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M67 e la scoperta delle “frequenze piatte”: un nuovo strumento per comprendere l’evoluzione stellare

Un nuovo studio pubblicato su Nature (Bellinger et al., 2024) ha identificato una caratteristica sorprendente nelle oscillazioni acustiche di stelle in fase avanzata di evoluzione. Analizzando 27 stelle subgiganti e giganti rosse dell’ammasso aperto M67, gli autori hanno individuato un plateau nelle “piccole separazioni” sismiche, legato alla profondità della zona convettiva. Un risultato che apre la strada a nuove stime di massa e età per le stelle giganti rosse nel campo.


Le oscillazioni acustiche: la voce interna delle stelle

Le oscillazioni di pressione (p-mode) nelle stelle simili al Sole sono causate dalla convezione superficiale. Le frequenze delle onde acustiche dipendono dalla struttura interna: le cosiddette “large separations” (Δν) misurano la densità media, mentre le “small separations” (δν₀,₂) – la distanza tra i modi di grado ℓ=0 e ℓ=2 – riflettono le condizioni nel nucleo. Queste ultime sono particolarmente utili per stimare l’età delle stelle nella sequenza principale.

Con l’evoluzione stellare però, quando il nucleo diventa inerte e la convezione si approfondisce, le small separations perdono il legame diretto con il nucleo e si credeva diventassero proporzionali a Δν, perdendo potere diagnostico. Ma le nuove osservazioni smentiscono questa ipotesi.


Una firma nel diagramma C–D: il plateau delle frequenze

Utilizzando i dati della missione Kepler/K2, il team ha ottenuto spettri ad alta precisione per un campione uniforme di stelle appartenenti all’ammasso M67 (NGC 2682), un sistema noto per la sua età ben determinata (circa 3.95 miliardi di anni) e una popolazione stellare omogenea.

Nel diagramma asterosismico C–D (Δν contro δν₀,₂), gli autori hanno individuato un plateau ben definito tra 17 e 22 μHz, un comportamento inaspettato che coincide con l’approfondirsi della zona convettiva dell’inviluppo. Questa discontinuità chimica interna provoca un’anomalia sismica nota come “acoustic glitch”, ovvero un’impronta nel profilo delle frequenze acustiche.


Il ruolo degli istituti di ricerca coinvolti

Lo studio è stato guidato da Earl P. Bellinger del Max Planck Institute for Astrophysics in collaborazione con scienziati di:


L’importanza dell’overshooting convettivo

Il team ha confrontato i dati con modelli teorici variando il fattore di “overshooting”, cioè il grado con cui i moti convettivi superano i confini stabiliti. Solo il modello con overshooting solare calibrato riproduce correttamente il plateau osservato.

Come affermano gli autori: “Il plateau sismico osservato nel diagramma C–D fornisce un nuovo vincolo sulla profondità raggiunta dalla zona convettiva e sulla composizione chimica interna delle stelle giganti.” — Bellinger et al., 2024


Un nuovo indicatore di massa e età stellare

Il plateau non è esclusivo di M67. Simulazioni su stelle con metallicità solare e masse tra 0.8 e 1.6 M⊙ mostrano un comportamento simile. Poiché la posizione del plateau varia con la massa, il diagramma C–D può essere utilizzato per datare stelle rosse isolate, fornendo nuovi strumenti per ricostruire l’evoluzione stellare e la cronologia della Via Lattea.

Fonte: NATURE

L’Unione Astrofili Napoletani Compie 50 anni di Attività

A cura di Edgardo Filippone

Dalla metà degli anni 70 dello scorso secolo, l’Italia fu attraversata da un’onda di interesse verso l’astro­nomia e, più in generale, le materie legate allo spazio, a seguito delle prime imprese spaziali e, in parti­colare, dell’enorme sforzo in campo astronautico da parte degli USA e dell’URSS. Il risultato più concreto è stata la costituzione di associazioni di appassionati a questa materia che avevano come obiettivo lo studio e l’osservazione del cielo. È in questo contesto che il 28 dicembre 1974 è stata costituita in Napoli, con atto privato, l’Unione Astrofili Napoletani (UAN).

Scansione dell’originale del verbale della prima riunione e della costituzione dell’UAN.

I 12 soci fondatori, alcuni pro­venienti da precedenti esperienze as­sociative, si incontrarono per gettare le basi per un’associazione che tenes­se a cuore non solo lo studio dell’A­stronomia e delle discipline affini, sia dal punto di vista sperimentale che teorico, ma anche la divulgazione di questa materia al più vasto pubblico e il sostegno alla didattica scolastica.

Sin dall’inizio, la scelta degli obiettivi dell’associazione è stata di apertura a tutti gli interessati, qualsivoglia fosse il loro livello di interesse, cercando di raccogliere i cultori ma anche i curiosi dell’astronomia e delle scienze affini, in un’ottica di associazione generali­sta che ponesse sullo stesso piano le attività osservative con quelle cultu­rali in senso più ampio, dall’Astrono­mia Culturale e dalla Gnomonica sino all’osservazione e allo studio di luna, pianeti, stelle variabili e, più recente­mente, degli esopianeti, con osservazioni visuali, digitali, fotometriche e radioastrono­miche.

Dopo aver festeggiato lo scorso 28 dicembre 2024 il cinquantesimo anniversario dalla fondazione, il Consiglio Direttivo dell’UAN ha deciso di dedicare tutto il corrente anno per ricordare il primo anno di attività dell’UAN, attraverso l’organizzazione di varie attivi­tà a livello locale e nazionale, come il LVIII Congresso della Unione Astrofili italiani (UAI), il IX Convegno Annuale della Sezione Didattica della UAI (vedi box) e il XXXIII Convegno Nazionale del Gruppo Astronomia Digitale.


Ripercorrere i cinquanta anni di ininterrotta attività della UAN e fare una scelta tra quanto realizzato non è cosa facile. In questi 50 anni oltre 2600 appassionati hanno aderi­to all’UAN; alla data odierna, sono regolarmente iscritti 210 soci. Come in altre realtà simili, c’è un gruppo di soci che, con entusiasmo e dedizio­ne, gestiscono l’insieme delle attivi­tà che negli anni si sono ampliate, uscendo fuori dal territorio cittadino e proiettandosi nella più ampia Città Metropolitana di Napoli ed oltre. Qui di seguito sono riportate alcune delle realizzazioni più significative che hanno segnato questi anni e che rappresentano in modo concreto il risultato dell’impegno di tanti soci. Infatti, i risultati conseguiti sono il frutto di una attività di collaborazione e condivisione che, pur partendo da una proposta avanzata da un singolo socio, hanno trovato la loro realizza­zione grazie al contributo di più soci. Poiché tanti sono stati i soci che si sono avvicendati sia nella composi­zione dei consigli direttivi sia nelle varie attività sperimentali e culturali, non è qui possibile darne un elenco esaustivo senza rischiare di dimenti­carne qualcuno. Di seguito è l’elenco dei Presidenti che si sono succedu­ti alla direzione dell’associazione in questi cinquant’anni, in ordine alfabetico: Edgardo Filippone, Francesco Franchini, Luca Orazzo, Franco Ruggieri, Emilio Tagliaferri, Andrea Tomacelli.
Già dopo qualche mese dalla fondazione, furono intrapresi con­tatti con l’Osservatorio Astronomico di Capodimonte (OACN), all’epoca diretto dal professor Mario Rigutti, che in altre occasioni aveva dimo­strato il suo interesse ad accoglie­re in Osservatorio appassionati di astronomia partenopei. Nel marzo del 1976 i rapporti si concretizzarono con l’accogliere soci dell’UAN all’in­terno dell’OACN, con la possibilità di utilizzare in autonomia un rifrattore storico con tripletto obiettivo da 180 mm f:17 costruito da Fraunhofer agli inizi dell’ ‘800, posto nella Torre Ovest sul piazzale dell’Osservatorio. Iniziò quindi il coinvolgimento della UAN in attività di divulgazione al pubbli­co e alle scuole dell’astronomia, in collaborazione anche con la Società Astronomica Italiana. Questa colla­borazione, precedentemente rico­nosciuta con uno scambio di lettere tra il Direttore dell’Osservatorio e il Presidente dell’UAN, si tramutò nel 1992 in una convenzione ufficiale tra l’OACN e l’UAN con la quale si dava all’associazione la disponibilità d’uso di un locale dove riunire i soci per scopi esclusivamente legati allo studio dell’Astronomia, di un locale dove riunire i soci e di due cupole sul terrazzo dell’osservatorio dove porre le attrezzature dell’associazione. La sede può accogliere sino a 25 persone e ospita la biblioteca dell’UAN oltre che il sistema di videoproiezione per le riunioni, che si tengono quasi quoti­dianamente da parte dei vari Gruppi e Sezioni che raccolgono i soci con interessi comuni.

Sede Sociale dell’UAN ospitata nel locale sottostante la Torre Ovest con la biblioteca.
Interno della Cupola Est con il telescopio
Celestron C11 dell’UAN su montatura
10Micron GM2000.

Nelle due cupole sul terrazzo dell’OACN sono presenti telescopi dell’UAN, impiegati per le osservazioni dei soci e coinvolti in attività di partecipazione a progetti di ricerca amatoriali e di professionisti. Inoltre, sempre in Osservatorio, l’UAN ha installato più di recente una stazione remotizzata intitolata ad Attilio Colacevich, primo astronomo dell’OACN a introdurre l’osservazione fotometrica delle stelle negli anni ’50. La stazione a tetto scorrevole permet­te di fare osservazioni digitali del cie­lo in remoto, con un telescopio SC da 250 mm f:6,3. Con questo strumento, soci aderenti alla Sezione Esopianeti e Stelle Variabili oltre a seguire alcuni programmi osservativi di esopianeti hanno scoperto alcune stelle variabili a corto periodo.

Stazione osservativa “Colàcevich” progettata
e costruita dall’UAN col tetto scorrevole
aperto e vista del telescopio remotizzato
Meade SC 250 mm f:6,3. In secondo piano la
Cupola Est dell’OACN.


La città di Napoli ospita il più grande museo delle scienze dell’Ita­lia meridionale: si tratta della Città della Scienza, che dal 1988 organizza ogni anno la manifestazione Futuro Remoto, visitata da migliaia di curiosi di ogni età. L’UAN partecipa ininterrot­tamente dal 1983 con osservazioni e una postazione fissa dove sono svolti semplici esperimenti che coinvolgono i visitatori.

Durante tutto l’anno l’UAN propone almeno un’attività al mese di osservazione del Sole e dimostrazioni su teoria e pratica d’uso di orologi so­lari, assieme a una presentazione nel grande planetario Digistar della Evans & Sutherland da 120 posti. Anche con Città della Scienza l’UAN ha in essere una convenzione per la progettazione e lo svolgimento di attività di divulga­zione scientifica rivolta in particolare agli studenti delle scuole di ogni ordi­ne e grado. Recentemente, particolare successo ha avuto l’attività di gami­fication ed escape room, proposte di soci del Gruppo Costellazioni per la prima volta proprio alle ultime edizio­ni di Futuro Remoto. Proprio il Gruppo Costellazioni è stato l’artefice della trasformazione delle costellazioni della cultura occidentale in altre che rispecchiano la cultura partenopea: sono così nate le costellazioni napoleta­ne, che sono state accolte ed inserite tra le costellazioni di varie culture disponibili nel programma di plane­tario digitale Stellarium e scaricabili gratuitamente dal sito stellarium.org.

 

Orologio Solare, Piazzale Tecchio a Napoli.
Torre del Tempo e della Vita, l’elemento
centrale alto 29m è lo gnomone
dell’orologio solare progettato dall’UAN.

Un altro campo dell’astronomia dove sin dalla costituzione dell’UAN si sono cimentati soci dell’associazione è stata l’attività di studio e progetta­zione di orologi solari, portata avanti dalla Sezione Gnomonica. Nel 1990, in occasione dei mondiali di calcio, l’UAN fu contattata al fine di progetta­re un orologio solare orizzontale che sarebbe stato installato nell’area di Piazzale Tecchio prospiciente lo sta­dio San Paolo, oggi stadio Maradona e l’ingresso della Mostra d’Oltremare. Il progetto fu approvato e l’installazione gnomonica è risultata tra i più grandi orologi solari orizzontali italiani dell’e­ra moderna, con il suo gnomone alto 29 m. Altre installazioni gnomoniche curate dall’UAN sono stati i rifacimen­ti nel 1980 di due orologi solari verticali per il Castello borbonico nel Parco Gussone della Reggia di Portici e nel 2015, in occasione della risistemazio­ne del giardino prospiciente la Reggia stessa, sede dal 1864 della Reale Scuola di Agricoltura, poi della Facoltà di Agraria e dal 2012 del Dipartimento di Agraria dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, la progettazione di un orologio azimutale-analemmati­co, oggi facente parte del Museo delle Scienze Agrarie. L’orologio è diventato un elemento caratterizzante di questo giardino e della Reggia, meta di turisti oltre che di scolaresche in visita al sito storico.

Orologio azimutale-analemmatico progettato
dall’UAN e installato nel giardino
verso il mare della Reggia borbonica a
Portici, Napoli.

Sempre per quanto riguarda le attività di Astronomia Culturale, sin dalla fondazione dell’UAN soci interessati all’archeoastronomia hanno portato avanti ricerche sul campo per rilevare e studiare l’orien­tamento e l’allineamento di templi e chiese presenti nell’area campana e regioni limitrofe, per trovarne relazio­ni con particolari fenomeni astrono­mici, principalmente con i solstizi e gli equinozi. In questo contesto sono stati scoperti, in particolare. due ca­lendari lunari nel parco archeologico di Cuma, nelle vicinanze del cosiddet­to antro della Sibilla Cumana.

La fotografia degli oggetti celesti e sempre stata al centro dell’attenzione del mondo della astrofilia. Purtroppo, la città di Napoli e i comuni limitrofi sono segnati da un forte inquinamen­to luminoso e atmosferico: all’epo­ca dell’astrofotografia basata sulle pellicole non era possibile pensare di ottenere immagini almeno sufficienti degli oggetti del profondo cielo dalla città. Tuttavia, in questi ultimi anni, la rivoluzione digitale ha consentito agli astrofili che abitano in zone segnate dall’inquinamento di ottenere risul­tati impensabili solo vent’anni fa. La Sezione Astrofotografia dell’UAN si è impegnata da una parte a dare un supporto a quanti siano interessati all’astrofotografia digitale e dall’altra a sviluppare tecniche al fine di ottene­re i migliori risultati sotto i cieli della città. Così è nato il progetto “Il cielo possibile”, basato sull’impiego di filtri e di tecniche di ripresa che riducano al massimo gli effetti dell’inquina­mento, rendendo possibile ottenere immagini soddisfacenti di oggetti del profondo cielo. Il progetto si è tramu­tato in una serie di roll up riportanti alcune foto esplicative dei risultati ot­tenibili dalla città, che sono mostrati nei luoghi dove l’associazione organiz­za attività pubbliche, per promuovere l’osservazione digitale anche dalla città, senza per altro rinunciare alle trasferte e star party che, però, posso­no essere fatte solo in alcuni periodi dell’anno e in luoghi lontani dalla propria postazione “casalinga”.

 

Planetario progettato e realizzato da
soci dell’UAN per l’Istituto Comprensivo
Virgilio 4 di Scampia, Napoli.

L’attività di divulgazione e di soste­gno alla didattica della UAN è stata ri­volta anche alle zone del disagio della città di Napoli, con eventi portati nella periferia della città. In questo conte­sto è stato dato avvio ad una collabo­razione con l’Istituto Comprensivo Virgi­lio 4 del quartiere Scampia. Qui, circa dieci anni fa un gruppo di soci ha realizzato un planetario, costruendo completamente la struttura reggente una cupola di 3 metri di diametro, anch’essa realizzata ex novo in vetro­resina, posizionandolo poi all’interno di un’aula. Il proiettore del planetario è di tipo analogico, modello GOTO3. Il planetario è stato inaugurato nel 2016 e in questi anni è stato impiegato per dimostrazioni agli studenti della scuola elementare e media, guidati da insegnanti per i quali l’UAN ha orga­nizzato incontri di addestramento all’uso del planetario e di illustrazione dei sistemi di coordinate e di astrono­mia di base, utili per le dimostrazioni agli studenti. Al fine di organizzare al meglio le attività di sostegno alla didattica, è stato costituito il Gruppo Didattica UAN al quale partecipano docenti iscritti all’associazione, che coniugano quindi il loro interesse per l’astronomia in qualità di docenti e anche come astrofili, partecipando attivamente anche alle attività di divulgazione al pubblico e di osserva­zione al telescopio.


IX Convegno Nazionale di Didattica dell’Astronomia UAI, organizzato dall’Unione Astrofili Napoletani (UAN), ha avuto luogo presso l’Osservatorio Astronomico di Capodimonte. Questa sede, simbolica e strategica, è un punto di riferimento per gli appassionati di astronomia e osservazioni celesti.
Il convegno ha avuto con la presentazione delle attività della Sezione Nazionale di Didattica dell’Astronomia UAI mentre un momento significativo è stato l’intervento di Edgardo Filippone, che ha illustrato l’impegno dell’UAN nel campo della didattica, sono seguite le diverse presentazioni, che hanno
coinvolto docenti ed astrofili, si sono concentrate su esperienze didattiche innovative e approcci personalizzati, offrendo spunti interessanti per l’insegnamento dell’astronomia.
Nel pomeriggio, una visita guidata dell’Osservatorio ha offerto ai partecipanti l’opportunità di osservare il Sole attraverso un telescopio.
Il convegno ha rappresentato un’occasione preziosa per approfondire la didattica dell’astronomia, creando un ponte tra conoscenza teorica e applicazione pratica, il tutto in un contesto di grande fascino e tradizione scientifica e sotto il Sole della bella Napoli. Tutti i presenti hanno ricevuto in omaggio una copia della rivista Coelum Astronomia, era presente anche la Direttrice Molisella Lattanzi, un gesto che ha sottolineato l’importanza della condivisione della conoscenza e della passione per l’astronomia.


L’articolo è pubblicato in COELUM 273 VERSIONE CARTACEA

Un pianeta freddo attorno a una stella morta: il JWST svela l’atmosfera di WD 0806-661 b

Il pianeta WD 0806-661 b ruota intorno alla stella nana (A). Crediti: NASA

Nell’Universo post-stellare, là dove le stelle si spengono e restano come fioche nane bianche, può accadere qualcosa di straordinario: un pianeta sopravvive, e la sua atmosfera continua a raccontare la sua storia. È il caso di WD 0806-661 b, un esopianeta freddissimo, la cui atmosfera è stata studiata per la prima volta in dettaglio grazie alla straordinaria sensibilità del James Webb Space Telescope (JWST).

Il contesto: un campo ancora inesplorato

Gli esopianeti che orbitano attorno a nane bianche – le stelle giunte al termine del loro ciclo evolutivo – sono oggetti estremamente rari e difficili da osservare. La loro atmosfera, in particolare, rappresenta una sfida quasi impossibile per l’osservazione diretta. In questo contesto, WD 0806-661 b, scoperto da K. L. Luhman et al. nel 2011, rappresenta un caso eccezionale: un oggetto planetario a 2500 unità astronomiche dalla sua stella madre, con una temperatura stimata tra i 300 e i 345 K, simile a quella di un frigorifero.

Il ruolo cruciale del JWST

Lo studio, condotto da un team internazionale guidato da D. Barrado, H. Kühnle, Q. Changeat, B. E. Miles e altri, ha utilizzato lo spettrometro a bassa risoluzione MIRI-LRS (Mid-InfraRed Instrument – Low Resolution Spectrometer) a bordo del JWST, insieme all’Imager MIRI per misure fotometriche a 12.8, 15, 18 e 21 μm. I dati sono stati acquisiti nell’ambito del programma GTO 01276 (PI: Lagage), il 14 luglio 2023.

Un’atmosfera fatta di metano, acqua e ammoniaca

Attraverso un’elaborazione sofisticata dei dati e un’analisi di retrieval basata sul codice TauREx (Al-Refaie et al. 2021), gli scienziati sono riusciti a determinare la composizione atmosferica del pianeta. Sono state rilevate tre molecole chiave:

  • Metano (CH₄)
  • Ammoniaca (NH₃)
  • Vapore acqueo (H₂O)

Queste molecole definiscono una tipica atmosfera da “Giove freddo”, simile a quella dei giganti gassosi del Sistema Solare. I rapporti tra gli elementi principali mostrano un valore C/O = 0,34 ± 0,06 e N/O = 0,023 ± 0,004, in linea con altri oggetti della classe Y0, freddi e poco luminosi.

Nessuna nuvola… per ora

Nonostante il profilo temperatura-pressione del pianeta attraversi la curva di condensazione dell’acqua, l’analisi non ha rilevato la presenza di nubi di ghiaccio d’acqua o ammoniaca. Anche l’eventuale presenza di foschia o particelle opache è risultata trascurabile. Il modello privo di nuvole risulta quello statisticamente più solido.

Il mistero della massa e la chimica dell’ammoniaca

Una delle sorprese maggiori emerse dallo studio riguarda la massa del pianeta, stimata tra 0,45 e 1,75 masse gioviane: un valore significativamente più basso di quanto previsto dai modelli evolutivi, che la collocavano tra 6,3 e 9,4 MJ. Questo potrebbe significare che WD 0806-661 b è un oggetto giovane formatosi successivamente alla morte della stella madre. Una possibilità affascinante è che sia stato catturato gravitazionalmente dal sistema.

Altro elemento inaspettato è l’aumento dell’ammoniaca agli alti strati atmosferici, un comportamento che i modelli chimico-fisici faticano a spiegare. Si ipotizzano meccanismi dinamici non ancora compresi, come onde di gravità o convezione di tipo diabatica.

Una combinazione futura di osservazioni con lo strumento NIRSpec potrebbe fornire dati complementari sulle nubi e migliorare i vincoli su massa e composizione. I risultati ottenuti mettono in evidenza l’importanza di modelli atmosferici sempre più raffinati, che integrino anche scenari di formazione post-stellare.

Fonte: The Astrophycal Journal Letter

C/2025 F2 SWAN, UNA NUOVA BRILLANTE COMETA

Una nuova cometa sta attirando l’attenzione di astronomi professionisti e amatoriali: si tratta della C/2025 F2 (SWAN), scoperta di recente grazie alle immagini della camera SWAN (Solar Wind Anisotropies), montata a bordo della sonda SOHO, frutto della collaborazione tra NASA ed ESA. Prima di ricevere la designazione ufficiale dal Minor Planet Center (MPC), la cometa era conosciuta con il nome provvisorio SWAN25F.

Uno dei co-scopritori è l’astrofilo australiano Michael Mattiazzo, che aveva già individuato una cometa nel 2020 utilizzando lo stesso metodo, ovvero analizzando le immagini SWAN pubblicamente accessibili.

Dopo la conferma è stata “battezzata” C/2025 F2 SWAN.

L’ oggetto è molto promettente ed è già stato valutato tra l’ottava e la nona magnitudine. Il perielio è previsto il primo maggio, con un passaggio a circa 50 milioni di chilometri dal Sole. In quel momento la F2 SWAN potrebbe raggiungere la quinta magnitudine, forse la quarta, diventando teoricamente visibile ad occhio nudo. Le condizioni prospettiche però ben difficilmente permetteranno di avvistarla senza strumenti.

Di certo la cometa si renderà visibile in piccoli binocoli sotto cieli ideali. Attualmente l’oggetto si trova all’interno del Quadrato di Pegaso, mentre dal 13 aprile si trasferirà in Andromeda.

Occorre anche ricordare in questi giorni la luna disturba non poco le osservazioni e lo farà fino a dopo il 20 aprile. In questo periodo le sessioni andranno condotte poco prima del termine della notte astronomica.

Dal giorno 24, senza Luna, troveremo l’ “astro chiomato” in condizioni migliori dopo il tramonto tra le stelle del Triangolo, anche se sarà sempre più basso sull’orizzonte, tanto che a inizio maggio, quando avvicinerà le Pleiadi, non sarà facile rintracciarlo e successivamente impossibile.

Percorso della cometa C/2025 F2 SWAN dall’11 aprile al 05 maggio.

La C/2025 F2 SWAN arriva in un periodo poverissimo di comete luminose e vale senz’altro la pena fare qualche sacrificio per seguire il suo scomodo ma interessantissimo transito, che potrebbe riservare emozioni e sorprese.  

Secondo il professor Paul Wiegert del dipartimento di fisica e astronomia della Western University (Canada), si ritiene che C/2025 F2 provenga dalla Nube di Oort, una regione remota del sistema solare popolata da miliardi di corpi ghiacciati, situata tra 2.000 e 5.000 unità astronomiche (AU) dal Sole.

La cometa è stata già fotografata da diversi astrofili, come Rolando Ligustri, che ha utilizzato un telescopio remoto nello Utah.

La cometa SWAN25F (c/2025 F2 SWAN), visibile in questa immagine, è stata fotografata dall’astrofilo Rolando Ligustri utilizzando un telescopio remoto situato nello Utah.

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Le Pleiadi: un laboratorio dinamico

Le Pleiadi (M45) tratte dall'archvio PhotoCoelum di Michele Bernardo.

Le Pleiadi, uno degli ammassi stellari aperti più noti e facilmente osservabili nel cielo notturno, non sono solo uno spettacolo per gli occhi. Secondo uno studio condotto da R. Liu et al. (2025), rappresentano anche un laboratorio ideale per comprendere i complessi meccanismi dinamici che regolano l’evoluzione interna degli ammassi stellari. Il lavoro, frutto della collaborazione tra diversi istituti tra cui la Chinese Academy of Sciences e l’Università di Peking, si concentra in particolare sulla distribuzione delle stelle binarie e su come esse vengano influenzate dalla dinamica gravitazionale interna del sistema.

Un ammasso giovane, ma già in fermento

Le Pleiadi contano oltre 1400 membri stellari (Lodieu et al. 2019; Hunt & Reffert 2023) e si trovano a una distanza di circa 135 parsec (circa 440 anni luce) dalla Terra. Nonostante siano relativamente giovani — circa 100 milioni di anni (Gossage et al. 2018; Niu et al. 2020) — mostrano già segni evidenti di segregazione in massa, cioè una tendenza delle stelle più massicce a spostarsi verso il centro dell’ammasso.

La particolarità di questo studio è l’attenzione riservata alle stelle binarie non risolte, ovvero sistemi di due stelle troppo vicine per essere distinte singolarmente con i normali strumenti ottici. Utilizzando i dati astrometrici di Gaia DR3 e fotometrici del catalogo 2MASS, i ricercatori hanno identificato oltre mille stelle della sequenza principale, classificandole come singole o binarie tramite un modello statistico avanzato.

Distribuzione delle stelle della sequenza principale (MS) nelle Pleiadi. Il colore indica la probabilità che una stella faccia parte di un sistema binario, mentre la dimensione dei simboli rappresenta la massa della stella. I cerchi pieni e tratteggiati indicano rispettivamente il raggio che racchiude metà della massa dell’ammasso (rh), secondo questo studio, e il raggio mareale (rt) riportato da J. Alfonso e A. García-Varela (2023).

Segregazione in massa e disgregazione delle binarie

I risultati mostrano che le stelle binarie tendono a essere più massicce rispetto alle stelle singole, confermando precedenti osservazioni (Bouy et al. 2015). Ma c’è di più: quando si analizza la distribuzione radiale — cioè la distanza dal centro dell’ammasso — emerge un quadro complesso. Le stelle più massicce, singole o binarie, si trovano prevalentemente nel nucleo centrale dell’ammasso, segno di una segregazione in massa in atto. Tuttavia, le binarie risultano distribuite in modo più disperso rispetto alle singole nella stessa fascia di massa.

Questo suggerisce che, nelle regioni centrali dell’ammasso, le interazioni dinamiche sono così intense da disgregare molte delle coppie binarie, soprattutto quelle composte da stelle meno massicce o con legami gravitazionali deboli. È una chiara firma del processo di disgregazione dinamica delle binarie, che si affianca alla segregazione in massa nel modellare la struttura dell’ammasso.

Diagramma colore–magnitudine delle stelle nella regione delle Pleiadi, basato sui dati fotometrici di Gaia. I punti grigi rappresentano le stelle di campo (cioè non appartenenti all’ammasso). I cerchi indicano le stelle della sequenza principale (MS) delle Pleiadi, con il colore che esprime il rapporto di massa tra i componenti nel caso di sistemi binari. Le linee rosse continua e tratteggiata mostrano rispettivamente le isocrone empiriche per stelle singole e per sistemi binari, derivate dalla Tabella 3 del Paper I.

La curva fb–R: un indicatore chiave

Uno degli strumenti chiave dell’analisi è la curva fb–R, che descrive la variazione della frazione di binarie (fb) in funzione della distanza dal centro (R). Il profilo osservato nelle Pleiadi è bimodale: la frequenza di stelle binarie è alta sia nel nucleo che nella periferia, mentre cala nelle zone intermedie.

Dividendo la popolazione in stelle di massa più bassa e più alta, emerge un doppio effetto:

  • Le stelle meno massicce mostrano un aumento della frequenza binaria con la distanza dal centro, coerente con il fatto che le coppie meno legate vengono facilmente disgregate nella regione centrale.
  • Le stelle più massicce, invece, mostrano una frequenza binaria più alta al centro. Questo è dovuto al fatto che le stelle più pesanti si spostano naturalmente verso il centro con l’evoluzione dinamica, portando con sé un’alta incidenza di sistemi binari.

Questo comportamento è stato previsto anche da simulazioni numeriche come quelle di Geller et al. (2013, 2015) e osservato in altri ammassi come NGC 1805 nella Grande Nube di Magellano (Li et al. 2013).

Nessun bisogno di un’origine “primordiale”

I ricercatori sottolineano che non è necessario ipotizzare che le Pleiadi siano nate con una concentrazione iniziale di binarie nel nucleo. I fenomeni osservati possono essere spiegati interamente come effetto dell’evoluzione dinamica interna, inclusa la formazione di nuove binarie attraverso interazioni a tre corpi (Converse & Stahler 2010) e il progressivo “indurimento” dei sistemi binari più stabili (Heggie 1975).

Fonte: The Astrophycal Journal Letters

Filosofia della Cosmologia – Alcune Riflessioni alla Luce del Pensiero di Jacques Merleau-Ponty

A cura di Giovanni Macchia

 

La vocazione del filosofo è di essere portatore del Tutto. Mentre gli altri si limitano a una specialità, a una parte, egli s’incarica della totalità. Dovrebbe conoscere […] le nozioni e le applicazioni degli altri uomini e specialmente degli esseri elitari, nella politica, nella religione, nelle tecniche e nelle arti; pensare a tutto, pensare il Tutto, ammesso che sia possibile… Poi, enucleare da questa ipotesi imperfetta una regola di vita, una saggezza… Naturalmente è un ideale irrealizzabile, soprattutto ai tempi nostri… Ma la filosofia viene definita da questa impossibilità.
Jean Guitton

Abstract

La filosofia dovrebbe incaricarsi – perlomeno secondo il filosofo francese Jean Guitton – di pensare il tutto, di studiare la totalità. In ambito scientifico, la disciplina che ha lo stesso compito – certo con le dovute e innumerevoli differenze concernenti sia, genericamente, il concetto di “totalità”, sia gli approcci alle rispettive ricerche – è la cosmologia. Questa comunanza d’interessi, solo parziale ma significativa, ci spinge a ipotizzare che la filosofia, per realizzarsi pienamente, avrebbe bisogno della cosmologia, o almeno delle sue conoscenze più fondamentali riguardanti il cosmo fisico in cui siamo tutti noi immersi; al contempo, anche la cosmologia avrebbe bisogno della filosofia per approfondire il suo sguardo sull’universo. In questo articolo introdurrò brevemente solo questa seconda tesi, accennando poi al pensiero di uno dei suoi massimi interpreti: il filosofo e storico della scienza francese Jacques Merleau-Ponty.


Cenni a un approccio filosofico alla cosmologia


La cosmologia è la scienza che forse, più di ogni altra, ha bisogno della filosofia. Si pensi alla sua stessa tipica definizione: la cosmologia studia la struttura su larga scala dell’universo, dove con quest’ultimo termine s’intende tutto ciò che – in senso fisico – esiste, è esistito e per certi versi esisterà, pertanto l’universo è considerato come un sistema totale e unico, e con una sua storia. Si dice anche che la cosmologia studia l’universo come un tutto, o nel suo insieme, vale a dire essa non s’interessa direttamente dei corpi celesti (pianeti, stelle, galassie, e persino ammassi di galassie e superammassi) presenti nel cosmo, che del resto vivono a “piccole” scale rispetto alla “totalità”. Di questi corpi se ne occupa l’astronomia, osservandoli e descrivendone le proprietà, i raggruppamenti, i moti apparenti e reali, ecc., mentre l’astrofisica cerca di interpretare questi corpi e i fenomeni che li riguardano in termini di leggi fisiche note, che essa applica a modelli più o meno semplificati dei sistemi osservati. Invece, scopo principale dell’analisi della cosmologia è di ottenere una descrizione fisica coerente dell’universo nella sua interezza, dunque tentando di includere anche la sua parte inosservabile, tramite modelli che fanno uso di branche della fisica nota, modelli – si badi – di necessità estremamente semplificati, data l’enorme complessità del reale. Dunque la ricerca cosmologica spazia dalle leggi naturali, che permeano i corpi celesti in relazione al cosmo, alla sua struttura geometrica e topologica, dalle sue dimensioni spaziali e temporali alla sua formazione, evoluzione ed eventuale fine, inclusi ovviamente i fenomeni accaduti nel suo lontano passato che hanno dato luogo alla sua attuale conformazione.


È evidente la difficoltà di cogliere propriamente il significato dell’universo come un tutto, sia a livello spaziale (e topologico), sia temporale, sia nei suoi aspetti osservabili, sia nelle interconnessioni fra le sue parti. Del resto l’universo come un tutto non è certo dato dalla totalità degli oggetti, dei sottosistemi, dei processi ed eventi appartenenti all’universo osservabile. Quest’ultimo è soltanto una porzione di un sistema ovviamente più inclusivo che non è però “quantificabile” estendendo, fino a un limite a tutt’oggi del tutto imprecisato, il dominio dell’universo osservabile. Si ha bisogno, insomma, di un “salto” teorico; in altre parole, per rappresentare la composizione e la struttura dell’universo come un tutto bisogna costruirsi un sistema concettuale – il più comprensivo e globale possibile, che incarni la singola totalità integrata degli oggetti e dei processi fisici – che assuma la forma, come già detto, di un modello cosmologico. Un tale modello specifica, quindi, come l’universo come un tutto debba essere concepito, e come, a partire da questo, si possano poi comprendere anche i fenomeni nelle regioni relativamente più ristrette dell’universo osservabile.

Non è solo per mezzo, allora, dell’osservazione astronomica e dei dati che essa mette a disposizione che si può cogliere quel significato del concetto di “universo” al quale la cosmologia anela, ma è grazie all’adozione di un certo modello cosmologico, e quindi, in ultima istanza, alla nostra decisione di adottarne uno piuttosto che un altro. E il fatto importante, come sottolinea il filosofo Milton Munitz, è che “questa decisione si basa in fondo su una visione filosofica del ruolo epistemologico svolto da tali modelli cosmologici” (1990, p. 154)2. Ovviamente, la validità di un modello cosmologico è valutata soprattutto sulla base di evidenze e “riscontri fisici” riguardanti: osservazioni e misurazioni di oggetti e strutture cosmiche, analogie con altri sistemi fisici “minori”, concetti e modelli matematici e geometrici, leggi fisiche ed equazioni riguardanti aspetti “locali” dell’universo, e così via. Però, il cuore epistemologico e, più generalmente filosofico, di quella scelta rimane.
Per giunta, data l’impossibilità di manipolare l’universo, di variarne le condizioni iniziali, di riprodurne le altissime energie protagoniste di alcune sue fasi, di analizzarne l’evoluzione da altre posizioni spaziali e in altre epoche temporali e, quindi, di “vedere” le sue prime fasi o le sue più lontane distanze, insomma data l’impossibilità di rendere la cosmologia una scienza direttamente sperimentale, risulta inevitabile il bisogno di affidarsi a delle scelte filosofiche che se da una parte certo contribuiscono, in maniera più o meno significativa, a dar forma alle nostre teorie cosmologiche e ai loro modelli, dall’altra influenzano anche la “genuinità” della nostra comprensione dell’universo. Si pensi al cosiddetto principio cosmologico, che asserisce l’omogeneità e l’isotropia spaziale del nostro universo a larga scala (cioè l’assenza, rispettivamente, di punti e direzioni particolari), o al principio copernicano, nel quale si sostiene che non siamo osservatori privilegiati (nessun luogo nell’universo è in una posizione “speciale”).

