking, uno scienziato straordinario, trasformato in una icona dalla sua terribile malattia. Qualcuno ha commentato che l’immagine della Regina è un po’ troppo vicina all’orizzonte degli eventi del buco nero, rappresentato nel francobollo.

Giove e le lenti gravitazionali formano una strana coppia dove il legame tra le aurore di Giove e l’Inghilterra passa dall’Università di Leicester, mentre gli studi sulla relatività generale hanno avuto un campione indiscusso in Sir Arthur Eddington che è riuscito ad ottenere la prima prova sperimentale della deviazione dei raggi luminosi da parte del Sole durante l’eclisse totale del maggio 1919 all’isola di Principe. L’immagine del primo doppietto di galassie (che in effetti erano la stessa galassia sdoppiata da una massa che si era frapposta nel loro cammino) è stata registrata nel 1979 da un team anglo americano che includeva Dennis Walsh e Bob Carswell.

Per la cometa 67P e la galassia Cygnus A il legame con la scienza inglese è nella tradizione astronomica del Regno Unito. Entrambe sono state studiate di gruppi internazionali che comprendono scienziati, strumenti e telescopi inglesi. Forse per Cygnus A si vuole stringere l’occhio alla grande tradizione radioastronomica del Regno Unito che ospita il quartier Generale dello Square Kilometre Array. Questa non è un’informazione ufficiale, ma il fatto che Phil Diamond, che è direttore generale di SKA, sia anche lo Executive Director della Royal Astronomical Society suggerisce un qualche tipo di legame.

Mostruosa galassia nell’universo primordiale

Rappresentazione artistica di una galassia imponente e polverosa, simile a come doveva apparire Xmm-2599 alla luce visibile quando ancora stava formando le sue stelle. Crediti: Nrao/Aui/Nsf, B. Saxton

Un team internazionale di scienziati ha trovato un’insolita ed enorme galassia che esisteva già circa 12 miliardi di anni fa, quando l’universo aveva solo 1.8 miliardi di anni – o, in altre parole, solo il 13 per cento della sua età attuale, pari a 13.8 miliardi di anni. Dalla sommità del vulcano Mauna Kea, alle isole Hawaii, grazie alle numerose osservazioni effettuate con l’Osservatorio W. M. Keck, il team ha scoperto che la galassia in questione, chiamata Xmm-2599, era veramente molto massiccia, e deve aver formato stelle a una velocità elevatissima. Poi, improvvisamente, per ragioni ancora sconosciute, ha smesso di farlo.

«L’universo non aveva ancora due miliardi di anni, e già la massa di Xmm-2599 superava quella di 300 miliardi di soli», dice Benjamin Forrest, ricercatore alla University of California Riverside (Ucr) e primo autore dello studio. «Con il nostro lavoro siamo riusciti a dimostrare che Xmm-2599 ha formato la maggior parte delle sue stelle molto velocemente, quando l’universo aveva meno di un miliardo di anni, per poi diventare inattiva quando ne aveva solo 1.8 miliardi».

Per arrivare a queste conclusioni, il team ha utilizzato le osservazioni spettroscopiche del potente Mosfire (Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration), che ha permesso di compiere misure dettagliate di Xmm-2599 e quantificarne con precisione la distanza. «Sono state necessarie molte osservazioni, alcune delle quali lunghe nove ore ciascuna, per determinare la distanza e la massa di Xmm-2599», ricorda il coautore Percy Gomez, astronomo all’Osservatorio del Keck.

«In quell’epoca, pochissime galassie avevano smesso di formare stelle e nessuna è così massiccia come Xmm-2599», osserva Gillian Wilson, anch’egli di Ucr. «L’esistenza di galassie ultramassive come Xmm-2599 rappresenta una vera sfida per i modelli numerici. Anche se galassie così enormi sono, per quell’epoca, incredibilmente rare, risultano comunque previste dai modelli. Tuttavia, dovrebbero essere galassie ancora in grado di formare stelle. Ciò che rende Xmm-2599 così interessante, insolita e sorprendente è che non sta più formando stelle, forse perché ha smesso di essere alimentata, o il suo buco nero ha iniziato ad accendersi. I nostri risultati richiedono cambiamenti nel modo in cui i modelli disattivano la formazione stellare nelle prime galassie».

