lunedì 20 maggio 2019

#Esplorazione #Europa #Giove #SistemaSolare

E' un mondo congelato, buio, e costantemente bombardato dalle radiazione elettromagnetiche di Giove. Eppure la comunità scientifica pensa che ci siano ottime probabilità di trovare la vita. Perché?

Per capire come mai ci siano buone probabilità di trovare la vita su Europa, dobbiamo capire prima come è fatta e dove si trova.
Il raggio di Europa è di circa 1.565 km, appena poco più piccolo del raggio della nostra Luna.
Le caratteristiche interne di Europa sono state dedotte dal campo gravitazionale e dal campo magnetico misurate dalla sonda Galileo della NASA.
Sulla base di ciò sappiamo che Europa ha quasi sicuramente un nucleo metallico composto da ferro e nichel, il che lo rende esattamente uguale al nucleo della Terra!
Il nucleo poi è circondato da un mantello, un guscio di roccia molto spesso che lo avvolge per la metà del suo raggio, quindi è profondo circa 800 km.
Lo strato di roccia di Europa è a sua volta circondato da un enorme guscio d'acqua. Nelle immagini delle sonde, questo guscio d'acqua ci appare come una distesa globale di ghiaccio tagliato in superficie da numerose linee rosastre.

Ma in questo caso bisogna proprio dire che l'apparenza inganna.
Lo strato ghiacciato infatti ha uno spessore che va soltanto da 15 a 25 km. Sotto di esso, prima dello strato roccioso, l'acqua di Europa è allo stato liquido.
Lo strato di acqua presente sotto ai ghiacci di Europa costituisce un vero e proprio oceano globale, e potrebbe raggiungere anche profondità dai 50 ai 150 km. Il che lo renderebbe un oceano profondissimo, dalle cinque alle 15 volte più profondo delle Fosse Delle Marianne che con i loro 10 km di profondità segnano il punto più profondo degli oceani terrestri.
Si stima che la quantità di acqua su Europa sia il doppio di quella terrestre, il che non è niente male se pensiamo che le sue dimensioni sono 1/5 di quelle terrestri!

E questa ovviamente è una situazione estremamente propensa alla vita.
Ma come facciamo a sapere che sotto al ghiaccio superficiale di Europa c'è un vero e proprio oceano di acqua liquida?
E' molto semplice: lo abbiamo visto durante i sorvoli delle sonde inviate su Giove. Dai ghiacci di Europa infatti escono enormi geyser di acqua e vapore.
Purtroppo non abbiamo riprese spettacolari di queste eruzioni, ma solo delle immagini riprese dalla Terra attraverso il telescopio spaziale Hubble.
Ma la sonda Galileo durante il suo sorvolo più ravvicinato di Europa è praticamente penetrato attraverso uno di essi! Questo è stato un vero colpo di fortuna, e dimostra che i geyser di Europa fuoriescono dalla superficie fino a 160 km di altezza.

Ma ora la domanda è: come mai su questo oggetto così buio, ghiacciato, e lontano dal Sole, esiste un oceano d'acqua liquida?
Il fatto è che il nucleo di Europa è estremamente caldo a causa della sua vicinanza a Giove.
Questa vicinanza provoca fortissime forze mareali che contraggono ed espandono il nucleo ed il mantello di Eurpo.
Questo fenomeno è molto simile a quello che avviene in scala molto più ridotta anche con le maree terrestri.
Sulla Terra il fenomeno si limita agli spostamenti dei mari di poche decine di centimetri, perché le masse in questioni sono molto ridotte rispetto a quella di Giove.

Per capirci, la Luna si trova ad una distanza di 384 mila km dalla Terra.
Europa invece si trova a 670 mila km da Giove, poco meno del doppio della distanza Terra-Luna. Ma Giove non è grande come la Terra, il suo diametro è dieci volte quello della terra, il suo volume è 1.400 volte quello della Terra e la sua massa è 320 volte quello della Terra. Riuscita ad immaginare a quale perturbazione gravitazionale sia sottoposta Europa?

L'effetto di tutto ciò su Europa è che il nucleo, altrimenti freddo e solido, è continuamente surriscaldato dall'attrito causato dalla gravità di Giove. E' un po come se tenessimo in mano una palla di pongo e continuassimo a massaggiarla fortemente. Ad un certo punto ci accorgeremmo che il pongo si è scaldato.
Questo riscaldamento del nucleo si propaga anche sul mantello che lo circonda, e via via fino al ghiaccio della superficie, che nella zona più vicino al mantello, si scioglie.
Ma la vicinanza di Giove non è l'unico fattore riscaldante per Europa. Anche la presenza degli altri satelliti galileiani provoca su Europa delle risonanze orbitali capaci di aumentare l'effetto di tensione causato da Giove.
Quello che accade su Europa insomma è molto simile a quello che avviene sul vicino satellite Io, e che genera i numerosi vulcani presenti sulla sua superficie.
Puoi scoprire quali siano gli effetti disastrosi su Io di questo fenomeno a questo link: Perché IO è pieno di vulcani?
L'enorme oceano presente sotto ai ghiacci di Europa, protetto dalle radiazioni di Giove dal ghiaccio superficiale, e con temperature piuttosto calde, fanno di Europa un ambiente propenso allo sviluppo della vita. Ovviamente non vuol dire che su Europa ci sia la vita, ma l'ambiente è molto favorevole.

C'è poi un altro aspetto che rende l'ambienta di Europa favorevole alla vita: le sue caldere.
Come abbiamo detto poco fa, in alcuni punti il magma del nucleo potrebbe percorrere l'intero mantello e fuoriuscire sui fondali marini, scaldando ancora di più l'acqua nei dintorni ed arricchendola di sostanze chimiche disciolte.
Questo fenomeno è lo stesso che avviene in molti fondali terrestri.
Sulla terra, nei dintorni di queste caldere sottomarine, anche in luoghi talmente profondi dove la luce del Sole non arriva mai, la vita pullula numerosa e i biologi ritengono che molte forme di vita microbiologica si sia accesa proprio li.
E' naturale quindi pensare che anche nei pressi delle caldere di Europa la vita possa accendersi, pensando anche al fatto che la composizione del nucleo e del magma di questa luna è estremamente vicina a quella del nucleo terrestre.

Ma che tipo di vita potremmo trovare su Europa?
Sapendo che le condizioni ambientali nell'oceano globale di Europa sono molto simili a quelle delle profondità più estreme dei nostri mari terrestri, possiamo ipotizzare che la vita eventualmente presente su Europa possa essere molto simile.
Per esempio nelle profondità marine attorno alle isole Cayman, in un luogo buio, gelido e profondo migliaia di metri, gli scienziati hanno scoperto centinaia di gamberetti bianchi.
Quindi le condizioni su Europa potrebbero essere adatte per esseri viventi che vanno da semplici organismi cellulari, a batteri e microbi, organismi estremofili fino a forme simili a gamberi e pesci.
Ma esiste purtroppo una limitazione a tutto questo: la quantità di ossigeno presente nell'acqua.
Purtroppo si, la quantità di ossigeno a disposizione degli esseri viventi, anche in ambienti acquatici, ha un impatto fondamentale sulle dimensioni degli stessi.
Sulla Terra l'ossigeno è presente in abbondanza, e le forme di vita si sono evolute dando origine ad esseri viventi di dimensioni notevoli.
Ma su Europa purtroppo l'ossigeno potrebbe essere molto meno.

Su Europa l'ossigeno si forma quando le particelle cariche dal campo magnetico di Giove colpiscono il ghiaccio in superficie.
La navicella spaziale Galileo ha rivelato strane pozze e avvallamenti che suggeriscono che lo strato di ghiaccio di Europa potrebbe in alcune zone subire un effetto convettivo: i ghiacci più freddi e più densi si inabisserebbero sotto a quelli meno densi di sale e più caldi.
Ciò sarebbe possibile grazie al calore proveniente dalle zone centrali di Europa.
I plenetologi sono convinti che quando il ghiaccio sulla superficie di Europa si spacca ed entra nell'oceano sottostante, l'ossigeno presente sulla superficie e sulla parte alta del ghiaccio finisca con l'immergersi e disperdersi nell'acqua.
Ma questi non sono eventi molto frequenti, e la quantità di ossigeno presente nell'oceano potrebbe essere limitata. Ne consegue che se ci sono forme di vita su Europa, queste potrebbero essere a livello di microorganismi non più grande di microbi o batteri.

L'ultima parola andrà alla missione che la NASA sta preparando verso Europa e che avrà lo scopo di portare alla luce le risposte a tutti i dubbi che circondano le ipotesi sulla presenza di vita su Europa.

giovedì 14 marzo 2019

#BuchiNeri #Galassie #starburst #Stelle #Supernovae #Universo

galassie starburst


Che cos'è, e che cosa scatena il fenomeno dello starburst galattico? e come facciamo a sapere che è in corso?

Le galassie sono piene zeppe di stelle. In questa epoca dell'Universo, molte sono quelle che muoiono e si spengono in modo più o meno cruento e spettacolare. Poche invece nascono e si accendono come flebili lucine viste appena in lontananza.
Ma in alcune galassie queste lucine si accendono ancora a ritmi veritiginosi (astronomicamente parlando) e l'effetto che abbiamo dalla Terra è simile a quello che avremmo guardando i fuochi d'artificio in un paese lontano all'orizzonte.