Da questi principi discende una ben precisa metrica per la struttura geometrica a larga scala dell’universo (aperta comunque a configurazioni topologiche diverse). Tali principi sono assunzioni ormai quasi date per scontate nella cosmologia standard, ed è naturale, sia perché i riscontri empirici a loro favore hanno assunto un ruolo consistente con il corpus teorico sottostante ai modelli, sia perché in fondo, senza di essi, l’impresa scientifica cosmologica risulterebbe difficilissima se non impossibile. Si pensi, infatti, al principio copernicano: se non valesse, ossia se noi fossimo in una posizione particolare, come potremmo continuare a fare affermazioni sulla globalità dell’universo sapendo che da altri punti di osservazione (per noi inesplorabili) lo scenario potrebbe drasticamente essere diverso? Eppure, quei principi non sono affatto verità sacrosante, i riscontri empirici e le osservazioni non sono per niente in grado di porre una qualche parola definitiva sulla loro validità, e infatti non è raro trovare dei cosmologi che si cimentano con l’analisi di universi in cui essi non valgono.

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La cosmologia moderna si costituisce, insomma, fin dai suoi fondamenti su una sorta di imprinting filosofico che le altre teorie fisiche non hanno così manifestamente, e che influenza e indirizza in maniera significativa i tentativi che questa scienza, per il tramite dei suoi modelli, cerca di mettere in atto per guadagnare una comprensione più piena dell’universo. L’unicità del suo oggetto di studio è una delle caratteristiche che la differenzia più marcatamente dalle altre scienze. Il fatto che il nostro universo sia un sistema fisico unico (eventuali altri universi sarebbero, per definizione, fisicamente disconnessi dal nostro) – sistema unico che, va da sé, può essere studiato solo “dall’interno”, e che quindi appare, di necessità, causalmente chiuso – è una peculiarità che, da sola, spalanca le porte di questa scienza a molte questioni epistemologiche. L’esistenza di un solo universo implica, ovviamente, che anche le condizioni iniziali, che hanno permesso all’universo di essere come ora noi lo vediamo, siano state uniche (supponendo valido il modello del Big bang). A partire da quelle condizioni iniziali, anche le leggi fisiche a noi oggi (approssimativamente) note hanno cominciato ad “operare”, però il problema è che noi, non potendo ovviamente alterarle, quelle condizioni, non siamo in grado di capire fino in fondo quali, fra di esse, siano state effettivamente necessarie piuttosto che contingenti (ossia se e quali condizioni sarebbero potuto essere diverse, ma sempre consistenti con le leggi fisiche). Del resto, non sappiamo bene nemmeno quali leggi fisiche siano effettivamente tali, per l’appunto necessarie, e quali invece siano mere contingenze, magari dettate proprio da alcune di quelle condizioni iniziali. Insomma, dall’unicità dell’universo discendono a cascata una serie di problemi di stampo prettamente filosofico, ma anche di assoluta rilevanza metodologica e fisica, quali, ad esempio:

  • l’universo non può essere soggetto a sperimentazione fisica, ossia non possiamo realizzare esperimenti scientifici per capire come l’universo si sarebbe potuto evolvere se le condizioni iniziali fossero state diverse;
  • l’universo non può essere comparato osservativamente con altri universi, vale a dire non possiamo testare la validità della nostre ipotesi sull’universo, né fare riscontri statistici sulle sue proprietà rispetto ad altri “oggetti” della stessa classe;
  • il concetto di “legge della fisica” applicato a un solo oggetto è alquanto discutibile, in quanto non siamo in grado di stabilire scientificamente “leggi dell’universo” che possano essere applicate ad altri universi, ma, al massimo, quelle che noi consideriamo leggi sono testabili solo sul nostro (anzi, peggio ancora, solo sulla sua parte osservabile);
  • il concetto di probabilità, molto utile nella scienza, diviene problematico di fronte a un solo oggetto, insomma si fatica, in cosmologia, a comprendere il senso di un approccio che per essere tale abbisogna dell’esistenza di almeno una classe di oggetti simili.


Oltre alla questione dell’unicità, vi sono anche altri problemi che spingono la cosmologia nelle braccia della filosofia. Il cosmologo George Ellis, nel suo lungo saggio dedicato proprio alla filosofia della cosmologia, ritiene che “le scelte filosofiche sono necessariamente alla base della teoria cosmologica. Le inevitabili questioni metafisiche sorgono inevitabilmente sia nella cosmologia osservativa che in quella fisica. Le scelte filosofiche sono necessarie per dare forma alla teoria” (2007, p. 1242). Fra le varie motivazioni che lo spingono a questa conclusione, riporto le due forse più pregnanti:

  • gli orizzonti osservativi limitano la nostra abilità a determinare osservativamente la geometria a larghissima scala del nostro universo, nel senso che le nostre osservazioni sono deficitarie sia dal punto di vista temporale che da quello spaziale: riguardo al primo, esse possono al più spingersi fino all’epoca del disaccoppiamento fra materia e radiazione (senz’alcuna diretta informazione riguardante epoche precedenti); riguardo al punto di vista spaziale, ammesso che il nostro universo non sia un “piccolo universo” (ossia un universo che ci sembra “grande” solo perché la sua particolare topologia ci fornisce, di ogni sua regione, immagini multiple e all’apparenza differenziate che ne moltiplicano le dimensioni), gran parte della materia rimane al di là del raggio d’azione delle nostre osservazioni (al di là di qualunque possibilità di essere raggiunti da qualsiasi radiazione elettromagnetica);
  • la fisica verificabile non può spiegare lo stato iniziale dell’universo e quindi la sua specifica natura. In qualche modo, continua Ellis, una qualche scelta fra differenti contingenti possibilità si è, in origine, avuta, e la questione fondamentale è capire che cosa ci sia stato alla base di quella scelta, che cosa abbia spinto verso una forma specifica dell’universo piuttosto che verso un’altra, visto che altre forme potrebbero essere state del tutto consistenti con le leggi fisiche. Il problema è che la ragione sottostante a questa scelta non può essere esplorata scientificamente, ma è una questione che deve essere esaminata attraverso la filosofia o la metafisica, egli conclude. Anche se si ipotizzano forme cicliche per lo stato dell’universo, o addirittura eterne, o altre forme peculiari di esistenza, non si riesce ad evitare quella questione, che possiamo riassumere con questo interrogativo “esistenziale”: perché si è realizzata proprio questa possibilità e non altre, questo tipo di universo e non un altro? Solo se si riuscisse a dimostrare che una sola forma di fisica è autoconsistente, Ellis dichiara, allora la fisica basterebbe a dare una qualche risposta definitiva a questa domanda, ma ciò sembra del tutto improbabile vista la varietà di proposte fisiche che tentano di spiegare questo problema.


Dopo questa breve presentazione di alcune tematiche riguardanti un approccio filosofico alla cosmologia, introduciamo uno dei suoi più attenti interpreti.


Jacques Merleau-Ponty note biografiche

 

Jacques Merleau-Ponty

Jacques Merleau-Ponty nasce il 26 luglio 1916 a Rochefort-sur-Mer, un comune nel sud-ovest della Francia. Attratto fin dai primi suoi studi dalla fisica, su consiglio del più noto cugino Maurice Merleau-Ponty, di otto anni più grande, esponente di rilievo della fenomenologia francese, si rivolge alla filosofia per affrontare proprio le rivoluzioni della fisica del Novecento, entrando all’École Normale Supérieure di Parigi, dove ottiene l’agrégation in filosofia. Purtroppo, il suo progetto di inserirsi nella “scuola della scienza” che negli anni Cinquanta era la più nuova, difficile e per certi versi instabile, ossia la cosmologia relativistica, viene ritardato dalla guerra. Infatti, viene mobilitato nel 1939, prima di terminare gli studi, per partecipare alla Seconda guerra mondiale. Nel 1940 è ufficiale di fanteria dell’esercito francese. Nello stesso anno viene fatto prigioniero di guerra, ma riesce a fuggire. Tornato a Parigi, entra a far parte, con la moglie France, di una rete della Resistenza, la Comète, delle Forze Francesi Libere. La coppia era incaricata di accogliere gli aviatori alleati caduti nel territorio occupato sotto il fuoco della contraerea o paracadutati in missione, per poi ospitarli clandestinamente nella loro casa. Catturato e arrestato dalla Gestapo, viene condannato a morte dalle autorità di occupazione tedesche e rimane rinchiuso per quasi un anno nella prigione di Fresnes. Viene poi graziato e rilasciato in extremis solo nell’agosto del 1944, grazie all’intervento, a favore dei prigionieri politici, del console svedese Raoul Nordling, zio di sua moglie. Per la loro coraggiosa azione, che ha salvato e aiutato gli aviatori alleati, Jacques e France Merleau-Ponty saranno insigniti di un encomio nell’ordine delle Forze di Sbarco Alleate, firmato dal comandante in capo, il generale Eisenhower.

Subito dopo la Liberazione, egli intraprende una breve carriera come giornalista presso l’Agenzia France-Presse e il giornale francese Combat (erede di giornali clandestini della Resistenza francese), e poi come insegnante di filosofia al Lycée de Beauvais e poi al Lycée Louis-le-Grand di Parigi. In seguito viene nominato ricercatore associato presso il Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), dove prepara la sua tesi di dottorato in filosofia. Da questa risultano i due seguenti libri, entrambi pubblicati nel 1965: per la tesi principale, discussa alla Sorbona il 19 giugno 1965, Cosmologie du XXe siècle. Étude épistémologique et historique des théories de la cosmologie contemporaine (pubblicato da Gallimard), e, per la tesi secondaria, Philosophie et théorie physique chez Eddington (Les Belles Lettres). Viene poi nominato docente presso la Facoltà di Lettere dell’Università di Besançon, quindi ottiene una cattedra di epistemologia all’Università di Paris X-Nanterre, dove insegna dal 1967 fino al suo pensionamento, guidando un dinamico gruppo di dottorandi e ricercatori in epistemologia, filosofia e storia della scienza. Per anni è stato presidente della Società Filosofica Francese, e grande sostenitore del dialogo tra filosofia, storia e scienza.
Ha inoltre pubblicato i seguenti libri: Les trois étapes de la cosmologie (in collaborazione con l’astronomo Bruno Morando, 1971), Leçons sur la genèse des théories physiques: Galilée, Ampère, Einstein (1974), La Science de l’Univers à l’âge du positivisme. Étude sur les origines de la cosmologie contemporaine (1983), Le Spectacle cosmique et ses secrets (1988), Einstein (1993), oltre a diversi articoli, alcuni dei quali forniscono il materiale per l’ultimo suo volume postumo sulla filosofia della cosmologia: Sur la science cosmologique. Conditions de possibilité et problèmes philosophiques (2003).
Muore a 86 anni, il 7 giugno 2002 a Cepoy, un piccolissimo comune nel centro-nord della Francia.


L’opera di Merleau-Ponty, in generale, non ha purtroppo ricevuto i riconoscimenti e la notorietà a livello internazionale che avrebbe meritato. Infatti, i suoi scritti, in originale in francese, non solo non sono stati tradotti in italiano3, ma quel che è più spiacevole, almeno per i ricercatori di questo campo di studi che solitamente frequentano testi del mondo accademico anglosassone, nemmeno in inglese4 . Per questo è molto raro trovarlo citato nei lavori in questa lingua, anche se scritti da studiosi competenti. Questa mancanza, è bene sottolinearlo esplicitamente, non è certo dovuta a carenze di qualità nella sua opera, ma solo a qualche imperscrutabile contingenza editoriale che ha relegato i suoi scritti prevalentemente all’ambito francese, dove invece il loro valore è stato da sempre riconosciuto, anche dopo la sua morte, sia con convegni che con studi specifici. Una vera perdita culturale, in particolare per Cosmologie du XXe siècle che meriterebbe internazionalmente, ben oltre i confini delle sole Francia e Italia, lo status di classico, anche perché è ritenuto essere il capolavoro di questo insigne e appassionato studioso.
Come filosofo, forse nessuno meglio di lui ha potuto misurare la rivoluzione scientifica del ventesimo secolo spronata dall’avvento della cosmologia relativistica. Se si considera, infatti, che il suo primo lavoro di ricerca risale al 1945, quando la cosmologia si stava sviluppando grazie a contributi teorici e avanzamenti osservativi, si può dire che egli abbia partecipato quasi direttamente, attraverso le sue analisi epistemologiche, a questa rivoluzione. Va però sottolineato che, quando egli intraprese i suoi studi per la tesi di dottorato, la cosmologia non era ancora quella scienza accattivante e diffusa che diventerà nei decenni successivi; pochissimi scienziati la padroneggiavano e ancora meno filosofi l’affrontavano epistemologicamente.

Il suo progetto, insomma, non era per niente banale: bisognava capire e pensare le scoperte di questa scienza anche piuttosto anomala, non solo perché sostanzialmente nuova nel suo approccio, ma perché si era, per così dire, imposta non solo alla società ma agli stessi addetti ai lavori, visto che la “scienza del tutto” era stata, per più di due secoli, designata come impossibile e perfino proibita dagli stessi scienziati.

Infatti, dall’epoca in cui maturò la separazione delle scienze sperimentali dalla speculazione genericamente filosofica, aveva imperato, come aspetto del metodo scientifico, ciò che lo stesso Merleau-Ponty chiama «uno dei più rigorosi comandamenti del catechismo scientifico» (M.-P. 1965, p. 10), al quale la ragione aveva dovuto sottomettersi: «‘Non parlare del Tutto’ – il diritto cioè di emanar leggi sull’Universo, di tracciarne a priori la configurazione, di ricostruirne, al di là del visibile, l’edificio, partendo da suoi elementi opportunamente pensati e misurati» (ibid.). Questo divieto era maturato perché i successi delle scienze della natura (soprattutto della fisica) parevano esser dovuti proprio alla capacità di isolare settori della realtà in modo da poterne fare oggetti di studio in condizioni controllate.
Non solo, quindi, la cosmologia era ancora un’iniziativa periferica e pretenziosa nel suo voler parlare dell’intero universo, vale a dire del “tutto”, ma anche la relatività generale di Einstein, dai più ritenuta come il suo fondamento fisico, dalla fine degli anni Venti fin verso alla fine dei Cinquanta, veniva ancora considerata da molti fisici, inclusi i fisici teorici, come “esoterica”, troppo astratta, matematicamente complicata e piuttosto eccentrica rispetto al corpus principale della fisica, sempre più incentrato sulla meccanica dei quanti. Per affrontare la cosmologia bisognava, allora, impadronirsi della matematica molto elaborata della geometria differenziale costitutiva della relatività generale, ma anche della fisica atomica e della termodinamica, senza trascurare di comprendere i fenomeni e i dati astronomici più recenti. Insomma, ci volevano grandi competenze, passione, curiosità, coraggio intellettuale e intelligenza per osare avventurarsi in essa, soprattutto provenendo dalla filosofia pura.
Merleau-Ponty, possedendo tutte queste caratteristiche, tipiche del grande studioso, aveva quindi ben capito che per esplorare il territorio della cosmologia con gli strumenti del filosofo bisognava prima dotarsi delle più dettagliate mappe, sia fisiche che storiche, di quel territorio, allo scopo di farne non solo un’analisi epistemologica appropriata, ma anche al fine di estendere quell’indagine agli insegnamenti più generali, a livello propriamente filosofico, sulla natura della conoscenza e del mondo. In questo egli fu un vero pioniere, e Cosmologia del secolo XX ne è preziosa testimonianza, come ora cercheremo di mostrare attraverso alcune delle questioni che esso tratta.


Il capolavoro di Merleau-Ponty: Cosmologia del secolo XX


Se vogliamo riassumere i contenuti di questo libro in una frase, possiamo dire che esso analizza uno dei più profondi mutamenti attuatosi nella concezione umana dell’universo occorso a partire dalla fine degli anni Dieci del Novecento a circa metà degli anni Sessanta: il passaggio da una visione statica del cosmo, che nemmeno la rivoluzione copernicana aveva intaccato, a una dinamica, all’idea assolutamente inedita, cioè, di un universo che ha avuto un inizio e un’evoluzione. D’altronde, l’espansione cosmica, che è il cuore di questa concezione, è per Merleau-Ponty il «più prodigioso fenomeno astronomico mai osservato» (M.-P. 1965, p. 68).
Di quei primi cinquant’anni di cosmologia, egli distingue essenzialmente due grandi tappe: la prima riguarda le ricerche svolte sullo slancio del modello e delle concezioni relativistiche di Einstein, la seconda una cosmologia più indipendente dalla relatività generale. L’aspetto filosoficamente significativo è che queste due tappe non esprimono soltanto differenti modalità fisico-teoriche tese a modellare scientificamente il nostro universo, ma istanziano al contempo due differenti epistemologie – induttiva, la prima tappa, deduttiva, la seconda – le cui tante conseguenze s’insinuano nell’ossatura del libro, soprattutto nelle sue parti riguardanti i primi anni di quel periodo. Soffermiamoci brevemente, su quelle due tappe, partendo da quella induttiva.

 

L’edizione originale francese del 1965 di Cosmologie du XXe siècle.

Secondo il metodo positivista, la scienza si fonda su osservazioni ed esperimenti, e siccome questi riguardano sempre fenomeni localizzati e particolari, sarebbe dovere della scienza estendere la sua indagine induttivamente, dal particolare al generale, quindi dai fenomeni locali a quelli che via via avvengono in domini più estesi. Era essenzialmente questo l’approccio seguito, a partire da Einstein, dai cosmologi della prima generazione (A. Friedmann, G. Lemaître, H. P. Robertson…), i quali, al di là delle differenze che li dividevano, erano d’accordo sul fatto che le equazioni della relatività generale dovessero costituire la base indispensabile alla costruzione dell’edificio cosmologico. Dunque, il modello di universo che cercavano rimaneva sostanzialmente un’operazione di estrapolazione e induzione a partire da una teoria locale quale, appunto, la relatività generale.
Questo approccio, però, si scontrava con seri interrogativi: le nostre induzioni fino a che punto sono valide? Riescono ad esserlo per quelle zone dell’universo irraggiungibili per le nostre osservazioni, e addirittura per il cosmo intero? E se l’universo e tutta la sua struttura, inclusa quella geometrica, si trasformano espandendosi, in che senso potrà esser valida una qualsiasi inferenza che oltrepassa il presente? Insomma, una induzione che parta da osservazioni locali, per poi trarne proposizioni riguardanti la globalità dell’universo, non poteva rivendicare una grande attendibilità.

Non è infatti possibile “mettere assieme” l’universo, per così dire, pezzo per pezzo, regione per regione: anche se si pensa all’astrofisica, che permette di conoscere dei sottosistemi dell’universo (dalle stelle alle galassie), questa graduale estensione “verso il globale”, osservativamente e matematicamente, sarebbe un compito fattualmente improponibile. Per questo l’approccio induttivo doveva necessariamente impiegare delle ipotesi, o convenzioni, specificamente cosmologiche, che potessero almeno garantire ab initio la possibilità di parlare dell’universo come un tutto e quindi edificare una cosmologia coerente. Però, tali ipotesi – non necessariamente contemplate dalla fisica locale, ma riguardanti proprietà con un valore fisico globale e perciò non soggette a un vero controllo empirico/osservativo – non potevano che essere di fatto estranee al metodo induttivo.

Il suaccennato principio cosmologico, già introdotto da Einstein nel 1917 – ossia un’assunzione di uniformità in base alla quale l’universo doveva essere, su scale opportunamente grandi, omogeneo (tutti i suoi punti indifferenziati) e isotropo (tutte le sue direzioni indifferenziate) – serviva proprio a questo.
Scontenti di ciò, alcuni autori, già a partire dai primi anni Trenta, proposero una strada differente, di stampo deduttivo. I protagonisti di questa «nuova cosmologia», come Merleau-Ponty (1965, p. 105) la chiama, furono l’astrofisico Edward A. Milne, il cui lavoro trovò compimento nella teoria della relatività cinematica, sostenuto anche dai suoi principali collaboratori, Gerald J. Whitrow e Arthus G. Walker, e poi, negli anni Cinquanta, i cosmologi Hermann Bondi e Thomas Gold, presto seguiti da Fred Hoyle, i quali, riprendendo il programma di Milne e basandosi su principi epistemologici abbastanza simili, costruirono una teoria differente: la teoria dello stato stazionario.
L’approccio deduttivo rovesciò l’ordine sia delle operazioni (riguardanti quali costrutti fisici porre a fondamento nell’elaborazione dei modelli d’universo), sia dei valori epistemologici: le equazioni della relatività generale non erano più necessarie a livello cosmico, e le ipotesi di uniformità introdotte nell’approccio induttivo, nel quale avevano pure uno statuto epistemologico piuttosto incerto, diventarono dei veri e propri assiomi. Questa nuova cosmologia si proponeva lo scopo di essere davvero assiomatica e deduttiva, costruita in modo tale che la struttura metrica dello spaziotempo dell’universo, e il concetto stesso di universo, non risultassero da estrapolazioni di osservazioni (o constatazioni sperimentali) locali, né da principi empiristici, ma nascessero a priori, sulla base appunto di assiomi epistemologici e metodologici, per poi procedere in modo deduttivo confrontando i dati dell’esperienza con il modello elaborato.
Il dibattito fra queste due fazioni fu in certi momenti molto acceso, come mostra il libro di Merleau-Ponty, ma di fatto la cosmologia deduttiva non fu mai accolta con favore dalla prevalenza degli addetti ai lavori, anche prima che le sue teorie venissero pressoché definitivamente accantonate su basi osservative a metà degli anni Sessanta. Per Merleau-Ponty, però, questo nuovo approccio rivestì un ruolo scientifico e filosofico importante, in quanto ebbe il merito, per almeno tre decenni, di mettere al centro del dibattito appunto lo status epistemologico della cosmologia, in specie il suo grande dilemma metodologico a lui tanto a cuore: come porre la ricerca cosmologica in relazione alle altre teorie fisiche, al primo, per così dire, o all’ultimo posto?

 

L’edizione originale italiana del 1974 e la recente ristampa anastatica del 2023.
L’edizione originale italiana del 1974 e la recente ristampa anastatica del 2023.

Mentre nell’approccio induttivo l’essenza della cosmologia emergeva nell’ultimo termine (perlomeno in linea teorica) di un’estrapolazione che comunque avveniva all’“interno” della fisica, nell’approccio deduttivo la cosmologia assumeva un ruolo più fondamentale in quanto diveniva la scienza prima dal punto di vista logico, collocandosi all’“inizio” (o “prima”) della fisica stessa: le leggi fisiche (quelle “locali”, basate su sperimentazioni) e i loro principi dovevano essere dedotti sulla base della cosmologia e della sua descrizione del cosmo (un po’ come avveniva nelle cosmologie antiche).

Oltre a questo grande dibattito, Merleau-Ponty affronta altri interrogativi cosmologici di rilievo, naturalmente da filosofo ma senza mai dismettere la loro essenza scientifica.
La questione della totalità, ad esempio (alla quale abbiamo qui già accennato): la particolarità della cosmologia di essere la scienza del tutto, fisicamente inteso, cioè di quell’unico “oggetto” che è l’universo, la poneva facilmente al di fuori, o comunque ai margini, delle norme costitutive del pensiero scientifico. Nella scienza un oggetto singolo viene compreso razionalmente per mezzo di una legge naturale, ma questa presuppone più individui (nel senso di entità singolari) per rendere possibile il confronto o un’analisi statistica: data la singolarità dell’universo dobbiamo, allora, presumere che esso sia solo uno dei casi parziali (irrealizzati?) di qualche legge più generale, oppure che esistono strane leggi dipendenti soltanto da un individuo? E per giunta, qual è la natura di queste leggi: sono espressione della contingenza dell’universo (pertanto sono “frutto” del cosmo), oppure in qualche maniera ne regolano l’esistenza perché risiedono in una sorta di iperuranio platonico, essendo dotate di un’essenza a priori rispetto alla mera evenienza del cosmo (dunque, stavolta, sarebbe quest’ultimo un loro effetto, perlomeno dal punto di vista della sua “fenomenologia” fisica)?


Conseguentemente, quali sono le proprietà essenziali e quali quelle accidentali dell’universo? Come decidere se una caratteristica della struttura cosmica appartenga di necessità all’universo o sia una sua mera congiuntura? D’altronde, non è possibile conoscere l’effetto di una eventuale variazione di qualcuna di queste proprietà cosmiche sulla nostra esperienza locale (sulle nostre leggi di natura validate) per risalirne alla tipologia, né tantomeno sono realizzabili esperimenti scientifici per supporre come l’universo si sarebbe potuto evolvere a partire da condizioni iniziali differenti, saggiandone così l’eventuale sviluppo di altre caratteristiche. Insomma, anche nel caso delle proprietà dell’universo, il confronto fra quei due tipi ontologicamente differenti risulta ovviamente senza senso.
Del resto, persino il concetto stesso di universo è, per Merleau-Ponty, di non facile definizione e piuttosto dubbio, anzi «non è altro che una congettura aleatoria» (M.-P. 1965, p. 51). Infatti, «nel mondo può esistere un numero infinito di cose tra le quali non è concepibile alcuna interazione: di per se stesso il concetto di universo non comporta alcuna condizione strutturale determinata […]. Può esservi un sistema nel quale si entra e si passa» (ibid., p. 63), vale a dire un sistema che non permane in qualche modo simile a sé stesso. Sebbene, allora, le apparenze che noi ricaviamo sembrino fondate su delle regolarità strutturali, in realtà potrebbe non esserci, magari a scale di distanza sufficientemente grandi (per noi), un ordine razionale precostituito in grado appunto di sostanziare propriamente un singolo ente fisico con i crismi fondativi di un’identità strutturale (o perlomeno di una cosiddetta genidentità, ossia di un’identità che rimane identica al passare del tempo e/o nel cambiamento).


Un altro dei temi più appassionanti per Merleau-Ponty, che egli affronterà anche in seguito, è quello dell’ipotesi del tempo cosmico, ossia di quella scala temporale unica che consentirebbe di datare oggettivamente ogni evento nell’universo: egli lo ritiene uno dei più fondamentali e ardui della cosmologia, sia dal punto di vista fisico, ma anche filosofico, non essendo chiaro il suo significato e il suo status, se postulato autonomo, se conseguenza dell’isotropia spaziale, o altro. Strettamente connesso al divenire cosmico, ci sono poi i problemi legati all’origine dell’universo e alla sua eventuale fine. Sebbene essi siano antichi quanto forse la civiltà umana stessa, ovviamente declinati nelle infinite forme delle nostre culture, nella moderna cosmologia assumono una veste nuova, fisicamente e metafisicamente nuova, nota Merleau-Ponty, poiché «non si tratta più soltanto del divenire delle cose nello spazio, bensì del divenire dello spazio e della stessa essenza del tempo. Il contenuto del tempo non è separabile dal tempo più di quanto il contenuto dello spazio non lo sia dallo spazio» (M.-P. 1965, p. 278). Infatti, nella relatività generale, spazio e tempo non sono più entità fisse e immutabili come nella fisica newtoniana, ma sono dinamiche, quindi cambiano prendendo parte al gioco stesso del divenire. In un tal quadro, la permanenza stessa delle leggi di natura diviene problematica: le descrizioni dell’universo primordiale dei cosmologi, per esempio, si basano sull’universalità e persistenza delle leggi che noi conosciamo, ma la supposizione che esse siano le stesse in tutti i tempi e luoghi come si spiega se l’universo è in evoluzione globale e irreversibile?
Pure il concetto di creazione, tipicamente filosofico e in precedenza abbandonato, rinasce con la cosmologia moderna, stavolta anche su basi, almeno potenzialmente, scientifiche, sebbene l’ipotesi di un inizio singolare dell’universo (e del tempo) è di fatto concepito da Merleau-Ponty se non come assurdo ma comunque fisicamente indefinibile: si ha un’idea scientifica della storia dell’universo abbastanza delineata ma questa storia inizia con qualcosa d’incomprensibile.
E ancora, quali fatti osservativi possono interessare la cosmologia? Sicuramente quei fatti, probabilmente pochi e non facilmente distinguibili, a cui si può attribuire con certezza un significato universale (si pensi al redshift cosmologico, cioè quello spostamento relativo nello spettro delle frequenze della radiazione dei corpi celesti a grandissime distanze e che è espressione dell’espansione cosmica). Però la cosmologia – secondo Merleau-Ponty – non può nemmeno trascurare il fatto che alcune proprietà globali dell’universo possano ripercuotersi e manifestarsi anche in qualche fenomeno locale, dunque di base essa dovrebbe interessarsi a qualsiasi osservazione e a qualsiasi esperienza di laboratorio, appunto perché queste potrebbero rivelare inaspettatamente un qualche collegamento con la struttura a larga scala dell’universo. A priori, però, essa non è in grado di sapere quale di queste osservazioni locali possano essere in tal senso illuminanti.
Per concludere questa rapida e purtroppo incompleta rassegna, possiamo dire che molte delle problematiche finora accennate possono in fondo racchiudersi in un quesito epistemologico generale, di stampo kantiano, fondamentale nell’ottica di Merleau-Ponty: come è possibile la cosmologia? Ossia, quali sono le condizioni di possibilità della sua conoscenza? In fondo, sebbene essa sia un’impresa scientifica razionale ed efficace, al contempo non è una scienza dai profili “smussati” come le altre: come la metafisica per Kant, la cosmologia in un certo qual modo è una scienza dei limiti della ragione umana, sia nel senso dei temerari confini spaziotemporali che essa affronta nella sua comprensione dell’universo, sia nel senso dell’ottenimento di una propria e coerente conoscenza di quest’ultimo, in quanto la cosmologia tende per sua natura, come finora visto, ad andare “oltre”, superando, o comunque continuamente rinegoziando, quel divisorio costitutivo, benché intrinsecamente sfumato, del discorso scientifico fra il possibile per la scienza e l’impossibile per l’esperienza.


Conclusioni


Secondo alcuni autori nella cosmologia vige quello che Ellis (2007), riprendendo il pensiero dell’astronomo inglese William McCrea8, chiama principio dell’incertezza, in base al quale si dovrebbe riconoscere un incolmabile gap fra l’esplorazione scientifica e l’effettiva realtà dell’universo: la prima può dirci molto, e sempre di più, sul cosmo, sulle sue caratteristiche più importanti, quali quelle geometriche e fisiche, ma la seconda non sarà mai esprimibile propriamente, e un’incertezza di fondo, sull’intima e ultima natura del cosmo, permarrà sempre. Quest’incertezza a larghissima scala è un po’ la controparte di quella quantistica a piccolissima scala, sebbene quest’ultima sia ontologica in natura, mentre la prima appare fondamentalmente epistemica. Ma, anche se epistemica, sembra veramente difficile derubricarla a semplice fatto contingente: basti dedicare un solo pensiero fugace alle immani dimensioni oggi note dell’universo osservabile per far apparire quell’incertezza una vera imprescindibile caratteristica del nostro rapportarci all’universo, una sorta di impotenza – che certo non si riduce alla semplice impossibilità attuale di coprire le distanze astronomiche – che sempre albergherà nei migliori risultati delle nostre ricerche. Quest’incertezza, quindi, che è il limite, d’ovvia impossibile demarcazione, dell’esplorazione scientifica cosmologica, sembra permeare un po’ tutte le problematiche viste prima appartenenti alla cosmologia come scienza.


D’altronde, rammentando le parole di Jean Guitton riportate in esergo di questo articolo, la filosofia si definisce anche sull’impossibilità di cogliere il tutto. Ecco che allora, quasi a chiudere il cerchio aperto all’inizio, cosmologia e filosofia s’incontrano anche in quel dominio comune di “irrealizzabilità”, comunque florido e meraviglioso, appunto circoscritto, rispettivamente, da incertezza e impossibilità, qui per certi versi sinonimi. Se si pensa, pertanto, alla cosmologia come a un inestricabile abbraccio tra fisica e filosofia, è ancor più chiaro come quell’incertezza evidenziata da Ellis e McCrea possa percepirsi come qualcosa di più di una “mera” incertezza epistemica e pertanto solo scientifica. Infatti, i cosmologi, come fisici, rincorrono e arginano quell’incertezza, indebolendola negli anni con differenti, magari migliori, modelli e teorie fisiche. Ma allorquando la cosmologia fa “uscire allo scoperto” i cosmologi, “costringendoli” a interrogarsi, come filosofi, su alcune delle eterne grandi questioni filosofiche che informano la sua ricerca scientifica (la natura di spazio e tempo, l’origine del cosmo, il senso delle leggi fisiche, ecc.), ecco che quell’incertezza, palesandosi nella sua più forte e viva essenza filosofica, si perpetua ancor più profondamente, ma senza mai affievolire il fascino di questa straordinaria impresa conoscitiva umana.


Bibliografia


Ellis, G. F. R. (2007), “Issues in the Philosophy of Cosmology”, in J. Butterfield e J. Earman (eds.), Philosophy of Physics, part B, Amsterdam, Elsevier, pp. 1183-1285.
Macchia, G. (2023), “Quando filosofi e scienziati si pongono le stesse domande: Jacques Merleau-Ponty e i primi passi della cosmologia moderna”, introduz. a J. Merleau-Ponty, Cosmologia del secolo XX, Milano: Pgreco edizioni, pp. VII-XXXVII.
Macchia, G. (2024), “La pseudo-cosmologia classica dei secoli XVIII e XIX”, Giornale di Astronomia, Vol. 50, N. 3.
McCrea, W. H. (1970), “A Philosophy for Big Bang Cosmology”, Nature 228, p. 21.
Merleau-Ponty, Jacques (1965), Cosmologie du XXe siècle. Parigi: Èditions Gallimard. Trad. ital.: Cosmologia del secolo XX. Milano: Il Saggiatore, 1974. Rist. anast.: Milano: Pgreco edizioni, 2023.
Merleau-Ponty, J. (1966). “Problems of Physical Time”, Diogenes, vol. 14, n. 56, pp. 115-140.
Merleau-Ponty, Jacques (1972), “La cosmologia”, in Pecker, J.-C. (ed.), Guardiamo l’universo. La nuova astronomia. Milano: Feltrinelli, pp. 304-315.
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Merleau-Ponty, J. (1978), “Ideas of Beginnings and Endings in Cosmology”, in Fraser, J. T., Lawrence, N. e Park, D. (ed.), The Study of Time III. New York: Springer, pp. 333-350.
Merleau-Ponty, J. (1982), “Le trasformazioni del concetto di cosmo nella filosofia e nella scienza”, in Toraldo di Francia, G. (ed.), Il problema del cosmo. Roma: Istit. della Encicl. Ital., pp. 39-50.
Munitz, M. K. (1990), The Question of Reality, Princeton, Princeton University Press.
Robredo, J.-F. (2010), Le sens de l’univers. Essai sur Jacques Merleau-Ponty. Paris: Presses Universitaires de France.
Seidengart, J. e Szczeciniarz, J.-J. (ed.)(2000), Cosmologie et philosophie. Hommage à Jacques Merleau-Ponty, numéro spécial de Épistémologiques, Vol. I, n. 1-2.

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L’articolo è pubblicato in COELUM 273 VERSIONE CARTACEA

Energia dal suolo lunare: un nuovo futuro per le basi spaziali grazie ai pannelli solari in perovskite

Un team internazionale propone un’inedita combinazione di materiali terrestri e lunari per costruire pannelli solari direttamente sulla Luna. La soluzione, basata sull’utilizzo del regolite e di celle in perovskite, potrebbe rivoluzionare la produzione energetica delle future basi spaziali, combinando leggerezza, efficienza e protezione dalle radiazioni.