Questo set di immagini mostra la possibile evoluzione di Xmm-2599, da una galassia massiccia, polverosa, nella quale è molto attiva la formazione stellare (a sinistra), a una galassia rossa inattiva (al centro), per poi entrare a far parte, forse, di un grappolo luminoso di galassie (a destra). Crediti: Nrao/Aui/Nsf, B. Saxton; Nasa/Esa/R. Foley; Nasa/Esa/Stsci, M. Postman/Clash

«Abbiamo catturato Xmm-2599 nella sua fase inattiva», spiega Wilson. «Non sappiamo in cosa si sia trasformata oggi. Sappiamo che non può perdere massa. Una domanda interessante è cosa sia successo intorno a essa. Col passare del tempo, potrebbe essere stata in grado di attrarre gravitazionalmente le galassie vicine e formare una luminosa metropoli di galassie?». Il coautore Michael Cooper, della Uc Irvine, ritiene che questa potrebbe essere una prospettiva molto probabile: «Forse durante i successivi 11.7 miliardi di anni di storia cosmica, Xmm-2599 diventerà il membro centrale di uno dei più brillanti e massicci ammassi di galassie nell’universo locale. In alternativa, potrebbe continuare ad esistere per i fatti suoi. Oppure potremmo avere uno scenario che sarà una via di mezzo tra questi due scenari estremi».

I risultati dello studio sono appena stati pubblicati su The Astrophysical Journal, in un articolo di cui sono co-autori anche Francesco La Barbera dell’Inaf di Napoli, Mario Nonino dell’Inaf di Trieste e Paolo Saracco dell’Inaf di Brera. «La formazione ed evoluzione delle galassie è un argomento di studio fondamentale nell’astrofisica», spiegano i tre astrofisici a Media Inaf, «sia dal punto di vista osservativo che da quello teorico, con i diversi modelli proposti (collasso monolitico vs modello gerarchico). La scoperta di Xmm-2599 rappresenta una sfida eccitante, date le straordinarie proprietà di questa galassia dedotte dalle osservazioni, quali la massa stellare (300 miliardi di masse solari, circa cinque volte la massa stellare della nostra galassia), la quasi totale assenza di formazione stellare e, soprattutto, la sua esistenza in un’epoca alla quale l’universo aveva solo una frazione dell’età attuale».

«Le osservazioni suggeriscono che l’intervallo di tempo di formazione di Xmm-2599, inteso come il tempo trascorso fra la formazione delle prime stelle dal gas preesistente, al momento in cui la formazione stellare è cessata quasi del tutto, sia ancor più breve (inferiore a 1 miliardo di anni)», continuano La Barbera, Nonino e Saaracco. «Ciò implica un tasso di formazione stellare davvero elevato, con picchi corrispondenti a più di mille soli per anno (per confronto, la nostra galassia ha un tasso stimato di 1.5-1.7 soli per anno). Resta quindi da capire quale sia il processo – o i processi – fisico che ha interrotto in maniera repentina la formazione stellare in un oggetto cosi massivo come Xmm-2599. Ciò è senz’altro di grande interesse per tutti coloro che studiano modelli di formazione delle galassie, in particolare quelle di più grande massa, simili a Xmm-2599. I modelli attuali riescono a riprodurre in parte questi oggetti, ma ci sono indicazioni che la densità di oggetti così peculiari sia maggiore di quella prevista».

«Dal punto di vista osservativo», concludono i tre, «si tratta di trovare quali potrebbero essere i progenitori di galassie come Xmm-2599: i candidati più verosimili sono le galassie con alto tasso di formazione stellare con una notevole quantità di polveri, alla cui caratterizzazione e scoperta sta contribuendo in maniera determinante Alma. Un contributo importante è inoltre atteso da Euclid, in cui Inaf è fortemente coinvolto, dato che per scoprire e studiare oggetti molto rari come Xmm-2599 è fondamentale osservare nelle bande infrarosse su ampie zone di cielo.  Gli eccellenti dati di Euclid dovrebbero fornire un campione significativo di oggetti simili a Xmm-2599, contribuendo a chiarire in maniera determinante i processi che hanno portato alla formazione di simili “mostri” quando l’universo era ancora estremamente giovane».

Per saperne di più:

Lunar City è in arrivo nelle sale italiane

Dal 17.02.2020 al 19.02.2020

La locandina del film

Con grande attesa degli estimatori di film documentari di astronautica, esce per tre giorni consecutivi – da lunedì 17 a mercoledì 19 febbraio – in 85 sale cinematografiche italiane Lunar City, diretto da Alessandra Bonavina, in collaborazione con l’Agenzia spaziale italiana e la Nasa e con il patrocinio dell’Ambasciata americana in Italia e del Centro studi americani.

«Il documentario», spiega la regista, «celebra il cinquantennio dello sbarco dell’uomo sulla Luna, avvenuto il 20 luglio 1969. Ma il film non si ferma al passato. L’opera punta al futuro, in cui la Luna è vista come trampolino per un balzo ancora più significativo di quello compiuto da Neil Armstrong cinquant’anni fa. Il nostro satellite diverrà infatti un avamposto verso Marte».

Come annunciato recentemente da Jim Bridenstine, amministratore capo della Nasa, l’agenzia spaziale statunitense sta lavorando da tempo non solo per riportare l’uomo sulla Luna entro il 2024, ma anche per farlo restare. Solo in questo modo potremo imparare a vivere lontano dalla Terra per periodi lunghi ed essere pronti per una successiva missione su Marte.