Proprio così, le galassie starburst sono galassie in cui, in questo momento, il tasso di formazione stellare è molto più alto della media. Ovviamente questo fenomeno non è perenne, non è sempre stato così frequente, e non lo sarà per sempre.

Anzi, queste esplosioni durano per un breve periodo rispetto alla lunga vita della galassia, perché la formazione stellare brucia molto rapidamente e voracemente il gas che trova nelle zone della galassie interessata.
Terminato il combustibile, o la spinta che ha innescato il fenomeno, lo starburst si affievolisce e tutto torna alla normalità.

Ciò che accomuna le galassie starburst è che il tasso di formazione stellare è incoerente con l'età della galassia.
Finché parliamo di formazione stellare in galassie molto lontane, e quindi molto giovani nell'universo, il fenomeno di starburst è piuttosto normale, poiché le giovani galassie appena formatesi all'inizio dell'universo ospitavano molto più gas di quanto non ne ospitino oggi. Quindi la formazione stellare era per forza molto frequente.

Ma ai nostri tempi, e quindi nelle galassie a noi più prossime, il gas primordiale si è consumato quasi tutto, tranne in alcune sacche in cui vediamo splendide nebulose.
Quindi un tasso di formazione stellare molto alto è del tutto anomalo paragonato all'età delle galassie odierne. La maggior parte delle galassie, oggi semplicemente non dovrebbe avere abbastanza gas per continuare l'azione dello starburst iniziale allungandolo per miliardi di anni.
Abbiamo parlato qui delle nebulose primordiali e di come sono fatte

Ma allora cosa innesca lo starburst nelle galassie odierne?
Alcune galassie, poche a dire il vero, possono avere velocità di formazione stellare superiori al normale semplicemente perché hanno volumi di gas e polvere ancora molto alti.
Ma questi sono casi rari e, come detto, la maggior parte delle galassie oggi non hanno le riserve di gas per giustificare uno starburst.
Quindi l'avvio di uno starburst oggi è innescato da alcuni eventi specifici.

Nella maggior parte dei casi questo evento è costituito dalla fusione di due galassie.
Durante la fusione tra due o più galassie, i gas delle protagoniste vengono mescolati insieme e aumentano di volume.
In più la collisione ed il mescolamento provocano onde d'urto che comprimono i gas e scatenano raffiche di formazioni stellari.
Ricordiamo poi che le fusioni tra galassie durano moltissimi anni, e le perturbazioni gravitazionali che iniziano ad affiorare durante le prime fasi possono generare abbastanza onde d'urto per innescare uno starburst anche in galassie apparentemente non in fase aperta di collisione.

Un'altra causa di innesco di starburst è costituita da frequenti esplosioni di supernovae e/o ipernovae.
Quando una supernova esplode genera onde d'urto nello spazio interstellare circostante per migliaia di anni luce. Se in una galassie esplodono molte supernovae in periodi relativamente brevi, ecco che le onde d'urto possono diventare abbastanza forti da accendere degli starburst se incontrano vaste zone nebulari.
Ovviamente affinché ciò avvenga è necessario che il gas primordiale ancora presente nella galassia sia abbastanza.
A questo link puoi capire cosa porta una stella ad esplodere in una potente supernovae: Cosa sono le supernove e perché sono così importanti per l'uomo?

Ma la causa più impensabile di starburst è rappresentata dai Nuclei Galattici Attivi. Sappiamo ormai per certo che la maggior parte delle galassie ospitano uno o più buchi neri supermassicci nel loro nucleo.
Se il buco nero non è attivo, la sua presenza assorbe energia e rallenta l'attività di formazione stellare della galassia. Ma se il buco nero in questione è attivo, allora può al contrario innescare una rapida formazione stellare. Il suo disco di accrescimento infatti, oltre a ingurgitare decine di masse solari, espelle a sua volta una grande quantità di materia attraverso i suoi poli magnetici, riciclando materia e creando enormi onde d'urto. E ancora una volta ecco gli elementi fondamentali per accendere la formazione stellare.
Per capire che differenza c'è tra i buchi neri attivi e quelli non attivi, e cosa sono i nuclei galattici attivi, potete leggere questo approfondimento sui Quasar

Infine c'è il così detto fenomeno dell' "accrescimento da flusso freddo", di cui sappiamo ancora poco ma che probabilmente sta coinvolgendo anche la nostra Via Lattea.
Ma su questo fenomeno abbiamo dedicato un intero approfondimento qui: Una seconda vita per la Via Lattea

Come si capisce se una galassia sta vivendo uno starburst?
Per capire se una galassia relativamente vicina stia attraversando uno starburst, si confronta il suo tasso di formazione stellare con il suo periodo di rotazione.
Se per esempio, la galassia esaurisce tutto il gas disponibile durante una rotazione, significa che il suo tasso di formazione stellare è molto alto e si può considerare una galassia starburst.
La Via Lattea compie una rotazione ogni 220 milioni di anni, alcune galassie ruotano molto più velocemente, altre più lentamente, ma in ogni caso queste rotazioni vanno chiaramente oltre la vita umana e le osservazioni dirette che possiamo fare. Per cui queste valutazioni sono fatte attraverso simulazioni basate su osservazioni delicate e complesse.

Un altro metodo usato consiste nel confrontare il tasso di formazione stellare di una galassie con l'età dell'universo.
Se il tasso di formazione riscontrato esaurisse tutto il gas disponibile in meno di 13,7 miliardi di anni, allora è possibile che una data galassia possa trovarsi in uno stato di starburst.

Come appaiono le galassie starburst? e quali sono le migliori candidate?
Essendo l'origine di questo fenomeno piuttosto vario, ne consegue che anche le galassie coinvolte possono essere di natura diverse.
Gli Starburst possono verificarsi quindi sia nelle galassie a spirale che nelle galassie irregolari o ellittiche.
I parametri per la ricerca di candidate galassie starburst non sono quindi basate sulla loro forma, ma su ciò che contengono.

Esistono oggi tre caratteristiche in base alla quale vengono classificate le potenziali galassie starburst: Galassie Wolf-Rayet, Galassie blu, e Galassie infrarosse.

Galassie Wolf-Rayet: Sono galassie che ospitano un alto numero di stelle Wolf-Rayet.
Questo tipo di stelle sono incredibilmente massicce e luminose, ma sono contraddistinte dal fatto che perdono costantemente moltissima massa.
Nella nostra galassia esiste una zona dove sono concentrate un alto numero di queste stelle. Si tratta dell'ammasso Westerlund 1

I venti stellari che producono queste stelle possono scontrarsi con le regioni di gas presenti nella galassie e accendere una rapida formazione stellare.

Galassie compatte blu: Sono galassie molto compatte, ma con massa molto bassa, la cui popolazione stellare è molto vecchia. Di conseguenza anche la loro età e è molto antica. Da qui la tendenza al colore blu.
Ma all'improvviso però iniziano a formare stelle.
E' molto probabile che in realtà queste galassie siano il risultato di fusioni tra galassie con età differenti.
Scontrandosi accumulano il gas residuo presente in entrambe le galassie e le onde d'urto provocate dallo scontro accendono gli starburst.

Galassie luminose negli infrarossi: Sono galassie oscure, difficili da studiare perché contengono alti livelli di polvere che oscurano l'osservazione e impediscono di vedere la luce delle loro stelle.
Ma nella banda degli infrarossi sono estremamente luminose, perché questa frequenza riesce a penetrare le polveri.
Il fatto che siano molto luminose indica che in realtà sono piene di stelle in formazione.
Questi sono indizi che fanno pensare che all'interno ci siano in realtà embrioni di stelle che si stanno formando e che in futuro accenderanno queste galassie come alberi di Natale al tramonto!

Nelle immagini che vi mostriamo vedete alcuni esempi di galassie starburst, una delle quali è la famosa galassia M82 nell'orsa maggiore.
Come potete vedere dalle immagini le zone di starburst sono particolarmente visibili e luminescenti!

lunedì 25 febbraio 2019

#Nebulose #Stelle #ViaLattea
Molte nebulose planetarie bipolari della Via Lattea sono orientate nella stessa direzione. Questa straordinaria assomiglianza sembra non essere una coincidenza e apre la strada a nuove scoperte sulla nostra Galassia.
Facciamo prima un passo indietro,
Su cosa siano le nebulose planetarie e come si siano formate, abbiamo già parlato approfonditamente qui:

Le nebulose planetarie bipolari. sono però delle nebulose planetarie molto particolari.
Si perché i membri di questa famiglia di nebulose planetarie appaioni ai telescopi come bellissime farfalle colorate, con due bolle che si allontanando dalla stella centrale come se fossero due ali aperte.
Le nebulose planetarie bipolari sono quasi sicuramente originate da sistemi binari, cioè da una stella che ha una o più stelle che le orbitano attorno.

In un ambiente stellare di questo tipo, il materiale espulso dalla stella madre viene dirottato e "appiattito" lungo il piano di rotazione del sistema binario. Sul piano cioè "sopra alla quale si muove" la stella compagna.
Questo avviene ovviamente grazie all'effetto gravitazionale che ha la compagna sul sistema.
A mano a mano che il materiale stellare si allontana, subisce quindi anche una torsione e si affievolisce sempre di più.
Di contro, il materiale che viene invece attratto dalla stella compagna, si incanala nel suo capo magnetico e viene espulso ad alta velocità lungo le linee dei poli magnetici, dando origine alle "ali della farfalla"
Sicuramente il video qui sotto spiega meglio di tante parole il fenomeno.
Siamo abbastanza certi del contributo fondamentale giocato dai sistemi stellari binari nella formazione delle nebulose planetarie bipolari perché in molte di queste sono state osservate stelle compagne molto vicine alla stella che ha dato origine alla nebulosa stessa.