Con la missione Artemis 3 prevista per il 2026 e l’ambizioso progetto della Lunar Gateway, la possibilità di costruire una base lunare stabile non è più fantascienza. Tuttavia, per garantire la sopravvivenza umana nello spazio in modo sostenibile, la produzione di energia sulla Luna diventa una sfida cruciale. Attualmente, i pannelli solari impiegati nelle missioni spaziali, basati su semiconduttori III-V a multigiunzione, offrono un’ottima efficienza ma un rapporto potenza/massa ancora limitato. La soluzione potrebbe arrivare dalla Terra e… dalla Luna stessa.

Un gruppo di ricercatori guidato da Tobias Kirchartz, Sebastian Lang e colleghi, appartenenti al Forschungszentrum Jülich e alla Technische Universität Berlin, ha presentato un approccio innovativo: utilizzare il regolite lunare per realizzare pannelli solari in loco, integrando celle solari a base di perovskite depositate su “moonglass”, un vetro ottenuto proprio dal suolo lunare.

Energia dalla Luna, con la Luna

Il regolite lunare, abbondante e facilmente accessibile, può essere fuso tramite forni solari per creare lastre vetrose di protezione (moonglass), che fungono da substrato per le celle fotovoltaiche. Le perovskiti, semiconduttori emergenti noti per la loro efficienza e facilità di lavorazione, possono essere depositate su questi vetri con tecniche a bassa temperatura (<150°C), utilizzando quantità minime di materiale terrestre.

Secondo i ricercatori, questo metodo permette di raggiungere rapporti potenza/massa fino a 50.000 W/kg, un ordine di grandezza superiore rispetto alle soluzioni attuali. «Il nostro approccio ibrido ISRU (In-Situ Resource Utilization) è altamente realizzabile e facilmente scalabile nel prossimo futuro», affermano gli autori.

Immagine riassuntiva del metodo di acquisizione di energia per basi lunari. Crediti © 2025 The Author(s). Published by Elsevier Inc.

Un vetro lunare dalle prestazioni promettenti

Il regolite simulato TUBS-T, prodotto alla TU Berlin, imita le caratteristiche dei terreni dell’altopiano lunare, ricchi di anortosite. Fuso in laboratorio a 1.550°C, ha generato un vetro trasparente, sufficientemente resistente e con una trasmittanza compatibile con l’assorbimento delle celle in perovskite (∼1.5 eV). Sebbene meno trasparente del vetro terrestre standard, il moonglass si è dimostrato efficace nel limitare la degradazione da radiazioni.

Celle in perovskite: prestazioni e resistenza oltre le aspettative

Le celle fotovoltaiche realizzate direttamente su moonglass hanno mostrato una qualità ottica e strutturale comparabile con quelle costruite su vetro convenzionale. Con configurazioni opache standard, l’efficienza ha raggiunto l’8,5% sotto condizioni di luce lunare (AM0), mentre configurazioni più avanzate, con contatti trasparenti in IZO (indium zinc oxide), hanno superato il 12%.

Una simulazione con moonglass sottile (0,1 mm) suggerisce che si potrebbero superare PCE del 21%, rendendo queste celle tra le più performanti mai proposte per applicazioni lunari.

Un’inaspettata resistenza alle radiazioni

Uno dei risultati più sorprendenti riguarda la tolleranza alle radiazioni. Durante test condotti con protoni ad alta energia (68 MeV), i dispositivi costruiti su moonglass hanno mantenuto il 96% dell’efficienza iniziale. Questa resilienza è stata attribuita alla presenza di ferro nel vetro lunare, che agisce come “spugna elettronica” simile al cerio nei vetri spaziali, impedendo la formazione di centri di colore che normalmente degradano le prestazioni dei vetri irradiati.

«Questa straordinaria resistenza del moonglass alle radiazioni – in combinazione con la tolleranza delle perovskiti – rappresenta un fattore chiave per l’affidabilità a lungo termine dei pannelli solari lunari», scrivono i ricercatori.

Meglio delle celle in silicio?

La produzione di celle in silicio direttamente sulla Luna, ipotizzata da decenni, resta un obiettivo complesso. Richiede processi ad alta temperatura, raffinazione spinta del silicio fino a livelli di purezza <1 ppb, e infrastrutture metallurgiche avanzate. In confronto, la fabbricazione di celle in perovskite su moonglass risulta di gran lunga più semplice, meno energivora e adatta a condizioni di bassa gravità.

Una via concreta per alimentare le basi lunari

Con un impianto produttivo compatto da circa 3 tonnellate, il team stima di poter produrre sul suolo lunare una capacità fotovoltaica di oltre 3 MW, sufficiente per sostenere una base abitata da circa 200 astronauti, basandosi sui consumi dell’ISS.

In conclusione, questa ricerca apre una strada concreta alla produzione energetica autonoma sulla Luna, essenziale per le future colonie spaziali. Combinando innovazione nei materiali, utilizzo di risorse locali e strategie ingegneristiche sostenibili, i pannelli solari in perovskite su moonglass si candidano come la tecnologia più promettente per illuminare il futuro lunare dell’umanità.

Informazioni e riferimenti

Studio pubblicato su: Matter
Autori principali: Tobias Kirchartz, Sebastian Lang, et al.
Istituti coinvolti: Forschungszentrum Jülich, Technische Universität Berlin
Per approfondire: Link al testo completo su Cell.com

 

Il Sole in Diretta: Le Immagini del Nuovo Coronografo CCOR-1 a Bordo di GOES-19 Ora Accessibili al Pubblico

NOAA inaugura una nuova era dell’osservazione solare e del monitoraggio delle tempeste geomagnetiche con il primo coronografo moderno per la previsione del meteo spaziale.

Dal 25 febbraio 2025, chiunque può osservare quasi in tempo reale l’attività della corona solare grazie alle immagini trasmesse dal nuovo coronografo CCOR-1 (Compact Coronagraph), montato a bordo del satellite GOES-19 della NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). Le immagini, aggiornate ogni 15 minuti, sono pubblicamente disponibili sul sito del Space Weather Prediction Center (SWPC) e archiviate, dal 7 marzo, presso il National Centers for Environmental Information (NCEI).

Un Occhio Sulla Corona del Sole

Il CCOR-1 è progettato per monitorare costantemente la corona solare, ovvero lo strato più esterno e rarefatto dell’atmosfera del Sole, dove si originano fenomeni violenti come le espulsioni di massa coronale (CME). Queste gigantesche nubi di plasma, proiettate nello spazio interplanetario, possono raggiungere la Terra e interagire con il campo magnetico terrestre, generando tempeste geomagnetiche in grado di disturbare sistemi elettrici, comunicazioni radio, reti GPS e satelliti.

Con il CCOR-1, la NOAA inaugura il primo coronografo moderno pensato specificamente per la previsione operativa del meteo spaziale. Rispetto agli strumenti precedenti (come il LASCO a bordo del Solar and Heliospheric Observatory, SOHO), il nuovo coronografo fornisce aggiornamenti in tempi molto più rapidi — ogni 15 minuti — e in maniera continua.

Il video ripreso dallo strumento CCOR-1, mostra la corona solare. La dimensione del Sole è indicata dal piccolo cerchio vuoto al centro dell’immagine, mentre un disco scuro, circa quattro volte più grande, blocca la luce diretta della nostra stella. Questo accorgimento consente di osservare le strutture più deboli e delicate della corona, come le espulsioni di massa coronale (CME), che appaiono come nuvole luminose e filamentose di plasma che si allontanano dal disco centrale.

Previsioni Migliori per Proteggere Infrastrutture e Tecnologie

Le immagini di CCOR-1 rappresentano una fonte primaria di dati per le previsioni meteorologiche spaziali del SWPC. Grazie a queste osservazioni, è possibile prevedere l’arrivo di tempeste geomagnetiche con uno o tre giorni di anticipo, dando così il tempo necessario agli operatori di prendere contromisure fondamentali per la sicurezza di infrastrutture critiche, come le reti elettriche o le comunicazioni satellitari.

Le informazioni derivate da CCOR-1 sono già utilizzate da numerosi settori: dall’aviazione commerciale alla navigazione di precisione per l’agricoltura, fino all’esplorazione petrolifera e alla difesa nazionale. L’importanza di questi dati è cresciuta soprattutto alla luce dei numerosi eventi registrati negli ultimi mesi, inclusa la potente tempesta geomagnetica del 10 ottobre 2024, documentata in dettaglio proprio da CCOR-1.

Un’Icona del Sole: Come Funziona il Coronografo

Nelle immagini del CCOR-1, il Sole appare come un piccolo cerchio vuoto al centro, circondato da una schermatura nera che blocca la luce diretta della nostra stella. Questo permette di osservare le strutture più deboli, come le CME, che appaiono come nuvole di plasma luminose e filamentose che si espandono all’esterno.

Curiosità: due volte al giorno, un intenso lampo attraversa le immagini. Si tratta della Terra che “photobomba” il campo visivo dello strumento, riflettendo la luce del Sole attraverso oceani e nuvole — un fenomeno chiamato earthshine. Anche la Luna fa la sua comparsa quotidiana, passando attraverso l’inquadratura, anch’essa riflettendo la luce solare.

Il Futuro: CCOR-2 e L’Osservazione dallo Spazio Profondo

Il satellite GOES-19 entrerà ufficialmente in servizio come GOES-East il 4 aprile 2025, ma già oggi il CCOR-1 è operativo in via preliminare. In parallelo, NOAA lancerà un coronografo gemello, CCOR-2, a bordo della missione SWFO-L1 (Space Weather Follow On – Lagrange 1). Questo strumento sarà posizionato nel punto lagrangiano L1, a circa un milione di chilometri dalla Terra, offrendo una seconda prospettiva costante del Sole. Insieme, CCOR-1 e CCOR-2 garantiranno continuità e ridondanza delle osservazioni, anche in caso di guasti.

Dove vedere le immagini in diretta del Sole?

Tutti possono consultare le immagini aggiornate e le animazioni delle ultime 24 ore sul sito ufficiale dello SWPC.

Inoltre, l’archivio completo delle osservazioni CCOR-1 (e presto anche CCOR-2) è disponibile presso la sezione dedicata al meteo spaziale del NCEI.

Fonte: NOAA

Hubble celebra 35 anni con una nuova immagine di NGC 346

In occasione del 35° anniversario del telescopio spaziale Hubble, lanciato nel 1990 come progetto congiunto NASA/ESA, l’Agenzia Spaziale Europea dà il via alle celebrazioni con una nuova e spettacolare immagine dell’ammasso stellare NGC 346, uno dei più attivi laboratori di formazione stellare nelle vicinanze della Via Lattea.

Questa immagine inaugurale fa parte di una serie celebrativa che riunisce alcune delle più iconiche osservazioni realizzate da Hubble, aggiornate grazie a nuove tecniche di elaborazione e a dati più recenti. L’obiettivo è quello di riproporre al pubblico meraviglie cosmiche già conosciute, ma ora ancora più dettagliate e suggestive.

NGC 346: una fucina di stelle nella Piccola Nube di Magellano

Protagonista di questa prima immagine è NGC 346, un giovane ammasso stellare situato nella Piccola Nube di Magellano, una galassia satellite della Via Lattea distante circa 200.000 anni luce nella costellazione del Tucano. Nonostante fosse già stato immortalato più volte da Hubble, questa nuova versione è la prima a combinare osservazioni a diverse lunghezze d’onda – infrarosso, ottico e ultravioletto – offrendo una visione senza precedenti della regione.

NGC 346 ospita più di 2500 stelle neonate, molte delle quali estremamente massicce e luminose. Nell’immagine si distinguono per la loro intensa luce blu, mentre la nube rosa incandescente e le scie scure serpeggianti indicano la presenza di polveri residue dal processo di formazione stellare.

Un ammasso stellare immerso in una nebulosa. Sullo sfondo si estendono sottili nubi di gas di colore azzurro pallido, che in alcuni punti si addensano e assumono tonalità rosate. Al centro dell’immagine, un gruppo compatto di stelle blu molto luminose illumina la nebulosa circostante. Attorno all’ammasso, si curvano ampi archi di polveri dense, situati sia davanti che dietro le stelle, compressi dalla loro intensa radiazione. Al di là delle nubi nebulose, si intravedono numerose stelle arancioni più distanti.
Crediti:
ESA/Hubble & NASA, A. Nota, P. Massey, E. Sabbi, C. Murray, M. Zamani (ESA/Hubble)

Una finestra sull’universo primordiale

La Piccola Nube di Magellano presenta una composizione chimica povera di elementi più pesanti dell’elio, i cosiddetti “metalli” in gergo astronomico. Questa caratteristica la rende simile all’universo primordiale, fornendo un’opportunità unica per studiare come avveniva la formazione stellare nelle epoche più remote della storia cosmica.

Grazie all’eccezionale risoluzione del telescopio Hubble, i ricercatori hanno potuto tracciare il moto delle stelle di NGC 346, osservando due set di dati a distanza di 11 anni. I risultati hanno rivelato che le stelle si stanno muovendo a spirale verso il centro dell’ammasso, guidate da un flusso di gas che dall’esterno alimenta la nascita di nuove stelle nel cuore della nube turbolenta.

Gli scultori di N66

L’energia sprigionata dalle giovani stelle di NGC 346 non solo alimenta la formazione stellare, ma modella attivamente l’ambiente circostante. I venti stellari e le radiazioni ultraviolette scavati nel gas residuo della nebulosa stanno creando una grande cavità all’interno della nube, come veri e propri “scultori cosmici”.

La nebulosa che circonda l’ammasso è denominata N66 ed è la più brillante regione H II (pronunciata “acca due”) della Piccola Nube di Magellano. Queste regioni sono nubi di idrogeno ionizzato illuminate da stelle giovani e calde. La presenza stessa di N66 testimonia la giovane età di NGC 346: le regioni H II infatti brillano solo per pochi milioni di anni, il tempo di vita delle stelle massicce che le alimentano.

Programmi di osservazione e cooperazione internazionale

Questa nuova immagine è il risultato della combinazione di più campagne osservative condotte nel corso degli anni, in particolare i programmi #10248 (PI: Antonella Nota), #12940 (PI: Phillip Massey), #13680 (PI: Elena Sabbi), #15891 e #17118 (entrambi guidati da Claire Murray).

Il telescopio spaziale Hubble continua a rappresentare uno degli strumenti più preziosi per l’astronomia moderna, frutto della cooperazione tra l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e la NASA. A 35 anni dal lancio, Hubble continua a stupire il mondo con immagini straordinarie e scoperte fondamentali sulla nascita e l’evoluzione dell’universo.

Fonte: ESA/HUBBLE

Segnali precoci dalla galassia JADES-GS-z13-1 ascoltati da JWST

Una porzione di spazio profondo è popolata da numerose galassie di forme diverse e colori che vanno dal blu al bianco fino all’arancione, insieme ad alcune stelle vicine. Sulla sinistra, un piccolo riquadro mostra un ingrandimento di una minuscola zona dell’immagine. Al centro di questo riquadro si vede un puntino rosso, evidenziato da linee e contrassegnato con la scritta “Redshift (z)=13”, che indica la sua straordinaria distanza dalla Terra. Si tratta della galassia JADES-GS-z13-1, una delle più lontane mai osservate. Due galassie molto più grandi, visibili nella stessa area, sono indicate con “z=0.63” e “z=0.70”, valori che corrispondono a distanze molto inferiori rispetto a GS-z13-1. Crediti: ESA/Webb, NASA, STScI, CSA, JADES Collaboration, Brant Robertson (University of California Santa Cruz), Ben Johnson (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Sandro Tacchella (University of Cambridge), Phill Cargile (CfA), Joris Witstok, Peter Jakobsen, Alyssa Pagan (STScI), Mahdi Zamani (ESA/Webb)

A 330 milioni di anni dal Big Bang, la galassia JADES-GS-z13-1 sorprende gli astronomi con un segnale luminoso impossibile da spiegare con le teorie attuali.

Un nuovo studio pubblicato su Nature ha svelato una scoperta che sta facendo discutere la comunità scientifica internazionale: il James Webb Space Telescope ha individuato un segnale luminoso proveniente da una galassia così remota e antica che, secondo le attuali teorie cosmologiche, non avrebbe dovuto essere visibile.

La protagonista di questa scoperta è JADES-GS-z13-1, una galassia osservata com’era appena 330 milioni di anni dopo il Big Bang, in un’epoca in cui l’universo era ancora avvolto da una densa nebbia di idrogeno neutro. Eppure, da questo remoto angolo dello spazio, gli strumenti di Webb hanno rilevato un’emissione sorprendentemente intensa di Lyman-α, una caratteristica luce prodotta dagli atomi di idrogeno. Un evento che, in teoria, non avrebbe dovuto essere possibile.

Subito dopo il Big Bang, l’universo era una sorta di nebbia densa composta da atomi di idrogeno neutro, opachi alla radiazione ultravioletta. Solo centinaia di milioni di anni dopo, con la nascita delle prime stelle e galassie, la luce ultravioletta iniziò a “ionizzare” questi atomi, rendendo lo spazio trasparente alla luce: fu la cosiddetta epoca della reionizzazione.

Tuttavia, JADES-GS-z13-1 appare molto prima che questo processo fosse completo. “È come se un faro potentissimo riuscisse a bucare una fitta nebbia molto prima del previsto”, spiega Kevin Hainline dell’Università dell’Arizona, membro del team.

Una luce che non doveva esserci

Una piccola area ingrandita dello spazio profondo. Sono visibili numerose galassie di forme diverse, la maggior parte molto piccole, ma due appaiono grandi e brillanti. Al centro dell’immagine, un minuscolo puntino rosso: è la galassia GS-z13-1, estremamente lontana. A sinistra dell’immagine si vedono due linee luminose, chiamate spike di diffrazione, artefatti visivi causati dalla presenza di una stella brillante poco fuori campo. Crediti:ESA/Webb, NASA, STScI, CSA, JADES Collaboration, Brant Robertson (University of California Santa Cruz), Ben Johnson (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Sandro Tacchella (University of Cambridge), Phill Cargile (CfA), Joris Witstok, Peter Jakobsen, Alyssa Pagan (STScI), Mahdi Zamani (ESA/Webb)

Il team, guidato da Joris Witstok (Università di Cambridge e Cosmic Dawn Center di Copenaghen), ha osservato la galassia con lo spettrografo NIRSpec di Webb, confermandone la distanza estrema con un redshift di 13.0. Ma il vero colpo di scena è arrivato con l’osservazione di quella inaspettata linea di emissione di Lyman-α, chiara e intensa.

Secondo i modelli attuali, quella luce non avrebbe dovuto attraversare la nebbia cosmica così presto nella storia dell’universo”, afferma Roberto Maiolino, co-autore dello studio e professore a Cambridge e University College London. “Eppure, è lì, ben visibile.

Come ha fatto questa luce a farsi strada tra il gas neutro che avvolgeva l’universo primordiale? Gli scienziati stanno considerando due possibili spiegazioni. La prima ipotesi è che la galassia sia circondata da una “bolla” di idrogeno ionizzato, prodotta da stelle di primissima generazione, estremamente massicce, calde e luminose — molto diverse da quelle che vediamo oggi.

La seconda possibilità è ancora più affascinante: un nucleo galattico attivo (AGN), alimentato da uno dei primi buchi neri supermassicci dell’universo, potrebbe aver generato l’energia necessaria a ionizzare l’ambiente circostante.

La scoperta è parte del JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), uno dei programmi chiave del telescopio Webb, che si sta rivelando una macchina del tempo impareggiabile per esplorare l’universo primordiale. Grazie alla sua sensibilità all’infrarosso, Webb riesce a scrutare più lontano – e più indietro nel tempo – di qualsiasi altro strumento mai costruito.

Con Hubble sapevamo che avremmo potuto vedere galassie sempre più distanti”, ricorda Peter Jakobsen, già scienziato del progetto NIRSpec. “Ma ciò che Webb sta rivelando sulla natura delle prime stelle e buchi neri va ben oltre le aspettative.

Fonte: NASA/ESA/CSA

I “BIG FIVE” DELLE METEORITI

ABSTRACT

I “Big Five” delle meteoriti, come i celebri animali della savana africana, rappresentano i più grandi e affascinanti esemplari extraterrestri mai ritrovati sulla Terra. Tra questi spiccano le sideriti Hoba (Namibia, 60 t), Cape York (Groenlandia, 31 t), Campo del Cielo (Argentina, 30,8 t), Armanty (Cina, 28 t) e Bacubirito (Messico, 22 t). Composte principalmente da ferro e nichel, queste meteoriti resistono meglio all’ingresso atmosferico rispetto a quelle pietrose, come Chelyabinsk (2013). La loro storia, spesso intrecciata a miti locali, esplorazioni e musei internazionali, testimonia il costante legame tra il cielo e la Terra.

Introduzione

Elefante, Leone, Bufalo, Rino­ceronte e Leopardo, compongono i famosi Big Five della savana africana. Questa hit parade stilata all’epoca in cui si abbattevano per sport questi splendidi anima­li è rimasta in voga anche oggi, quando (per la gran parte dei casi), si mira solo con la foto­camera e non più con i fucili da caccia. Anche per le meteoriti esiste una classifica per i più grandi esemplari conosciuti, te­nendo conto che qualsiasi elenco è destinato nel tempo a modi­ficarsi. Infatti nuovi esemplari vengono trovati di tanto in tanto in zone impervie e inoltre, grandi meteoriti, possono cadere in qua­lunque momento, come ci ha ri­cordato nel 2013 quello di Chelya­binsk la cui onda d’urto causò molti danni e feriti (soprattutto a causa delle vetrate infrante) nell’omonima città russa.
Tra le centinaia di frammenti recuperati, il maggiore pesava 654 kg; un’inezia in confronto alle 9-10.000 tonnellate stimate del meteoroide originale, esploso a 30km di altezza. Chelyabinsk era però un meteorite pietroso; una condrite LL5 e questo tipo di rocce, offre una bassa resi­stenza alle vibrazioni ed agli stress meccanici all’ingresso in atmosfera. Ciò fa sì che queste tendano a frantumarsi, in molte piccole sezioni. Diverso è il caso delle meteoriti ferrose, che resi­stono assai meglio allo “scontro” e possono generare, anche nei casi di frammentazione, singole masse di molte tonnellate. Perciò quasi tutti i meteoriti più gran­di conosciuti sono sideriti, con l’importante eccezione di Jilin, la condrite H5 caduta in Cina nel 1976 che con una massa prin­cipale di 1,7 tonnellate è di gran lunga la condrite ordinaria singola più grande conosciuta.
Ma anche questo “gigante” tra le meteoriti pietrose sfigura vici­no alle grandi sideriti che com­pongono i nostri “big five”.


HOBA (NAMIBIA)


Nel Nord della Namibia, vi­cino alla città di Grootfontein1 si trova questo meteorite di 60 tonnellate (un tempo, prima di campionamenti, furti e vandali­smi sembra arrivasse a 66 ton­nellate). Venne scoperto per caso nel 1920 da un contadino che lo colpì con l’aratro, dissodando il terreno. E’ un “mattone” di ferro di 2,7×2,7×0,9 metri in un avvalla­mento del terreno circondato da un anfiteatro di muretti a secco. Si trova ancora nel punto del ritrovamento. È un tipo di side­rite assai raro; un Atassite, che contiene un tenore di nikel molto più alto delle altre ferrose. Nono­stante il suo aspetto “giovanile” (dovuto al clima estremamente secco) questo meteorite è caduto sul nostro pianeta circa 80.000 anni fa. È possibile che la forma, simile ad un sasso piatto, lo ab­bia aiutato a perdere velocità in modo meno traumatico, durante l’impatto con l’atmosfera. Il me­teorite avrebbe quindi rimbalzato più volte, come un sasso lanciato sulla superficie di un lago.

Il meteorite Hoba a Grootfontein in
Namibia massa 60t.


CAPE YORK (GROENLANDIA)

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Molte delle storie che riguar­dano i grandi meteoriti sono interessanti ed avventurose, ma forse la più affascinante è quella che riguarda i meteoriti di Cape York: i giganti venuti dal ghiaccio. Difficile datare la sua caduta, av­venuta nella parte nord occiden­tale della Groenlandia, in epoca preistorica, come impossibile è valutare quale fosse la massa totale giunta a terra in frammen­ti di ogni dimensione, trattando­si di una zona costiera in pieno circolo polare artico. Certo è che per secoli le popolazioni artiche hanno raccolto ed utilizzato il ferro di queste meteoriti, tanto che oggetti fatti di questo ferro sono stati trovati anche nella penisola scandinava, importati dalle popolazioni norrene che nel medioevo avevano basi in Groen­landia.
Durante il XIX secolo gli esplo­ratori artici europei avevano raccolto testimonianze e prove dai popoli Innuit della presenza nell’area della Groenlandia, di fer­ro utilizzato per costruire utensili come arpioni e coltelli. Purtroppo, la scoperta di ferro nativo sull’i­sola groenlandese di Disko2, portò a pensare per un certo periodo, che tutto il metallo degli utensili Innuit fosse di origine terrestre. Nel 1894 però l’esploratore Ro­bert E. Peary3 trovò l’Isola delle Meteoriti con i tre grandi rocce metalliche che i nativi chiamava­no “la tenda”, “la donna” e “il cane”. Si trattava di enormi masse del peso di 31 tonnellate, 3 tonnella­te e 407 chili. Tra il 1895 ed il 97, l’esploratore riuscì a trasportare tutti e tre i meteoriti negli Stati Uniti, vendendoli all’American Museum of National History dove si trovano tutt’ora. La parte prin­cipale, ribattezzata Ahnighito, non è soltanto la seconda mete­orite per dimensioni al mondo (30.880 Kg) ma è anche la più grande ospitata in un museo.
Molte altre meteoriti di Cape York sono state trovate negli anni, per una massa totale di al­meno 60 tonnellate. In particola­re, una di 20 tonnellate, chiama­ta Agpalilik (L’Uomo), scoperta nel 1963 è ospitata oggi presso il Museo Geologico di Copenaghen in Danimarca ed è la più grande meteorite presente in Europa.

Cape York, il meteorite Ahnighito di 30.880 Kg. Foto: American Museum of Natural History.


CAMPO DEL CIELO (CILE)


Se la nostra classifica fosse fatta per la massa totale cono­sciuta e non per la massa prin­cipale, Campo del Cielo supere­rebbe tutti gli altri meteoriti. A circa 1000 km da Buenos Aires, tra le provincie di Cacho e Santiago, si trova un sito tra i più ricchi di me­teoriti al mondo. Circa 5000 anni fa un piccolo asteroide di alme­no 600 tonnellate esplose sul Cile e una pioggia di frammenti colpì questa zona. In un’area ellittica di appena 3×18 km sono presenti 26 crateri da impatto ed una quantità di meteoriti che non ha uguali. La storia di que­sto sito è antica ed interessante. Nel 1576, esploratori spagnoli, lo scoprirono, credendolo una miniera di ferro, nonostante che i nativi sostenessero che questo ferro fosse caduto dal cielo, da cui il nome. Due secoli dopo, il sito fu riscoperto, grazie a docu­menti e campioni ritrovati, ma ci vollero ancora diversi decenni prima che l’origine extraterrestre del ferro di Campo del Cielo fos­se accettata. Oggi l’area dispone di un centro visitatori e di un museo, circondato da un parco. Nel parco si trova El Chaco di 29 tonnellate, scoperto nel 1969, ma anche alcuni “fratellini” mino­ri; La Sorpresa di 15 tonnellate, Santiague­no di 7.850 Kg. Nel 2016, a breve distanza da El Cacho è stato tro­vato un nuovo meteorite di quasi 31 tonnellate (30.800 Kg), ribat­tezzato Gancedo, dal nome della municipalità sul cui territorio si trova il sito. El meteorito Gance­do è divenuto quindi il terzo per massa, e si trova oggi esposto davanti al museo di Campo del Cielo. Si stima che le meteoriti recuperate sino ad ora siano più di 120 tonnellate, stima ottenu­ta purtroppo per difetto a causa dei frequenti furti che ancor oggi interessano l’area.

L’estrazione nel 2016 del
meteorite Gancedo di 30.800 Kg, Presso Campo del Cielo.


ALTAI (XINJIANG – CINA)


Al confine Nord Occidentale tra Cina e Mongolia, nella zona dei monti Altai, un enorme ellisse di oltre 400 km con asse maggio­re ovest-est, definisce l’area di caduta di una grande quantità di sideriti, tutte riconosciute appartenere ad un unico corpo, frantumatosi durante il passag­gio nell’atmosfera. Il principale di queste meteoriti Armanty di 28 tonnellate, fu rinvenuto nel 1898 ed è attualmente esposto di fronte all’ingresso del Museo di Geologia e Mineralogia di Ürümqi. Dal 2011 al 2021 sono stati sco­perti poi altre tre grandi meteori­ti di 23, 18 e 5 tonnellate, portan­do la massa totale rinvenuta del meteorite a quasi 75 tonnellate.


BACUBIRITO (MESSICO)


A ben guardare, consi­derando le masse secon­darie, la classifica dei cinque meteoriti più gran­di dovrebbe fermarsi alla prima delle due sideriti cinesi, ma per la sua particolari­tà è giusto citare anche questo bellissimo gigante messicano, fino a qualche anno fa effettiva­mente al quinto posto, ma scivo­lato oggi al settimo dopo i nuovi ritrovamenti in Cina e Argentina. Anche per Bacubirito, come per Hoba “galeotto” fu l’arato di un contadino nel 1871. Questo curio­so oggetto che con oltre 4 metri di lunghezza ha una forma che lo contraddistingue da qualsiasi altro meteorite di queste dimen­sioni, pesa 22 tonnellate e si trova attualmente esposto all’interno del Centro della Scienza di Sina­loa. Non sono note masse secon­darie.
Continuando a scorrere la classifica delle grandi meteoriti, bisogna scendere sotto i 1000 chili per trovarne finalmente una europea; una bella Pallasite di 823 Kg trovata in Bielorus­sia nel 1810. Peraltro, come già ricordato il Museo Geologico di Copenaghen ospita un magnifi­co frammento di 20 tonnellate di Cape York. Chi volesse fare meno strada e rimanere in Italia, si dovrà accontentare (si fa per dire) di un bel frammento di 272 chili, del meteorite ferroso Natan, esposto nelle sale del museo di Scienze planetarie di Prato. Que­sto frammento, fa parte di una serie di meteoriti trovate in Cina nel 1958, per una massa totale conosciuta di 9.500 kg.

Il meteorite Bacubirito di 22.000 Kg.
Centro de Ciencias de Sinaloa (Messico).
Foto Ernesto Gutierrez.

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L’articolo è pubblicato in COELUM 273 VERSIONE CARTACEA


Osservazioni astronomiche alla luce del giorno da Dome Argus, in Antartide

Il telescopio posizionato al sito Dome Argus dalla spedizione cinese. Dome A in Antartide. Crediti: Zhaohui Shang

Nell’estate australe del 2023-2024, un gruppo di astronomi cinesi ha compiuto un’impresa scientifica straordinaria: osservare le stelle… di giorno. Non in un osservatorio qualsiasi, ma nel luogo forse più remoto e promettente della Terra per l’astronomia: Dome Argus, noto anche come Dome A.

Situato nel cuore del Plateau Antartico, a oltre 4.000 metri di quota, Dome Argus è il punto più elevato della calotta glaciale antartica, e uno dei luoghi più freddi e secchi del pianeta. Proprio per queste sue caratteristiche estreme, rappresenta un sito eccezionale per l’osservazione del cielo notturno nelle bande dell’ottico e dell’infrarosso vicino (NIR). Ma finora nessuno aveva mai misurato quanto il cielo fosse “buio” durante il giorno, in estate, quando il Sole non tramonta mai.

Un piccolo telescopio per un grande esperimento

L’esperimento, condotto da un team dell’Osservatorio Astronomico di Shanghai dell’Accademia Cinese delle Scienze (Shanghai Astronomical Observatory), si è avvalso di un telescopio compatto da 150 mm di apertura, installato in cima a una piattaforma alta tre metri sopra la superficie ghiacciata.

Lo strumento era dotato di una fotocamera NIR con sensore Sony InGaAs, sensibile alla luce nel range 400–1800 nm, e di un filtro centrato sulla banda J dell’infrarosso (attorno ai 1250 nm). Il filtro è stato progettato dal Nanjing Institute of Astronomical Optics & Technology (link).

L’apparato è stato trasportato a Dome Argus dalla 40ª spedizione antartica cinese, e ha operato per otto giorni in condizioni atmosferiche ideali: cielo sempre sereno e una stabilità dell’aria praticamente senza paragoni.

La base di ricerca Davis.
Base di ricerca Mawson.

Stelle visibili anche con il Sole alto

Le osservazioni si sono concentrate su stelle brillanti visibili nel vicino infrarosso, una banda in cui la luce solare viene diffusa molto meno rispetto al visibile. Grazie a brevi esposizioni (circa 0,3 secondi), il telescopio ha rilevato stelle fino alla magnitudine J=5,3. Combinando 500 immagini brevi in una tecnica di “stacking”, è stato possibile scendere fino alla magnitudine J=10,06, ben visibile anche con il Sole sopra l’orizzonte.

Le misure di luminosità del cielo al mezzogiorno antartico – con il Sole a 27° sopra l’orizzonte – indicano un valore di circa 5,2 mag/arcsec² nella banda J, che si riduce a 5,8 intorno alla mezzanotte locale, quando il Sole scende a circa 10° sull’orizzonte.

Per fare un paragone: questi valori sono molto vicini (solo leggermente più luminosi) a quelli registrati durante il giorno in cima al monte Haleakalā, alle Hawaii – uno dei migliori osservatori astronomici in uso. E Dome Argus non aveva nemmeno un cupolino per schermare la luce solare riflessa dalla neve!

Il futuro dell’astronomia continua anche di giorno

Questi risultati aprono la strada a una nuova frontiera: l’osservazione continua, 24 ore su 24, di eventi luminosi transitori nel cielo australe. Supernove, esplosioni di raggi gamma, stelle variabili e persino detriti spaziali in orbita bassa possono essere monitorati da Dome Argus anche durante l’estate antartica, grazie alla relativa “oscurità” del cielo nell’infrarosso.

Il sito è perfetto anche per l’osservazione di oggetti in orbita terrestre: oltre l’80% dei detriti spaziali passa sopra Dome A almeno una volta per ogni orbita. In futuro, è previsto l’utilizzo di telescopi di classe 1 metro, che miglioreranno ulteriormente la sensibilità e permetteranno osservazioni più profonde e precise. Alcuni di questi strumenti potrebbero anche essere equipaggiati per la misurazione laser di precisione delle orbite dei satelliti – una tecnologia chiamata Satellite Laser Ranging (SLR).

Un laboratorio naturale unico al mondo

Le condizioni uniche di Dome Argus – assenza di inquinamento luminoso, atmosfera estremamente stabile e un’altissima percentuale di giorni sereni – ne fanno uno dei luoghi più promettenti per l’astronomia del futuro. Proprio grazie alla sua posizione (80°22′ S, 77°22′ E), la volta celeste australe rimane osservabile tutto l’anno, senza alternanza tra giorno e notte come avviene altrove.

La stazione metereologica del sito Dome Argus.

Gli autori e i centri coinvolti

Il progetto è stato guidato da ricercatori del Shanghai Astronomical Observatory, in collaborazione con il Nanjing Institute of Astronomical Optics & Technology e con il supporto logistico della spedizione antartica cinese. I dati astronomici sono stati calibrati usando il catalogo stellare 2MASS, e i risultati contribuiscono anche a studi sulla sicurezza spaziale, come quelli del China Space Debris Research Project.


Dove si trova Dome Argus (Dome A)

Dome A si trova nel punto più alto del Plateau Antartico, a circa 4.093 metri sul livello del mare, su una calotta di ghiaccio spessa oltre 3.000 metri. La sua posizione isolata, su una dorsale lunga 60 km, lo rende uno dei luoghi meno esplorati del pianeta.

Coordinate: 80°22′ S, 77°22′ E
Temperatura record: -82,5 °C nel luglio 2005
Clima: aria secca, assenza di vento forte, cielo sereno oltre l’80% del tempo

Un’importante stazione meteorologica automatica è stata installata nel 2005 da una collaborazione australiana-cinese. Questa raccoglie dati fondamentali per comprendere le condizioni ambientali estreme del sito, misurando temperatura, vento, pressione atmosferica, umidità e radiazione solare.

Dome A potrebbe essere il luogo più freddo della Terra: anche se il record appartiene ufficialmente alla stazione russa di Vostok, Dome A si trova a un’altitudine ancora maggiore e resta un serio candidato per future misurazioni da primato.