Nei prossimi anni, l’intento è di costruire una stazione spaziale in orbita cislunare, che permetterà agli astronauti di raggiungere il nostro satellite e da lì esplorare lo spazio interplanetario. Il docufilm raccoglie una ventina di interviste a figure chiave della Nasa impegnate nelle prossime missioni lunari, oltre a quelle degli italiani Giorgio Saccoccia, presidente dell’Asi, Vincenzo Giorgio dell’Altec e Franco Fenoglio e Walter Cugno di Thales Alenia Space. I protagonisti di questa nuova avventura spaziale spiegano come, in un futuro non così lontano, con una stazione spaziale in orbita cislunare gli astronauti potranno partire dal pianeta Terra con una normale capsula Orion, attraccare dopo qualche giorno al Gateway e poi far rotta verso lo spazio interplanetario a bordo del Transport.

Il film porta la firma di Alessandra Bonavina, già regista di Expedition, distribuito nel 2017. In quel suo precedente lavoro, la regista raccontava le varie fasi dell’addestramento che hanno portato alla realizzazione di Expedition 52, la missione di lunga durata sulla Stazione spaziale internazionale con l’astronauta Paolo Nespoli.

Guarda il trailer:

Nasa al lavoro su un’anomalia di Voyager 2

Illustrazione artistica della sonda Voyager 2. Crediti: Nasa

Un piccolo intoppo può capitare a qualsiasi veicolo spaziale. Anche se questo si chiama Voyager 2, la sonda della Nasa lanciata nel lontano 1977. Insieme al gemello Voyager 1, il il più lontano oggetto costruito dall’uomo.

Tutto è cominciato sabato 25 gennaio scorso, quando la sonda, nel bel mezzo dello spazio interstellare, avrebbe dovuto eseguire una manovra programmata con la quale si sarebbe dovuta ruotare di 360 gradi per calibrare il suo magnetometro, uno dei cinque strumenti ancora in funzione a bordo della sonda. Una manovra che tuttavia è abortita. L’analisi dei dati telemetrici inviati dal veicolo spaziale ha infatti indicato un ritardo inspiegabile nell’esecuzione dei comandi. Oltre a impedire che la manovra avvenisse, il ritardo ha anche lasciato in funzione due sistemi ad alto consumo elettrico, portando a un consumo eccessivo di energia.

Per fortuna, la procedura di attivazione del software di protezione – uno dei sistemi di sicurezza presenti sia su Voyager 1 che su Voyager 2 per la salvaguardia automatica in caso si verifichino circostante potenzialmente dannose, come lo è il consumo elevato di energia – è avvenuta correttamente, disattivando tutti gli strumenti scientifici a bordo per compensare il deficit energetico.

Il tweet con il quale la Nasa ha comunicato il buono stato di alimentazione della sonda Voyager 2 e lo switch in modalità “on” degli strumenti scientifici a bordo dopo lo spegnimento a seguito dell’attivazione del sistema di protezione automatico dai guasti di cui la sonda è dotata

Energia troppo preziosa per essere sprecata. Essa proviene da un generatore termoelettrico a radioisotopi (Rtg) che trasforma il calore prodotto dal decadimento di un elemento radioattivo, il plutonio, in elettricità – utile non solo per il funzionamento degli strumenti scientifici, ma anche per mantenere la temperatura ottimale di esercizio del veicolo spaziale, impedendo che si congeli nello spazio profondo.

Entrambe le sonde sono ora a oltre 18.5 miliardi di chilometri dal Sole, il che rende cruciali l’impiego di riscaldatori per il mantenimento delle funzioni della sonda. Se la loro funzione venisse meno, i tubi del carburante potrebbero congelarsi. Ciò comporterebbe una mancata alimentazione dei propulsori che consentono alla sonda di orientare le proprie antenne verso la Terra, e gli ingegneri non sarebbero più in grado di ricevere dati o comunicare con essa.  Gestire il consumo di questa elettricità è dunque fondamentale, anche perché la sua capacità di produzione scende di circa 4 watt all’anno a causa del decadimento naturale dell’isotopo all’interno del generatore, motivo per cui  l’anno scorso, per ridurre i consumi, gli ingegneri hanno spento il riscaldatore primario del rilevatore di raggi cosmici, che ad oggi, comunque, continua a funzionare.

Come si legge nel tweet sulla pagina ufficiale Nasa Voyager, tre giorni dopo, martedì 28 gennaio, gli ingegneri sono stati in grado di spegnere uno dei sistemi ad alta potenza rimasti attivi e riaccendere tutti gli strumenti scientifici. Stanno ora rivedendo lo stato del resto della navicella e stanno lavorando – con grande difficoltà: fra invio e ricezione, ogni comando richiede circa 34 ore – per riportarla alle normale operatività, in attesa che riprenda riprenda la ricezione dei dati.