Ora, la cosa davvero interessante e stravagante è che le nebulose planetarie bipolari nei pressi del bulbo della nostra Via Lattea, sono tutte allineate nella stessa direzione.
Proprio così, moltissime di queste farfalle sembrano avere le loro lunghe "ali" allineate lungo il piano della Via Lattea. Questo indicherebbe che i poli magnetici dei sistemi sarebbero allineati (o quasi) al piano galattico, e che il l'intero sistema ruota in maniera perpendicolare al piano stesso.
In poche parole questi sistemi stellari sembrano essere sdraiati sul piano galattico della Via Lattea!
Questo è un fatto sorprendente se pensiamo che ogni stella ha la sua storia, la sue variazioni di composizione, ed il suo vicinato.

Questo allineamento indica sicuramente qualcosa di bizzarro nei sistemi stellari all'interno del bulbo galattico.
Affinché si allineino nel modo in cui vediamo, i sistemi stellari che formano queste nebulose dovrebbero ruotare perpendicolarmente alle nubi interstellari da cui si sono formate.

Mentre sappiamo come le proprietà delle stelle madri siano fondamentali per i colori e le forme di queste nebulose, siamo ancora lontani dal dare una motivazione a questa nuova scoperta.
Oltre alle complesse caratteristiche stellari che portano alla formazione delle nebulose planetarie, ci sono probabilmente anche fattori collegabili alla Via Lattea nel suo complesso.
Per esempio l'intero bulbo, o rigonfiamento centrale, ruota intorno al centro galattico.
Questo rigonfiamento potrebbe avere un grande influenza sui campi magnetici della Via Lattea e di conseguenza su tutti i corpi che in essa dimorano.

Gli astronomi suggeriscono che il comportamento ordinato delle nebulose planetarie bipolari potrebbe essere stato causato dalla presenza di campi magnetici ancora più forti nell'epoca in cui il rigonfiamento si è formato.
In pratica il forte campo magnetico del bulbo potrebbe aver ruotato e "sdraiato" le stelle che si trovano in quella zona.
Si sa ancora molto poco sull'origine e le caratteristiche si campi magnetici galattici, quindi non è chiaro come si siano evoluti nel tempo. Ma lo studio delle nebulose bipolari potrebbe chiarirci molti aspetti sulla loro presenza.

Un altro fatto degno di nota è che solamente le nebulose bipolari nei pressi del bulbo hanno lo stesso orientamento.
Quelle invece più lontane, ad esempio nel nostro circondario galattico, non si allineano nello stesso modo ordinato.
Questo potrebbe indicare che i campi magnetici della Via Lattea primordiale siano stati molto più forti di quanto non lo siano stati nel nostro vicinato.

Gli astronomi avevano già un vago presentimento di questa differenza, non a caso ritengono che la nostra zona galattica sia la più adatta anche per lo sviluppo e il perdurare della vita.
Probabilmente, se la Terra avesse orbitato attorno ad una stella presente nel bulbo della Via Lattea, oggi la vita non ci sarebbe, o sarebbe molto diversa da come la vediamo.
E se invece il Sole fosse stato ai margini della Via Lattea? Potete scoprirlo qui: Come sarebbe il Sistema Solare se fosse più vicino ai margini della Via Lattea
Non ci resta che esser contenti del luogo in cui il Sole e la Terra si sono sviluppati, perché a quanto pare in altre zone della Via Lattea il "clima interstellare" sembra essere più ostico di quello nel nostro quartiere galattio.

Non ne siete ancora convinti? Provate a dare un occhiata a questo articolo: centinaia di buchi neri nel cuore della Via Lattea


martedì 5 febbraio 2019

#Giove #SistemaSolare

Perchè IO è pieno di vulcani?


Io è la luna più esplosiva del Sistema Solare, sulla sua superficie ci sono più di 100 vulcani attivi che ogni giorno eruttano tonnellate di lava. Perché?

Per capirlo, partiamo da un piccolo identikit.
Come molti di voi sapranno, Io è una delle quattro lune più grandi e luminose di Giove.
Con il suo diametro di 3.650 km è di poco più grande della nostra Luna.

La distanza media di Io da Giove è di circa 422.000 km, che è una distanza del tutto paragonabile a quella della Luna dalla Terra: 384.000 km.
Come la Luna con la Terra, anche Io guarda Giove sempre con la stessa faccia, e non è perfettamente sferico ma leggermente ovale: con la parte più gonfia rivolta verso Giove.

La temperatura sulla superficie di Io è di circa -130° C, ma, come vedremo più avanti, i vulcani che lo ricoprono la portano localmente fino a 1600° C !

Io è' composto da un nucleo di ferro o di solfuro di ferro, e uno strato esterno di silicato marrone che da alla sua superficie il colore con la quale lo vediamo nelle riprese ravvicinate delle sonde: arancione, giallo e nero chiazzato di bianco.

L'età di Io è di circa 4,5 miliardi di anni, il che vuol dire che ha la stessa età di Giove e che probabilmente è un residuo della formazione del gigante gassoso.
Secondo alcune simulazioni Io si formò in una regione attorno a Giove dove abbondava il ghiaccio d'acqua. Quindi inizialmente Io era pieno di acqua, evaporata a causa della sua temperatura e successivamente spazzata via dalle forti radiazioni provenienti da Giove.

Ma come dicevamo all'inizio Io ha un primato assoluto: è il corpo più vulcanicamente attivo del sistema solare.
Gli altri sono la Terra , la luna di Saturno Encelado , e la luna di Nettuno Tritone.

Le sonde ci hanno permesso di mappare circa 150 vulcani su Io, ed il numero di quelli non visti potrebbe arrivare fino a 400!.
Non male per un corpo celeste grande come la Luna.
Alcuni di questi vulcani generano delle eruzioni con getti di lava incandescente che arrivano fino a 400 km di altezza: sono eruzioni veramente significative e violente.
A volte i vulcani di Io sono talmente violenti da poter essere visti e ripresi anche dalla terra attraverso il telescopio spaziale Hubble!

Tutto questo rende la superficie di Io assolutamente inospitale, coperta da laghi magmatici e grandi flussi di lava di zolfo, che si snodano tra montagne di forma irregolare e in continuo mutamento.
E quando le eruzioni si calmano, è il momento delle esalazioni. Dalle bocche dei vulcani si alzano pennacchi di zolfo per altezze che raggiungono i 300 km.

I planetologi hanno addirittura classificato i vulcani di Io suddividendoli in diverse categorie in base ai tipi di eruzioni, alla durata, all'intensità e alla velocità di effusione della lava.

Ma veniamo al dunque: come mai Io è così vulcanico?
Sulla Terra i vulcani si trovano presso i margini delle placche tettoniche. Quando il margine di una placca si insinua sotto a quella vicina, il magma fuso presente nei moti convettivi del mantello, trova la via di fuga attraverso i vulcani.
Inoltre nella profondità della Terra, la pressione è talmente alta da mantenere ancora il magna in uno stato liquido (semi solido).
Ma su Io non ci sono placche tettoniche, la crosta è omogenea e senza continenti, ed molto piccolo, per cui dovrebbe essere geologicamente morto ed interamente solidificato.
Come mai allora è così ricco di materiale ancora fluido e di vulcani?

La risposta è nella sua posizione e nella forte eccentricità della sua orbita.
Come abbiamo detto prima Io è grande come la nostra Luna, e come la Luna si trova ad appena 422.000 km da Giove. Ma Giove, non è la Terra. Giove è grande 10 volte più della Terra, e la sua massa è più di 300 volte quella del nostro pianeta!

Riuscite ad immaginare quale forza gravitazionale debba sopportare Io per non schiantarsi su Giove, così piccolo e così vicino al gigante?
Ecco, questa forza gravitazionale alla quale sfugge ogni giorno, lo comprime e lo allunga costantemente durante la sua orbita intorno a Giove, e questo fenomeno lo riscalda talmente tanto fino a rendere liquido il suo interno!
Inoltre la sua orbita è molto eccentrica, per cui queste forze cambiano moltissimo in base alla sua posizione, di più quando è più vicino a Giove, di meno quando è più lontano.
Ciò influenza l'attività vulcanica di Io in un modo simile a quello in cui gli oceani della Terra reagiscono alla Luna con le maree.

In poche parole su Io assistiamo a delle maree fortissime, simili a quelle che abbiamo sulla terra a causa della gravità lunare.
Ma le maree di Io non si misurano in dislivelli di acqua di qualche decina di centimetri, ma si misurano in dislivelli della superficie solida di qualche centinaio di metri!
Avete capito bene, a causa della forza di Giove, la superficie di Io si alza e si abbassa in poche ore di centinaia di metri!!
Beh... avere i piedi su Io sarebbe un po come averli su un enorme tappeto volante.

A tutto ciò si somma l'influenza gravitazionale dei vicini satelliti Europa, Ganimede e Callisto, che lo "tirano" e lo "rilasciano" dalla parte opposta di Giove.
Insomma, Io non è proprio un posto privo di influenze gravitazionali!