 

Fonte: Z. Li et al., 2024 (studio completo su Dome A)

 

Alla ricerca di una “ExoVenere”

Questa illustrazione artistica raffigura una regione di Venere che potrebbe presentare vulcanismo attivo e subduzione, dove la superficie sprofonda nel mantello. Le rocce in primo piano mostrano materiali poveri di ferro, forse analoghi ai continenti granitici della Terra. La missione VERITAS metterà alla prova queste interpretazioni. Crediti: NASA/JPL-Caltech/Peter Rubin

Un team di ricercatori dell’Università della California a Riverside e del Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory ha avanzato una proposta affascinante e concreta: utilizzare un osservatorio spaziale per osservare direttamente le “ExoVenere”, pianeti rocciosi simili a Venere che orbitano attorno ad altre stelle. Lo studio è stato condotto da Stephen R. Kane, Emma L. Miles e Colby M. Ostberg (University of California, Riverside) insieme a Noam R. Izenberg (Johns Hopkins APL).

Il ruolo di Venere nella ricerca della vita

Comprendere l’abitabilità dei pianeti è una delle grandi sfide dell’astrobiologia. E se la Terra rappresenta l’esempio ideale di mondo abitabile, Venere ne è l’estremo opposto: un pianeta della stessa dimensione e composizione, ma con un’atmosfera soffocante, dominata da anidride carbonica e nuvole di acido solforico, in preda a un effetto serra incontrollato.

Studiare Venere non è solo utile per capire come sia arrivata a questo stato, ma anche per individuare le condizioni che possono rendere inabitabile un pianeta simile alla Terra. Ecco perché le missioni future come VERITAS, DAVINCI della NASA, e EnVision dell’ESA, avranno un ruolo centrale nel fornirci dati chiave per costruire modelli di evoluzione atmosferica applicabili anche agli esopianeti.

Un catalogo in crescita di mondi rocciosi caldi

Grazie a missioni come TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), gli scienziati hanno già identificato centinaia di potenziali “ExoVenere”: pianeti rocciosi, di dimensioni simili alla Terra, che orbitano molto vicino alla loro stella, in una regione nota come Venus Zone (VZ). Al marzo 2024, sono almeno 334 i candidati identificati, ma si stima che il numero crescerà rapidamente man mano che verranno confermati oltre 7000 candidati.

Poiché i pianeti della VZ ricevono un’intensa radiazione stellare, sono più facili da osservare rispetto ai loro simili più freddi. Inoltre, se presentano temperature elevate, tendono a riflettere più luce e quindi a risultare più visibili per gli strumenti astronomici.

illustrazione della grande Corona Quetzalpetlatl, situata nell’emisfero sud di Venere, raffigura un vulcanismo attivo e una zona di subduzione, dove la crosta in primo piano sprofonda nell’interno del pianeta.
NASA/JPL-Caltech/Peter Rubin

L’Habitable Worlds Observatory: il futuro è già in cantiere

Tra le raccomandazioni del decennale sondaggio dell’Astronomy and Astrophysics Decadal Survey del 2020 figura una missione rivoluzionaria: il Habitable Worlds Observatory (HWO). Questo futuro telescopio spaziale avrà lo scopo di osservare direttamente pianeti rocciosi potenzialmente abitabili attorno a stelle simili al Sole.

Ma c’è di più: HWO sarà anche in grado di identificare pianeti simili a Venere. L’osservazione diretta permetterà di analizzare lo spettro riflesso della luce dei pianeti, una tecnica più sensibile delle osservazioni in trasmissione per atmosfere dense e nuvolose. In particolare, sarà possibile cercare firme chimiche come il biossido di zolfo (SO₂), che potrebbe indicare attività vulcanica, oppure atmosfere dominate da anidride carbonica con nubi di acido solforico, segni distintivi di un ambiente inabitabile ma ricco di informazioni.

Una sinergia tra scienza planetaria e astronomia

Un aspetto chiave di questo approccio è l’integrazione tra le conoscenze acquisite all’interno del Sistema Solare e l’analisi degli esopianeti. Poiché non potremo mai visitare fisicamente questi mondi lontani, dovremo affidarci a modelli basati sui dati raccolti da pianeti come Venere e la Terra per interpretare ciò che vediamo.

Il lavoro dei ricercatori americani sottolinea proprio questo punto: finché non comprenderemo appieno i processi che hanno trasformato Venere in un inferno inabitabile, resterà difficile valutare il reale potenziale di altri mondi rocciosi scoperti attorno a stelle lontane.

Conclusioni

Studiare le ExoVenere non significa solo comprendere mondi alieni, ma anche fare luce su ciò che rende la Terra così speciale. L’osservazione di questi pianeti caldi e irrequieti potrà rivelarci quanto siano frequenti le condizioni estreme e quanto siano rari gli ambienti temperati.

Grazie all’Habitable Worlds Observatory, e con il supporto delle missioni dirette verso Venere, la scienza è pronta a compiere un nuovo passo nella comprensione della diversità planetaria. E chissà: tra le centinaia di ExoVenere già individuate, potremmo trovare un giorno anche un mondo che ci racconti una storia diversa da quella di Venere — una storia dove un destino infernale è stato evitato.

Fonte: Studio

MEZZOCIELO La Rivoluzione nell’Osservazione

a cura di Silvio di Rosa

ABSTRACT

Fino al 1609, qualsiasi tipologia di azione investigativa del cielo è stata condotta unicamente mediante l’uso degli occhi, pertanto ne risultava fortemente limitata in termini di magnificazione e potere risoluti­vo. L’impiego del cannocchiale (de facto un telescopio rifrattore) come strumento per l’indagine astronomi­ca, rappresenta una vera e propria rivoluzione: da quel momento, l’u­manità ha sempre migliorato i suoi mezzi di osservazione, sia mediante lo sviluppo di design innovativi per i propri strumenti ottici, sia introdu­cendo materiali ed ottiche di fattura sempre più raffinate. In poco più di 400 anni, si è passati dal cannoc­chiale di Galileo, avente pochi centi­metri di diametro, fino ai telescopi odierni, i più estesi dei quali hanno, attualmente, diametro dell’ordine dei 10 metri (come il Gran Telescopio Canarias), con progetti di strumenti ottici fino ai 39 metri (ci si riferisce, a tal proposito, all’europeo Extremely Large Telescope, la cui prima luce dovrebbe avvenire nel 2027).
In effetti, l’estensione di un telesco­pio per l’osservazione del cielo, quan­tificata mediante il diametro della sua apertura, è un parametro impor­tante in quanto influenza la quantità di luce entrante nel sistema ottico in un certo periodo di tempo, ossia la magnitudine limite degli oggetti osservabili e la risoluzione ottenibi­le. Non è, tuttavia, il solo parametro da tenere in considerazione. Ugual­mente significativo per valutare le prestazioni di uno strumento per l’indagine astronomica è il campo di vista, o Field of View (FoV), ossia l’area di cielo osservabile tramite lo strumento stesso. Questa superficie è, in genere, quantificata mediante l’angolo solido sotteso dalla stessa e si misura in gradi quadrati o in steradianti. I più grandi telescopi on-ground per lo svolgimento di survey astronomiche non superano, in ge­nere, poche decine di gradi quadrati: se si pensa che l’intera volta celeste osservabile da un qualsiasi sito sulla Terra, approssimata ad una semi­sfera, sottende un angolo solido di circa 21.000 gradi quadrati, se ne deduce come i telescopi debbano essere puntati in continuazione per portare, all’interno del proprio FoV, gli oggetti di interesse. Questo implica, come intuibile, un notevole consumo di tempo e risorse.
E se si disponesse di un sistema ot­tico avente un campo di vista dello stesso ordine di grandezza di quello che caratterizza la volta celeste, os­sia 10.000 gradi quadrati, con un’a­pertura di dimensioni relativamente grandi, ad esempio 1 metro?
In questo caso, non si avrebbe ne­cessità di alcun puntamento per l’in­dividuazione di sorgenti astronomi­che e astrofisiche e si disporrebbe, al contempo, di uno strumento con elevata area di raccolta dei fotoni. Proprio questa è l’idea alla base di un telescopio innovativo, chiamato con ispirazione, “MezzoCielo”.

Introduzione

Da qualche decennio, l’astronomia vive una fase caratterizzata da emozionanti scoperte ed intense trasformazioni: un esempio è offerto dalla nascita e dallo sviluppo della cosiddetta “astronomia multi-messaggera”, la quale si propone di studiare una sorgente (o un evento) analizzando in maniera coordinata le informazioni ricavabili dai segnali astrofisici che la caratterizzano, comprendenti, tra gli altri, radiazione elettromagnetica e onde gravitazionali.
Numerose sono anche le sfide che l’astronomia moderna è chiamata ad affrontare. L’inquinamento rientra sicuramente in questa categoria, ma quando si parla di inquinamento in ambito astronomico, non si intende solo quello luminoso: l’abbandono nelle orbite terrestri, in particolare in quelle basse o Low Earth Orbits (LEOs), di oggetti artificiali, quali satelliti a fine vita operativa, stadi di lanciatori, propellente e così via ha dato origine ad un nuovo tipo di pollution, costituito da una nutrita popolazione di space debris o detriti spaziali. Questi detriti spaziano in un ampio range di dimensioni e orbite di collocamento e, pertanto, velocità: un “censimento” operato dall’Agenzia Spaziale Europea e reperibile nel “ESA’s Space Environment Report” del 2023 indica chiaramente che i debris orbitanti attorno al nostro pianeta con dimensione superiore a 10 cm (e fino all’ordine del metro) sono almeno 32.000, distribuiti in maniera non uniforme tra le diverse orbite, essendo la maggior parte di essi, attorno alle 20.000 unità, collocati nelle orbite basse, fino a 2.000 km dal suolo. Diversi milioni sarebbero invece i detriti con dimensione minore di 1-10 cm e gli oggetti più estesi non ancora tracciati. E, con la costruzione in orbita (pianificata o attualmente in atto) di numerose costellazioni di satelliti, la previsione per il futuro prossimo è quella di un incremento sostanziale del numero dei debris.
I detriti rappresentano un problema di sempre maggiore serietà per due motivi principali: il primo è legato alla capacità della maggior parte di essi di riflettere la radiazione elettromagnetica solare e quindi di interferire con le osservazioni astronomiche condotte da terra. Il secondo deriva dalla loro elevata velocità (inversamente proporzionale alla dimensione dell’orbita) e quindi dall’energia cinetica che li caratterizza: per fissare le idee, si consideri che l’energia cinetica di un oggetto di 10 g che si muova in orbita LEO alla velocità (tipica) di 7 km/s corrisponde approssimativamente a quella associata ad una autovettura di medie dimensioni (1500 kg) che si muova a circa 65 km/h. L’impatto con un tale oggetto sarebbe potenzialmente distruttivo per qualunque satellite o velivolo non adeguatamente schermato, con annessa produzione a cascata di ulteriori debris. Immediata è la considerazione che una tale situazione, protratta sufficientemente a lungo, potrebbe dar luogo ad un ambiente spaziale così ostile da impedire l’accesso dell’umanità alle orbite esterne, con notevoli danni, oltre che per la ricerca astronomica condotta con telescopi space-based, anche per l’intera società.

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In questo contesto dove le sfide si intrecciano all’evoluzione dell’indagine scientifica, è concepito il progetto di un innovativo sistema ottico terrestre capace di osservare contemporaneamente l’intera (o quasi) volta celeste. Quali potrebbero essere le applicazioni pratiche di un telescopio a campo globale, soprattutto con riferimento alle trasformazioni e alle sfide menzionate in precedenza?
Nell’ambito dell’astronomia multi-messaggera, un tale strumento potrebbe essere impiegato in qualità di controparte ottica (ossia in grado di analizzare la radiazione elettromagnetica con lunghezze d’onda nello spettro visibile) dei rivelatori di sorgenti astrofisiche. In effetti, spesso un evento, per quanto transitorio, genera segnali in un ampio intervallo di lunghezze d’onda e/o aventi diversa natura. La fusione di due oggetti astrofisici supermassicci, come stelle di neutroni e buchi neri, è, ad esempio, un fenomeno caratterizzato dall’emissione di onde gravitazionali, le quali possono essere rivelate da osservatori dedicati: l’interferometro Virgo, costruito in Italia, nei pressi di Pisa, o l’atteso Einstein Telescope hanno precisamente questo scopo. Per ridurre l’incertezza legata alla localizzazione della sorgente delle onde, ossia per individuare con maggiore accuratezza la posizione nel cielo del fenomeno osservato, un telescopio a grandissimo campo di vista rappresenterebbe lo strumento di elezione: osservando l’esplosione o kilonova prodotta dalla fusione, esso sarebbe in grado di circoscrivere la posizione di arrivo delle onde gravitazionali e soprattutto, non necessitando di nessun tipo di puntamento, questa “ricerca” richiederebbe tempi molto brevi, fattore fondamentale trattandosi di fenomeni transitori della durata di non più di qualche giorno.
In termini di inquinamento prodotto dai detriti spaziali, il contributo di un telescopio a campo globale potrebbe essere determinante per ridurre la pericolosità di questo problema. Numerose sono le soluzioni formulate ad oggi dalle varie agenzie spaziali per far fronte alla minaccia degli space debris al fine di evitare cupi scenari futuri. Tra queste, la rimozione dei detriti dalle proprie orbite, almeno di quelli di più grandi dimensioni, è una delle più significative. Tuttavia, una tale operazione non può prescindere dalla previa conoscenza delle orbite dei detriti, ottenibile mediante il tracciamento degli stessi. Un campo di vista estremamente esteso si rivelerebbe quindi indispensabile per fornire un tracking continuo dei debris: in altri termini, il compito di generare una mappatura dei detriti spaziali sarebbe demandato principalmente ad un telescopio a campo globale, il quale si inserirebbe nella vasta rete di sensori ad oggi disseminati sul globo appositamente per questo scopo.
Il telescopio MezzoCielo nasce allora con un duplice obiettivo: contribuire al progresso scientifico in termini di comprensione dell’universo e fornire una soluzione ad un problema sempre più stringente in ambito spaziale. MezzoCielo mira, in definitiva, a rivoluzionare il modo in cui vengono effettuate le osservazioni del cielo grazie alla sua principale peculiarità, ossia un campo di vista di circa 10.000 gradi quadrati, al quale si somma una apertura relativamente ampia, un metro di diametro equivalente, che permette allo strumento di raggiungere una magnitudine limite di circa +23.

Design opto-meccanico e sfide ingegneristiche

L’idea del sistema ottico di MezzoCielo è concepita nel contesto dello Space Situational Awareness, programma di respiro internazionale dedicato al pattugliamento delle orbite terrestri in termini di detriti spaziali e oggetti di origine naturale, come una sorta di “evoluzione” concettuale del telescopio Fly-Eye. Inventati dall’attuale presidente dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, Prof. Roberto Ragazzoni, sia Fly-Eye che MezzoCielo si basano su un disegno ottico monocentrico, ossia le ottiche impiegate possiedono centro di curvatura comune: questa configurazione si rivela efficace poiché permette di rendere il sistema privo di aberrazioni quali coma e astigmatismo. A differenza del Fly-Eye, MezzoCielo non impiega specchi, ossia si tratta di un sistema ottico rifrattore, simile, nella morfologia, all’eliofanografo, dispositivo ottico impiegato sin dalla fine dell’Ottocento per registrare il numero effettivo di ore di insolazione durante la giornata.

Schematizzazione concettuale (in sezione) del telescopio MezzoCielo. Si riconoscono la sfera centrale che focalizza la luce sulla superficie concentrica su cui sono collocate le camere, ciascuna con la propria lente di campo. Si può notare, inoltre, che le porzioni del cielo più prossime all’orizzonte (fino a circa 30° di elevazione) sono escluse dal potenziale campo di vista poiché soggette ai più alti valori di perturbazione atmosferica. Fonte: “Current status of MezzoCielo: a design aiming to a large aperture, extremely wide field of view telescope, Roberto Ragazzoni et al., SPIE, 2022” (adattata).
Schematizzazione concettuale (in sezione) del telescopio MezzoCielo. Si riconoscono la sfera centrale che focalizza la luce sulla superficie concentrica su cui sono collocate le camere, ciascuna con la propria lente di campo. Si può notare, inoltre, che le porzioni del cielo più prossime all’orizzonte (fino a circa 30° di elevazione) sono escluse dal potenziale campo di vista poiché soggette ai più alti valori di perturbazione atmosferica. Fonte: “Current status of MezzoCielo: a design aiming to a large aperture, extremely wide field of view telescope, Roberto Ragazzoni et al., SPIE, 2022” (adattata).


Scendendo nel dettaglio del suo design opto-meccanico, osserviamo che MezzoCielo consiste primariamente in una lente sferica centrale che focalizza la luce su una superficie concentrica su cui sono posizionate diverse camere, dotate di lenti correttrici e rivelatori CMOS. Come già affermato, il disegno monocentrico è utile per aumentare la qualità dell’immagine del sistema riducendo a zero tutte le aberrazioni di Seidel, tranne quella sferica. Inoltre, quest’ultima è resa costante lungo ciascuna delle linee di vista: un diaframma collocato in ognuna delle camere proietta uno stop virtuale al centro della lente monocentrica, rendendo in questo modo uniforme l’illuminazione su tutto il campo visivo.
Il telescopio sarà del tipo seeing-limited, ossia le sue prestazioni ottiche, in termini di risoluzione, saranno limitate principalmente dalla turbolenza atmosferica. Affinché questo sia possibile, l’aberrazione sferica deve essere notevolmente ridotta. La sua correzione è affidata ad un sistema di lenti correttrici poste a monte dei rivelatori CMOS in ciascuna camera, ma, per rendere più agevole il loro lavoro, riducendo in partenza la quantità di sferica da compensare, è necessario che la lente monocentrica (la quale “raccoglie” i fotoni indirizzandoli verso le camere stesse) sia caratterizzata da un rapporto focale relativamente alto, ad esempio superiore a 3. Considerazioni di ottica geometrica suggeriscono allora che, per un diametro di ingresso di 1 metro, la sfera, se realizzata interamente in vetro comune borosilicato avente indice di rifrazione intorno a 1.5, dovrebbe avere un diametro di almeno 4 metri.
Sorge dunque un primo problema: una lente sferica di queste dimensioni risulta di fatto irrealizzabile date le difficoltà tecnologiche di produzione, l’impossibilità di garantire l’uniformità del raffreddamento e dell’indice di rifrazione, senza contare l’elevata complessità di installazione in situ.
Come si può garantire il triplice obiettivo dato dalla riduzione della massa vetrosa (quindi delle dimensioni della sfera), dal mantenimento del diametro equivalente di 1 metro e dall’ottenimento di un rapporto focale maggiore o uguale a 3?

Principio di funzionamento della proiezione dello stop virtuale al centro della sfera da parte del diaframma collocato in ciascuna camera. In questo modo, il disegno ottico risulta semplificato e l’illuminazione garantita senza vignettamento lungo tutto il campo di vista del telescopio. Fonte: “Current status of MezzoCielo: a design aiming to a large aperture, extremely wide field of view telescope, Roberto Ragazzoni et al., SPIE, 2022”.


La soluzione è offerta dall’impiego di liquido ottico inserito all’interno della stessa lente sferica. In effetti, un approccio di questo tipo venne già ipotizzato nel XIX secolo quando, al fine di ottenere un sistema ottico omnidirezionale, leggero e con ridotta aberrazione sferica per usi fotografici, due lenti menisco di curvatura uguale ed opposta vennero disposte in modo da formare una sfera cava, di pochi centimetri di diametro, riempita in seguito di acqua, generando quella che passò alla storia come Sutton’s ball-shaped water lens, o, più semplicemente, lente di Sutton. Il sistema, tuttavia, trovò scarsa diffusione e venne rapidamente abbandonato, soprattutto a causa delle difficoltà dell’epoca nel realizzare lenti sferiche di elevata qualità e dell’uso dell’acqua come fluido ottico. L’acqua, infatti, pur garantendo una sostanziale riduzione della massa complessiva (la densità dell’acqua è di 1000 kg/m3 a temperatura ambiente, contro i circa 2500 kg/m3 del vetro borosilicato), presenta un indice di rifrazione relativamente elevato (intorno a 1.33 a temperatura ambiente e per lunghezze d’onda intorno a 550 nm, corrispondente al colore che noi vediamo come verde), che non permette un decisivo aumento della lunghezza focale (rispetto ad un sistema composto unicamente da vetro) e quindi, a parità di apertura, del rapporto focale. Inoltre, la sua trasparenza alla luce visibile (solitamente quantificata in chimica mediante il parametro “coefficiente di assorbimento”) risulta relativamente bassa, ossia l’acqua tende ad assorbire e/o a deviare dalla traiettoria prevista un elevato numero di fotoni, situazione che può essere esasperata dalla presenza di eventuali contaminanti.
Le problematiche elencate relative all’uso dell’acqua, già notevoli per una lente di dimensioni molto modeste, sono, come facilmente intuibile, molto più significative per una sfera dalla prevista apertura equivalente di 1 metro, come quella di MezzoCielo. Per quest’ultimo sistema, si può dimostrare che il desiderato valore di rapporto focale è raggiungibile impiegando fluido ottico avente indice di rifrazione compreso tra 1.25 e 1.3 nel range visibile. In aggiunta, la trasparenza di questo fluido ottico dovrebbe essere almeno pari a quella dell’acqua distillata (possibilmente più alta) e, in ogni caso, dovrebbe manifestare una scarsa propensione ad essere “solvente”. Dal punto di vista fisico-chimico, è poi apprezzabile che il liquido in questione presenti altre proprietà, tra cui:
1. Bassa densità;
2. Bassa viscosità (per facilitarne il pompaggio all’interno del volume sferico);
3. Bassa o nulla infiammabilità;
4. Stabilità con la temperatura e nel tempo;
5. Bassa o nulla tossicità per l’uomo;
6. Basso impatto ambientale.
Tutte queste proprietà sono rintracciabili in una categoria particolare di liquidi, ossia i fluidi fluorurati e, tra essi, il più promettente per l’applicazione del telescopio MezzoCielo è il perfluoroesano, la cui composizione comprende solo atomi di carbonio e fluoro.

Diverse capacità di convergenza della luce per una lente sferica in tre diverse situazioni: sfera cava (nessuna convergenza), riempimento con acqua (lunghezza focale piccola, convergenza con molta aberrazione), riempimento con perfluoroesano – nome commerciale “Fluorinert FC72” (lunghezza focale elevata, convergenza più accurata). Fonte: “Mezzocielo: an attempt to redesign the concept of wide field telescopes, Roberto Ragazzoni et al, SPIE, 2020”.


La caratterizzazione ottica del perfluoroesano, così come quella di altri liquidi al fluoro ritenuti idonei, è già stata condotta nei laboratori dell’Osservatorio Astronomico di Padova, dove il progetto del telescopio (con annesse simulazioni ed esperimenti) è attualmente in corso. Con un indice di rifrazione medio di 1.251 nello spettro visibile ed una trasparenza almeno un’ordine di grandezza superiore rispetto a quella dell’acqua distillata nel range giallo-rosso dello stesso spettro, il perfluoroesano consente di ridurre la dimensione complessiva della sfera fino a circa 2 metri di diametro, mantenendo i requisiti ottici richiesti. Dunque, invece di realizzare una sfera di vetro di almeno 4 metri, è possibile impiegare un guscio sferico di 2 metri, il quale racchiude una cavità riempita di perfluoroesano (o altro liquido al fluoro). Naturalmente, in tal caso, fondamentale parametro di progetto diviene lo spessore del guscio vetroso: un valore eccessivamente alto condurrebbe ad annullare, seppur parzialmente, gli effetti dell’uso del liquido, mentre uno spessore troppo piccolo potrebbe creare problemi di stabilità e di integrità del guscio soggetto alla pressione idrostatica del liquido. Calcoli analitici e seguenti simulazioni all’elaboratore hanno permesso di dimostrare che, fissati il valore massimo di deformazione permessa al vetro e le proprietà dei materiali coinvolti, lo spessore ottimale del guscio, per una lente sferica di 2 metri, deve essere di almeno 12 cm.
La realizzazione di un guscio sferico di vetro di tali dimensioni, comprendente un volume di almeno 3 m3 di fluido, presenta in realtà molte delle problematiche di costruzione e installazione che caratterizzano una sfera completamente di vetro. Anche se otticamente performante infatti, un tale sistema rimane comunque caratterizzato da un elevato volume di vetro e da una massa di qualche tonnellata. La soluzione proposta è la segmentazione di questo componente in un numero (pari) di lenti menisco, disposte in modo da garantire sfericità ottica alla struttura. In effetti, questo modo di procedere presenta il vantaggio di ridurre considerevolmente le difficoltà tecnologiche di produzione delle ottiche di MezzoCielo, le quali si riducono, in prima battuta, a lenti che, seppur di grandi dimensioni, possono essere sostenute singolarmente, con notevoli vantaggi in termini di stabilità e montaggio. In questo contesto, una scelta immediata per il telaio della sfera, ossia per la montatura delle lenti, ricade su i solidi platonici e/o archimedei, poiché essi assicurano una più o meno efficace approssimazione del volume sferico e la necessaria regolarità per le lenti, sia in termini di collocazione che di morfologia. Le lenti menisco occuperebbero infatti le facce del solido. Ad oggi, il progetto del telescopio è incentrato su una struttura meccanica dodecaedrica per supportare le lenti in vetro, dal momento che il dodecaedro permette la massima apertura equivalente e regolarità geometrica, ma altre configurazioni sono parimenti allo studio (come quella dell’icosaedro troncato o del “pallone da calcio”). Una considerazione aggiuntiva in merito all’uso di una montatura dodecaedrica è relativa al fatto che le lenti possono essere realizzate, oltre che con la consueta forma circolare che normalmente le contraddistingue negli strumenti astronomici, anche sulla base di una pianta pentagonale (si ricorda infatti che le facce di un dodecaedro sono pentagoni regolari). In effetti, uno dei risultati ottenuti finora asserisce che le lenti pentagonali sono in grado di garantire prestazioni meccaniche e ottiche superiori a quelle circolari, ossia, detto in altri termini, a parità di sollecitazioni, esse sviluppano minori tensioni interne e deformazioni (quindi un minor grado di defocus o sfocamento sul piano focale) rispetto alle lenti circolari. Naturalmente, questi vantaggi sono controbilanciati dalla maggiore complessità di realizzazione e dalla conseguente lievitazione del costo.
Riassumendo quanto detto finora, possiamo affermare che due sono le principali proprietà che MezzoCielo sfrutta per raggiungere le prestazioni desiderate:
1. una sfera ottica centrale di circa 2 metri di diametro che impiega fluido ottico di alta qualità;
2. una montatura a foggia di solido platonico per il supporto delle lenti menisco in vetro.

Rendering di possibili configurazioni per la lente monocentrica di MezzoCielo con montatura dodecaedrica. A sinistra, le lenti menisco sono tagliate pentagonalmente, mentre a destra si impiegano lenti circolari. Pur se di fabbricazione più complessa, le ottiche pentagonali offrono una più elevata superficie vetrosa e, quindi, minori livelli di diffrazione. Fonte: “Mezzocielo: an attempt to redesign the concept of wide field telescopes, Roberto Ragazzoni et al, SPIE, 2020” (adattata).


Le suddette proprietà portano intrinsecamente con sé numerose criticità che richiedono soluzioni innovative o di complessa natura. Tra le principali sfide che attualmente il gruppo di lavoro dell’Osservatorio di Padova guidato da Roberto Ragazzoni sta affrontando, rientrano, ad esempio, problematiche di natura ingegneristica derivanti dalla necessità, da parte della montatura, di garantire simultaneamente l’adeguato supporto alle singole lenti in termini di integrità e rigidità, la possibilità di allineamento delle stesse anche in condizioni di esercizio, la tenuta stagna del fluido (soprattutto in virtù del basso valore di viscosità dei liquidi al fluoro), la compatibilità tra i materiali in gioco e un buon accoppiamento termico con le lenti. Al fine di far fronte alle problematiche elencate, uno studio dedicato rivolto al dimensionamento del telaio della sfera di MezzoCielo è attualmente in fase di definizione. Le soluzioni prese in considerazione al momento comprendono l’uso di materiali aventi elevate caratteristiche di resistenza meccanica e, al contempo, coefficiente di espansione termica simile a quello del vetro, il progetto di elementi compensatori di dilatazioni termiche potenzialmente distruttive per le lenti, l’impiego di sistemi pneumatici (controllati attivamente) per garantire la necessaria mobilità per l’allineamento e la tenuta stagna, particolari sagomature della montatura per ricavarne un adeguato alloggiamento per i componenti in vetro e così via. Notevole importanza è anche data alla modalità di inserimento del liquido all’interno della sfera, al fine di evitare formazione di bolle d’aria nel volume disponibile, e al progetto di un sistema di ricircolo dello stesso per la sua rigenerazione e/o mantenimento ad una temperatura definita. Si è poi ipotizzata anche la configurazione della struttura atta a garantire il collegamento della sfera con il terreno: composta da 5 elementi di tipo a traliccio, equispaziati rispetto all’asse verticale della sfera, essa dovrà sostenere il peso delle 12 lenti menisco, della montatura e del fluido all’interno e assicurare la richiesta rigidezza anche in presenza di vento (ad esempio, fino a 10 m/s, sulla base dei valori più alti registrati annualmente sul sito dell’Osservatorio Astronomico di Asiago), evitando qualsiasi fenomeno di risonanza, ossia di “accoppiamento” dinamico con forze variabili nel tempo.
Parallelamente al dimensionamento meccanico della montatura di pertinenza della sfera, un’altra importante azione è condotta in termini di analisi ottica delle camere poste sul piano focale della sfera stessa. Come si è detto, le camere hanno il compito di inviare la luce, catturata e focalizzata dalla lente monocentrica, sul rivelatore CMOS, dopo averla “depurata” dell’aberrazione sferica. I risultati ottenuti finora dimostrano che il raggiungimento di prestazioni seeing-limited sono possibili impiegando diverse lenti di campo e correttrici. Queste ultime rappresentano il “cuore” delle camere. Dato il numero elevato delle stesse che si vuole impiegare, e poiché sono previste superfici asferiche per alcune di esse, una delle idee sotto analisi consiste nel realizzare questi componenti mediante stampa in 3D, al fine di ridurre significativamente tempi e costi di produzione. Riguardo al numero di camere da impiegare, sono al momento allo studio due diverse strategie: la prima prevede il tappezzamento completo della superficie focale della sfera con le camere stesse, le quali dovranno dunque essere diverse centinaia, se non migliaia; la seconda, più complessa, implica l’uso di un numero esiguo di camere mobili, che, mosse da bracci robotici, seguendo il moto apparente della volta celeste, sarebbero in grado di generare immagini in cui i detriti, muovendosi sullo sfondo delle stelle “fisse”, descriverebbero dei tracklets, scie luminose dalle quali dedurre le relative orbite.
Pur se promettenti a livello di calcoli analitici e simulazioni al computer, tutte le soluzioni prospettate finora dovranno essere validate attraverso esperimenti in laboratorio su prototipi in scala, già previsti e finanziati da collaborazioni tra l’Istituto Nazionale di Astrofisica (a cui l’Osservatorio di Padova afferisce) e altri enti e Università nazionali.

Possibile design del telescopio MezzoCielo. Insieme alla struttura dodecaedrica, si riconoscono i cinque elementi a traliccio per il collegamento al terreno e la superficie focale tappezzata di camere. Fonte: “Current status of MezzoCielo: a design aiming to a large aperture, extremely wide field of view telescope, Roberto Ragazzoni et al., SPIE, 2022”.

Conclusioni


MezzoCielo si propone come uno strumento ottico rivoluzionario, in grado di combinare capacità osservative eccezionali, con una risoluzione comparabile con i migliori telescopi attualmente presenti sul pianeta. Il suo progetto presenta sfide e complessità sia a livello ottico che ingegneristico, ma tutte le possibili problematiche sono già in fase di risoluzione ed affrontate sia singolarmente sia a livello sistemico. Nel futuro prossimo, la realizzazione di piccoli prototipi in scala, sia della sfera che dei correttori a valle, sarà un passo obbligatorio per confermare le stimate prestazioni opto-meccaniche, con l’obiettivo di costruire un vero e proprio esemplare di MezzoCielo, magari affiancato a telescopi di nuova generazione per l’osservazione di eventi astrofisici. L’allestimento di una intera rete di sistemi MezzoCielo (sia nell’emisfero australe che in quello boreale) per il monitoraggio totale delle orbite terrestri e lo svolgimento di survey in tempi brevi rappresenta il traguardo finale che il progetto del telescopio MezzoCielo si prefigge.

Rappresentazione realistica del telescopio MezzoCielo investito da due fasci di luce proveniente da diverse direzioni. Fonte: “Mezzocielo: an attempt to redesign the concept of wide field telescopes, Roberto Ragazzoni et al, SPIE, 2020”.

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L’articolo è pubblicato in COELUM 273 VERSIONE CARTACEA

Alle origini dei buchi neri supermassicci

Grazie alle più avanzate simulazioni cosmologiche, un team internazionale guidato da Lucio Mayer dell’Università di Zurigo ha esplorato i processi di formazione stellare nelle galassie primordiali che popolavano l’Universo a meno di 700 milioni di anni dal Big Bang. Il lavoro, realizzato tramite la simulazione ad altissima risoluzione Massive Black PS, ha mostrato come, in regioni molto dense dell’Universo primordiale, le galassie ricche di gas abbiano dato vita a dischi compatti che, a causa di instabilità gravitazionali, si sono frammentati in densi ammassi stellari.

Le simulazioni, che raggiungono una risoluzione spaziale di appena 2 parsec, sono tra le più accurate mai realizzate nel campo della cosmologia computazionale. Questi modelli hanno rivelato che le galassie coinvolte — incluse due compagne di massa inferiore — generano dischi di gas auto-gravitanti larghi meno di 500 parsec, che si frammentano in clump (grumi) massicci. Questi clump evolvono rapidamente in ammassi stellari compatti, con masse comprese tra 10⁵ e 10⁸ M⊙ e densità superiori a 10⁵ M⊙/pc².

Sorprendentemente, gli ammassi più piccoli presentano una stretta analogia con quelli scoperti di recente dal James Webb Space Telescope (JWST) nel sistema gravitazionalmente amplificato Cosmic Gems, situato a redshift z = 10.2. L’esistenza di tali oggetti era già stata ipotizzata, ma questa simulazione ne dimostra per la prima volta la formazione realistica all’interno di galassie a dischi altamente instabili.

Una nascita turbolenta

Il cuore della scoperta risiede nel meccanismo della frammentazione del disco di gas, regolato da un parametro noto come criterio di Toomre, che valuta la stabilità di un disco galattico rispetto al collasso gravitazionale. Nelle simulazioni, le condizioni sono ideali: dischi molto densi, ricchi di gas e soggetti a turbolenze compressive che favoriscono la formazione di grumi.

I risultati si allineano con la cosiddetta “Feedback-Free Burst” (FFB) theory proposta da Avishai Dekel (Università Ebraica di Gerusalemme), secondo cui, nelle prime epoche cosmiche, il gas riesce a formare stelle in modo estremamente efficiente prima che il feedback delle supernove riesca a interrompere il processo.

Una pioggia di buchi neri

Le simulazioni suggeriscono che la densità incredibilmente alta degli ammassi stellari possa favorire la formazione di buchi neri intermedi (IMBH). Secondo modelli recenti (Fujii et al., 2024), questi oggetti nascono attraverso fusioni stellari in ambienti ultra-densi, raggiungendo masse fino a 10⁵ M⊙. Successivamente, gli IMBH migrano verso il centro della galassia fondendosi tra loro e con un eventuale buco nero centrale preesistente, dando origine a un buco nero supermassiccio (SMBH) di almeno 10⁷ M⊙.

Questo meccanismo spiegherebbe l’osservazione, sempre da parte di JWST, di buchi neri sovramassicci (più massivi del previsto rispetto alla loro galassia ospite) già a redshift z > 6, come mostrato nei lavori di Y. Harikane, R. Maiolino, M. A. Stone e M. Yue.