Abbiamo quindi scoperto che la fonte di calore per il vulcanismo di Io deriva dal riscaldamento delle maree prodotto dalla sua vicinanza a Giove e agli altri tre satelliti galileiani.
E' quindi un calore diverso dal riscaldamento interno della Terra, che deriva principalmente dal decadimento radioattivo degli isotopi e dal calore primordiale ancora accumulato nel suo nucleo

L'orbita eccentrica di Io porta a una differenza nell'attrazione gravitazionale di Giove sul satellite tra i suoi punti più vicini e più lontani, causando un rigonfiamento di marea. Queste variazioni nella forma di Io provocano il riscaldamento per attrito al suo interno.
Senza questo riscaldamento, Io avrebbe potuto essere simile alla Luna, un mondo di dimensioni e massa simili, geologicamente morti e coperti da numerosi crateri da impatto.

La prossima volta che guardate splendere Giove in una buia notte senza Luna, pensate a quanti vulcani eruttano su Io e forse vi sembrerà anche di sentirne il rumore in lontananza!
E se invece anche la Luna splende nel cielo immaginate come potremmo vederla se fosse vulcanicamente attiva come Io.

E ora, una curiosità.
Come abbiamo detto poco fa, a causa dell'attività vulcanica l'atmosfera di Io contiene principalmente un gas derivato dallo zolfo (il materiale infiammabile di cui sono fatti anche i fiammiferi) chiamato biossido di zolfo.
Durante la sua orbita, Io attraversa le potenti linee di forza magnetiche di Giove diventando così un potente generatore elettrico.
E mentre Giove ruota a sua volta, il suo fortissimo campo magnetico strappano via dall'atmosfera di Io tonnellate di particelle al secondo.
Questo materiale diventa ionizzato e forma una nube di radiazione a forma di anello.
Un fenomeno molto simile ma di dimensioni esponenzialmente maggiori si verifica all'interno della nebulosa Mosca (NGC 5189)

Moltissime di queste particella vengono trascinati nell'atmosfera superiore di Giove e creano delle aurore.
Una di queste aurore è stata osservata dall'Hubble nel 2018.

Infine l'atmosfera di Io è un'atmosfera "molto flessibile"
Infatti l'involucro di gas di zolfo si congela ogni giorno mentre Io è nell'ombra glaciale di Giove, azzerando di fatto l'atmosfera.
Quando poi Io torna alla luce del sole, l'anidride solforosa congelata si trasforma di nuovo in gas volatile andando a riformare l'atmosfera.
Avete capito bene, Io ha l'atmosfera solamente sulla metà della superficie rivolta al Sole e quando non si trova nell'ombra di Giove!


lunedì 31 dicembre 2018

#Asteroidi #bestOf2018 #SistemaSolare


La scoperta di Farout 2018 VG18 è avvolta da una sfera di sensazionalismo che forse è meglio ridimensionare

Di solito, come forse avrete notato, non commentiamo mai scoperte recentissime e fatte negli ultimi giorni.
Non lo facciamo perché ci pensano già la Nasa, le agenzie competenti e purtroppo siti e gruppi di più basso profilo.
Oggi però abbiamo deciso di farlo, perché ci siamo accorti che quanto hanno scritto la maggior parte dei siti italiani e e dei gruppi facebook fa molta propaganda e ha poca base scientifica.

Prima di tutto non stiamo parlando di un pianeta, e la scoperta non è della NASA.
L'agenzia che ha fatto la scoperta, la Carnegie Institute for Science, che è in parte sovvenzionata dalla NASA, non ha mai annunciato la scoperta di un pianeta.
E non ha mai parlato di asteroide, e nemmeno di pianeta nano, ma solo di oggetto: Scoperto l'oggetto più lontano del Sistema Solare.
Perché? Beh perché la distanza è tale che è impossibile classificare Farout 2018 VG18.

Il nodo della questione sta nella definizione che la comunità astronomica ha stabilito per ciò che è un pianeta, ciò che è un pianeta nano e ciò che è un asteroide.
Un pianeta è un corpo che ruota intorno ad una stella e che è abbastanza grande da consentire alla gravità di fargli assumere una forma quasi sferica, altrimenti si parla di asteroide. Inoltre, un pianeta deve anche aver eliminato tutti gli oggetti più piccoli dal suo percorso, altrimenti si parla di pianeta nano.
Quest'ultima postilla è fondamentale, perché pone la questione in termini di dimensioni e di posizione.
Plutone è stato declassato da pianeta a pianeta nano perché si trova all'interno della fascia di Kuiper, e quindi non è stato in grado di inglobare ed eliminare gli asteroidi presenti sul suo percorso.

Ma, mentre Plutone si trova in un territorio abbastanza conosciuto, dove si trova Farout 2018 VG18 nel Sistema Solare?
Il copia e incolla delle informazioni diffuse sul web colloca questo oggetto ad una distanza di 120 Unità Astronomiche.
Ma il Minor Planet Center invece è molto più pragmatico nelle informazioni e recita: Mentre è chiaro che l'attuale distanza eliocentrica di Farout 2018 VG18 è tra 125 e 130 Unità Astronomiche, la natura esatta dell'orbita non è assolutamente chiara.
Questo ci dice due cose importanti: che Farout 2018 VG18 non si trova a 120 UA ma molto più in là, e che la sua orbita non è ancora chiara.

Ma come si fa a sapere con ragionevole certezza la sua distanza, senza conoscere altrettanto chiaramente la sua orbita?
Partiamo dalla distanza, e guardiamo l'immagini qua sotto.



L'immagine è composta da due foto scattate in due momenti differenti e mette in evidenza il moto di Farout 2018 VG18.
Ma la cosa importante da capire è che Farout non si è realmente spostato tra le stelle come lo vediamo nella foto.
Il movimento che si vede è in realtà l'effetto paralasse, cioè il suo movimento prospettico visto dalla Terra rispetto alle stelle sullo sfondo.
Un oggetto così lontano dal Sole è essenzialmente "fermo" rispetto alla velocità con cui la Terra gira intorno al Sole. Quindi, osservarlo per un breve periodo di tempo lo vedrà muoversi in modo retrogrado contro le stelle dello sfondo, il che è quasi interamente dovuto alla parallasse piuttosto che al movimento orbitale.
Potete capire meglio cosa sia la paralasse a questo link.

Il punto è, che non è Farout ad essersi spostato tra una foto e l'altra, ma la Terra, e di conseguenza tutta la prospettiva. E' facile capire come si possa sottrarre il movimento della terra dal movimento osservato per arrivare al vero spostamento dell'oggetto.
Questo movimento è estremamente lieve, quasi assente, e da questo il Minor Planet Center è arrivato a stimare in modo molto preciso una distanza compresa tra 125 e 130 Unità astronomiche.
Questa distanza porta Farout 2018 VG18 ben oltre la cintura di Kuiper, fascia di asteroidi e serbatoio di comete, che si trova a 30 UA dal sole e si estende fino a 40 UA dal sole. 125 UA astronomiche sono anche molto più in la della sonda Voyajer 2, che si trova ad una distanza di 120 UA.
Ma Farout non sarà sempre così lontano, ed il perché lo vedremo tra poco.
Potete capire meglio queste distanze e questi limiti leggendo il nostro approfondimento: Quanto è grande il Sistema Solare

E ora, l'orbita di Farout 2018 VG18.
Per calcolare l'orbita di un qualsiasi oggetto che ruota intorno al Sole, bastano almeno tre osservazioni. Le posizioni rilevate vengono inserite nelle equazioni che rappresentano le orbite ellittiche ed il risultato è l'ellisse dell'orbita.
Tre è il numero minimo di punti necessari, ma più punti vengono presi in considerazione e più precisa è l'orbita risultante.
Ad oggi, Le posizioni rilevate di Farout 2018 VG18 sono 11, ma sono estremamente vicine a causa della sua immensa distanza (attuale).
Di conseguenza anche se sono molte più del minimo necessario, sono in realtà irrilevanti e non permettono di tracciare nel dettaglio l'orbita, che in via del tutto arbitraria e senza precisione alcuna, è stata stimata di circa (ma molto circa) 930 anni. (vedi anche link sotto con l'orbita)
E se con le osservazioni future confermassero l'orbita approssimativa che è stata calcolata fino ad ora, anche la distanza potrebbe darci grosse sorprese: perché il suo percorso estremamente eccentrico porterebbe Farout 2018 VG18 ad entrare nel Sistema Solare più vicino dell'orbita di Urano.
Non ci credete? beh, guardate i dati del Minor Planet Center qui: orbita Farout 2018 VG18 calcolata dal Minor Planet Center

Per essere più concreti, Farout 2018 VG18 si trova nella costellazione del Toro, tra le due corna. E li rimarrà per le prossime decine di anni!



La posizione apparente di qualsiasi corpo del sistema solare cambierà da notte a notte a causa della combinazione del suo movimento reale intorno al sole e al movimento della Terra (vedi concetto di paralasse sopra). Per cui un corpo molto distante come "Farout" si muoverà molto lentamente.
Come vedete nell'immagine qui sotto, ogni anno lo vedremo compiere lo stesso percorso, solo leggermente translato rispetto all'anno precedente.

Nella tabella in fondo alla pagina riportiamo le posizioni stimate fino a metà gennaio.
Questo suo movimento riassume chiaramente i tre concetti visti fino ad ora: distanza, posizione e paralasse.

Quindi riassumendo: Farout 2018 VG18 è un pianeta, un pianeta nano, o un asteroide?
Non lo sappiamo, la sua distanza attuale (abbastanza precisa) non ci permette di sapere la sua forma, la sua dimensione e nemmeno se ha sbaragliato dal suo percorso altri oggetti rimanendo l'unico.

Tuttavia, nel comunicato della scoperta sono state rilasciate stime sulla dimensione di Farout 2018 VG18: 500km, 1/3 della luna.
Ma quanto precise sono le stime sulla dimensione di Farout 2018 VG18? e come ci si è arrivati?
La chiave è la luminosità osservata di Farout: una magnitudine apparente pari a 24,6.
Assolutamente non visibile ad occhio nudo e nemmeno con telescopi amatoriali.
Per capirci, i quasar, che sono gli oggetti più distanti che osserviamo nel cielo, ci sembrano molto più luminosi. Il quasar 3C 273, che si trova a 2,5 miliardi di anni luce, ci appare con una magnitudine apparente di 13!

Ora, conoscendo la distanza di Farout 2018 VG18 e la sua luminosità, potrebbe sembrare semplice calcolare la sua dimensione.
Ma in realtà, considerato che la luce che vediamo è riflessa dal corpo, entra in gioco una variabile estremamente importante e capace di ribaltare il risultato della stima: l'opacità o la brillantezza dell'oggetto.
Se un oggetto è molto scuro (superficie nera, e poco riflettente) a parità di luminosità è sicuramente più esteso di un oggetto con una superficie chiara (molto riflettente).

Quindi la superficie di Farout 2018 VG18 è chiara o scura?
E come facciamo a saperlo da una distanza di 125 volte superiore a quella della Terra dal Sole?
Non lo sappiamo proprio.
Nella fascia di Kuiper, ad esempio, che si trova ad un quarto della distanza di Farout 2018 VG18, ci sono un mix di oggetti sia chiari (perché ricoperti di ghiaccio) che scuri.
Le stesse comete che quando si avvicinano al sole sono estremamente luminose, mentre si trovano nei meandri del Sistema Solare sono in realtà estremamente scure perché la superficie non è sempre coperta di ghiaccio ma di detriti, e la cometa 97P dove è scesa la sonda Rosetta ne è una prova evidente. 'Oumuamua, l'asteroide interstellare che è entrato nel Sistema Solare arrivando da molto lontano, è scuro e non è ricoperto di ghiaccio.

Quindi Farout 2018 VG18 avrà la superficie chiara o scura? Avrà veramente un diametro di 500km?
Gli autori della scoperta hanno annunciato che Farout è rosa, probabilmente coperto di ghiaccio, il che lo renderebbe luminoso anche se molto piccolo.
Ma purtroppo non hanno dato informazioni su quali siano le basi della dichiarazione che, in ogni caso, data la distanza sono comunque molto fragili.
Sarebbe come stimare la dimensione di un sasso di circa 50cm presente sulla superficie della Luna usando un comune binocolo da 10 ingrandimenti!

Ma se avesse veramente un diametro di 500km, è probabile che la forza di gravità abbia potuto dargli una forma rotonda e forse soddisfare la definizione di "pianeta nano". Arrivati a questo punto però, capite bene anche voi che le incognite, i ma, i se, e i forse sono davvero tanti data la distanza, che in tutta questa faccenda è l'unico dato certo!


2018 11 17AR: 04 49 24.9 DEC: +18 52 42
2018 12 02AR: 04 48 56.6 DEC: +18 51 37
2018 12 10AR: 04 48 41.1 DEC: +18 51 04
2018 12 16AR: 04 48 29.6 DEC: +18 50 41
2019 01 01AR: 04 48 00.4 DEC: +18 49 47
2019 01 16AR: 04 47 36.7 DEC: +18 49 09

venerdì 14 dicembre 2018

#bestOf2018 #Comete #Giove #SistemaSolare
Lo schianto su Giove della cometa Shoemaker-Levy 9 è stato in assoluto l'evento astronomico più spettacolare osservato dagli astronomi contemporanei. Ciò che ha reso unico l'impatto della Shoemaker-Levy su Giove non è stata solo la partecipazione dei due protagonisti, ma anche il fatto che la Shoemaker-Levy 9 è stata una cometa tutt'altro che ordinaria!!
Che le comete siano bizzarre ormai lo sappiamo, ma la Shoemaker-Levy 9 ha avuto qualcosa di veramente unico: un nucleo formato da una dozzina di elementi e un'orbita assolutamente anormale.

Proprio così, La Shoemaker-Levy 9 è stata con molta probabilità una cometa geoviana.
Fu scoperta nel Marzo del 1993, e già dalle prime osservazione è risultata una cometa più anomala delle altre.
per capire come sono fatte le comete, da dove vengono, e perché sono oggetti stravaganti ed imprevedibili puoi seguire questo link: Le comete del Sistema Solare
Già dopo le prime osservazione seguenti la sua scoperta, fu subito chiaro che la cometa Shoemaker-Levy 9 non stesse orbitando attorno al Sole.
Bastano poche osservazione per calcolare l'orbita di un oggetto astronomico che ruota attorno al sole, ma dopo le prime osservazioni di questo oggetto gli astronomi giunsero, non senza stupore, a constatare che la cometa Shoemaker-Levy 9 stava orbitando attorno a Giove!!
Avete capito bene, l'orbita della Shoemaker-Levy 9 era attorno a Giove

Ecco perché un attimo fa abbiamo affermato che la Shoemaker-Levy 9 è stata, probabilmente, una cometa geoviana.
Le comete geoviane sono comete con orbite molto piccole, più piccole dell'orbita di Giove.
I planetologi sono convinti che la Shoemaker-Levy 9 sia stata una di queste, e che durante un suo afelio (punto più lontano dal sole), si sia avvicinata troppo a Giove e sia rimasta vittima della sua forza di gravità.
Con tutta probabilità fu proprio questo evento che portò la cometa Shoemaker-Levy 9 ad orbitare attorno a Giove.
E questo, è solo uno dei fatti sorprendenti riguardanti la Shoemaker-Levy 9.
Un altro elemento che rende unica la cometa Shoemaker-Levy 9 è che il suo nucleo era composto da più di una quindicina di elementi distinti.
Era come vedere una formazione aerea muoversi compatta lungo l'orbita.
In origine, anche la Shoemaker-Levy 9 era composta da un unico nucleo come il resto delle comete. Ma durante i suoi perieli deve aver incontrato una pressione gravitazionale tale, presa dai due fuochi tra Giove ed il Sole, da non aver retto ed essersi spaccata!
Molto probabilmente questa rottura è avvenuta nel Luglio 1992, periodo in cui si è trovata in una posizione tra il Sole e Giove in cui le forze gravitazionali erano molto forti.
Si stima che in questa occasione la Shoemaker-Levy 9 sia passata a 96.000 chilometri dal centro di Giove, il che vuol dire a 25.000 chilometri dalla superficie delle sue nubi. Per fare un paragone facilmente comprensibile, la Luna dista dalla Terra 384.400 chilometri, la Shoemaker-Levy 9 è passata vicina a Giove ad una distanza pari ad 1/15 della distanza Terra-Luna!!

E poi c'è il gran finale. L'evento straordinario per la quale tutti ricordano questa cometa.
Dopo le prime osservazioni dal momento della sua scoperta, la comunità scientifica, che in quei giorni aveva tutti gli occhi puntati verso Giove, capì subito che la sua orbita peculiare avrebbe portato la Shoemaker-Levy 9 a schiantarsi su Giove.
In un primo momento si cercò un errore nei calcoli, ma fu presto chiaro che di errori non ce n'erano. Anche perché se pochi mesi prima era passata così vicina a Giove, una collisione non era poi così improbabile al prossimo giro.
Probabilmente l'evento che spezzò il nucleo della Shoemaker-Levy 9 in una dozzina di elementi diede anche dato uno scossone alla sua orbita modificandola, e portandola a finire diritta sul pianeta.

In poche parole, nel momento della sua scoperta, la fine della Shoemaker-Levy 9 era già segnata.
La data dell'impatto è stata prevista per il 9 luglio.
Fu tutt'altro che un impatto singolo.
Le danze iniziarono con qualche giorno di ritardo: il 16 luglio 1994. Dopo l'impatto dei primi corpi più grandi del nucleo, l'evento continuò per altri 5 giorni, producendo una vera e propria pioggia cometaria.

Le collisioni non avvennero sul lato visibile di Giove, ma appena al di là della linea che delimitava la parte di fronte alla terra da quella nascosta.
Ma anche se sono avvenute sul lato nascosto del gigante gassoso, si sono verificate abbastanza vicine al "terminatore" mattutino, laddove la superficie Giove si stava muovendo verso la visibilità Terrestre.
Questo colpo di fortuna planetario ha permesso comunque alla comunità scientifica di osservare i siti degli impatti pochissimi minuti dopo l'evento.
I frammenti del nucleo della Shoemaker-Levy 9 si schiantarono su Giove alla velocità di 221.000 km/h!
Fortunatamente la navicella spaziale Galileo, della NASA, era in rotta verso Giove, e fu in grado di osservare il lato notturno del pianeta vedendo in diretta gli impatti.

Fu straordinario, l'atmosfera del gigante gassoso nelle zone di impatto venne bucata e rivoltata come un calzino.
Oltre a praticamente tutti i telescopi presenti sulla Terra, professionali e amatoriali, gli astronomi utilizzarono anche il telescopio spaziale Hubble.
Le osservazioni nell'ultravioletto di Hubble mostrano chiaramente il movimento delle particelle di detriti molto fini che, dopo l'impatto rimasero sospese nella zona alta dell'atmosfera e la loro osservazione fornì le prime informazioni sui venti ad alta quota di Giove.
Nel rimescolamento atmosferico risultante, emersero anche composti solforati come l'idrogeno solforato e l'ammoniaca.
Gli effetti dell'impatto sull'atmosfera di Giove sono stati veramente straordinari dal punto di vista scientifico.