Le simulazioni: uno zoom nel tempo

Il progetto utilizza il codice Gasoline2 e nasce come un’evoluzione del progetto MassiveBlack (guidato da Tiziana Di Matteo e Yu Feng presso la Carnegie Mellon University). Il volume simulato è uno dei più densi conosciuti, rappresentando un picco di 4–5σ nella distribuzione di densità cosmica. Le simulazioni seguono un periodo di soli 6 milioni di anni, ma con dettaglio senza precedenti: ogni clump, ogni formazione stellare, ogni frammento di gas è modellato con precisione pari a circa 2,4×10³ M⊙.

Anche galassie relativamente piccole, come il “Halo 47”, mostrano una straordinaria efficienza nella formazione di ammassi. In questi ambienti, oltre il 30% della massa stellare si concentra in ammassi compatti, un valore straordinariamente alto rispetto alle galassie odierne. Il destino finale di questi oggetti è spesso la fusione al centro galattico, contribuendo alla crescita dei buchi neri centrali.

Uno scenario multiplo per la nascita degli SMBH

Le simulazioni evidenziano due canali principali per la crescita dei buchi neri supermassicci:

  1. Accrescimento e fusione di IMBH generati all’interno degli ammassi ultracompatti, prevalente nelle galassie di massa media o bassa.
  2. Collasso diretto gravitazionale (“dark collapse”) in galassie molto più massicce, in cui il buco nero nasce già con massa 10⁷ M⊙ da una super-stella instabile, come proposto da L. Zwick e L. Mayer.

Entrambi i meccanismi forniscono una spiegazione convincente per la varietà di SMBH già presenti meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang.

Il quadro che emerge da queste simulazioni, supportato da dati JWST, offre una visione coerente e affascinante della formazione delle prime strutture cosmiche. In ambienti densi, le galassie sembrano favorire una modalità esplosiva ed efficiente di formazione stellare, che non solo dà origine a stelle e ammassi, ma anche ai semi dei colossali buchi neri che oggi popolano i nuclei delle galassie.

Fonte: The Astrophysical Journal Letters

Ad Agrigento un viaggio tra Egitto, Sicilia e Akrágas: Incontro alle Fabbriche Chiaramontane

Un evento culturale dedicato all’archeoastronomia avrà luogo venerdì 4 aprile 2025, alle ore 17, alle Fabbriche Chiaramontane in Via S. Francesco d’Assisi 1, ad Agrigento. Intitolato “L’importanza dell’archeoastronomia nelle recenti scoperte: dal cielo dell’Egitto a quello della Sicilia preistorica e di Akrágas“, l’incontro rappresenta un’opportunità unica per esplorare le connessioni tra il cielo antico e le strutture sacre delle civiltà passate, con particolare focus sulle recenti scoperte riguardanti la città di Akrágas e i suoi Templi della Collina.

L’evento, promosso dalle associazioni A.N.D.E.Fidapa e Inner Wheel di Agrigento, vedrà la partecipazione di esperti di rilievo nel campo dell’archeoastronomia. Pietro Di Martino, docente ordinario di Astronomia, aprirà l’incontro con una conferenza dal titolo “Ferro e fuoco dal cielo nell’antico Egitto“, esplorando l’importanza del cielo nella cultura egizia. A seguire, l’astrofisico Carmelo Falco discuterà della “ricostruzione del cielo antico al tempo di Akragas“, concentrandosi sul periodo VI-V secolo a.C.

Andrea Orlando, presidente dell’Istituto di Archeoastronomia Siciliana, parlerà su “L’archeoastronomia nella Sicilia preistorica“, approfondendo le connessioni tra i cieli antichi e i siti preistorici siciliani. Infine, Maria Luisa Zagretti, dottore di ricerca in archeologia, presenterà una relazione sui “Dati archeoastronomici e aspetti topografici desumibili dalla ricostruzione del cielo antico di Akragas“, mettendo in luce come le scoperte recenti abbiano rivelato nuove conoscenze sul sito di Akrágas.

L’incontro sarà coordinato e moderato da Molisella Lattanzi, direttrice di Coelum Astronomia, e offrirà ai partecipanti l’opportunità di approfondire il rapporto tra il cielo e le culture dell’antichità, creando un dialogo interdisciplinare affascinante tra scienza e storia.

L’ingresso è libero fino ad esaurimento posti. Non perdere l’opportunità di partecipare a questo affascinante viaggio tra cielo, storia e archeologia!

IL SOLE E LO STRANO CASO DEL 25° CICLO SOLARE

Il Sole a disco intero in H-Alpha - 3 novembre 2024 Telescopio: SkyWatcher 70mm Refractor (1000mm focal length) Filtro: Coronado SolarMax 40mm Filter Camera: ZWO ASI 174 MM Camera Mosaico di 4 pannelli CREDITS: Alessandro Carrozzi

Il 25° ciclo solare ha preso il via nel 2019 e, contro ogni previsione, ha sorpreso gli scienziati con un’intensità inaspettata.
Cosa regola questi cicli e perché alcuni si comportano in modo anomalo? Dalle macchie solari alla dinamo magnetica, l’articolo esplora i misteri del Sole, svelando come il suo ritmo influenzi non solo l’astronomia, ma anche la nostra tecnologia e il futuro dell’esplorazione spaziale.

Dicembre 2019 ha rappresentato l’inizio del Ciclo Solare numero 25 ed attual­mente la nostra stella si ritrova nel momento di massima attività magnetica, rispettando in buona sostanza la periodicità caratteristica di questo fenome­no, che è approssimativamente di undici anni.

Cosa determina questo susseguirsi di cicli periodici e cosa succede durante questi undici anni?

Il protagonista indiscusso di questo fenomeno è il campo ma­gnetico, generato dal processo della dinamo solare. Pos­siamo immaginare questo campo magnetico in una ideale situazione di “partenza” (come appun­to quella di dicembre 2019) in una ordinata configurazione polare, che ricorda quella tipica del campo magnetico terrestre, con le linee di forza che escono da un polo e rientrano nell’altro. La strut­tura fisica del Sole però è quella di un plasma e quindi ben diversa dalla struttura di un pianeta. Sulle linee del campo magne­tico agiscono sia la rotazione differenziale, per la quale il plasma all’equatore ruota più velocemente rispetto ai poli, sia i moti ascensiona­li convettivi. La rotazione differenziale modifica il campo magnetico por­tandolo dalla configura­zione poloidale ad una toroidale. I tubi di flusso del campo toroidale sono trascinati in fotosfera dai moti convettivi e possono emergere così come strut­ture magnetiche sotto for­ma di coppie di macchie solari scure1 (accompagna­te però anche da strutture brillanti), che aumentano di numero e di area superficiale. Dopo il massimo di attività inizia

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la fase declinante del ciclo, in cui il campo toroidale diminuisce gradualmente per far aumenta­re nuovamente quello poloidale il quale, nel momento di minimo dell’attività, invertirà la polari­tà rispetto al ciclo precedente. È proprio l’inversione della polarità magnetica delle macchie a de­terminare l’inizio di un nuovo ci­clo. Sotto questo punto di vista, per­ciò, il ciclo undecennale, che prende il nome di ciclo di Schwabe (dal nome dell’astronomo tedesco che per primo ne ipotizzò la regolarità) è in realtà solo la prima parte del ciclo magnetico completo dalla durata di circa 22 anni (detto ciclo di Hale), che è il tempo necessario affinché il campo magnetico, invertendo la po­larità due volte, torni alla configura­zione iniziale.

Uno schema semplificativo del pro­cesso di dinamo solare è mostrato in figura 1; sottolineiamo che una teoria completa ed esaustiva della dinamo solare, che ad esempio giu­stifichi la durata undecennale o le variazioni specifiche da ciclo a ciclo, in realtà ancora non esiste.

Fig. 1 – Schematizzazione della dinamo solare: le linee tratteggiate racchiudono la zona convettiva, mentre i diversi colori evidenziano la velocità differenziale, maggiore all’equatore e decrescente verso i poli. (© Paul Higgins, 2012, doi:10.6084/m9.figshare.102094.v1).

Il numero “25” associato all’attuale ciclo ha un significato meramen­te antropico, perché il ciclo numero 1 (iniziato nel 1755 e conclusosi nel 1766) ha l’unica caratteristica spe­cifica di essere il primo ciclo per il quale esistono dati osservativi suf­ficienti all’identificazione dell’evol­versi delle macchie solari. Ad effet­tuare il primo lavoro di raccolta di queste osservazioni, ed individuare così il primo ciclo solare, fu nel 1852 Johann Rudolph Wolf, divenuto fa­moso per aver introdotto la quantità ancora oggi più utilizzata (anche se non la più completa) per descrivere i cicli solari, il cosiddetto Sunspot Number, una combinazione ma­tematica tra il numero di macchie solari ed il numero di gruppi in cui esse si raccolgono (più un fattore caratterizzante la strumentazione con cui si è osservato il disco sola­re). In realtà è ben noto che i primi studi ufficiali sulle macchie solari si possono far risalire a Galileo Galilei nel XVII secolo, ma è solo dal 1749 che esistono registrazioni sufficien­temente regolari sull’evolversi delle macchie solari per determinare il susseguirsi dei cicli.

Uno sguardo anche fugace alla figu­ra 2 mette subito in evidenza quan­to accennato prima: l’andamento dei cicli solari non è affatto regolare, pur rispettando all’incirca la caden­za undecennale. In realtà studi che sfruttano indicatori indiretti dell’at­tività solare – come già illustrato in un precedente articolo su questa rivista (vedi Co­elum Astronomia N° 262) – hanno evidenziato che anche il susseguirsi dei cicli non è cosa da darsi troppo per scontata, avendo la nostra stella at­traversato anche stadi in cui l’attività magne­tica sembrerebbe essersi fortemente spenta. Sono i cosiddetti periodi di “grande minimo” durante i quali la presenza di macchie sulla superficie solare tende praticamente a scom­parire. L’ultimo di questi grandi minimi risa­le ad un periodo leggermente antecedente a quelli mostrati nella figura 2, a cavallo tra il 1650 e l’inizio del 1700, epoca per la quale non vi è sufficiente regolarità di osservazioni per determinare i cicli, ma ve ne sono abbastanza per confermare una sostanziale carenza di mac­chie solari sulla superficie del sole.

Fig.2a - Screenshot del sito del “Royal Observatory of Belgium” da cui è possibile seguire giorno per giorno l’andamento del ciclo solare e scaricare dati storici.
Fig.2a – Screenshot del sito del “Royal Observatory of Belgium” da cui è possibile seguire giorno per giorno l’andamento del ciclo solare e scaricare dati storici.
Fig.2b - Grafico dell’andamento nel tempo del Sunspot Number: i cicli evidenziati in azzurro sono quelli dei cicli “ufficiali” a partire dal 1755.
Fig.2b – Grafico dell’andamento nel tempo del Sunspot Number: i cicli evidenziati in azzurro sono quelli dei cicli “ufficiali” a partire dal 1755.

I processi fisici legati a queste che potremmo defi­nire variazioni delle variazioni, ossia alle differenze tra i vari cicli, che sembrano presentare a loro volta ulteriori periodicità più lunghe, dagli 80-90 anni (ciclo di Gleis­sberg) ai 200 anni (quello associato ai grandi minimi, detto ciclo de Vries) fino anche ai millenni, non sono ancora ben deter­minati. Quello che molti fisici solari hanno cercato di fare per mettere un po’ di ordine è stato trovare regole o regolarità, più o meno empiriche, nel susseguirsi dei cicli. Tra esse, ad esempio, vi sono l’effetto Waldmeier, per il quale i cicli più intensi raggiungono il massimo più rapidamente, legando quindi la durata della risalita dal minimo al massimo alla sua ampiezza, e la regola di Gnevyshev-Ohl, per la quale i cicli solari tendono a raggrupparsi in coppie pari-dispari in cui il ciclo contrassegnato con un numero dispari risul­ta di intensità maggiore di quello pari che lo ha preceduto2 . Nel 1952 l’astrono­mo Gleissberg, lo stesso che aveva evidenziato l’esistenza di un ciclo secolare, aveva scritto: “Ogni ciclo delle macchie solari deve essere considerato come un tutto concluso, come un fenomeno a sé stante, e si sussegue semplicemente ciclo dopo ci­clo”, frase smentita seccamente dalle regolarità sopra descritte. L’esistenza di una memoria inter-ciclo e di una a lungo termine, cioè la presenza di cosiddet­ti precursori, insieme ad altri metodi alternativi, come tecniche di estrapola­zione o modelli di trasporto di flusso, sono sfruttati dagli scienziati per cerca­re di predire l’andamento dei cicli solari futuri. Tali predizioni, in quanto frutto di relazioni empiriche e statistiche, hanno ovviamente dei margini di incertez­za alti e spesso, anche entro questi margini, risultano a volte inadeguate. Già a fine del 2020, cioè al compimento del suo primo anno, il 250 ciclo era risultato più intenso delle previsioni che erano state divulgate dal Centro di Predizio­ne dello Space Weather della NOAA, l’ente scientifico ufficiale statuniten­se adibito al monitoraggio ed alle pre­visioni delle condizioni oceaniche ed atmosferiche e che ha il compito di occuparsi anche della meteorologia spaziale che è legata principalmente proprio all’attività magnetica del Sole.

Sul loro sito è possibile seguire l’anda­mento del ciclo non solo nella progres­sione del Sunspot Number ma anche di altri indicatori dell’attività, che risultano più “moderni” ed utili, come il flusso radio (fig. 3). La figura 3 mostra proprio quanto fosse stata sottostimata l’intensità di questo ciclo.

Fig.3a – Grafico della progressione del Sunspot Number.
Fig.3b – Grafico del flusso radio, aggiornati in tempo reale sul sito della NOAA.

In realtà si potrebbe dire “metodo che usi, previsio­ne che trovi”, in quanto altri lavori pubblicati mostra­vano previsioni diverse. Il gruppo di fisica solare dell’Uni­versità di Roma Tor Vergata, in collaborazione con i ricercatori del National Solar Observatory in Colorado, aveva pubblicato su due rivi­ste scientifiche internazionali una previsione per il 250 ciclo della coper­tura delle macchie e della controparte brillante delle regioni attive che, pur sottostimandone l’effetto, conduceva ad una previsione più vicina alla progressione poi effettivamente registrata, come si può notare nella figura 4.

Fig.4 – Previsione del flusso solare radio ricavato dalla corrispondente previsione di regioni attive fatta dal Gruppo di Fisica Solare dell’Università di Roma Tor Vergata (The Astrophysical Journal Letters, 2021, Volume 922; Rendiconti Lincei. Scienze Fisiche e Naturali. Scienze Fisiche e Naturali, 2023, Volume 34).

Il 250 ciclo, oltre ad aver superato l’intensità predetta da molti modelli, ha riservato altre sorprese con eventi esplosivi particolarmente potenti. Il Sole, infatti, oltre alla variabilità sufficientemente regolare del suo ciclo undecennale, ne presenta altre di durata temporale molto inferiore, come i brillamenti (in inglese flares) solari, durante i quali vi è un improvviso e violento rilascio di energia, sia di radiazioni che di particelle. Un even­to di questo tipo è stato la causa scatenante della sorprendente aurora ammirata e fotografata in tutto il mondo, comprese latitudine inconsue­tamente basse, nella notte tra il 10 e l’11 maggio scorsi, anch’essa raccon­tata e spiegata in un precedente numero di questa rivista (vedi Coelum Astronomia N° 269).

L’attuale ciclo solare è risultato quin­di sorprendente sotto molti aspetti, però non supererà il record di altri cicli suoi predecessori, ed in parti­colare quello detenuto dal ciclo 190, ritenuto il più intenso mai registra­to da quando esistono osservazioni affidabili. Sicuramente, però, il “falli­mento” di diversi metodi di previsio­ne o il maggiore successo di altri, for­nirà agli scienziati nuove indicazioni e stimoli per continuare a studiare e monitorare la nostra stella. L’attività magnetica ed il comportamento del Sole, infatti, rivestono sempre più un ruolo importante nella nostra vita, in virtù, delle possibili future missioni spaziali, dell’elevatissimo numero di satelliti in orbita e della strumenta­zione tecnologica terrestre da cui di­pende una buona parte della nostra esistenza, tutti strumenti che risul­tano particolarmente vulnerabili alle tempeste solari ed a quelle geoma­gnetiche.

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L’articolo è pubblicato in COELUM 273 VERSIONE CARTACEA

Le costanti della fisica non cambiano: la conferma da M31

Un nuovo studio internazionale mette alla prova la stabilità delle leggi fondamentali della fisica osservando la galassia di Andromeda.
A condurre la ricerca un team di astrofisici guidato da Renzhi Su, in collaborazione con Tao An, Stephen J. Curran, Michael P. Busch, Minfeng Gu e Di Li, provenienti da diverse istituzioni di primo piano, tra cui l’Osservatorio Astronomico di Shanghai (Shanghai Astronomical Observatory) e l’Accademia delle Scienze cinese (Chinese Academy of Sciences).


Le costanti della fisica sono davvero “costanti”?

Una delle grandi domande della fisica moderna è se le cosiddette costanti fondamentali, come la costante di struttura fine o il rapporto tra la massa del protone e quella dell’elettrone, siano davvero immutabili. Alcune teorie avanzate, come la teoria delle stringhe o la gravità quantistica, ipotizzano che queste costanti possano variare nel tempo o nello spazio, seppur in modo minimo.

Confermare o smentire queste variazioni può aiutarci a capire meglio l’universo e, forse, a fare luce sulla natura quantistica della gravità, ancora oggi una delle grandi incognite della fisica teorica.

Uno sguardo indietro di 2,5 milioni di anni

Per testare questa ipotesi, il team ha puntato i radiotelescopi verso una delle nostre galassie vicine: Andromeda (M31), distante da noi circa 2,5 milioni di anni luce. Significa che la luce (e le onde radio) che riceviamo oggi da quella galassia ci mostrano com’era 2,5 milioni di anni fa.

Utilizzando il Green Bank Telescope negli Stati Uniti, gli scienziati hanno osservato con altissima precisione le emissioni radio di due molecole molto comuni nello spazio: l’idrogeno neutro (H I) e l’ossidrile (OH). Le loro frequenze di emissione sono note con estrema precisione in laboratorio, quindi eventuali differenze osservate nel passato avrebbero potuto rivelare variazioni nelle costanti fisiche.

Risultato? Le costanti restano costanti

Dopo decine di ore di osservazione e una lunga analisi statistica, il team ha potuto concludere che non ci sono segni evidenti di variazione nelle costanti fondamentali. Le eventuali differenze sono talmente piccole da essere entro i margini di errore, con precisioni fino a una parte su un milione.

In particolare, gli scienziati hanno verificato che:

  • Il rapporto tra le costanti analizzate non è cambiato significativamente in 2,5 milioni di anni.
  • Le possibili variazioni, se esistono, sono inferiori a quanto previsto da alcune teorie alternative.

Un ponte tra esperimenti terrestri e l’universo primordiale

Fino ad oggi, i test sulla stabilità delle costanti erano stati condotti in laboratorio (su scale di anni) o guardando l’universo lontanissimo (fino a 13 miliardi di anni nel passato). Ma mancava un tassello importante: i tempi intermedi, come quelli delle dinamiche galattiche, cioè milioni di anni. Questo studio riempie proprio quel vuoto, offrendo un nuovo punto di riferimento nella ricerca.

L’approccio usato dal team – osservazioni simultanee di righe spettrali diverse nella stessa zona di una galassia – si è rivelato particolarmente potente per ridurre gli errori sistematici e aumentare l’affidabilità dei risultati. E con l’arrivo di strumenti ancora più sensibili, come il futuro Square Kilometre Array (SKA Observatory), sarà possibile estendere questi test ad altre galassie e tempi ancora più remoti.

Fonte: The Astrophysical Journal Letters

Nuove ipotesi sulla materia oscura “sfocata” arrivano dalla Galassia Nube

Una galassia quasi invisibile, scoperta per caso nel progetto IAC Stripe 82 Legacy, sta mettendo in discussione uno dei pilastri della cosmologia moderna: la materia oscura fredda. Si chiama Nube, ed è una galassia nana estremamente diffusa e piatta, con caratteristiche così peculiari da non poter essere spiegate dai modelli standard.

Le osservazioni, realizzate con il Green Bank Telescope da 100 metri e il Gran Telescopio Canarias da 10,4 metri, hanno rivelato che Nube possiede una massa stellare di circa 3,9 × 10⁸ masse solari, e una massa dinamica molto più grande, circa 2,6 × 10¹⁰ masse solari, entro un raggio di 20,7 kiloparsec (M. Montes et al., 2024). Tuttavia, ciò che colpisce è la sua densità stellare superficiale sorprendentemente bassa (circa 2 masse solari per parsec quadrato), molto inferiore rispetto a qualsiasi altra galassia nana conosciuta.

Anche l’estensione di Nube è insolita: il suo raggio effettivo supera quello di molte galassie ultradiffuse (UDG), pur avendo una massa stellare simile. Inoltre, la galassia si trova in una posizione relativamente isolata, a circa 435 kpc dal suo probabile alone ospite, UGC 929, e non mostra segni di interazioni gravitazionali forti, come distorsioni mareali. Questo rende ancora più difficile spiegarne l’origine con il modello standard di materia oscura fredda (CDM).

Una nuova ipotesi: la materia oscura “sfocata”

Un gruppo di ricercatori guidato da Y. M. Yang et al. (2024) ha esplorato un’alternativa: la fuzzy dark matter (FDM), o materia oscura “sfocata”. Si tratta di una forma teorica di materia oscura composta da particelle ultraleggere (massa ≈ 10⁻²³ eV), che si comportano come onde su scale galattiche. Queste onde creano fluttuazioni nel campo gravitazionale, capaci di “scaldare” dinamicamente le stelle e distribuirle in modo più diffuso.

Utilizzando simulazioni numeriche evolute per oltre 10 miliardi di anni – l’età stimata di Nube – il team ha ricreato l’effetto del riscaldamento dinamico causato dalla FDM. Per farlo, hanno usato la tecnica di decomposizione in autostati quantistici per costruire il profilo iniziale dell’alone FDM e fatto evolvere il sistema con il software PyUltraLight (F. Edwards et al., 2018), basato sulle equazioni di Schrödinger–Poisson.

Le simulazioni hanno mostrato che, con un profilo coerente con la massa dinamica di Nube, la distribuzione stellare simulata riproduce sorprendentemente bene i dati osservativi, soprattutto nel Modello-1, che utilizza un valore di massa della particella di FDM di 10⁻²³ eV.

I risultati rafforzano l’ipotesi che la FDM possa essere responsabile della struttura estrema di Nube. Secondo gli autori, molte galassie isolate e povere di materia ordinaria non sono abbastanza vecchie da mostrare lo stesso effetto: il riscaldamento richiede tempo. Nube, invece, potrebbe essere il banco di prova ideale.

Studi precedenti avevano già suggerito una massa simile per le particelle di FDM per spiegare fenomeni come le curve di rotazione delle galassie nane o la distribuzione dei globuli in Fornax. Tuttavia, alcuni vincoli provenienti da osservazioni come la foresta Lyman-α o le funzioni di massa delle sottostrutture sembrano richiedere masse maggiori, anche se sono ancora oggetto di dibattito.

La distribuzione anomala delle stelle in Nube potrebbe essere la prima firma osservativa concreta della FDM. Se confermata, questa teoria rivoluzionerebbe la nostra comprensione della materia oscura e dell’evoluzione delle galassie.

I ricercatori sottolineano che future osservazioni – soprattutto in regioni ancora troppo deboli per essere rilevate – potrebbero confermare la presenza di stelle spinte oltre i 13 kpc da un centro galattico che si comporta come un “solitone” oscillante. Questo permetterebbe di testare in modo definitivo la validità della FDM come candidata alla materia oscura.

Fonte: The Astrophysical Journal Letters

ASTRI: ponte fra Guido Horn d’Arturo e l’astronomia dei RG

Veduta notturna del telescopio ASTRI-1, il primo telescopio dei 9 dell’ASTRI Mini-Array costruito a Tenerife (Isole Canarie) e or a in fase di collaudo. ©INAF/R. Bonuccelli

Abstract

Il progetto ASTRI (Astrofisica con Specchi a Tecnologia Replicante Italiana) rappresenta un’importante innovazione nell’astronomia dei raggi gamma, con particolare attenzione alla radiazione Cherenkov ad alta energia. Ispirato dalle idee pionieristiche di Guido Horn d’Arturo, il progetto impiega telescopi con specchi a struttura segmentata per studiare le particelle cosmiche ad altissime energie. ASTRI si inserisce nel contesto più ampio dell’osservatorio CTAO, mirando a esplorare energie tra 1 TeV e 100 TeV, e si distingue per l’uso di telescopi di piccole dimensioni in grado di osservare le docce di particelle prodotte da fotoni gamma estremamente energetici. Con il suo design avanzato, che include il sistema ottico Schwarzschild-Couder e fotocamere al silicio, ASTRI si prefigge di risolvere enigmi astrofisici come l’eccesso di raggi gamma dal centro galattico e la ricerca di “PeVatrons” — oggetti capaci di accelerare particelle fino a energie petaelettronvolt. Inoltre, ASTRI si inserisce in un contesto internazionale di ricerca multimessaggera, collaborando con progetti come MAGIC e LHAASO, e contribuendo a una comprensione più profonda dei fenomeni astrofisici estremi e della materia oscura. Il progetto, che prosegue la tradizione italiana nell’astrofisica, offre una nuova finestra sul cosmo, con il futuro osservatorio di Tenerife pronto a svelare nuovi segreti dell’Universo.

Quando si guarda con attenzione il James Webb Space Telescope, la prima cosa che colpisce è la struttura mo­dulare del suo grande specchio primario, suddiviso in segmenti esagonali. Dietro questa soluzione ingegnosa esiste una vicenda affascinante che ha come protago­nista Guido Horn d’Arturo, personalità essenziale nello sviluppo di alcune tra le idee più avanzate dell’astrofi­sica osservativa attuale. Fu infatti egli che, negli anni Trenta, ebbe l’intuizione di suddividere i grandi specchi monolitici per telescopi in superfici tassellate, renden­do possibile la realizzazione di grandi aree riflettenti riducendo i costi. Non è un caso che il suo nome sia ben conosciuto dagli studiosi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), impegnati oggi nel progetto ASTRI, acronimo di “Astrofisica con Specchi a Tecnologia Repli­cante Italiana”: delle spettacolari superfici a specchio di grande dimensione specificatamente progettate per raccogliere e per studiare la radiazione Cherenkov nell’ul­travioletto e visibile generata dall’interazione dei raggi gamma provenienti dalle profondità cosmiche e i raggi cosmici stessi.

Nel 2017, la camera Cherenkov montata sul primo tele­scopio prototipale del progetto, installato nel sito di Ser­ra La Nave sull’Etna, presso Catania, ottenne la sua prima luce. Il telescopio fu significativamente chiamato “ASTRI Horn” in omaggio a Horn d’Arturo, essendo lo specchio primario a struttura segmentata come quella concepita nel 1935. Nel 2022 è stato completato sul vulcano Teide, a Tenerife, ASTRI-1, il primo telescopio dei nove previsti per il sito osservativo. Ma di cosa si tratta esattamente quando parliamo di ASTRI? E quali obiettivi scientifici si prefigge que­sto nuovo esperimen­to, pen­sato per indagare i fenomeni più ener­getici del cosmo grazie al rilevamento della radiazione Cherenkov?

L’apertura di una nuova finestra sul cosmo ad alta energia

La radiazione Cherenkov, scoperta a metà degli anni Trenta da Pavel Cherenkov (1909-1990), si manifesta quan­do una particella carica viaggia in un mezzo denso (per esempio l’atmosfera) a una velocità di fase superiore a quella consentita alla luce nello stesso mezzo. Questo curioso effetto è responsabile, ad esempio, del bagliore bluastro che si nota nei reattori delle centrali nucleari, quando una particella beta (cioè un elettrone) è rilascia­ta a velocità relativistica nelle vasche di raffreddamento: si crea quindi una sorta di analogo elettromagnetico del “bang” supersonico dei jet militari. Infatti, quando la particella supera il “muro” della velocità della luce nel mezzo, si produce esattamente lo stesso cono d’onda equivalente al cono di Mach prodotto quando un aereo o un proiettile supera il muro del suono. L’effetto Che­renkov che osserva ASTRI però è diverso, ed è prodotto da fotoni gamma ad altissima energia (nella regione del teraelettronvolt) che giungono sulla Terra e impat­tano contro gli atomi della nostra atmosfera, creando sciami di coppie elettrone-positrone in grado di indurre l’emissione di una grande quantità di fotoni Cherenkov. I telescopi di questo tipo (specificatamente quelli del progetto CTAO) possono registrare anche l’arrivo di raggi cosmici: in questo caso, le particelle adroniche (in gran parte protoni e, talvolta, nuclei atomici) hanno una in­terazione con l’atmosfera più complessa, che comporta anche la produzione di altre particelle come pioni e muo­ni. In entrambi i casi, grazie all’effetto Cherenkov, ven­gono prodotti bagliori bluastri di forma caratteristica, di fatto non percepibili dall’occhio umano: sono fenomeni di brevissima durata anche dell’ordine di nanosecondi o alcune decine di nanosecondi al massimo. È un proces­so tanto spettacolare quanto effimero e, per decenni, la sua fugacità ha reso estremamente complesso l’utilizzo della tecnica Cherenkov in atmosfera per lo studio dei raggi gamma di origine celeste e dei raggi cosmici che giungono sul nostro pianeta.

Progetti come ad esempio MAGIC, CTAO (Cherenkov Telescope Array Observatory) e, appunto, ASTRI, stanno aprendo nuovi scenari osservativi grazie a telescopi con specchi primari molto grandi e fotocamere rapidissime, in grado di “catturare” questi istanti di luce e decifrarne i segreti. Il processo chiave consiste nell’analisi detta­gliata dell’immagine della cascata di particelle che si sviluppa quando un raggio cosmico o gamma interagi­sce con le molecole atmosferiche. Sebbene il fenomeno avvenga in pochi miliardesimi di secondo, la sua forma conica e la distribuzione dei fotoni Cherenkov conser­vano informazioni preziose sull’energia e sulla natura dell’oggetto che ha innescato lo sciame. Studiando la geometria e l’intensità del bagliore, il tasso di fotoni emessi, la durata e la forma della curva di emissione, diventa possibile ricostruire con precisione le caratteristiche dell’impulso cosmico originario.

Cascata elettromagnetica prodotta dall’impatto
di un raggio cosmico con l’atmosfera credit
ASPERA Novapix L. Bret
 

Un progetto complementare a CTAO

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ASTRI, che è in fase di realizzazione al sito astronomico dell’Osservatorio del Teide, a Tenerife, nasce come inizia­tiva parallela e complementare rispetto a CTAO, il grande osservatorio Cherenkov che avrà due sedi: CTAO North a La Palma (Isole Canarie) e CTAO South nel deserto di Ataca­ma, sulle Ande cilene. Se per l’osservatorio sud CTAO avrà a disposizione telescopi con grandi specchi (Large Sized Telescope, LST, 23 m di diametro), di media dimensione (Medium Sized Telescope, MST, di 12 m di diametro) e piccola dimensione (Small Sized Telescope, SST, 4 m di diametro), al nord saranno presenti solo telescopi di classe LST e MST. All’interno di questa cornice, ASTRI si concentra specifi­camente su un regime di energie più elevate (da 1 Tev a oltre 100 TeV) e utilizza telescopi di piccole dimensioni, collocati in un’area molto ampia. Ciò avviene perché, a differenza degli sciami più deboli (prodotti da fotoni di bassa energia, che richiedono grandi superfici riflettenti e un’ampia area di copertura), i fotoni estremamente energetici generano docce più intense, visibili anche con specchi di minore diametro. I lavori per la costru­zione di ASTRI Horn presso l’osservatorio dell’Etna a Serra La Nave sono cominciati nell’ottobre 2013 e si sono conclusi nel 2017, con l’implementazione della camera Cherenkov. In seguito, si è proceduto alla progettazione dell’ASTRI Mini-Array: nove telescopi, di cui al momen­to è stato completato il primo esemplare (ma che già nel 2025 sarà raggiunto da altri 6 telescopi, in corso di implementazione), e che avranno caratteristiche ottiche particolarmente avanzate.

Dall’eredità di Pacini e Rossi alla sfida dell’ul­tra-alta energia

L’Italia vanta una tradizione secolare nello studio dei raggi cosmici e gamma, che ha radici in pionieri come Domenico Pacini, Bruno Rossi, Giuseppe Occhialini e Riccardo Giacconi. Questi studiosi hanno posto le basi per la comprensione dei processi fisici ad altissima energia, consegnandoci un’eredità che ora viene raccolta e rilanciata dall’INAF con il progetto ASTRI. Finanzia­to dal MUR (Ministero dell’Università e della Ricerca), ASTRI rientra come precursore nel più ampio disegno di CTAO (a cui, oltre l’INAF, partecipa anche l’INFN, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), un insieme di telescopi Cherenkov pensato per coprire in modo esaustivo l’inte­ro spettro dei raggi gamma di alta e altissima energia. Se concepiamo CTAO come un’orchestra globale, ASTRI è il solista che si concentra soprattutto su determinate note – le più energetiche – della sinfonia cosmica.

CTAO infatti, per il sito nord di La Palma, come descritto nel paragrafo precedente, attualmente non prevede la costruzione di telescopi di piccolo diametro, e la finestra osservativa dei raggi gamma più energetici sarà coper­ta proprio dall’esperimento ASTRI. Le sue nove unità, avranno il compito di esplorare i processi astrofisici che producono fotoni di energia elevata, fino a 100 TeV e oltre, con una risoluzione angolare notevole, di alcuni minuti d’arco.

L’effetto Cherenkov sull’atmosfera e le cellette esagonali dei telescopi CTAO
credito R White (MPIK) K. Bernlohr (MPIK) DESY

Come funziona un telescopio Cherenkov?

I raggi gamma ultrarelativistici non raggiungono diret­tamente il suolo: scontrandosi con l’atmosfera terrestre, danno vita a sciami di elettroni e positroni che, viag­giando a velocità relativistiche, emettono luce Cheren­kov (vedi immagine in basso pagina precedente). Di per sé, i telescopi non rilevano i gamma originali, ma questi bre­vi lampi atmosferici. Secondo la responsabile scientifica di CTAO, Roberta Zanin, risalire dai dati Cherenkov al fo­tone cosmico equivale a ricostruire l’evento scatenante attraverso la “firma” lasciata nello sciame. Se l’energia è molto alta, il bagliore Cherenkov è più intenso, anche se l’evento stesso è piuttosto raro in termini di frequenza.

ASTRI si avvale di una configurazione stereoscopica: ogni telescopio osserva lo stesso evento da angolazioni differenti e, combinando le varie immagini, si ottiene una ricostruzione tridimensionale della cascata. Questo consente di determinare non solo l’energia e la prove­nienza del fotone (entro pochi primi d’arco), ma anche di distinguere con maggiore sicurezza i veri raggi gam­ma dal rumore di fondo, dovuto in larga parte ai raggi cosmici adronici (composti per il 90% da protoni e per il resto da nuclei atomici ionizzati).

Il doppio specchio Schwarzschild-Couder e la camera al silicio

La struttura è quella di un telescopio “a doppio specchio”, in cui lo specchio primario composito offre una superfi­cie riflettente totale di 4,3 metri di diametro, suddivisa in 18 pannelli esagonali, mentre lo specchio secondario, monolitico, ha un diametro di 1,8 metri. La principale innovazione dei telescopi ASTRI Mini-Array è costituita dall’uso di un sistema ottico a doppia riflessione aplana­tico del tipo Schwarzschild-Couder, il cui grande campo di vista (più di 10°) è ideale per la realizzazione di tele­scopi volti all’osservazione della radiazione Cherenkov prodotta da raggi gamma di altissima energia. I telescopi di questa tipologia furono ideati nel 1905 dall’astronomo e matematico tedesco Karl Schwarzschild, molto anche celebre per i suoi studi in fisica teorica e a cui si deve la prima formulazione matematica dell’esistenza dei buchi neri. Schwarzschild (1873-1916), noto per il calcolo del famoso “raggio di Schwarzschild” formulò anche idee brillanti nell’ambito della progettazione ottiche dei tele­scopi, tra cui il concetto (poi perfezionato dall’astronomo francese André Couder negli anni ‘20 del secolo scorso) utilizzato da ASTRI per correggere le aberrazioni delle immagini fuori asse.

I telescopi Schwarzschild-Couder che lo scienziato tede­sco contribuì a ideare hanno la caratteristica di essere realizzati con una coppia di specchi asferici, cioè con un raggio di curvatura non uniforme. In particolare, per l’im­plementazione dello specchio primario dei telescopi ASTRI è stata ideata una struttura particolarmente innovativa: gli esagoni del primario sono disposti in tre corone concentriche, ognuna forma­ta da sei specchi caratterizzati da una curvatura media differente, in modo tale da riflettere l’immagine priva di aberrazioni ottiche non solo al centro ma anche verso i margini della superficie riflettente. La corona più interna di specchi ha una curvatura media comparabile a quella che si misurerebbe su una sfera di 8,6 metri di raggio; quella intermedia corrisponde a 9,8 metri; infine, quella più esterna a 11,7 metri. Il risultato è una compattezza dell’intero sistema, che concentra la radiazione da un campo di vista così grande – più di 10° – su un piano fo­cale di circa 50 centimetri (mentre le camere Cherenkov finora realizzate erano di diametro superiore a 1 metro), favorendo l’uso di fotomoltiplicatori al silicio SiPM (Sili­con Photomultiplier), molto efficienti e in grado persino di contare ogni singolo fotone in arrivo.

I SiPM, garantiscono un’alta efficienza di rivelazione nel­la banda di radiazione elettromagnetica ultravioletta-vi­sibile in cui i flash di radiazione Cherenkov sono emessi (lunghezze d’onda tra 300 e 550 nm) e presentano il vantaggio di operare a tensioni elettriche molto più bas­se rispetto ai tubi fotomoltiplicatori (PMT) convenzio­nali, che vengono impiegati nei telescopi di dimensioni maggiori di CTAO, per esempio quelli LST (Large Sized Telescope). La scelta di un sistema di “peak-and-hold” (o peak detection) sviluppato da INAF per l’acquisizione del segnale consente poi di ridurre il volume di dati e gestire in modo efficiente la notevole mole informativa generata dallo sciame Cherenkov. In sostanza, questa tecnica di riduzione del volume dei dati prevede di regi­strare solo il valore di picco del segnale in arrivo, trala­sciando la forma più estesa dell’impulso, che fornisce informazioni di secondaria importanza per le finalità di base dell’analisi.

L’innovativo sistema ottico Schwarzschild-Couder con i due specchi permette un ampio campo di vista. Ecco un primo piano dello specchio secondario, monolitico, del telescopio ASTRI-1 e della camera che raccoglie la luce Cherenkov. ©INAF/R. Bonuccelli

 

Prima Luce del prototipo del progetto INAF di ASTRI,
sull’Etna, località Serra La Nave, Sicilia, 2017

Obiettivi scientifici: PeVatrons e sorgenti gamma

Il prototipo ASTRI Horn, installato sull’Etna (nei pressi di Catania), ha permesso di validare sul campo sia l’ottica Schwarzschild-Couder sia la nuova camera a SiPM. Forte di questo successo, l’INAF ha predisposto l’installazio­ne dell’ASTRI Mini-Array all’Osservatorio del Teide (circa 2400 m s.l.m.), in una zona di eccezionale qualità astro­nomica e protetta da severe norme sul controllo dell’in­quinamento luminoso. L’ampia superficie (650 m x 270 m) è stata suddivisa in piazzole che ospiteranno i nove telescopi, distribuiti in modo da ottimizzare la triangolazione stereosco­pica.

Uno degli obiettivi più avvincenti riguarda la ricerca dei cosiddetti PeVatrons, oggetti capaci di accelerare i raggi cosmici fino a energie dell’ordine del petaelettronvolt (1 PeV). Si sospetta che possano trovarsi in resti di super­nova particolarmente giovani, in ammassi stellari o ad­dirittura in prossimità del buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. Per sondarli, ASTRI punterà verso regioni già indicate da rivelatori di sciami estesi come HAWC (High Altitude Water Cherenkov observatory, in Messico) e LHAASO (Large High Altitude Air Shower Ob­servatory, in Cina), che evidenziano l’emissione di fotoni da decine a centinaia di TeV, ma con risoluzione angolare modesta. Un’osservazione Cherenkov dedicata potrebbe finalmente rivelare la morfologia dettagliata di queste sorgenti ultra-energetiche, chiarendo se l’emissione è di natura adronica (dovuta a protoni o nuclei atomici) o leptonica (elettroni e positroni).

Oltre a questo, ASTRI si prepara a rispondere alle al­lerte provenienti da LIGO/Virgo (onde gravitazionali), da IceCube o KM3NeT (entrambi rivolti alla fisica dei neutrini) e da satelliti spaziali (Fermi, Agile, Swift), nel nuovo scenario della cosiddetta astrofisica multimes­saggera. Eventi transitori come GRB (Gamma-Ray Burst), fusioni di stelle di neutroni o improvvisi flare di buchi neri potranno così essere “catturati” nel dominio TeV in tempi rapidi, fornendo dati essenziali per comprendere la fisica di questi fenomeni esplosivi. Proprio mentre scriviamo, la collaborazione internazionale KM3NeT, che si occupa di rivelare l’arrivo di neutrini energetici dal co­smo mediante schiere di tubi fotomoltiplicatori immersi nel Mediterraneo, ha annunciato che il 13 febbraio 2023 ha osservato un bagliore al largo di Portopalo di Capo Passero, in Sicilia. Tale bagliore, provocato da un neutri­no di enorme energia cinetica, ha generato una cascata di muoni di circa 120 Petaelettronvolt, con un’incertezza di +110 PeV / −60 PeV. Considerato l’angolo di incidenza estremamente basso, si ipotizza che la cascata fosse dovuta a un neutrino di circa 220 PeV.

Meccanismo di produzione dei Gamma Ray Burst a partire
dal getto relativistico di un buco nero credit NASA
Goddard Space Flight Center ICRAR

Se l’osservatorio gamma di CTAO a La Palma o lo stes­so ASTRI a Tenerife fossero stati pienamente operativi, avrebbero potuto fornire un ulteriore supporto nell’osser­vare la probabile sorgente di emissione, rilevando altri possibili raggi gamma prodotti dal medesimo fenome­no, forse un GRB eccezionale o un nucleo galattico attivo (un buco nero supermassiccio di un centro galattico in fase di accrescimento immortalato mentre “divora” il suo pranzo, per così dire!).

Una struttura affidabile per un’osservazione a lungo termine

Sul fronte ingegneristico, i nove telescopi ASTRI sono progettati per garantire un’elevata affidabilità e un tasso di disponibilità prossimo al 99%. Molte operazio­ni di manutenzione potranno essere svolte in modalità predittiva, grazie a sensori che monitorano costante­mente parametri come vibrazione, temperatura e posi­zione, segnalando tempestivamente eventuali anomalie. Anche la gestione e l’analisi dei dati sfruttano tecniche di riduzione mirate, come il picco “peak-and-hold” e la “variance technique”, mentre la connettività a 10 Gbit/s con i server italiani permette di effettuare la maggior parte dell’elaborazione offsite. Vale la pena di spendere due parole anche sulla variance technique, un’innova­zione significativa che consente di rilevare e filtrare il rumore basale (ovvero la luminosità di fondo nella volta stellata) e di sottrarlo dai segnali effettivamente utili. Ciò rende possibile utilizzare ASTRI non solo per rilevare i segnali Cherenkov ma anche per osservare nella banda visibile le stelle di campo, fornendo utili riferimenti per la calibrazione.

Collaborazioni, diplomazia scientifica e nuo­ve prospettive

ASTRI si inserisce in un contesto internazionale di osservatori dedicati alle altissime energie: oltre a CTAO, si prevedono stretti contatti ad esempio con i proget­ti MAGIC, LHAASO, MAGIC, VERITAS e con i rivelatori di particelle e onde gravitazionali. Questa sinergia rafforza la cosiddetta “diplomazia della scienza”, secondo cui la ricerca riesce a superare confini e differenze, unendo team di fisici, ingegneri e tecnici di tutto il mondo in una sfida comune. L’impatto socio-tecnologico è note­vole, poiché coinvolge varie aziende italiane specializza­te in componenti ottici, elettronici e meccanici, con pos­sibili ricadute anche in difesa, medicale e altri settori.

Foto di gruppo con ASTRI-1. Da sinistra: Fabrizio Lucarelli (OA Roma,
coordinatore data transfer); Christine Grivel (FGG AIV Manager) ;
Giovanni Pareschi (PI ASTRI); Giovanni Contino (IASF Palermo WP camera
member); Alberto Bonollo (PhD Student IUSS Pavia). Tenerife (Is ole
Canarie). ©INAF/R. Bonuccelli

L’astronomia multimessaggera, che ricava informazioni di carattere astrofisico non dalla sola banda elettroma­gnetica ma anche dall’osservazione di onde gravitazio­nali e particelle come i neutrini e i raggi cosmici, ha grande necessità di scienziati di provenienze diverse, per poter dispiegare tutto il suo potenziale. Sul piano teorico e speculativo, i prossimi anni potrebbero portare a scoperte in grado di ridefinire non solo la nostra com­prensione dell’astrofisica estrema, ma anche i confini della fisica fondamentale. Le osservazioni stereoscopi­che Cherenkov, lo studio di eventi transitori multimes­saggeri, le nuove tecniche interferometriche, lasciano intravedere un futuro in cui gli strumenti di prossima generazione – e il know-how acquisito con progetti come ASTRI – potrebbero segnare un decisivo salto di qualità in campi ancora pochissimo conosciuti come l’origine dei raggi cosmici o la ricerca di buchi neri primordiali.

Uno dei fenomeni più misteriosi che ASTRI potrebbe aiutare a decifrare è l’eccesso di raggi gamma prove­niente dal centro della nostra Galassia, rilevato per la prima volta nel 2009 dal satellite Fermi. La questione, nota come GCE (Galactic Center Gamma-ray Excess), costituisce un enigma perché al momento non si cono­scono fenomeni fisici in grado di spiegare con sicurezza i dati raccolti – ormai da parecchi anni – su una regione piuttosto ristretta, estesa per circa 30° attorno al centro galattico, osservabile in modo privilegiato dal futuro sito di CTAO in Cile, ma anche nelle prime settimane estive, da ASTRI a Tenerife. L’eccesso gamma, va detto, è davvero modesto: appena il 2% circa dei raggi gamma provenienti dal centro galattico resta ancora inspiegabile rispetto ai modelli. Eppure l’astrofisica è ormai una scienza di altissima precisione, e qualunque deviazione dalle previsioni può rivelarsi un indizio di “nuova fisica”. L’ipotesi su cui alcuni astrofi­sici si stanno concentrando – ancora tutta da verificare – è che l’eccesso gamma possa dipendere dall’annichi­lazione materia-antimateria generata da particelle non soggette all’interazione elettromagnetica. In sostanza, potrebbe perfino trattarsi di un primo, sfuggente segnale della “materia oscura”, che secondo alcuni modelli ten­derebbe ad accumularsi nei pressi del centro galattico.

Nell’eredità di Horn d’Arturo e di altri giganti del passato, come Pacini e Rossi, si coglie l’aspirazione a esplorare il cosmo fino ai confini della conoscenza.

Maggiori informazioni sul progetto sono dispo­nibili sul sito ufficiale del progetto www.astri.inaf.it.

Si ringraziano per la revisione Anna Wolter,

Sara Anzuinelli e Giovanni Pareschi.

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L’articolo è pubblicato in COELUM 273 VERSIONE CARTACEA

Gli AstroRacconti di GattoBuio – Grande festa di Halloween alla reggia di Cassiopea

Che serata, che emozione! Finalmente tra poco inizia la grande festa di Halloween organizzata dalla regina Cassiopea, l’evento mondano di fine estate di cui si parla su tutti i giornalini di gossip da settimane.

Cassiopea, regina di tutte le regine, la grande Cassiopea, bellissima, potentissima, famosissima… ma che, in realtà, dovete sapere, è anche annoiatissima! Tutto il giorno sta seduta sul suo trono a guardarsi nello specchio. Tutto il giorno non fa niente altro che attendere di tornare a testa in su, perché che fastidio stare girata sottosopra per ore e ore! Che noia… e che mal di testa!

Basta con questo noioso girotondo!” Ha gridato stizzita una mattina che si era svegliata con una terribile emicrania. “Basta! Basta! Basta! Anche io mi voglio divertire!” Ed è stato così che, per spezzare la noia, la regina Cassiopea ha voluto organizzare una grandiosa festa di Halloween nella sua reggia, lassù sopra le nuvole, in mezzo alle stelle. Per l’occasione ha addobbato il suo castello personalmente con chili di ragnatele di zucchero, fumi pazzeschi e nebbie spettrali, suoni lugubri e musiche da brivido e tante tante zucche! Con le zucche ha deciso di illuminare il viale di accesso alla reggia, perché tutte le costellazioni sono invitate alla festa e il cielo rimarrà sgombro di stelle. Cassiopea ha deciso che per una sera vuole dimenticare gli affanni e ballare, e divertirsi, così ha invitato tutti quanti.

Naturalmente ci sono suo marito, il re Cefeo, e la loro figlia, la principessa Andromeda, e poi quel fusto di Ercole, Orione il super bello, i giovani palestrati Gemelli, quella smorfiosa della Vergine, l’eroe Perseo che porterà la fidanzata, Medusa dallo sguardo pietrificante, le sette sorelle Pleiadi, il cavallo Pegaso, l’Auriga sul carro di fuoco, il Bifolco (o Bovaro) con le Orse (Orsa Maggiore e Orsa Minore)… e, ospiti d’eccezione, i terrificanti mostri del cielo: l’Idra dalle cento teste, il mostro marino Balena, il velenoso Scorpione e il feroce Drago.

Tutti gli ospiti sono rigorosamente vestiti in maschera per l’occasione! La bella Cassiopea è vestita da strega, con tanto di cappello a punta e l’immancabile specchio in mano! Che festa incredibile, ci sono proprio tutti! Si, tutti quelli che appartengono a qualche costellazione, ma…  Gatto nero, Ragno e Pipistrello? Non sono stati invitati!

Infatti, non hanno costellazione, quindi niente festa! E i tre si sono davvero offesi, proprio loro che sono l’anima di Halloween non possono partecipare al grande evento. Impossibile!

Vendetta, tremenda vendetta!” sibila tra i denti  Gatto nero col pelo tutto ritto dalla rabbia, mentre Ragno, che è un tipo un po’ strano, sbava lanciando fili di ragnatele dappertutto mentre borbotta parole incomprensibili, e Pipistrello svolazza a zig zag in tutte le direzioni in preda all’agitazione senza smettere di fischiare e sibilare…

Mentre la festa impazza e la musica a tutto volume si sente in tutta la Galassia, i tre decidono di andare al bar per bere qualcosa che li aiuti a digerire l’offesa. Sono lì che confabulano tra un sorso e l’altro del cocktail “Pozione stregata di Halloween”, parlottando e complottando, e così, dopo un po’, forse con la mente annebbiata dall’alcol, escogitano uno scherzetto per quell’antipatica regina del piffero che non li ha invitati: ruberanno tutte le zucche che Cassiopea ha disposto lungo il viale di accesso alla sua reggia e le faranno sparire!

Dovranno rimanere tutti al buio, allora sì che avranno una bella paura, una paura da morire! Che bello scherzetto! I tre, compiaciuti e barcollanti, vanno nel garage a prendere il Grande Carro e si mettono all’opera raccogliendo tutte le zucche sparse per il cielo. Passano le ore e ad un certo punto sorge la Luna, una bella luna piena che sale splendente e radiosa nel cielo, ma… qualcosa non va… le stelle sono sparite! “Ohibò! Dove sono andate?” si chiede la luna guardandosi intorno nel buio più assoluto di una notte senza stelle. Senza capire e sentendosi un po’ sola, si ricorda che è la notte di Halloween, così decide di andare a cercare qualcosa che illumini il cielo. Rovistando in soffitta, trova dei vecchi fantasmini, zucche, pipistrelli e ragni di una passata festa.

Sono tutti cosparsi di brillantini, possono fare al caso suo. Comincia a lanciarli nel cielo, ma non viene un bell’effetto… Per forza! Le stelle, nel cielo, non sono messe senza un ordine, ci sono le costellazioni e ognuna ha il suo posto ben preciso!

Così comincia a posizionare nel cielo le figurine secondo disegni ben precisi, i disegni delle costellazioni di Halloween, ed ecco che appaiono Gatto nero, Ragno, Fantasma, Pipistrello: che magia il cielo finalmente è illuminato!

I nostri amici, rimasti esclusi dalla festa, stravolti dalla fatica spingono il Grande Carro sempre più pesante per la quantità di zucche raccolte, quando improvvisamente vedono apparire le nuove costellazioni, ed è tale la meraviglia che la loro rabbia si dissolve. Anche Cassiopea vede le nuove costellazioni apparire nel cielo e invita i tre amici ad unirsi alla festa.

Adesso sì che la festa è una vera festa! Buon Halloween a tutti.

Testo di Laura Saba

Illustrazioni di Guido Marchesini

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Gli AstroRacconti di GattoBuio – C’era una volta..

C’era una volta un bosco incantato…

C’era una volta una strega che abitava nel bosco incantato…

La strega si chiamava Estrella.

A Estrella piaceva abitare nel suo bosco magico, pieno di grandi fiori profumati che chiamava per nome e, di notte, pieno di stelle: con loro parlava e faceva lunghe chiacchierate sul trascorrere del tempo, sulla Terra che gira come una trottola e sul Sole che brucia come un forno per il pane.

Di giorno, la strega, nel suo pentolone preparava le pozioni magiche come le “gocce che profumano i fiori come fossero torte e biscotti”, la “polvere simpatica: per attaccare le punte delle stelle quando si rompono”, le “caramelle trasmutanti ai mille gusti: quando le mangi, diventi un rospo, un ragno, un corvo…” ; ma soprattutto amava profondamente i suoi gatti. Ne aveva tre: Biscottino, una gattona color albicocca, pigra e dormigliona; Camillo, un maschio tenerone, color grigio cenere, cacciatore e giramondo; e Ombra, la più piccola, tutta nera, furba come un leprotto ma monella come un bambino.

Un giorno, mentre lavorava ad una pozione magica per guarire le stelle quando hanno mal di testa e perdono lo scintillio, dal cielo cominciarono a cadere dei bigliettini colorati: all’inizio solo qualcuno, poi sempre più fitti, a centinaia, come una pioggia colorata. La strega raccolse un bigliettino, poi un altro e un altro ancora. Tutti riportavano lo stesso messaggio: “Estrella!!! Nel cielo una gran confusione, le costellazioni si azzuffano, si spintonano e si tirano i capelli! Vieni subito!” Firmato: le stelle.

Estrella prese allora la sua scopa volante, chiamò i gatti, li sistemò nel carrellino e partì alla volta del cielo, puntando la stella del Nord e controllando la strada sulla mappa siderale che teneva ben stretta in mano. Non voleva perdersi, aveva fretta di arrivare dalle sue amiche stelle per aiutarle a risolvere la situazione.

Il viaggio fu un po’ lungo, la Via Lattea era trafficata a quell’ora di punta e a causa del fondo sconnesso, i gatti traballavano nel carrellino e brontolavano per gli scossoni.

Arrivata nel cielo, Estrella restò di stucco! Vide le costellazioni tutte aggrovigliate in una rissa furibonda e dalla confusione che facevano non si capiva niente.

Le stelle erano disperate, nessuna trovava più il suo posto, nessuna sapeva quando doveva apparire nel cielo e quando tramontare. La tranquillità delle notti stellate sembrava persa per sempre. Ma qual è il problema, si chiese Estrella. Sembra che per colpa delle nuvole che avevano oscurato il cielo per diverse notti di seguito, le costellazioni avessero smarrito il loro posto e adesso volessero essere presenti sulla volta celeste tutte insieme nello stesso momento, cosa che non è proprio possibile.

Questo è davvero un grosso pasticcio pensò la strega, come si fa a riportare l’ordine?

A Estrella serviva un consiglio, così convocò in assemblea le Quattro Stagioni mandando i suoi gatti ai confini del mondo perché consegnassero la richiesta di aiuto. Le Stagioni sono sagge, governano la Terra da tanto tanto tempo, certamente potranno aiutare Estrella a trovare una soluzione.

Primavera, Estate, Autunno e Inverno si presentarono all’istante e, dopo una lunga consultazione con la strega, decisero di suddividere le costellazioni in quattro gruppi. Ogni Stagione si mise a capo di un gruppo di costellazioni che avrebbero potuto splendere nel cielo nel periodo dell’anno corrispondente alla presenza di quella Stagione, sulla Terra. Così, a rotazione, sarebbero state tutte visibili.

A Estrella sembrò una buona soluzione e, felice di avere riportato l’ordine, salutò le amiche stelle e si preparò a fare ritorno a casa. Ma le stelle ebbero un’altra richiesta per la strega prima della sua partenza: volevano infatti che qualcuno vegliasse sulle costellazioni, affinchè non accadesse mai più un altro pasticcio.

Estrella ripartì con questo pensiero in testa…

Estrella era con i suoi amati gatti che le si strusciavano alle gambe, di nuovo nella tranquillità del suo bosco, e girava, girava il romaiolone nel pentolone mentre pensava a chi potesse essere in grado di tenere sotto controllo le costellazioni. Mentre era distratta dai suoi pensieri, la pozione cominciò a bollire, a fare le bolle come la polenta, finché una bolla più grossa delle altre, del colore bianco giallognolo, salì verso l’alto. Sgocciolando e dondolando andò a piazzarsi nel mezzo del cielo. “Guarda che bella bolla!”, pensò Estrella, mentre la osservava ondeggiare verso l’alto.

Evviva, applaudirono le stelle, vedendo arrivare la grossa bolla traballante. Ecco chi potrà sorvegliare sulla pace del cielo: una Luna piena, bianca e luminosa, che porta gioia nel cielo e sogni a tutti i bambini.

Testo di Laura Saba

Illustrazioni di Guido Marchesini

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Gli AstroRacconti di GattoBuio – Presentazione

Di

Dal numero 272 di Coelum Astronomia prende il via una nuova serie di buffe avventure animalesche dedicate ai più piccoli. L’autrice è una conoscenza di Coelum, Laura Saba, che torna a parlare di astronomia con un linguaggio semplice e divertente. Le puntate sono a volte pubblicate su Coelum cartaceo altre online, per queste ultime è sempre disponibile la funzione stampa oppure “salva in pdf”.

Presentazione

Prima di essere chiamato da Zeus tra le stelle, GattoBuio per molti anni ha prestato servizio come sorvegliante del cortile dell’Istituto per Geometri G. Salvemini di Firenze. Non si conoscono di preciso le sue origini, molto probabilmente è nato in qualche giardino limitrofo alla scuola e poi si è spostato nel grande e tranquillo cortile lontano dalla strada. Lì ha stretto amicizia col custode e con la bibliotecaria dell’istituto scolastico che gli portavano da mangiare tutti i giorni e controllavano che stesse bene. La mattina, il gatto, con la sua discreta presenza, sorvegliava l’ingresso degli studenti nell’edificio scolastico, tenendosi a debita distanza dagli zaini, dalle scarpe da ginnastica che andavano di fretta e da spintoni involontari. Alle 14.00, al suono dell’ultima campanella, ne controllava la regolare uscita, accompagnando i ritardatari fino fuori dal cancello. In cambio di quell’incarico di responsabilità, sapeva che poteva contare su due pasti al giorno, tutti i giorni, festivi compresi.

Alle volte, durante l’inverno, se faceva particolarmente freddo, andava ospite per una notte o due, in casa della signora del civico 25, che, rimasta sola e in là con l’età, era sempre contenta di avere compagnia. Ma GattoBuio non era tipo da appartamento, lui era nato libero e dopo poco se ne tornava per strada e nel suo cortile tranquillo dietro la palestra della scuola, a respirare la sua amata libertà, che fosse freddo polare o caldo africano.

Molti anni dopo, quando GattoBuio era sicuramente già in età di pensione, anche se continuava a presidiare con regolarità ingresso e uscita degli studenti, durante un inverno particolarmente rigido, si buscò un brutto raffreddore, cominciò a tossire e a respirare con fatica.

Allarmati dalle sue condizioni di salute, noi dipendenti del Museo adiacente alla scuola, in accordo con il custode e la bibliotecaria, decidemmo di portarlo dal veterinario.

Questo gatto è vecchietto e ha bisogno di dormire al coperto, non può più fare la vita da randagio per la strada!Sentenziò il dottore. E così GattoBuio fu accolto nel Museo, dove è stato curato per il raffreddore, coccolato, ha trovato una cuccia calda e cibo. Contento della nuova sistemazione, ha cambiato mansione ed è diventato ‘aiuto segretario’ con tanto di autorizzazione alla libera circolazione in tutte le stanze al piano degli uffici. I giorni lavorativi li passava acciambellato su qualche scrivania tra la tastiera e il monitor del computer o sul davanzale della finestra al sole.

@ Guido Marchesini

Nel fine settimana, a Museo chiuso, scendeva le scale dagli uffici alle cantine e andava in perlustrazione tra gli scatoloni polverosi del deposito degli strumenti e delle carte antiche, annusando dappertutto e uscendo poi tutto pieno di fili di ragnatele appiccicati ai baffi, al naso e alle orecchie, polveroso come uno straccetto, ma soddisfatto delle sue meticolose esplorazioni.

Il nome GattoBuio se lo è conquistato proprio quando lo cercavamo nelle stanze della cantina, perché essendo tutto nero, non c’era modo di vederlo fino a che lui decideva che era ora di tornare in ufficio ad occupazioni più pulite e professionali.

Durante un’estate molto molto calda, GattoBuio non stava affatto bene ed eravamo tutti davvero tanto preoccupati per la sua salute. Sapevamo che un giorno ci avrebbe lasciati, ma eravamo troppo affezionati per accettare la separazione. Per fortuna anche nei momenti più tristi possono accadere cose straordinarie. Ed è stato così, che mentre GattoBuio chiudeva gli occhi, una piccola pioggia di polvere di stelle è caduta dal cielo e si è posata sulla sua pelliccia color buio, rendendolo magico e donandogli una nuova vita.

Adesso ha una bella cesta sul margine della Via Lattea dove può riposare indisturbato, in caso di necessità aiuta Zeus nella gestione delle questioni di stelle e costellazioni, se ne va a suo piacimento a zonzo per il cielo a trovare i suoi amici pianeti e la stella Polare e presiede la rubrica AstroRacconti dalle stelleche vengono pubblicati sulla rivista Coelum Astronomia.

Gli AstroRacconti sono brevi favole che arrivano dalle stelle, in cui elementi astronomici e mitologia si incontrano, si intrecciano, al fine di trasmettere curiosità scientifiche sul cielo in compagnia di eroi, eroine, dei, dee, animali fantastici e delle loro avventure.

Testo di Laura Saba

Illustrazioni di Guido Marchesini

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Primo Volo di Prova del Razzo Spectrum in Europa

Il 30 marzo 2025 segna una data storica per l’industria spaziale europea: il razzo Spectrum di Isar Aerospace ha completato con successo il suo primo volo di prova, diventando il primo veicolo orbitale a decollare dall’Europa continentale. Il decollo è avvenuto dallo Andøya Spaceport in Norvegia, un’area strategica che si è rivelata cruciale per questo evento senza precedenti.

Alle 12:30 PM CEST, il razzo Spectrum ha acceso il suo primo stadio, decollando verso lo spazio. In soli 30 secondi di volo, il veicolo ha raggiunto gli obiettivi prefissati, consentendo agli ingegneri di raccogliere dati fondamentali per il futuro sviluppo delle missioni spaziali. Dopo il volo, il razzo è stato terminato a T+30 secondi e ha effettuato un atterraggio controllato in mare, grazie a precise procedure di sicurezza.

Il volo di prova, pur avendo una durata di soli 30 secondi, rappresenta un traguardo fondamentale per l’accesso europeo allo spazio. Per la prima volta, un razzo orbitale è stato lanciato con successo da un sito europeo, dimostrando le capacità tecniche e logistiche di questo nuovo spazioporto. Il successo dell’operazione è una testimonianza della crescente competitività dell’Europa nel settore spaziale e dell’impegno verso una maggiore indipendenza nel lancio di satelliti.

Il lancio non solo ha testato il razzo Spectrum, ma ha anche permesso di raccogliere un’importante quantità di dati di volo. Questi saranno analizzati nei prossimi giorni per perfezionare i sistemi del razzo e prepararli per missioni future. Sebbene il volo abbia avuto una durata breve, l’esperienza acquisita è destinata a giocare un ruolo cruciale nel miglioramento dei lanci successivi e nell’espansione delle capacità di lancio satellitare.

La rampa di lancio rimane intatta, il futuro è già in produzione

Un altro aspetto significativo dell’evento è che la rampa di lancio dello Andøya Spaceport è rimasta intatta e pronta per nuovi lanci. Nonostante il breve volo del razzo, l’infrastruttura ha dimostrato di essere all’altezza delle sfide di un lancio orbitale. Attualmente, i razzi per i voli n. 2 e n. 3 sono già in fase di produzione, con il prossimo obiettivo di rendere operativo il razzo per lanci su larga scala.

La Norvegia ha giocato un ruolo chiave in questa realizzazione, essendo stata il paese ospitante del Andøya Spaceport. La missione ha ricevuto il sostegno della Norwegian Civil Aviation Authority (NCAA), che ha concesso la licenza di operatore di lancio per il primo volo di prova orbitale. Inoltre, la Norwegian Space Agency (NOSA) ha siglato un contratto con Isar Aerospace per il lancio di satelliti nell’ambito del programma Arctic Ocean Surveillance (AOS), segnando una nuova collaborazione internazionale.

La sequenza degli scatti del lancio è a cura di Ezio Cairoli che ha immortalato l’evento in diretta domenica 30 marzo dallo spazio porto di Andøya.

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SUPERNOVAE aggiornamenti del mese – Aprile 2025

a cura di Fabio Briganti e Riccardo Mancini

RUBRICA SUPERNOVAE COELUM   N. 131

Non avevamo fatto in tempo ad inserirla nella rubrica dello scorso mese, perché arrivata negli ultimi giorni di febbraio, ma il vecchio leone giapponese Koichi Itagaki ha sferrato la prima zampata del 2025 individuando nella notte del 24 febbraio una nuova supernova nella galassia a spirale NGC3277 posta nella costellazione del Leone Minore a circa 65 milioni di anni luce di distanza. In un primo momento il nuovo oggetto, che mostrava una luminosità pari alla mag.+17,4 non dava la certezza di essere di fronte ad un evento di supernova perché situato ad una distanza veramente elevata dal centro della galassia ospite NGC3277. Questa caratteristica faceva infatti pensare che si trattasse di una Variabile Cataclismica della nostra galassia. Invece nella notte del 25 febbraio dal Haleakala Observatory nelle Isole Hawaii con il Faulkes Telescope North di 2 metri di diametro è stato ripreso lo spettro di conferma che ha classificato il nuovo transiente come una supernova di tipo II, anche se posizionata a grande distanza dalla galassia ospite. Alla nuova supernova è stata perciò assegnata la sigla definitiva SN2025coe. Nella notte del 7 marzo sempre dal Haleakala Observatory nelle Isole Hawaii con il Faulkes Telescope North di 2 metri di diametro è stato ripreso un nuovo spettro e le caratteristiche nel nuovo transiente erano cambiate. Non era più una supernova di tipo II, ma si era evoluta in una supernova di tipo Ib-pec. L’Idrogeno H ben visibile nel primo spettro aveva lasciato spazio all’Elio He, tipico delle supernovae di tipo Ib, mentre la peculiarità era evidenziata dalla presenza del calcio Ca II ionizzato. Vista questa peculiarità, sempre dal Haleakala Observatory, è stato ripreso un terzo spettro nella notte del 18 marzo. La classificazione è stata ulteriormente modificata in una supernova di tipo Ib-Ca-rich. Classificazione molto inusuale che specifica meglio la peculiarità di questa supernova caratterizzata da una forte presenza di calcio Ca II ionizzato. Anche la curva di luce ha mostrato un andamento molto particolare. Nei giorni seguenti la scoperta la luminosità è aumentata fino a sfiorare la mag.+16 intorno al 7 marzo, per poi calare molto rapidamente oltre la mag.+18,5 già dopo il 19 marzo. Possiamo perciò affermare che si è trattato di una supernova molto particolare e singolare, sia per la classificazione, che per l’evoluzione della curva di luce.

Immagine della SN2025coe in NGC3277 realizzata dall’astrofilo tedesco Manfred Mrotzek con un telescopio da 140mm F.5,4 somma di 24 immagini da 180 secondi.

Immagine della SN2025coe in NGC3277 realizzata dall’astrofilo spagnolo Carlo Segarra con un telescopio da 200mm F.4 somma di 30 immagini da 180 secondi.

Ma la notizia che ci riempie di gioia, verificatasi nei primi giorni di marzo, è stata la stupenda doppia scoperta di Novae Extragalattiche messa a segno dal team dell’Osservatorio di Monte Baldo, formato da Flavio Castellani, Vittorio Andreoli e Raffaele Belligoli, che per fortuna in questi ultimi anni ci ha abituati a simili performance. Entrambe le scoperte sono state messe a segno nella stupenda galassia a spirale Messier 81. La prima è stata ottenuta nella notte del 4 marzo con una luminosità pari alla mag.+19,2. Al nuovo debole transiente è stata assegnata la sigla provvisoria AT2025dih. La seconda è stata invece realizzata la notte successiva. Anche questa molto debole con una luminosità pari alla mag.+18,8 e con la sigla provvisoria AT2025dkp. In entrambi i casi sono stati rapidissimi a comunicare la scoperta, battendo sul tempo l’astrofilo cieco Kamil Hornoch, il leader indiscusso a livello mondiale in fatto di Novae Extragalattiche, che però questa volta si è dovuto accontentare di due scoperte indipendenti.

Immagine di scoperta della AT2025dih in M81 realizzata dal team dell’Osservatorio di Monte Baldo con un telescopio Dall-Kirkham da 400mm F.7 somma di 24 immagini da 180 secondi.

Immagine di scoperta della AT2025dkp in M81 realizzata dal team dell’Osservatorio di Monte Baldo con un telescopio Dall-Kirkham da 400mm F.7 somma di 24 immagini da 180 secondi.

E’ giusto spendere alcune parole di elogio per gli amici di Monte Baldo per lo stupendo lavoro che stanno portando avanti da anni. La strumentazione di cui dispongono è di tutto rispetto, con un ottimo telescopio Dall-Kirkham da 40cm F.7 accoppiato ad una CCD KAF Moravian G4-9000. La loro attività di ricerca in ambito ISSP iniziò nel lontano 2012 quando ottennero la loro prima scoperta con la supernova SN2012fm nella galassia UGC3528, a cui seguì un’altra supernova l’anno successivo la SN2013ff nella galassia NGC2748. Le supernovae nel palmares dell’Osservatorio di Monte Baldo sono in realtà tre, ottennero infatti nel 2020 anche la SN2020gpe nella galassia NGC6214. Dal 2016 però il loro campo di ricerca preferito è virato verso le Novae Extragalattiche, concentrando i loro sforzi principalmente sulle tre galassie più vicine M31, M33 e M81. I successi ottenuti, diciotto Novae in M31 e sette Novae in M81, hanno permesso all’Osservatorio di Monte Baldo di diventare una delle realtà amatoriali più importanti a livello mondiale nella campo della ricerca di Novae Extragalattiche, secondi solo al grande Kamil Hornoch e agli incredibili cinesi del programma XOSS. Per fare i complimenti agli amici di Monte Baldo per questi numerosi successi e con la speranza che la strada intrapresa porti ancora a grandi soddisfazioni, pubblichiamo una foto che ritrae tutti i membri del team, che in questi anni hanno contribuito a questi importanti successi: da destra Vittorio Andreoli, Claudio Marangoni, Raffaele Belligoli, Flavio Castellani e Fernando Marziali.

Team dell’Osservatorio di Monte Baldo: da destra Vittorio Andreoli, Claudio Marangoni, Raffaele Belligoli, Flavio Castellani e Fernando Marziali.