Circa un terzo dei frammenti produsse effetti poco visibili, suggerendo che fossero molto piccoli, probabilmente con diametri inferiori a 100 metri.
Ma gli altri, beh furono delle vere catastrofi.
Gli elementi più pesanti del nucleo della Shoemaker-Levy 9, si schiantarono ad intervalli di circa sette ore, esplodendo e generando una fortissima energia.
Le esplosioni crearono delle vere e proprie bolle di fuoco, grandi centinaia di chilometri.
Sopra a queste bolle si alzarono enormi nuvole scure, per migliaia di chilometri, simili a cumulo nembi temporaleschi, ma molto più grandi!
Nubi contenenti enormi quantità di polveri organiche provenienti dai corpi cometari distrutti.
Il tutto avvenne in maniera ordinata ed allineata, sul 44° parallelo sud di Giove.
Il frammento più grande, il 7° in ordine di caduta, aveva un diametro stimato di appena 600 metri. Eppure gli effetti sull'atmosfera di Giove furono devastanti: ha lasciato dietro di se una nuvola nera multistrato più grande del diametro del nostro pianeta!
Pensate a cosa sarebbe potuto succedere se la Shoemaker-Levy 9 fosse caduta sulla Terra.
Le nuvole scure lasciate dai frammenti erano in realtà luminosissime nell'infrarosso, dimostrando che avevano raggiunto temperature incredibilmente alte. Temperature che rimasero tali per diversi giorni.
Quando iniziarono a raffreddarsi rimasero visibili ancora per settimane.
Soltanto un mese e mezzo dopo la collisione i siti dell'impatto iniziarono a sbiadire e le bande di Giove a tornare alla normalità.

Ma non è tutto.
Anche il finissimo anello di Giove venne increspato e distorto durante il passaggio della Shoemaker-Levy 9 negli attimi prima dello schianto. L'anello si inclinò addirittura di circa 2 km.
Nel 2011, quasi vent'anni dopo l'impatto, la sonda New Horizons ha rilevano ancora dei disturbi all'interno dell'anello! Ovviamente le distorsioni osservate dalla New Horizons potrebbero anche essere state provocate da impatti minori con asteroidi avvenuti di recente, ma è molto probabile che siano ancora conseguenze della Shoemaker-Levy 9.

Gli astronomi sanno che gli impatti su Giove sono abbastanza comuni.
Nei decenni successivi alla Shoemaker-Levy 9, la tecnologia fotografica è migliorata parecchio e ha permesso agli astronomi amatoriali e agli astrofili di scattare foto e video di Giove ad alta risoluzione. Negli ultimi anni molti di loro hanno assistito e documentato decine di impatti come ad esempio nel 2009, 2010 , 2012, 2016 e 2017.

L'impatto della Shoemaker-Levy 9 è stato molto importante per l'umanità, oltre che per la sua spettacolarità, anche perché ha dato all'uomo la consapevolezza che la vita sulla terra non è così scontata.
Da quel giorno abbiamo capito che potremmo estinguerci da un momento all'altro, e in un battito di ciglia.
Le organizzazioni spaziali hanno avviato programmi osservativi per individuare con anticipo eventuali impatti con la Terra.
Ma cosa ancora più importante, gli organi governativi hanno capito che la ricerca in questa direzione va aiutata e finanziata.




venerdì 30 novembre 2018

#bestOf2018 #CieloProfondo #Galassie #Universo
Siamo abituati a vedere fotografie di splendide galassie a spirale presenti in tutto l'universo. Ma il meccanismo che porta alla formazione delle spirali non è per niente scontato. Ecco cosa accade in realtà!

Immaginiamo per un attimo di togliere tutte le stelle da una galassia.
Le sue spirali esisterebbero ugualmente, anche se noi non le vedremmo. Questo significa che le spirali non sono formate dalle stelle, ma le stelle semplicemente sono una conseguenza della presenza delle spirali.
L'esistenza delle spirali non è da attribuire alla presenza delle stelle, anzi è proprio il contrario: le stelle esistono grazie alla presenza delle spirali.
Ma partiamo dal principio, Come si formano le spirali delle galassie?.

In astrofisica le spirali galattiche vengono definite come onde di densità.
Queste onde di densità sono raggi del disco galattico che hanno una densità di massa del 10%/20% maggiore rispetto alle altre zone. Vanno immaginate come delle vere e proprie onde.

Quando il materiale interstellare, ruotando attorno alla galassia, si sposta nella regione ad alta densità, viene compresso.
Questa compressione è una delle scintille che innesca la formazione stellare.
Ecco perché le spirali sono piene di stelle, e le stelle più luminose si trovano all'interno, o molto vicino, alla spirale in cui si sono formate.
E sempre per questo motivo le spirali della galassie sono, in termini di formazione stellare, le zone più attive della galassia.
Dato che queste stelle sono molto luminose, e che all'interno delle onde di densità, la presenza del materiale interstellare (nebulose di gas e povere), è più comune che nelle zone limitrofe, le spirali acquisiscono il famigliare aspetto che vediamo.
In poche parole vediamo le spirali galattiche perché sono zone molto affollate di stelle nate dalla compressione dei gas presenti nelle onde di densità sottostanti.

Ma perché vediamo delle spirali e non semplicemente delle formazioni a raggera che si allontanano dal bulbo galattico?
La risposta risiede nella differenza di velocità di rotazione tra gli oggetti vicino al nucleo galattico e quelli lontani.
Per acquisire famigliarità con i termini nucleo, disco e spirali vi invitiamo a dare uno sguardo al nostro approfondimento morfologia della via lattea, che ben si presta a spiegare come è fatta una galassia a spirale

Nella parte interna del disco galattico (più vicina al nucleo), le stelle si muovono più velocemente e si muovono davanti all'onda di densità, venendo quasi spinte da questa.
Ad una certa distanza dal nucleo galattico c'è un confine chiamato "raggio di co-rotazione" in cui le stelle e l'onda di densità si muovono alla stessa velocità.
Mentre nella parte esterna del disco galattivo, oltre "il raggio di co-rotazione" le stelle ruotano più lentamente e si trovano dietro all'onda.
Questa differenza di velocità genera la figura della spirale.

La cosa importante da capire in tutto ciò è che le stelle non ruotano attorno alla galassia formando delle spirali. Ma si formano all'interno delle spirali, e poi piano piano si allontanano verso l'esterno.

Ma cosa da origine alle onde di densità?
Su questo gli astrofisici non hanno ancora per niente le idee chiare. Anche perché la teoria delle onde di densità è stata confermata e accettato dalla comunità scientifica da pochissimo tempo.
Tuttavia ci sono alcune ipotesi, tutte legate alle influenze gravitazionali.

Una causa potrebbe essere da ricercare nelle perturbazioni gravitazionali generate da galassie molto vicine o satelliti.
Ma questo tuttavia non spiegherebbe la presenza di galassie a spirale in luoghi isolati.

Un'altra causa potrebbero essere la forma e la distribuzione di massa del nucleo galattico.
Se il nucleo di una galassia ha una distribuzione di massa a forma di barra, ruotando potrebbe causare un sufficiente disturbo gravitazionale nel disco per produrre onde di densità.
Questo spiegherebbe la presenza di onde di densità e di spirali in galassie isolate.

Un'ultima ipotesi riguarda le perturbazioni gravitazionali derivanti dalle collisioni tra galassie. La perturbazione gravitazionale di una fusione tra galassie potrebbe essere sufficiente a produrre onde di densità.
La Via Lattea, che oggi sembra una galassia tranquilla, è stata in realtà teatro di scontri e fusioni nel passato, così come potrebbero esserlo state anche altre galassie a spirali. Inoltre, galassie che oggi ci appaiono isolate potrebbero in realtà aver subito fusioni nel passato senza lasciare tracce.

In ultima istanza, anche la presenza di buchi neri presenti nei nuclei galattici potrebbe dare origine a delle onde di densità.
Ricordiamo infatti che, per esempio, nella zona centrale della Via Lattea sono presenti centinaia di buchi neri!!
Non ne sapevate nulla? qui trovate un approfondimento che ne parla: centinaia di buchi neri nel cuore della Via Lattea

Benissimo, quando guarderete di nuovo fotografie di splendide galassie a spirale, non lasciatevi trarre in inganno dal fatto che le stelle formano le spirali, perché in realtà è proprio il contrario: le stelle nascono ed esistono grazie alle spirali!



sabato 24 novembre 2018

#Esplorazione #SistemaSolare


Il nostro nuovo logo ritrae una mappa galattica che potrebbe consentire a civiltà aliene intelligenti di localizzare il Sole e la Terra. Scopriamo come!

L'ispirazione per il nostro logo arriva dalla mappa di pulsar incisa sul disco placcato in oro inviato nello spazio profondo a bordo della sonda Voyager.
Su questo disco, destinato alle civiltà intelligenti che nel futuro potrebbero recuperare la sonda, oltre alla mappa di pulsar sono rappresentate anche due figure umane, un uomo e una donna; l'immagine della sonda stessa, e una sintesi del Sistema Solare con il percorso fatta dalla Voyager prima di uscire dal nostro sistema planetario.
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Ma vediamo alla mappa che ha ispirato il nostro nuovo logo.