Ultima ora: nella notte del 26 marzo Koichi Itagaki ottiene una nuova scoperta nella galassia NGC5957. La supernova dovrebbe diventare molto luminosa. Ne parleremo in maniera più approfondita nella rubrica del prossimo numero.

 

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Video il Sole prova a Nascondersi – L’Eclissi del 29 Marzo 2025

Immagine ottenuta con una reflex APSC applicata ad un rifrattore apocromatico 102/820. Come filtro per attenuare la luce solare ho usato un prisma di Herschel autocostruito. Crediti: Cristian Fattinnanzi.

L’eclissi parziale di Sole del 29 marzo 2025 è passata, lasciando dietro di sé dei crucci ma anche molte immagini nonostante il meteo avverso che ha caratterizzato gran parte del territorio italiano. L’evento, atteso dagli appassionati di astronomia e da molti divulgatori impegnati con le scuole, è stato comunque seguito con grande partecipazione: tra nuvole, pioggerella e aperture improvvise, in tanti sono riusciti a catturare il momento in cui la Luna ha oscurato parzialmente il disco solare.

Tra i tanti che hanno documentato il fenomeno, anche Lorenzo Busilacchi, che ha seguito l’eclissi dal Margine Rosso, in Sardegna. “Sino all’ultimo pensavo di non riprendere l’eclissi parziale, causa vento e qualche pioggerellina occasionale“, racconta. E invece, proprio nell’ultima ora utile, approfittando di una finestra di sereno, è riuscito a realizzare un suggestivo video in 4K. Le riprese sono state effettuate con una Nikon P1000 dotata di filtro solare a luce bianca, montata su una Skywatcher GTI con inseguimento solare attivo.

Hai fotografato l’eclissi? Carica la tua immagine su PhotoCoelum e mostrala a tutta la community!

La Luna del Mese Aprile 2025

LA LUNA DI APRILE 2025

Ormai superato il Novilunio del 29 Marzo, la fase di Luna crescente appena iniziata si inoltra nei primi giorni del nuovo mese toccando alle ore 04:15 del 5 Aprile la fase di Primo Quarto ma a -8° sotto l’orizzonte, in attesa di sorgere alle ore 11:53. Basterà attendere le ore serali e col nostro satellite in fase di 7,3 giorni, a prescindere da meteo, seeing e da tutte le variabili che potenzialmente potrebbero guastare la serata, ci ritroveremo nelle migliori condizioni per interessanti osservazioni, anche con piccoli strumenti, di un’infinità di strutture geologiche a nostra disposizione dal piccolo craterino fino ai grandi bacini da impatto, antichissime e profonde voragini ormai ricolme di detriti e materiale lavico solidificato che con la scura colorazione delle rocce basaltiche creano un evidente contrasto rispetto agli altipiani, rendendo immediatamente individuabili le aree dei mari Nectaris, Fecunditatis, Crisium, Tranquillitatis e Serenitatis oltre ai marginali Smythii e Marginis al confine con l’altro emisfero. Inoltre nella medesima serata la zona di massima librazione si troverà in prossimità del bacino da impatto meglio noto come mare Australe nel settore sudest della Luna e suddiviso fra i due emisferi.

Il procedere della fase crescente, alle ore 02:22 del 13 Aprile, porterà il nostro satellite in Luna Piena ad una distanza di 402895 km dalla Terra, diametro apparente 29.66’ e con un’altezza sull’orizzonte di +33°. Se in Primo Quarto abbiamo osservato le scure aree dei grandi bacini da impatto, in questo caso, con la completa illuminazione del disco lunare, sarà possibile notare come il mare Frigoris esteso immediatamente a nord di Imbrium presenti una colorazione decisamente più chiara, così come una parte dell’adiacente Lacus Somniorum. Un’ulteriore annotazione riguarda la zona di massima librazione che nel caso specifico si troverà in prossimità della regione polare settentrionale (N-NE cratere Meton), ma ancora più interessante sarà nelle successive serate/nottate quando il fenomeno della librazione scorrerà lungo tutta la regione polare fino al settore nordovest, imperdibile occasione per vedere “che cosa c’è dall’altra parte….”.

Dal Plenilunio appena visto ripartirà la fase calante che alle ore 03:36 del 21 Aprile porterà il nostro satellite in Ultimo Quarto ad un’altezza sull’orizzonte di +3°55’ dopo essere sorto alle ore 03:08. Per chi intendesse portare il telescopio sul balcone in orario notturno mi permetto di suggerire che in prossimità dell’equatore lunare vi sono due vaste strutture crateriformi quasi adiacenti fra loro ma nettamente differenti: si tratta di Grimaldi, diametro 222 km, profondo 4900 mt con una platea ricoperta da rocce basaltiche decisamente scure, e da Riccioli di 146 km di diametro con pareti alte 4700 mt. Quest’ultimo cratere presenta una platea molto più chiara rispetto al vicino Grimaldi e con una zona di scuri basalti di limitata estensione a nord. Entrambe le strutture si trovano pochi gradi a sud dell’equatore ed a breve distanza dal bordo occidentale dell’Oceanus Procellarum.

La fase calante terminerà alle ore 21:31 del 27 Aprile col Novilunio con l’emisfero rivolto verso il nostro pianeta completamente in ombra, mentre sarà perfettamente illuminato dalla luce solare l’emisfero opposto. Da qui, come succede da oltre 4,5 miliardi di anni, ripartirà un nuovo ciclo lunare fino a chiudere questo mese con la Luna in fase di 3 giorni che la sera del 30 Aprile (a +23° alle 21:30) avrà la zona di massima librazione in prossimità del mare Australe (area intorno al cratere Lyot), ottima occasione per chiudere in bellezza in attesa del prossimo mese.

Congiunzioni e Occultazioni Notevoli

La seconda parte dell’articolo di Francesco Badalotti, dedicato alla Luna di Aprile, con la descrizione delle Congiunzioni e Occultazioni notevoli, le Falci Lunari, e la tabella delle effemeridi è disponibile per i lettori abbonati alla versione digitale o al cartaceo.

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Occultazione Luna-Pleiadi

Spettacolare occultazione dell’ammasso aperto delle Pleiadi (M45) da parte della Luna che alle ore 22:01 del 01 Aprile 2025 sarà in fase di 3,9 giorni ad un’altezza sull’orizzonte di +17°. La Luna tramonterà alle ore 23:52 rendendo purtroppo inosservabili le fasi terminali dell’occultazione.

Congiunzione Luna-Giove

Alle ore 01:22 del 03 Aprile 2025 assisteremo alla congiunzione larga (5,5°) del pianeta Giove da parte della Luna in fase di 5 giorni quando purtroppo verrà a trovarsi poco sotto l’orizzonte in quanto il suo tramonto è previsto per le ore 01:09.

Congiunzione Luna-Marte

Interessante congiunzione (2,2°) alle ore 20:03 del 05 Aprile 2025 fra il pianeta Marte e la Luna in fase di 8 giorni ad un’altezza sull’orizzonte di +73° (culminerà in meridiano alle ore 19:58).

Congiunzione Luna-Spica

Alle ore 03:23 del 13 Aprile 2025 congiunzione (1°9’) fra Spica, stella variabile e doppia, la più luminosa nella Vergine e la Luna Piena in fase di 14,8 giorni ad un’altezza sull’orizzonte di +27°.

Congiunzione Luna-Venere-Saturno

Una falce di Luna in fase di 26,4 giorni alle ore 02:20 del 25 Aprile sarà in congiunzione col pianeta Venere (2,4°), purtroppo a -27° al di sotto dell’orizzonte. La Luna però sorgerà alle ore 04:53 pertanto sarà comunque possibile seguire almeno parzialmente questo evento con l’aggiunta del pianeta Saturno a poco più di 1° di separazione. Nello stesso giorno alle ore 05:23 spettacolare congiunzione fra il pianeta Saturno e la falce di Luna in fase di 26,4 giorni a 1°18’ di separazione, con la presenza del pianeta Venere a circa 3°. Nel caso specifico la Luna sarà ad un’altezza di +5° sull’orizzonte dopo essere sorta alle ore 04:53.

Le FALCI lunari di Aprile

Primo appuntamento per chi segue le falci lunari per la nottata del 24 Aprile quando alle ore 04:31 sorgerà una falce di 25,6 giorni. Qualche osservazione col telescopio fra i basalti di Procellarum e le rocce anortositiche degli altipiani con l’inconfondibile “macchia nera” del cratere Grimaldi in prossimità dell’equatore. La massima librazione sarà alla latitudine dei crateri Eddington/Struve. La successiva nottata, il 25 Aprile, alle ore 04:53 sorgerà una falce di 26,6 giorni preceduta a breve distanza dal pianeta Venere, seguita da Saturno e più lontano anche da Mercurio. Imperdibile e scenografico raggruppamento ma di rapida esecuzione per la vicinanza al sorgere del Sole. Per quanto riguarda la fase crescente, una falce di 2 giorni tramonterà alle ore 22:45 del 29 Aprile ed un’altra di 3 giorni scenderà sotto l’orizzonte alle ore 23:59 del 30 Aprile. Da segnalare che in entrambe queste ultime falci la massima librazione si troverà in prossimità del mare Australe. Per questa tipologia di osservazioni, oltre agli ormai noti parametri osservativi, risulterà determinante disporre di un orizzonte il più possibile libero da ostacoli. Sarà inoltre di fondamentale importanza evitare nel modo più assoluto di intercettare la luce solare al fine di prevenire gravi danni, anche irreversibili, alla propria vista.

TABELLA DEGLI EVENTI LUNARI DI APRILE

Fase Data Ore Sorge Culmina Tramonta Distanza dalla Terra Diam App
Primo Quarto 05-apr 04:15 08:16 15:57 23:52 380713 km 31.39′
Luna Piena 13-apr 02:22 20:35 07:21 402895 km 29.66′
Ultimo Quarto 21-apr 03:36 03:08 07:42 12:23 386749 km 30.90′
Luna Nuova 27-apr 21:31
Luna Crescente dal 01 al 13
Luna Calante dal 13 al 27
Luna Crescente Dal 28 al 30
Perigeo 27-apr 16:14 357123 km 33’27”
Apogeo 13-apr 22:47 406295 km 29’24”

Annotazioni: (dal sito https://www.marcomenichelli.it/index.asp):

  • La distanza fra la Terra e la Luna in Km è geocentrica e non topocentrica.
  • L’istante in T.U.(Perigei e Apogei) rappresenta quello segnato dagli orologi sul Meridiano di Greenwich (London).
  • A questo istante aggiungere 1ora per il Tempo Medio dell’Europa Centrale; 2 ore se è in vigore l’ora
  • Tutti i valori vengono calcolati con formule rilevate dal libro ‘Astronomical Algorithms’ di Jean Meeus

LIBRAZIONI di APRILE

Si precisa che, per ovvi motivi, non vengono indicati i giorni in cui i punti di massima Librazione si discostano dalla superficie lunare illuminata dal Sole.

– LIBRAZIONI di APRILE: Si precisa che, per ovvi motivi, non vengono indicati i giorni in cui i punti di massima Librazione si discostano dalla superficie lunare illuminata dal Sole.

– 01 Aprile: Massima Librazione mare Australe.
– 02 Aprile: Massima Librazione mare Australe.
– 03 Aprile: Massima Librazione mare Australe.
– 04 Aprile: Massima Librazione mare Australe.
– 05 Aprile: Massima Librazione a Sudest cratere Furnerius.
– 06 Aprile: Massima Librazione a Est cratere Furnerius.
– 07 Aprile: Massima Librazione crateri Petavius–Humboldt.
– 08 Aprile: Massima Librazione E-SE cratere Vendelinus.
– 09 Aprile: Massima Librazione a Est cratere Langrenus.
– 10 Aprile: Massima Librazione Mare Crisium, mare Marginis.
– 11 Aprile: Massima Librazione a Est cratere Gauss.
– 29 Aprile: Massima Librazione lato Sud mare Australe.
– 30 Aprile: Massima Librazione mare Australe.

– 12 Aprile: Massima Librazione a NE cratere Democritus.
– 13 Aprile: Massima Librazione a Nord crateri Anaxagoras, Goldschmidt.
– 14 Aprile: Massima Librazione a Nord cratere Anaximenes.
– 15 Aprile: Massima Librazione a Nord cratere Pythagoras.
– 16 Aprile: Massima Librazione a N-NW cratere Pythagoras.
– 17 Aprile: Massima Librazione a Nord cratere Xenophanes.
– 18 Aprile: Massima Librazione a Nord cratere Repsold.
– 19 Aprile: Massima Librazione a Nord cratere Repsold.

– 20 Aprile: Massima Librazione a Nord cratere Gerard.
– 21 Aprile: Massima Librazione a Nord cratere Lavoisier.
– 22 Aprile: Massima Librazione a Ovest cratere Lavoisier.
– 23 Aprile: Massima Librazione a Ovest cratere Ulugh Beigh.
– 24 Aprile: Massima Librazione a Ovest cratere Struve.


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La Luna del Mese di Aprile è pubblicata in Coelum 273

–  Ogni fenomeno lunare e rispettivi orari sono rapportati alla Città di Roma, dati rilevati dai siti https://theskylive.com/http://www.marcomenichelli.it/luna.asp


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Coelum Astronomia 273 II/2025 Digitale

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In copertina di Coelum 273 CINQUE PIANETI CON LA LUNA AL TRAMONTO DI ANTONIO FINAZZI

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Calcolo del diametro apparente del Sole e della Luna

Sebbene il Sole sia una stella gigantesca, nel cielo appare come un piccolo disco luminoso. Ma quanto è grande esattamente questo disco? Calcolare il diametro apparente del Sole o della Luna è un esercizio semplice e affascinante, che unisce osservazione astronomica, matematica e un pizzico di curiosità scientifica. È un’attività perfetta anche per le scuole, perché aiuta a sviluppare il pensiero critico, la capacità di misurazione e la comprensione delle proporzioni tra oggetti celesti e le loro distanze dalla Terra. E soprattutto, insegna a guardare il cielo con occhi più attenti e consapevoli.

Partiamo dal Sole e consideriamo i seguenti dati:

  • Distanza media Sole-Terra DST = 150.000.000 km
  • Diametro Sole d = 1.392.700 km ovvero r = 696.350 km

Vediamo come calcolare l’angolo θ/2

Per definizione abbiamo:

Quindi:

Da qui:

Riassumendo, il diametro apparente del Sole è 0,52°.

Possiamo applicare gli stessi calcoli per ottenere il diametro apparente della Luna, considerando che

  • Distanza Luna-Terra DLT = 384.400 km
  • Diametro Luna d = 3.474,8 km ovvero r = 1.742,4 km

Avremo:

Da qui:

Questo è il valore medio, ma possiamo calcolare anche il diametro apparente della Luna in perigeo e in apogeo.

Diametro angolare della Luna in perigeo: applicando lo stesso procedimento, otteniamo:

Diametro angolare della Luna in apogeo: applicando lo stesso procedimento, otteniamo:

per cui

Analogamente, per avere un quadro ancora più completo potremmo calcolare il diametro apparente del Sole quando la Terra si trova in perielio e in afelio, ottenendo rispettivamente 0,54° e 0,52°.

Ricordiamo il 29 marzo eclissi parziale di Sole. Articolo completo qui 

Il JWST cattura le aurore brillanti su Nettuno

Immagine orizzontale suddivisa in due pannelli. A sinistra, Nettuno osservato dal telescopio spaziale Hubble: un disco blu inclinato di circa 25 gradi verso sinistra. Si notano macchie bianche in corrispondenza delle ore 7 e poco sopra le ore 5 (seguendo un quadrante immaginario). A destra, una vista complementare del pianeta ottenuta combinando dati di Hubble e del James Webb. Nettuno appare come una sfera blu dalle molte sfumature. Le stesse macchie bianche sono visibili nelle stesse posizioni dell’immagine a sinistra, ma se ne aggiungono altre al centro e nella parte superiore del pianeta. Lungo il lato destro si distinguono anche macchie ciano distribuite verticalmente: la parte superiore di queste aree appare più trasparente rispetto a quella inferiore. Crediti immagine: NASA, ESA, CSA, STScI, Heidi Hammel (AURA), Henrik Melin (Northumbria University), Leigh Fletcher (University of Leicester), Stefanie Milam (NASA-GSFC)

Per la prima volta, il telescopio spaziale James Webb (NASA/ESA/CSA) ha catturato un’attività aurorale luminosa su Nettuno. Le aurore si formano quando particelle energetiche, spesso provenienti dal Sole, restano intrappolate nel campo magnetico di un pianeta e collidono con l’alta atmosfera, sprigionando luce.

In passato, gli astronomi avevano raccolto solo indizi della presenza di aurore su Nettuno, mentre erano già state osservate su Giove, Saturno e Urano. Ora, grazie alla sensibilità nel vicino infrarosso dello strumento NIRSpec di Webb, utilizzato nel giugno 2023, questo tassello mancante è stato finalmente rivelato.

Immagine orizzontale suddivisa in due pannelli.
A sinistra, Nettuno osservato dal telescopio spaziale Hubble: un disco blu inclinato di circa 25 gradi verso sinistra. Si notano macchie bianche in corrispondenza delle ore 7 e poco sopra le ore 5 (seguendo un quadrante immaginario).
A destra, una vista complementare del pianeta ottenuta combinando dati di Hubble e del James Webb. Nettuno appare come una sfera blu dalle molte sfumature. Le stesse macchie bianche sono visibili nelle stesse posizioni dell’immagine a sinistra, ma se ne aggiungono altre al centro e nella parte superiore del pianeta. Lungo il lato destro si distinguono anche macchie ciano distribuite verticalmente: la parte superiore di queste aree appare più trasparente rispetto a quella inferiore.
Crediti immagine:
NASA, ESA, CSA, STScI, Heidi Hammel (AURA), Henrik Melin (Northumbria University), Leigh Fletcher (University of Leicester), Stefanie Milam (NASA-GSFC)

Le immagini mostrano le aurore come macchie ciano a latitudini medie — una disposizione insolita, dovuta al campo magnetico di Nettuno, inclinato di 47° rispetto all’asse di rotazione. Questo comportamento anomalo era già stato scoperto da Voyager 2 nel 1989.

Oltre all’immagine, Webb ha fornito uno spettro dell’atmosfera superiore del pianeta, rivelando una linea di emissione molto marcata dell’H3+, un segno caratteristico delle aurore. I dati hanno anche permesso di misurare, per la prima volta dal flyby di Voyager 2, la temperatura della ionosfera di Nettuno, risultata sorprendentemente più fredda di quanto previsto — una possibile spiegazione per cui le aurore erano rimaste invisibili finora.

Questa scoperta, pubblicata su Nature Astronomy, apre una nuova finestra nello studio dei pianeti giganti ghiacciati. Il team scientifico prevede ora di monitorare Nettuno durante un intero ciclo solare, nella speranza di chiarire l’origine del suo bizzarro campo magnetico.

Fonte: NASA/ESA/CSA

29 marzo eclissi parziale di Sole: Sole e Luna si sfiorano in una coreografia celeste!

Il 2025 ci ha regalato un mese di marzo ricco di eventi astronomici: dopo il lunistizio maggiore settentrionale e meridionale del 7 e del 22, rispettivamente, il 29 marzo il Sole e la Luna a braccetto ci offriranno lo spettacolo di un’eclissi solare che, seppur parziale, animerà l’entusiasmo di tutti gli appassionati.
Immaginiamo di essere in una stanza illuminata da una lampada e che qualcuno ci passi davanti. In quel momento, ovviamente, la luce si affievolirà e vedremo un’ombra proiettarsi nella nostra direzione, fino a quando la persona non si sarà spostata. A seconda di come si posiziona, il nostro “disturbatore” potrebbe oscurare completamente o solo parzialmente la lampada. Se nel frattempo siamo noi metterci in un’altra posizione, potremmo intravedere nuovamente la lampada o parte di essa.
La lampada potrebbe essere il Sole e la persona che vi passa davanti la Luna: abbiamo simulato un’eclissi solare!
In termini pratici, si verifica un’eclissi solare quando la Luna si interpone tra la Terra e il Sole, coprendo quest’ultimo parzialmente o totalmente e facendo sì che venga proiettato un cono d’ombra sulla Terra.

Fig. 1 – Schema di un’eclissi totale di Sole. L’immagine non è in scala

Un’eclissi totale è possibile solo perché il diametro apparente del Sole e quello della Luna, per una pura casualità, coincidono e sono pari a circa mezzo grado. Le motivazioni sono intuitivamente chiare se consideriamo che il Sole è 400 volte più grande della Luna, ma è anche 400 volte più distante! Per calcolare il diametro apparente del Sole e della Luna in maniera più accurata, si veda il paragrafo di approfondimento.
Questo significa che se i due corpi sono perfettamente allineati, i loro dischi si sovrappongono.
È chiaro che in un’eclissi di Sole la disposizione dei tre corpi celesti è analoga a quella di una Luna nuova. Allora, ci potremmo chiedere: “Perché non abbiamo un’eclissi di Sole in occasione di ciascun novilunio?”.
La risposta sta nel fatto che il piano orbitale della Luna è inclinato di circa 5,14° rispetto a quello dell’eclittica, ovvero del percorso che la Terra compie intorno al Sole durante la sua rivoluzione (o del moto apparente del Sole visto dalla Terra). Pertanto, in occasione del novilunio, potremo avere un’eclissi di Sole solo al verificarsi di determinate condizioni aggiuntive.

Fig. 2 – Il piano orbitale della Luna è inclinato di circa 5,14° rispetto all’eclittica. Nella figura l’inclinazione è enfatizzata.

I due piani orbitali, come si può vedere nella figura 2, si intersecano esclusivamente in due punti, detti nodi. Quando la Luna è in corrispondenza di uno dei due nodi, allora in quel punto i due piani orbitali risultano allineati, e siamo a buon punto per un’eclissi solare. Tuttavia, come abbiamo visto sopra, è necessario che il nostro satellite sia anche in fase di novilunio. E ancora non è sufficiente…

Fig. 3 – Affinché possa aver luogo un’eclissi solare totale, è necessario che la Luna sia compresa tra i punti A e B.

Terza condizione, che si evince dalla Figura 3, è che la Luna deve trovarsi compresa tra i punti A e B, altrimenti non verrà proiettato alcun cono d’ombra sulla Terra.
Riassumendo, condizioni necessarie e sufficienti affinché si possa avere un’eclissi di Sole sono tre:
⦁ La Luna deve trovarsi in corrispondenza di uno dei nodi
⦁ La Luna deve essere nella fase di novilunio
⦁ La distanza della Luna dal nodo non deve essere superiore a 17° da una parte o dall’altra

Che tipi di eclissi possiamo avere?

Nelle figure di cui sopra abbiamo mostrato la situazione senz’altro più affascinante di un’eclissi totale, in cui il disco solare risulta completamente nascosto dalla Luna per un certo periodo di tempo.
Dalla Figura 1 si evince come la regione della Terra che rientra nel cono d’ombra vedrà il Sole completamente eclissato, mentre l’area circostante sarà in penombra. Il cono d’ombra e quello di penombra si sposteranno con il trascorrere del tempo, rendendo il fenomeno visibile in punti diversi della Terra in momenti differenti. Questa è un’eclissi totale.
Se la Luna è soltanto in prossimità di un nodo, e non in una posizione centrale come nella Figura 1, non coprirà completamente il disco solare perché i piani orbitali non sono perfettamente allineati e avremo un’eclissi solare parziale, la situazione in cui ci troveremo il 29 marzo.
Con un’eclissi di penombra, mostrata nella Figura 4, invece la Terra entra solo nel cono di penombra e non nel cono d’ombra prodotto dalla Luna. Ciò che si vede in questo caso è soltanto un abbassamento non significativo della luminosità del Sole.

Fig. 4 – Eclissi di penombra

Per comprendere cos’è, invece, un’eclissi anulare, ricordiamo che la distanza media tra Terra e Luna è di 384.400 km. Si parla di distanza media perché la Luna percorre un’orbita ellittica intorno alla Terra, che occupa uno dei fuochi. Pertanto, la Luna oscillerà tra una distanza minima (perigeo) di 363.300 km e una distanza massima (apogeo) di 405.500 km (la media di questi due valori è appunto 384.400 km).
Ferme restando le condizioni di cui sopra per un’eclissi totale, quando la Luna si trova in apogeo il suo diametro angolare è leggermente inferiore, ovvero 0,48°, rispetto al Sole. Questo significa che il disco della Luna non coprirà completamente quello del Sole, lasciando tutto intorno una corona sporgente. Stiamo assistendo alla cosiddetta eclissi anulare, che diventerà la sola tipologia possibile di eclissi totale solare quando la Luna si sarà allontanata dalla Terra di una quantità sufficiente.

Dove sarà visibile l’eclissi del 29 marzo?

Si tratterà di un’eclissi caratterizzata da un’ampia visibilità: le aree interessate sono l’America nord-orientale e sud-orientale, l’Europa centrale e settentrionale, l’Africa occidentale, l’Asia settentrionale, l’Artide, e parte della Russia.
Da notare che in USA e nell’est del Canada il sole sorgerà già parzialmente eclissato, garantendo uno spettacolo sicuramente inusuale.
L’Italia meridionale sarà particolarmente svantaggiata: Napoli si trova alla latitudine limite, sotto la quale il fenomeno non sarà visibile. Nella città partenopea, avremo una magnitudine di eclissi pari a 0,0232; in Basilicata, Puglia, Calabria e Sicilia purtroppo non ci sarà alcun accenno del fenomeno. La città tra quelle italiana che potrà raccontare di aver goduto dell’eclissi migliore è Aosta, con una magnitudine di eclissi pari a 12,54.
La tabella seguente, ordinata per ora di inizio, elenca per ciascuna delle città elencate gli orari di inizio, centralità e fine dell’eclissi, la magnitudine di eclissi e la percentuale di oscuramento.

Città Ora inizio Centralità Mag. % oscuramento Ora fine
AN 11:36 12:07 0,894 3,21% 12:38
AO 11:17 12:02 0,224 12,54% 12:49
BO 11:28 12:05 0,1405 6,27% 12:43
CA 11:24 11:53 0,816 2,80% 12:23
CB 11:47 12:05 0,0301 0,63% 12:24
FI 11:28 12:04 0,1285 5,50% 12:41
GE 11:21 12:02 0,177 8,82% 12:44
AQ 11:38 12:05 0,0672 2,10% 12:32
MI 11:21 12:04 0,1916 9,90% 12:48
NA 11:47 12:03 0,0232 0,43% 12:20
PD 11:29 12:08 0,1489 6,83% 12:46
PG 11:33 12:05 0,0979 3,67% 12:37
RM 11:35 12:03 0,0733 2,39% 12:31
TO 11:17 12:02 0,2081 11,18% 12:47
TN 11:27 12:08 0,1727 8,50% 12:49
UD 11:33 12:10 0,1405 6,27% 12:48
VE 11:31 12:08 0,1424 6,40% 12:46

 

Fig. 5 – Il percorso nell’eclissi attraverso il globo

 

Fig. 6 – Il momento della centralità ad Aosta
Fig. 7 – Il momento della centralità a Napoli

Terminologia

La magnitudine di eclissi indica la frazione di diametro del disco solare che viene coperta dalla Luna nel momento centrale. Un valore pari a 0 indica l’assenza di eclissi, mentre numeri maggiori o uguali a 1 indicano un’eclissi totale. A Napoli ad esempio, la magnitudine di eclissi sarà di 0,0232: significa che se il diametro del Sole è pari a 1.392.700 km, di esso ne verranno oscurati 32.310,64 km. Il valore della magnitudine è direttamente proporzionale alla durata dell’eclissi. Questo valore viene si presta a interpretazioni erronee. Infatti, in alcuni prospetti riepilogativi viene confuso con la percentuale di oscuramento del disco solare che, come vediamo nella Tabella 1, è differente. Altro errore da non fare è confonderla con la magnitudine di un oggetto celeste, ovvero con la misura della sua luminosità.


Come osservare un’eclissi di Sole


Sebbene durante un’eclissi solare la nostra stella sia parzialmente o totalmente oscurata, la quantità di radiazioni che arrivano all’occhio sono insostenibili, ed è elevato il rischio di una retinopatia attinica che danneggia irreversibilmente coni e bastoncelli, senza che si percepisca immediatamente una condizione dolorosa. Il Sole, anche in eclissi, non va mai osservato senza le dovute protezioni, a maggior ragione se usiamo uno strumento come un binocolo o un telescopio.
Sono da bandire, in maniera assoluta, gli occhiali da sole, le vecchie pellicole fotografiche, le lastre radiografiche, i vetri offuscati con la fiamma di una candela e perfino i vetrini da saldatore, a meno che non abbiano un fattore di oscuramento di almeno 12 din.
Il modo più sicuro per la visione è l’utilizzo di appositi occhialini, realizzati in Astrosolar o con altri filtri analoghi certificati per l’osservazione del Sole, che tagliano oltre il 99,999 della radiazione solare.
Stesso discorso se vogliamo usare strumentazione osservativa. In questo caso, il rischio non è solo quello di danneggiare lo strumento (ad esempio, l’oculare, il sensore della fotocamera, ecc.): un binocolo o un telescopio concentrano i raggi solari in direzione dell’occhio, aumentando in maniera drammatica il rischio di danni permanenti.
Possiamo proteggere i nostri occhi e la nostra strumentazione usando filtri acquistati già pronti oppure autocostruiti usando una pellicola in Astrosolar o analoghi. Se ci piace dedicarci al bricolage, è importante prestare attenzione alla realizzazione, accertandoci che non ci siano dei punti di passaggio della luce. E prima di ogni uso, verificare sempre che il filtro sia integro!

Vediamo adesso come sfruttare al meglio la nostra strumentazione per l’eclissi del 29 marzo, e facendo tesoro degli insegnamenti e dell’esperienza per gli eventi futuri. Alla luce, e mi si perdoni il gioco di parole, di quanto detto prima, si dà per scontato, anche laddove non precisato esplicitamente, che si farà uso di adeguati filtri.

  • Occhialini in Astrosolar e analoghi: tornano utili per osservare senza altra strumentazione il fenomeno, ma solo in quelle località dove la magnitudine di eclissi è elevata. Ad Aosta avremo una percezione sufficiente dell’eclissi anche con gli occhialini, mentre a Napoli sicuramente no.
  • Binocoli: già con un classico 10×50 riusciremo a goderci lo spettacolo, a patto di usare un cavalletto, così da avere una buona stabilità di visione. Se poi siete i fortunati possessori di un 25×100 montato su un cavalletto con testa di precisione a tre vie, come nel mio caso, il divertimento sarà assicurato. Vi ricordo che un binocolo, a differenza di un telescopio, offre una visione binoculare, e dunque stereoscopica: l’esperienza diventa immersiva e coinvolgente, più che con un telescopio!
  • Fotocamera: anche in questo caso, è importante usare un cavalletto adeguato, che riduca le vibrazioni e garantisca stabilità. Vi consiglio di usare un dispositivo di scatto automatico, in maniera da poter avere un elevato numero di fotografie da montare in un timelapse, senza un intervento continuo da parte vostra, che potrete continuare a osservare il cielo.
  • Telescopio: un basso ingrandimento ci consentirà di avere un quadro d’insieme del Sole, mentre con ingrandimenti più spinti potremo cogliere i dettagli dell’eclissi, specialmente nel momento del primo contatto. Attenzione a smontare il cercatore, a meno che non sia dotato anch’esso di filtro, per evitare che voi o altri possiate anche involontariamente usarlo.
  • Smart telescope: il vantaggio di questi strumenti è la loro autonomia. Potrete impostare un video o un timelapse e intanto dedicarvi ad altri tipi di osservazioni, senza ulteriore intervento da parte vostra, con risultati paragonabili o superiori a una buona fotocamera.


Una considerazione importante: il filtro solare va montato davanti a monte dell’ottica, e non all’oculare, per un motivo molto semplice. Se non filtriamo la luce a monte, la radiazione solare arriverà all’oculare già amplificata, danneggiando lo strumento e rischiando di provocare danni ai nostri occhi!
Il filtro che monterete sullo strumento osservativo vi renderà molto difficile puntare agevolmente il Sole: non vedrete assolutamente nulla fin quando il disco solare non sarà nell’oculare! Individuare il Sole spesso è una vera e propria impresa. Per quanto mi riguarda, con un telescopio manuale (ad esempio, il mio Dobson) riesco a trovare più facilmente un oggetto del cielo profondo (di notte, ovviamente), in quanto posso usare le stelle e le costellazioni come riferimento, che il Sole. E, quindi, come risolvere la questione? Dobbiamo fare attenzione all’ombra che lo strumento osservativo proietta a Terra man mano che tentiamo di puntare il Sole alla cieca (!): quando essa avrà raggiunto la sua dimensione minima, siamo orientati verso il Sole! Con un oculare a basso ingrandimento, quasi certamente ritroveremo il disco solare nel campo; qualche piccolo affinamento e potremo poi usare un oculare più spinto, se così ci piace!

Nel numero 273 di Coelum Astronomia lo speciale dedicato al 25° ciclo solare a cura di Valentina Penza.

Una spirale nel cielo: lo spettacolare fenomeno visibile in tutta Europa

Nella serata del 24 marzo 2025, i cieli italiani — e di gran parte dell’Europa — sono stati attraversati da una visione a dir poco mozzafiato: una spirale luminosa, apparsa intorno alle 21:00, ha lasciato senza parole migliaia di osservatori. Ma niente paura: non si è trattato di un evento misterioso, bensì della spettacolare “passivazione” del secondo stadio del razzo Falcon 9 di SpaceX, lanciato da Cape Canaveral alle 18:48 per la missione NROL-69.

La passivazione è una manovra tecnica, necessaria per liberare il razzo dal carburante residuo prima del rientro atmosferico. Il risultato, quando avviene ad alta quota e in condizioni favorevoli, è una vera e propria “danza cosmica”, visibile a occhio nudo da vaste aree del pianeta.

Vi presentiamo il suggestivo contributo video realizzato da Samuele Pinna, che ha ripreso l’intero fenomeno in altissima qualità. Un documento raro e affascinante, da non perdere.

Nel 2023 era già stato segnalato un altro avvistamento nei cieli dell’Alaska QUI

Discovery Simulations: nuove finestre sul mistero dell’energia oscura

a collage of stars in space

L’espansione accelerata dell’universo, scoperta alla fine degli anni ’90 (Riess et al., 1998; Perlmutter et al., 1999), continua a rappresentare uno dei più grandi enigmi della cosmologia moderna. Per affrontare questo mistero, un consorzio internazionale di ricercatori ha recentemente presentato le Discovery Simulations, una nuova coppia di simulazioni cosmologiche ad alta risoluzione sviluppate per approfondire la natura dell’energia oscura.

Il lavoro, guidato da ricercatori del Argonne National Laboratory (anl.gov) e del Dark Energy Spectroscopic Instrument (desi.lbl.gov), offre un banco di prova senza precedenti per testare modelli cosmologici alternativi. Le simulazioni sono state realizzate utilizzando il codice HACC (Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code), ottimizzato per i supercomputer più potenti attualmente disponibili.

Due universi a confronto

Le Discovery Simulations consistono in due modelli evolutivi dell’universo, costruiti con condizioni iniziali identiche ma con parametri cosmologici differenti. Una simulazione segue il classico modello ΛCDM, in cui l’energia oscura è rappresentata da una costante cosmologica. L’altra esplora un modello più dinamico, w₀wₐCDM, dove l’energia oscura evolve nel tempo secondo una precisa equazione di stato, come suggerito dai recenti risultati del primo anno di osservazioni del DESI (DESI Collaboration et al., 2024).

Ogni simulazione ha elaborato 6720³ particelle in un volume cubico di 1,5 gigaparsec (circa 4,9 miliardi di anni luce per lato), con una risoluzione in massa di circa 4×10⁸ masse solari. L’operazione si è svolta su Aurora, il supercomputer exascale basato su GPU dell’Argonne Leadership Computing Facility, impiegando 960 nodi e oltre 5700 GPU in un tempo straordinariamente breve: circa due giorni per simulazione.