Lo scopo della mappa è quella di permettere di localizzare la terra alla civiltà aliena che potrebbe recuperare la sonda.
La localizzazione è fatta rapportando la posizione di 14 pulsar alla posizione del Sole.

Nella nostra galassia ogni pulsar ha una sua frequenza che la contraddistingue dalle altre in maniera unica. Ecco il motivo per la quale sono state usate come paletti per definire una mappa in cui collocare il Sole.
In questo approfondimento puoi capire cosa sono le pulsar e perché sono così particolari da essere usate nello spazio come punti di riferimento. Pulsar e stelle di neutroni

Nella mappa ogni pulsar è collegata al sole da una linea continua. La lunghezza della linea rappresenta la distanza relativa della pulsar dal Sole.
Incise lungo ognuna delle linee che unisce le pulsar al Sole, ci sono dei trattini verticali e orizzontali che rappresentano un numero binario.
La speranza è che una civiltà intelligente possa comprendere il sistema binario, che, essendo alla base delle nostre moderne tecnologie (i computer) dovrebbe essere conosciuto anche da una civiltà più intelligente della nostra.

Quando moltiplicato per una misura nota di tempo, quel numero rivela la frequenza della pulsar all'estremità della linea, cioè quanto velocemente gira e lampeggia.

Sulla Terra, la nostra unità di tempo è il secondo. Diciamo che una pulsar ruota a n volte al secondo.
Ma altre civiltà usano sicuramente altre metriche per misurare il tempo. Quindi per usare una unità comune si è pensato di usare come riferimento il periodo di tempo in cui cambia lo spin dell'elettrone di un atomo di idrogeno rispetto al suo protone.
A questo link di Wikipedia potete capire cos'è lo spin: Spin
Anche questa informazione, come il sistema binario, dovrebbe essere accessibile ad una civiltà intelligente.

Perché l'idrogeno? Perché è l'elemento più abbondante nell'universo, e questo aumenta le possibilità che altri esseri intelligenti lo riconoscano e conoscano la durata del suo spin, che nelle nostre unità di misura temporale è di 0,7 miliardesimi di secondo.

Supponendo che gli alieni conoscano questo numero, potrebbero quindi calcolare l'esatta frequenza delle pulsar disegnate sulla mappa e cercare di abbinarle alle pulsar a loro note.

Ma la mappa è bidimensionale, quindi una civiltà aliena che cercasse di localizzarci avrebbero bisogno di capire anche dove si trovano le pulsar nello spazio 3D.

Per fare questo dovranno capire che devono usare la linea più lunga sulla mappa, quella priva di tacche.
Questa linea illustra la distanza relativa tra il nostro sole e il centro della galassia, rappresentato dall'unica tacca finale.
La linea stabilisce anche il piano galattico bidimensionale: il piano in cui giace la maggior parte della massa della nostra galassia a forma di disco.

Le 14 linee delle pulsar hanno dei segni di graduazione che, in base alla loro distanza dalla fine della linea, forniscono una stima di quanto lontano dal piano galattico si trova ciascuna pulsar: più vicino alla fine della linea è il segno di spunta, più vicino al piano galattico si trova la pulsar.

Ed è così che una civiltà aliena intelligente può prendere la mappa 2D e trasformarla in una mappa 3D.
Una volta che i segni di graduazione vengono presi in considerazione, le linee delle pulsar rientrano nei loro corretti orientamenti 3D, indicando dove le pulsar sono effettivamente in relazione al centro della galassia e al nostro sole.

La mappa è davvero molto complicata, e la sua lettura necessita oltre che di conoscenza, anche di molta intuizione.
Ma la specie umana è riuscita a concepire tutto ciò, pur dimostrando tutti i giorni di non essere così intelligente come si vanta di essere, allora non dovrebbe essere un problema decifrarla per una civiltà più intelligente della nostra.

domenica 18 novembre 2018

#bestOf2018 #Stelle #StelleDiNeutroni #Supernovae #ViaLattea
Stelle estremamente massicce, esplosioni visibili a milioni di anni luce, e poi? carcasse cosmiche che sfidano le leggi della materia. Ecco cosa sono le stelle di neutroni e come diventano pulsar.

Le stelle di neutroni sono in realtà stelle morte. Carcasse che sfidano le leggi della materia.
Si formano quando una stella massiccia collassa per poi esplodere in un supernova. Durante il collasso che avviene subito prima dell'esplosione, la pressione alla quale è sottoposta la materia è così immensa che i protoni e gli elettroni si schiacciano e si fondono, trasformandosi in neutroni.
Ovviamente l'energia rilasciata da questo fenomeno è altissima, ed è per questo che le supernove sono fenomeni potentissimi e luminosissimi.
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Per fare un passo in dietro e capire passo passo come esplode una supernova, vi invitiamo a leggere: Come nascono le supernove e perché sono così importanti per l'uomo
Le stelle di neutroni risultanti da questo collasso sono gli oggetti più densi conosciuti, dopo i buchi neri ovviamente.
Sono stelle con la massa di un Sole, ma compressa fino alle dimensioni di una città.
Qui iniziano le frasi fatte che sicuramente avrete già letto in giro su internet: hanno un diametro di circa 20 chilometri, un cucchiaio del loro materiale peserebbe tanto quanto una montagna e la gravità sulla superficie è circa 2 miliardi di volte più forte della gravità sulla Terra. E anche il campo magnetico non scherza, è milioni di volte più forte di quello del Sole.

Detto questo, come è fatta veramente una stella di neutroni?
Se potessimo affettare una stella di neutroni ci accorgeremmo che non é per niente omogenea, o per lo meno questa è la teoria.
Le stelle di neutroni sono fatte da una crosta e da un nucleo.
La crosta è composta da da uno strato esterno di poche centinaia di metri, composta da un miscuglio molto compatto di nuclei atomici (protoni e neutroni) ed elettroni liberi, cioè elettroni che si muovono indipendentemente e non sono legati al nucleo di un atomo.
La densità qui è talmente alta che non si può più parlare di atomi. In un centimetro cubo di questo strato di crosta si trova una tonnellata di materia.

Sotto a questo strato troviamo la crosta interna, spessa circa un paio di chilometri e più densa dello strato sopra.
Nella crosta interna oltre agli elettroni liberi iniziamo a trovare anche neutroni liberi.

Scendendo ancora più verso l'interno troviamo il nucleo.
Questa zona è il cuore della stella di neutroni ed ha un diametro di circa 10 / 13 km.
La parte esterna del nucleo di una stella di neutroni è molto probabilmente liquido. Qui la pressione alla quale è sottoposta la materia è davvero altissima ed è proprio qua che i neutroni prendono la scena: più del 90% del nucleo esterno è composto da neutroni.
Gli atomi come li conosciamo non riescono più a resistere. Nemmeno i loro nuclei mantengono più le caratteristiche atomiche alla quale siamo abituati.
In questa sfera liquida di circa 10 km di diametro esistono quasi solamente neutroni!

Ma non è finita qua.
Superati i primi 10 km di profondità all'interno del nucleo, e cioè negli ultimi 2 / 3 km, la pressione e la forza di gravità sono talmente alte che gli astrofisici fanno davvero fatica a capire in che stato possa essere la materia.
Questo punto delimita l'inizio del nucleo interno della stella di neutroni.
Qui le particelle elementari si comportano in modo imprevedibile. Il nucleo interno delle stelle di neutroni è il punto più denso dell'universo osservabile. La densità raggiunge probabilmente valori di circa un miliardo di tonnellate per centimetro cubo!
La maggior parte dei fisici concorda sul fatto che nel cuore delle stelle di neutroni ci sia il plasma di quark e gluoni.
Questo brodo di particelle subatomiche può esistere solo a temperature o densità altissime.
Nei primi millisecondi dopo il Big Bang l'universo era talmente caldo da essere permeato di questo plasma. Situazione che è andata via via raffreddandosi creando i primi atomi.
Nel nucleo più interno delle stelle di neutroni potrebbe esserci abbastanza pressione da creare lo stesso plasma!

Cosa centra tutto ciò con le pulsar?
Le pulsar altro non sono che stelle di neutroni con un piano rotatorio molto particolare.
Tutte le stelle di neutroni sono in realtà anche delle pulsar. Ma ciò che le fa diventare pulsar ai nostri occhi è l'inclinazione del loro asse rispetto al nostro punto di osservazione.

Ma ci manca un aspetto essenziale.
Abbiamo detto prima che una stella di neutroni deriva da una stella molto grande, il cui diametro è di qualche milione di chilometri.
Dopo l'esplosione ed il collasso, la stella di neutroni risultante mantiene il momento angolare della sua progenitrice. Peccato però che il suo diametro sia passato da qualche milione di chilometri a poco più di 10.
Questo ha un'effetto potentissimo sulla sua velocità di rotazione che può raggiungere i 700 giri al secondo o più.

Per comprendere meglio questo fenomeno vi invitiamo a guardare questo simpatico video su youtube: il momento angolare

E' semplice intuire quanta energia possa avere un oggetto che ruota così velocemente.
Una parte di questa enorme energia viene rilascia attraverso il forte campo magnetico che avvolge la stella. E il risultato è un fascio costante e potente di energia che viene espulso dai poli del campo magnetico della stella di neutroni.
Benissimo, proprio questo fascio rende le stelle di neutroni anche delle pulsar.
In base all'inclinazione che ha l'asse di rotazione della stella di neutroni ed alla sua velocità, il fascio avrà per noi sulla Terra una intermittenza diversa.
Il video sotto aiuta a comprendere il fenomeno.



Considerata la velocità con la quale ruotano le stelle di neutroni, potete farvi un'idea di quanto velocemente possa "lampeggiare" una pulsar.
Ci sono pulsar che emettono impulsi 1 volta al secondo. Altre, 30 volte al secondo e così via fino ad arrivare a pulsar che emettono impulsi a centinaia di volte al secondo.

Qui sotto vi facciamo ascoltare alcune straordinarie registrazioni fatte dai radiotelescopi.

Ma questa rotazione è destinata piano piano a rallentare. E' un serpente che si morde la coda, più la stella ruota velocemente e più energia disperde. Più energia disperde e prima terminerà la sua rotazione. Si parla comunque di decine milioni di anni.
Un'altra causa che determina il rallentamento di una pulsar è legata al suo raffreddamento.
Mentre una stella di neutroni si raffredda, il suo interno inizia a diventare sempre più "superfluido".
Il superfluido è uno stato della materia che si comporta come un fluido, ma senza l'attrito o la "viscosità" del fluido.
Anche questo cambiamento di stato influenza gradualmente il modo in cui la rotazione della stella rallenta.

Le pulsar sono oggetti straordinari, fari cosmici con ritmi secolari. Oggi ne conosciamo più di 2.000 ed il numero cresce sempre di più. Sono un esempio di quanto l'universo possa stupirci con le sue straordinarie stranezze.
Pulsar PSR B0329+54. Questa è una pulsar classica che pulsa con un periodo di 0,7 secondi ascolta
Pulsar PSR B0833-45. Questa pulsar si trova al centro della nebuloso Vela. Costituita dai detriti dell'esplosione di circa 10.000 anni fa. Questa pulsar ha un periodo di 89 millisecondi e ruota 11 volte al secondo.ascolta
Pulsar PSR B0531 + 21. E' sicuramente la pulsar più famosa perché si trova al centro della nebulosa del granchio: M1. Ruota circa 30 volte al secondo.ascolta
Pulsar PSR J0437-4715. Questa è una pulsar millisecondo che ruota circa 174 volte al secondo.ascolta
Pulsar PSR B1937 + 21. E' la pulsar più veloce conosciuta. Ruota con un periodo di 0,00155780644887275 secondi, cioè o circa 642 volte al secondo. La superficie di questa stella si muove a circa 1/7 della velocità della luce e illustra le enormi forze gravitazionali che impediscono il suo allontanarsi a causa delle immense forze centrifughe.ascolta

domenica 4 novembre 2018

#bestOf2018 #Galassie #Stelle #ViaLattea

La seconda vita della Via Lattea


Oggi, dopo 13,5 miliardi di anni dalla sua nascita, la Via Lattea sta vivendo la sua seconda giovinezza. Dopo un periodo in cui il tasso di formazione stellare è stata molto limitato, la Via Lattea ha iniziato una seconda vita, riprendendo la formare di stelle.

La Via Lattea è la nostra galassia. In questo sito abbiamo parlati di come la vediamo, di come è fatta, di quanto "pesa" e di molti altri suoi aspetti.
Scopri qui tutti questi approfondimenti: La Via Lattea
Oggi aggiungiamo un altro tassello a questo disegno che riprende la nostra galassia in tutto il suo splendore: la sua seconda vita.
Secondo le ultime ricerche infatti, oggi stiamo vivendo in una seconda vita per la Via Lattea.

Ma iniziamo dall'inizio.
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La Via Lattea è una galassia molto vecchia: con i suoi 13,51 miliardi di anni si è formata assieme alle prime galassie dell'universo.
Ha quindi avuto tutto il tempo per evolversi e diventare come gli astrofisici ce la descrivono oggi: una galassia a spirale barrata.
Quello che vediamo oggi, e che vediamo in moltissime altre galassie simili, è il risultato della formazione di miliardi di stelle, nate dall'enorme bolla di gas che costituiva l'embrione primordiale della Via Lattea.
Le innumerevoli stelle che vediamo nel cielo, la striscia bianca che solca i cieli estivi, le splendide nebulose che vediamo nelle foto di Hubble, gli ammassi globulari e quelli aperti: proviene tutto da una delle tante sacche di gas nate dal Big Bang e dell'inflazione.

Le onde d'urto generate dalle prime esplosioni di supernove, che all'inizio della vita della Via Lattea erano numerose, hanno sicuramente aiutato l'intensa formazione stellare dei primi anni (miliardi) della nostra galassia.
Un altro fattore che ha aiutato la formazione delle stelle che vediamo oggi è sicuramente stato lo scontro con piccole galassie satelliti primordiali. Queste piccole galassie hanno creato delle "maree" nei gas della Via Lattea, comprimendoli e innescando le scintille per la formazione di altre stelle.
Tutto questo ha costituito un'era molto frizzante per la nostra galassia.

Oggi gli astrofisici sono abbastanza sicuri che dopo questa era di estrema attività, ci sia stato un periodo dormiente durato due miliardi di anni in cui il tasso di formazione stellare è diminuito notevolmente.

Ora però la tendenza sembra essersi di nuovo invertita e il tasso di formazione stellare è di nuovo in aumento. Praticamente nella Via Lattea stanno ancora nascendo centinaia di milioni di stelle, impedendo alla nostra galassia di diventare sempre più buia e di trasformarsi in un bacino di stelle vecchie e morenti.

Ma cosa si nasconde dietro a questa variazione del tasso di formazione stellare?
La risposta si annida in un fenomeno galattico chiamato "accrescimento da flusso freddo" e nel concetto si "sviluppo galattico a due stadi".

In breve lo scenario è questo.
Tra le galassie troviamo i così detti filamenti galattici: enormi nubi di gas ad alta temperatura, residui ancora immacolati della materia formatasi dopo il big bang e l'inflazione. I margini di questi enormi filamenti sono più freddi rispetto alle altre zone e riescono a penetrare nelle galassie.
Trovi un approfondimento molto interessante sui filamenti galattici a questo link.
Questo flusso freddo non costituisce solo carburante per nuove stelle, ma con l'attrito e la pressione che genera sui gas che già si trovano nella galassia, danno il via all'addensamento necessario ad accendere la formazione stellare.

A questo punto entra in gioco lo sviluppo a due stadi.
Le stelle che popolano le galassie molto giovani sono stelle molto grosse, molto luminose e molto energetiche.
Queste tipo di stelle purtroppo hanno una vita molto breve ed una more violenta: diventano supernovae.
Quando all'interno di una galassia molto giovane le stelle iniziano ad esplodere in supernove, lo shock e le onde d'urto scaldano i gas galattici circostanti bloccando il flusso freddo in entrata.

Ecco che a questo punto la formazione stellare diminuisce drasticamente e la galassia entra in uno stato "dormiente".
In alcuni casi questo periodo segna l'inizio della morte della galassia, i cui gas non riescono più ad accendere stelle e quindi si spengono pian piano diventando galassie oscure.
Ma nella maggior parte dei casi, come è successo alla Via Lattea, questa fase termina quando diminuiscono le esplosioni di supernovae.
A questo punto il gas freddo presente nei bordi dei filamenti ricomincia a fluire dentro la galassia dando il via a nuove formazioni stellari dalle ceneri delle supernovae esplose. Ecco che ha inizio un secondo stadio evolutivo.

E, come diciamo dall'inizio di questo articolo, anche la Via Lattea sta vivendo questa seconda vita.
La storia della Via Lattea può essere analizzata osservando le composizioni elementali delle sue stelle, che sono il risultato della composizione del gas da cui sono formate.
Osservando le stelle della Via Lattea, ci si accorge che possono essere divise in due gruppi con composizioni chimiche diverse.
Un gruppo è costituito da stelle ricche di elementi come ossigeno, magnesio e silicio, detti anche elementi alfa.
Mentre nell'altro gruppo c'è una grande abbondanza di ferro.

Ecco quindi dimostrato che la Via Lattea è nata quando i flussi di gas freddo si sono intensificati verso quello che era la nostra proto galassia, portando alla formazione della prima generazione di stelle.
Questo gas conteneva elementi alfa, prodotti anche da supernova di tipo II: Stelle molto massicce, nate ai primordi dell'universo, che al termine della loro breve ma intensa vita subiscono un collasso del nucleo per poi esplodere rilasciando questi elementi nel mezzo intergalattico.
Questo ha portato alla prima generazione di stelle ricche di elementi alfa.

Poi, circa 7 miliardi di anni fa, la formazione stellare ha subito uno stop, fino a circa 5 miliardi di anni fa, quando hanno iniziato ad apparire un alto numero di supernove di tipo 1A, causate da sistemi binari in cui una nana bianca attira a se il materiale dal suo compagno.
Queste esplosioni hanno iniettato il ferro nel gas intergalattico e ne hanno modificato la composizione elementare.
Nel corso del tempo, questo gas intergalattico ha iniziato a raffreddarsi e ha iniziato a rifluire all'interno della galassia portando alla formazione di una seconda generazione di stelle.
Il Sole stesso, è ricco di ferro ed appartiene a questa generazione di stelle.
Puoi approfondire in dettaglio cosa porta all'esplosione di supernove in questo nostro approfondimento: Cosa sono le supernove e perché sono così importanti per l'uomo