Confronto visivo di una piccola regione nelle simulazioni a z = 0.
A sinistra: modello ΛCDM; a destra: modello w₀wₐCDM.
Le differenze tra i due scenari cosmologici sono sottili, ma comunque visibili quando si osservano i dettagli più fini della struttura. Questo confronto evidenzia quanto sia difficile, nella cosiddetta “cosmologia di precisione”, ottenere misure cosmologiche in grado di rilevare anche i più piccoli cambiamenti nella formazione delle strutture dell’universo.
È disponibile anche un breve video che mostra l’evoluzione temporale di una piccola porzione dello spazio simulato.

Una mappa dettagliata dell’evoluzione cosmica

Grazie a queste simulazioni, i ricercatori hanno potuto analizzare con precisione le differenze tra i due modelli cosmologici in vari aspetti fondamentali: lo spettro di potenza della materia, la funzione di massa degli aloni di materia oscura e i tassi di accrescimento di massa degli stessi.

I risultati mostrano che il modello w₀wₐCDM genera differenze quantificabili rispetto a ΛCDM, con variazioni fino al 5–10% nella distribuzione della materia su larga scala, e fino al 20% nella frequenza di aloni massicci a determinate epoche cosmiche. Sebbene queste discrepanze possano sembrare contenute, esse offrono importanti spunti per migliorare la precisione degli strumenti di analisi cosmologica.

Influenza della cosmologia w₀wₐCDM sullo spettro di potenza della materia.
In alto: confronto degli spettri di potenza della materia ottenuti nelle due simulazioni: linea continua per il modello ΛCDM, linea tratteggiata per il modello w₀wₐCDM, mostrati a tre diverse epoche cosmiche: z = 0 (colore blu), z = 0.5 (rosa) e z = 1 (rosso).
In basso: differenza percentuale tra gli spettri di potenza delle due simulazioni a ciascun redshift, cioè quanto i due modelli divergono nella distribuzione della materia su varie scale spaziali.

Galassie simulate e formazione stellare

Un altro punto di forza delle Discovery Simulations è la possibilità di associare alle strutture simulate delle popolazioni galattiche plausibili. Utilizzando modelli innovativi come Diffstarpop (GitHub link), i ricercatori hanno generato galassie sintetiche basate sull’accrescimento di massa degli aloni, esplorando così come la cosmologia influenza la storia della formazione stellare.

I dati indicano che, nei modelli con energia oscura variabile, le galassie formano stelle con una leggera riduzione del tasso di formazione, specialmente agli alti redshift (z > 1). Questo effetto, sebbene modesto (∼2–4%), potrebbe diventare rilevante in studi statistici su larga scala, come quelli previsti da future survey del cielo.

Un patrimonio pubblico per la comunità scientifica

Le simulazioni non sono solo uno strumento teorico, ma un patrimonio messo a disposizione della comunità: i cataloghi degli aloni di materia oscura a tre epoche cosmiche (z = 1.0, 0.5, 0) sono pubblicamente accessibili attraverso l’HACC Simulation Data Portal, utilizzando un account Globus. L’importanza di queste simulazioni risiede nella loro capacità di accompagnare i dati osservativi con un supporto teorico all’avanguardia. Con missioni come Euclid, LSST e il Nancy Grace Roman Space Telescope pronte a esplorare l’universo con una precisione senza precedenti, strumenti come le Discovery Simulations saranno essenziali per interpretare i segnali cosmologici più sottili.

Gli autori, tra cui N. Padmanabhan, M. White, K. Heitmann e J. Alarcón, concludono auspicando che queste simulazioni rappresentino la base per futuri cataloghi galattici sintetici e per l’analisi di statistiche cosmologiche di ordine superiore, in grado di distinguere tra modelli di energia oscura oggi ancora in competizione.

Fonte: ArXiv

Una galassia fuori dagli schemi: il mistero di J2345−0449

La galassia a spirale J2345−0449 ospita un buco nero supermassiccio che genera getti radio lunghi oltre un megaparsec, un fatto rarissimo per una spirale. Priva di bulge classico, mostra una struttura regolare e una formazione stellare centrale soppressa, probabilmente a causa del feedback dell’AGN. Un caso unico per studiare l’evoluzione galattica.

Nel vasto panorama dell’Universo, alcune galassie brillano non solo per la loro luce, ma per la loro capacità di sfidare le regole della cosmologia. È il caso di 2MASX J23453268−0449256, nota anche come J2345−0449, una galassia a spirale estremamente massiccia e rapida nella rotazione, che ha catturato l’attenzione degli astronomi per un fatto davvero eccezionale: la presenza di getti radio colossali, estesi su scala megaparsec (oltre 3 milioni di anni luce), una caratteristica tipica delle galassie ellittiche e non delle spirali.

Immagine radio a 323 MHz della galassia J2345−0449 ottenuta con il radiotelescopio GMRT
Questa immagine mostra la sorgente radio gigante associata alla galassia a spirale J2345−0449, osservata alla frequenza di 323 MHz con il Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT). I dati rivelano un’emissione radio di ampiezza eccezionale, che si estende ben oltre i confini della galassia visibile.
Tra gli aspetti più sorprendenti, spicca la presenza – rarissima – di due coppie concentriche di lobi radio, una interna e una esterna, generate dai getti emessi dal buco nero centrale. I lobi più interni si estendono per circa 387 mila anni luce (circa 387 kpc), mentre quelli più esterni raggiungono una lunghezza di circa 1,6 milioni di anni luce (circa 1,6 Mpc), rendendo questa una delle più grandi sorgenti radio conosciute associate a una galassia spirale.
Il centro attivo della galassia, cioè il nucleo dell’AGN (Nucleo Galattico Attivo), è chiaramente rilevato come una sorgente compatta nel cuore dell’immagine.
Il contorno bianco tratteggiato mostra il profilo della galassia nella luce visibile, ingrandito di circa 4 volte per facilitarne la visione. La barra di scala indica una distanza di 500 kpc, utile per apprezzare l’enorme estensione dell’emissione radio.
Nell’immagine in dettaglio (riquadro in basso a sinistra) è visibile un ingrandimento dei lobi interni, ottenuto con il Very Large Array (VLA) alla frequenza di 4.8 GHz. Qui si osserva una morfologia tipica delle sorgenti di tipo FR-II (Fanaroff & Riley, 1974): i lobi sono luminosi ai bordi e alimentati da getti collimati provenienti dal nucleo galattico. I lobi esterni, invece, appaiono più filamentosi e diffusi, e potrebbero rappresentare resti fossili di un’attività radio passata, ormai spenta da milioni di anni.
Le curve di livello (contorni) rappresentano i livelli di intensità dell’emissione radio, a partire da valori molto deboli (−0.1 mJy/beam) fino ai livelli più intensi (3.2 mJy/beam). La seconda barra di scala, nel riquadro, indica 50 kpc, a confronto con le dimensioni della galassia visibile.

Un’identità sorprendente

Osservata grazie ai potenti strumenti del Telescopio Spaziale Hubble (HST) e con dati raccolti in varie lunghezze d’onda – dalla luce ultravioletta all’infrarosso – J2345−0449 è stata analizzata in dettaglio da un team internazionale di ricercatori, tra cui Bagchi et al. (2014), Walker et al. (2015) e Drevet Mulard et al. (2023). L’indagine ha rivelato che questa galassia non possiede un rigonfiamento centrale classico (bulge), ma un pseudo-bulge, cioè una struttura più piatta e disciforme, tipica di una formazione “tranquilla”, non dovuta a fusioni galattiche violente.

Questa immagine composita della galassia J2345−0449 è stata ottenuta combinando osservazioni in tre bande diverse effettuate con la camera WFC3 del Telescopio Spaziale Hubble (HST): due bande nel visibile (F438W e F814W) e una nell’infrarosso (F160W). Le singole immagini sono state sovrapposte e calibrate in intensità per riprodurre una colorazione quanto più naturale possibile.
Nell’immagine si notano chiaramente scure strisce di polvere che si avvolgono a spirale e piccole regioni compatte di formazione stellare, localizzate soprattutto nelle zone più esterne del disco galattico.
L’immagine copre un’area di circa 50 x 50 arcosecondi, con il nord in alto e l’est a sinistra.

Una macchina cosmica di grande massa

Grazie all’elevata risoluzione dell’Hubble, con una scala di circa 100 parsec, è stato possibile distinguere nel centro della galassia anche una piccola barra nucleare e un anello di risonanza, tracciati con precisione millimetrica. La struttura, che ricorda un orologio cosmico, è incastonata in un disco stellare ben ordinato, privo di segni di interazioni recenti o di detriti mareali. Questo suggerisce che J2345−0449 abbia avuto una evoluzione secolare, ovvero graduale e interna, senza fusioni con altre galassie.

La massa stellare totale è stimata in circa 4 × 10¹¹ masse solari, mentre la velocità di rotazione raggiunge i 430 km/s, uno dei valori più alti osservati in una galassia spirale. Tali numeri pongono J2345−0449 tra le galassie più massicce e dinamicamente stabili conosciute nel nostro Universo locale.


I giganti silenziosi dell’Universo

Ma ciò che rende J2345−0449 davvero straordinaria è la presenza di due coppie di lobi radio, visibili grazie alle osservazioni del Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) e del Very Large Array (VLA). I lobi esterni si estendono per oltre 1,6 Mpc, mentre quelli interni – più giovani e attivi – coprono circa 400 kpc. Questi getti, alimentati da un buco nero supermassiccio (SMBH) centrale, hanno un asse quasi perpendicolare al disco stellare della galassia, un fatto raro che sfida le teorie classiche secondo cui solo le galassie ellittiche, con grandi bulge centrali, possono ospitare getti radio così estesi.

Immagine in scala di grigi della regione più interna della galassia J2345−0449
Questa immagine mostra il cuore della galassia, evidenziando la differenza (residuo) tra l’immagine reale ottenuta con il Telescopio Spaziale Hubble (HST) e il modello migliore ricostruito dagli astronomi (in questo caso, il modello A elaborato con il software GALFIT).
Nel pannello a sinistra è visibile l’immagine nella banda H (infrarosso), mentre nel pannello a destra si vede quella nella banda I (vicino infrarosso/visibile).
Le frecce indicano la presenza di una piccola barra nucleare e di un anello di risonanza formato da stelle, strutture dinamiche situate nel centro della galassia.
Da notare che l’immagine nella banda I è più influenzata dalla polvere interstellare, che oscura la luce visibile, in particolare nella zona scura attorno alla barra nucleare, che appare “vuota” proprio a causa di questa estinzione della luce.

Stelle che non nascono più

Una delle scoperte più interessanti è il rallentamento della formazione stellare nella regione centrale della galassia. Sebbene il gas caldo del suo alone – rilevato tramite osservazioni ai raggi X con i telescopi Chandra e XMM-Newton – si raffreddi, non si formano nuove stelle. Questa “quiescenza” sembra essere il risultato del feedback dell’AGN (nucleo galattico attivo): l’energia emessa dal buco nero, sotto forma di getti e radiazione, riscalda o espelle il gas, rendendolo inutilizzabile per la nascita stellare.

Secondo i modelli teorici, questi processi di feedback sono una delle cause principali della fine della formazione stellare nelle galassie massive, ma nel caso di J2345−0449 l’assenza di una fusione recente e la struttura a disco ben conservata rendono il caso ancora più interessante e raro.


Una galassia verde nel cuore

Sebbene la formazione stellare sia ridotta, la galassia non è completamente “spenta”. Le osservazioni nel vicino e lontano ultravioletto (UV), effettuate dal telescopio GALEX, indicano la presenza di giovani stelle nelle zone più esterne del disco. Tuttavia, nel centro della galassia si trovano popolazioni stellari molto vecchie, con età superiori ai 10 miliardi di anni. Questo colloca J2345−0449 nella cosiddetta “green valley” – una fase intermedia tra le galassie attive (blu) e quelle passive (rosse) – come riportato anche da Salim et al. (2016).


Il buco nero che sfida le regole

Nonostante l’assenza di un bulge classico, J2345−0449 ospita un buco nero supermassiccio stimato in oltre 10⁹ masse solari – una massa paragonabile a quella dei buchi neri nelle galassie ellittiche più grandi. Questo suggerisce un percorso di crescita alternativo, guidato non da fusioni, ma da processi interni e da un lento afflusso di gas. L’AGN della galassia rientra nella categoria delle radio-galassie a bassa eccitazione (LERG), alimentate da flussi di accrescimento deboli ma sufficienti a sostenere la produzione di getti potenti.


Una fabbrica di getti radio

La domanda centrale diventa allora: come può una galassia così diversa dalle radio-galassie classiche produrre getti tanto impressionanti? I modelli teorici ipotizzano che il meccanismo alla base sia magnetoidrodinamico, in cui il buco nero agisce come una dinamo cosmica, lanciando materia ad altissima velocità lungo i poli. La stabilità dell’asse dei getti, che non mostra segni di precessione, suggerisce che il buco nero agisca come un giroscopio cosmico, con spin elevato e ben allineato con il disco di accrescimento.


Un laboratorio cosmico per l’astrofisica

J2345−0449 si presenta così come un laboratorio naturale eccezionale per studiare l’evoluzione delle galassie massive e il ruolo del feedback da AGN. La sua configurazione isolata, la struttura a disco regolare, il pseudo-bulge, i getti radio colossali e l’assenza di eventi di fusione recente la rendono un oggetto unico per comprendere i meccanismi di regolazione della formazione stellare e dell’accrescimento dei buchi neri.


Prospettive future

Per rispondere ai molti interrogativi ancora aperti, saranno necessari studi futuri ad alta risoluzione, in particolare per determinare con precisione la massa, lo spin e la geometria del campo magnetico del buco nero centrale. L’uso di strumenti di prossima generazione, come il James Webb Space Telescope (JWST) o lo Square Kilometre Array (SKA), potrà fornire nuovi indizi cruciali.

Nel frattempo, J2345−0449 resta una galassia fuori dagli schemi, capace di mettere in discussione alcune delle più consolidate teorie sull’origine e l’evoluzione delle strutture cosmiche.


Riferimenti principali:

Fonte: Oxford Accademy

Bagchi et al. (2014); Walker et al. (2015); Nesvadba et al. (2021); Drevet Mulard et al. (2023)

NASA – Hubble Space Telescope ESA – Chandra X-ray Observatory XMM-Newton Mission – ESA IUCAA – Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics GMRT – NCRA NRAO – Very Large Array (VLA) ALMA Observatory

ESA presenta la nuova Strategia 2040 per l’esplorazione spaziale europea

Verso un’Europa più forte, sostenibile e protagonista nello spazio globale

L’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha pubblicato ufficialmente la sua nuova strategia di lungo termine: ESA Strategy 2040, un documento ambizioso che definisce le linee guida e gli obiettivi chiave per affrontare le sfide e cogliere le opportunità del settore spaziale da oggi fino al 2040.

La strategia, presentata dal Direttore Generale Josef Aschbacher, si propone come “documento vivo”, destinato ad aggiornarsi in base alle esigenze future dell’Europa e dei suoi Stati membri. Essa rappresenta l’evoluzione del percorso già tracciato con l’Agenda 2025, con l’obiettivo di trasformare ESA in un’agenzia più agile, efficiente e allineata alle priorità globali e continentali.

Cinque grandi obiettivi per il futuro dello spazio europeo

La visione dell’ESA si articola attorno a cinque obiettivi strategici principali, ciascuno dei quali comprende azioni concrete e obiettivi misurabili:


🔵 1. Proteggere il nostro Pianeta e il Clima
ESA investirà in tecnologie e missioni per contrastare il cambiamento climatico, monitorare l’ambiente e promuovere una economia spaziale circolare priva di detriti.
Obiettivi chiave:

  • Creare “gemelli digitali” della Terra per simulazioni avanzate.
  • Promuovere standard globali per la sostenibilità spaziale.
  • Rafforzare le capacità europee in ambito space weather e difesa planetaria.

🟠 2. Esplorare e Scoprire
L’ESA continuerà a guidare la ricerca scientifica spaziale, sviluppando missioni di frontiera e partecipando attivamente alla nuova era di esplorazione lunare e marziana.
Tra le missioni in programma: Euclid, Juice, Plato, LISA, EnVision, e la futura esplorazione di Encelado.
Focus:

  • Rafforzare la presenza europea in orbita terrestre bassa (LEO).
  • Costruire infrastrutture lunari per comunicazione e navigazione.
  • Preparare la tecnologia per le future missioni umane su Marte.

🟡 3. Rafforzare l’autonomia e la resilienza europea
Con l’obiettivo di rendere l’Europa indipendente nell’accesso e nella mobilità nello spazio, ESA svilupperà sistemi di trasporto spaziale autonomi e soluzioni per la gestione delle crisi terrestri.
Azioni previste:

  • Lanciatrici riutilizzabili e sistemi per servizi in orbita.
  • Infrastrutture per telecomunicazioni sicure e navigazione precisa.
  • Tecnologie quantistiche per comunicazioni e localizzazione.

🟢 4. Promuovere crescita e competitività
ESA vuole stimolare l’innovazione e rendere l’Europa un polo commerciale globale nel settore spaziale.
Iniziative:

  • Investimenti in tecnologie d’avanguardia (propulsione verde, habitat spaziali, VLEO).
  • Supporto a startup e PMI per accedere ai mercati.
  • Rafforzamento del ruolo europeo come attrattore di investimenti privati.

🔴 5. Ispirare l’Europa
L’obiettivo finale è coinvolgere cittadini, giovani e istituzioni in un ecosistema spaziale europeo più coeso e partecipativo.
Attività previste:

  • Programmi educativi e inclusivi per la prossima generazione.
  • Iniziative per la diversità, l’equità e la rappresentanza.
  • Collaborazioni diplomatiche internazionali attraverso la “space diplomacy”.

Uno strumento per il futuro dell’Europa

La Strategia 2040 sarà la base per le decisioni strategiche dei prossimi decenni, compresi i lavori preparatori per il Consiglio ministeriale dell’ESA previsto a novembre 2025, dove si discuteranno le risorse e i progetti futuri. L’attuazione sarà seguita da un aggiornamento continuo del piano a lungo termine dell’Agenzia.

«Lo spazio è diventato un pilastro fondamentale per la sicurezza, l’economia, la ricerca e la resilienza delle società moderne – ha dichiarato Aschbacher –. Con questa strategia, vogliamo fare in modo che l’Europa non resti spettatrice, ma protagonista della corsa allo spazio del XXI secolo.»

Il documento di sintesii è disponibile a questo LINK

Per approfondire scarica il documento completo QUI

Fonte: European Space Agency

I nuovi occhi sulla vita: ELTs pronti a cercare segnali di abitabilità su pianeti extrasolari

Nel prossimo decennio, una nuova generazione di telescopi terrestri estremamente grandi — i cosiddetti ELTs, Extremely Large Telescopes — sarà in grado di indagare per la prima volta la presenza di atmosfere abitabili e segnali di vita su pianeti extrasolari rocciosi che non transitano davanti alla loro stella. Questa rivoluzione si avvicina grazie all’uso di strumentazione ad altissimo contrasto e risoluzione spettrale, combinando tecniche avanzate di imaging coronografico e spettroscopia ad alta dispersione.

Uno studio pubblicato su The Planetary Science Journal da un team internazionale di ricercatori guidato da Meadows et al. mostra come questi strumenti possano rilevare firme molecolari indicative della presenza di vita, anche in mondi potenzialmente privi di transiti visibili. Tra i pianeti più promettenti analizzati spicca Proxima Centauri b, situato a soli 1,3 parsec dalla Terra.

Alla ricerca della vita con la luce riflessa

Finora, la maggior parte delle informazioni sulle atmosfere dei pianeti extrasolari è arrivata da osservazioni di transiti, come quelli del sistema TRAPPIST-1, studiato anche dal telescopio spaziale James Webb (JWST). Tuttavia, molti pianeti potenzialmente abitabili non transitano davanti alla loro stella dal nostro punto di vista: è il caso di Proxima b, GJ 1061 d e Teegarden’s Star c, tutti entro i 5 parsec dalla Terra.

Per superare questo limite, gli ELTs utilizzeranno un approccio detto High-Dispersion Coronagraphy (HDC), che unisce un coronografo per oscurare la luce stellare e uno spettrografo ad altissima risoluzione. Progetti come RISTRETTO sull’ESO Very Large Telescope e strumenti futuri come ANDES sul European Extremely Large Telescope (E-ELT), il TMT (Thirty Meter Telescope) e il Giant Magellan Telescope (GMT) saranno fondamentali.

Atmosfere simulabili, firme chimiche rilevabili

Usando una pipeline aggiornata chiamata SPECTR, gli autori hanno simulato osservazioni di vari tipi di atmosfere su pianeti rocciosi e sub-nettuniani orbitanti stelle di tipo M (piccole e fredde), come nel caso di Proxima b. Hanno analizzato atmosfere modellate sulla Terra moderna, l’Archeano (circa 3,5 miliardi di anni fa), scenari abiologici con possibili “falsi positivi” e mondi sub-nettuniani con spesse atmosfere di idrogeno.

Tra le molecole considerate: ossigeno (O₂), metano (CH₄), anidride carbonica (CO₂), vapore acqueo (H₂O), monossido di carbonio (CO) e ammoniaca (NH₃).

I risultati: segnali rivelabili in poche ore

Nel caso più favorevole, quello di Proxima b, la simulazione suggerisce che sia possibile:

  • escludere un’atmosfera sub-nettuniana in meno di un’ora di osservazione;
  • rilevare coppie di gas in disequilibrio chimico (O₂/CH₄ o CO₂/CH₄), che sono considerate potenziali biosignature, in circa 10 ore;
  • distinguere pianeti abitati da quelli abiologici, osservando gas come CO e H₂O che forniscono contesto ambientale.

Per esempio, l’acqua può essere rilevata nel vicino infrarosso (0.9 μm) in circa 1 ora, mentre l’ossigeno o il metano possono richiedere da 10 a 100 ore, a seconda delle condizioni e della strumentazione.

I falsi positivi e come evitarli

Alcuni gas, come l’ossigeno, possono accumularsi anche in assenza di vita. Lo studio ha quindi analizzato scenari alternativi, come pianeti che hanno perso gli oceani o hanno un’attività vulcanica intensa. In questi casi, gas come CO diventano indicatori utili per distinguere un mondo realmente abitato da uno che lo imita chimicamente.

Ad esempio, una combinazione di alta presenza di metano e monossido di carbonio può indicare processi vulcanici, non biologici. Al contrario, l’assenza di CO in presenza di CH₄ e CO₂ rafforza l’ipotesi biologica.

Un protocollo per la ricerca della vita

Gli autori propongono un protocollo osservativo efficace:

  1. Escludere un’atmosfera sub-nettuniana cercando molecole come NH₃;
  2. Verificare la presenza di acqua, per valutare l’abitabilità;
  3. Cercare biosignature, come le coppie O₂/CH₄ o CO₂/CH₄;
  4. Individuare gas discriminanti, come il monossido di carbonio, per riconoscere falsi positivi.

Verso una nuova era dell’astrobiologia

Lo studio evidenzia come l’osservazione da Terra, grazie agli ELTs, permetterà di caratterizzare in dettaglio le atmosfere di pianeti potenzialmente abitabili, anche quelli che non transitano. L’obiettivo finale: cercare la vita.

I ricercatori coinvolti provengono da istituzioni di primo piano, tra cui l’University of Washington, il NASA Goddard Institute for Space Studies e l’ESO – European Southern Observatory.

In conclusione, se Proxima b possiede un’atmosfera terrestre, potremmo identificare la presenza di gas legati alla vita in meno di 10 ore di osservazione. Una scoperta che segnerebbe l’inizio di una nuova era per l’astronomia e per la ricerca di mondi abitabili oltre il nostro.

La struttura dell’ELT supera i 50 metri di altezza, e l’apertura del tetto è larga ben 41 metri. Per salire a piedi, percorrendo scale e passerelle dall’ingresso fino alla sommità della cupola dell’ELT, servono circa 30 minuti. Altro che palestra… Crediti: ESO/G. Vecchia

Fonte: ARXIV

Saturno: scoperti 64 nuovi satelliti, molti retrogradi

Mappa celeste dei due campi osservativi utilizzati per questa indagine, in relazione alla posizione di Saturno (indicato con rettangoli grigi). Sono riportate tutte le osservazioni relative a 5 delle 64 nuove lune scoperte (indicate con cerchi), insieme alla miglior traiettoria orbitale calcolata per ciascuna (linee tratteggiate). Nota dell’autore (BJG): questo sottoinsieme di dati mette in evidenza le difficoltà nel collegare le osservazioni delle lune su un arco di più anni. Nota tecnica: l’apparente "incompletezza" delle orbite (cioè il fatto che non sembrino chiudersi perfettamente) è dovuta al fatto che le posizioni osservate sono proiettate dal punto di vista della Terra in movimento, e non da un sistema di riferimento centrato su Saturno.

Una ricerca internazionale condotta da Edward Ashton (Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taiwan), insieme a Brett Gladman (University of British Columbia, Canada), Mike Alexandersen (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA) e Jean-Marc Petit (Institut UTINAM, Université de Franche-Comté, Francia), ha individuato ben 64 nuovi satelliti irregolari intorno a Saturno. Le osservazioni sono state effettuate tra il 2019 e il 2021 grazie al Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT), e i risultati, presentati nel 2025, stanno riscrivendo la nostra comprensione del sistema lunare saturniano.

Lune regolari e irregolari: che differenza c’è?

Le lune “regolari”, come Titano, si sono formate attorno a Saturno e seguono orbite circolari e ben allineate con l’equatore del pianeta. Al contrario, le “lune irregolari” sono oggetti catturati da Saturno in epoche remote, provenienti probabilmente dalla fascia di Kuiper o dalla regione dei pianeti giganti. Le loro orbite sono ellittiche, inclinate, e molte sono addirittura retrograde, cioè orbitano in senso opposto alla rotazione di Saturno.

La prima luna irregolare di Saturno, Febe, fu scoperta nel 1898. Da allora, solo due grandi campagne osservative avevano incrementato il numero delle lune irregolari conosciute: una all’inizio degli anni 2000 e una tra il 2004 e il 2007. Grazie a queste indagini, entro il 2019 si contavano 58 lune irregolari attorno a Saturno. Oggi, grazie al nuovo studio, quel numero è più che raddoppiato.

Una popolazione in gran parte retrograda

Il dato che più ha colpito i ricercatori è che la maggior parte delle nuove lune scoperte ha orbite retrograde. In particolare, è stato identificato un sottogruppo, chiamato Mundilfari, in cui abbondano i satelliti di piccole dimensioni (inferiori a 4 km di diametro) rispetto a quelli più grandi. Questo gruppo si estende su un’inclinazione orbitale tra 157 e 172 gradi rispetto al piano dell’eclittica.

Questa distribuzione così particolare suggerisce un’origine violenta: “La pendenza molto ripida della distribuzione delle dimensioni delle lune del gruppo Mundilfari indica una frantumazione recente,” spiega Ashton, facendo riferimento a un evento di collisione catastrofica avvenuto forse negli ultimi miliardi di anni. Il gruppo prende il nome dalla sua luna più grande, Mundilfari, e sarebbe l’esito di un impatto che ha frammentato un oggetto più grande.

Mappa celeste dei due campi osservativi utilizzati per questa indagine, in relazione alla posizione di Saturno (indicato con rettangoli grigi).
Sono riportate tutte le osservazioni relative a 5 delle 64 nuove lune scoperte (indicate con cerchi), insieme alla miglior traiettoria orbitale calcolata per ciascuna (linee tratteggiate).
Nota dell’autore (BJG): questo sottoinsieme di dati mette in evidenza le difficoltà nel collegare le osservazioni delle lune su un arco di più anni.
Nota tecnica: l’apparente “incompletezza” delle orbite (cioè il fatto che non sembrino chiudersi perfettamente) è dovuta al fatto che le posizioni osservate sono proiettate dal punto di vista della Terra in movimento, e non da un sistema di riferimento centrato su Saturno.

Come sono state trovate queste lune?

Il team ha utilizzato la tecnica dello “shift and stack”, che consente di sommare immagini sequenziali per rilevare oggetti in movimento estremamente deboli. Le osservazioni si sono concentrate su due aree del cielo attorno a Saturno, ripetute in varie opposizioni (ossia i periodi migliori per osservare il pianeta dalla Terra) nel 2019, 2020 e 2021.

In totale, sono stati rilevati oltre 120 oggetti in movimento coerente con le orbite saturniane. Di questi, 64 sono stati confermati come nuove lune. Per altre 50+ non è stato possibile determinare orbite precise a causa di un numero insufficiente di rilevamenti.

Una parte delle lune scoperte in questo studio era già stata osservata tra il 2004 e il 2007 dal telescopio giapponese Subaru, ma non erano mai state confermate fino ad ora. Il Minor Planet Center è riuscito a collegare 42 delle nuove lune a quelle osservazioni passate, attribuendo loro ufficialmente l’anno di scoperta.

Collane di lune: le “famiglie collisionarie”

Analizzando i parametri orbitali delle lune scoperte, i ricercatori hanno individuato delle “famiglie” di satelliti con caratteristiche simili, che suggeriscono un’origine comune. Oltre al gruppo Mundilfari, si distinguono altri sottogruppi:

  • Il gruppo Gallico (orbitanti in senso diretto) mostra una concentrazione attorno alla luna Albiorix, suggerendo una frammentazione antica.
  • Il gruppo Inuit si divide in due sottogruppi attorno a Kiviuq e Siarnaq, entrambi probabili resti di collisioni passate.
  • Tra i retrogradi, spiccano anche il gruppo Kari e il gruppo Phoebe, quest’ultimo dominato dalla luna più grande e scura, Phoebe.

Ma è il gruppo Mundilfari a destare il maggior interesse. La distribuzione delle dimensioni dei suoi membri segue una legge di potenza con indice q ≈ 6, molto più ripida di quella delle altre famiglie (che si attestano tra q ≈ 2 e 3.5). Questo significa che, rispetto ad altri gruppi, il Mundilfari ha una quantità insolitamente alta di lune piccole, segno di una rottura violenta e relativamente recente.

Distribuzione delle dimensioni nei diversi gruppi e sottogruppi delle lune irregolari di Saturno. Nel grafico sono state aggiunte due linee di riferimento: una tratteggiata che rappresenta una distribuzione tipica di frammenti in equilibrio collisionale (con indice q = 3,5) e una linea tratteggiata lunga che mostra una pendenza simile a quella osservata per il sottogruppo Mundilfari (con q = 6). I membri del gruppo Norse con inclinazioni inferiori a 151 gradi non sono rappresentati nel grafico.

Una collisione recente?

Per testare l’ipotesi dell’impatto, i ricercatori hanno simulato un’esplosione orbitale di un oggetto progenitore, generando migliaia di frammenti con una velocità di espulsione di 200 m/s. Il risultato? La distribuzione orbitale dei frammenti riproduce bene quella osservata tra i membri del gruppo Mundilfari.

“Se la nostra interpretazione è corretta,” spiegano gli autori, “allora il gruppo Mundilfari rappresenta le tracce visibili di una collisione cosmica che ha avuto luogo non molto tempo fa, su scala astronomica.”

C’è però una complicazione: la dispersione orbitale del gruppo è piuttosto ampia, forse più di quanto ci si aspetterebbe da un’unica collisione. Questo apre la possibilità che ci siano stati più impatti, o che alcuni membri non siano direttamente legati all’evento principale.

In questo grafico, ogni punto rappresenta una luna retrograda, ovvero una luna che orbita attorno a Saturno in senso opposto rispetto alla rotazione del pianeta. I colori aiutano a distinguere i vari sottogruppi:
Rosso: lune appartenenti al sottogruppo di Phoebe
Magenta: lune del sottogruppo di Mundilfari
Blu: lune del sottogruppo di Kari
Azzurro chiaro: lune con inclinazioni inferiori a 151 gradi, dette “low-i”
Due lune classificate nel sottogruppo Phoebe ma che potrebbero appartenere al gruppo Mundilfari sono indicate con un pallino magenta aggiuntivo, suggerendo che potrebbero essere stati erroneamente attribuiti al gruppo sbagliato.

Lune blu?

Un altro indizio interessante è il colore. Le misurazioni precedenti indicano che Mundilfari ha una tonalità insolitamente blu, simile solo a quella della luna Phoebe. Se anche altri membri del gruppo avessero colori simili, questo rafforzerebbe l’idea di un’origine comune. Purtroppo, al momento mancano dati fotometrici completi per la maggior parte delle nuove lune.

Elenco delle lune irregolari di Saturno, con indicazione dei seguenti parametri orbitali:

  • AU: Astronomical Unit – distanza media dal pianeta
  • Asse semi-maggiore (a): la distanza media dal pianeta, espressa in unità astronomiche (au) o milioni di chilometri
  • Eccentricità (e): quanto l’orbita è ellittica (0 = orbita perfettamente circolare)
  • Inclinazione (i): l’angolo tra il piano dell’orbita della luna e il piano dell’eclittica, in gradi
  • Periodo orbitale (P): il tempo impiegato dalla luna per completare un’orbita attorno a Saturno, in giorni
  • Magnitudine assoluta nella banda V (HV): una misura della luminosità intrinseca della luna
  • Gruppo: la famiglia dinamica principale a cui la luna appartiene
  • Sottogruppo: un’eventuale suddivisione più specifica all’interno del gruppo

I valori orbitali sono tratti dal database del Jet Propulsion Laboratory (JPL), mentre le magnitudini HV provengono dal Minor Planet Center (MPC).

Tutte le inclinazioni sono riferite al piano dell’eclittica, ad eccezione di quella di Phoebe, che è calcolata rispetto al piano di Laplace (il piano medio attorno a cui oscillano le orbite dei satelliti nel tempo).

Denominazione AU a e i P HV Gruppo Sottogruppo
S/2007 S 8 0.1140 17.05 0.49 36.2 836.9 15.97 Gallic Albiorix
Bebhionn (37) 0.1138 17.03 0.482 37.4 834.9 14.99 Gallic Albiorix
S/2004 S 24 0.1560 23.34 0.071 37.4 1341.3 15.98 Gallic
Sat LX 0.1140 17.06 0.485 38.6 837.8 15.83 Gallic Albiorix
Tarvos (21) 0.1218 18.22 0.528 38.6 926.4 13.04 Gallic Albiorix
S/2006 S 12 0.1308 19.57 0.542 38.6 1035.1 16.2 Gallic Albiorix
Erriapus (28) 0.1170 17.51 0.462 38.7 871.1 13.71 Gallic Albiorix
Albiorix (26) 0.1092 16.33 0.47 38.9 783.5 11.17 Gallic Albiorix
S/2020 S 4 0.1219 18.24 0.495 40.1 926.9 17.01 Gallic Albiorix
S/2019 S 6 0.1214 18.11 0.120 46.4 919.7 15.73 Inuit Siarnaq
S/2020 S 3 0.1207 18.05 0.144 46.1 908.0 16.38 Inuit Siarnaq
S/2019 S 14 0.1193 17.85 0.172 46.2 893.1 16.32 Inuit Siarnaq
Paaliaq (20) 0.1003 15.00 0.384 47.1 687.1 11.71 Inuit
S/2005 S 4 0.0757 11.32 0.315 48 450.2 15.69 Inuit Kiviuq
S/2004 S 31 0.1170 17.50 0.159 48.1 866.1 15.63 Inuit Siarnaq
S/2020 S 5 0.1229 18.39 0.22 48.2 933.9 16.59 Inuit Siarnaq
S/2020 S 1 0.0758 11.34 0.337 48.2 451.1 15.92 Inuit Kiviuq
Siarnaq (29) 0.1195 17.88 0.311 48.2 895.9 10.61 Inuit Siarnaq
Kiviuq (24) 0.0756 11.31 0.182 48.9 449.1 12.67 Inuit Kiviuq
Ijiraq (22) 0.0758 11.34 0.353 49.2 451.5 13.27 Inuit Kiviuq
S/2019 S 1 0.0752 11.25 0.384 49.5 445.5 15.32 Inuit Kiviuq
Tarqeq (52) 0.1186 17.75 0.119 49.7 885.0 14.82 Inuit Siarnaq
Bestla (39) 0.1360 20.34 0.461 136.3 1087.5 14.61 Norse
Narvi (31) 0.1289 19.29 0.449 143.7 1003.8 14.52 Norse
S/2019 S 11 0.1381 20.66 0.513 144.6 1115.0 16.25 Norse
Skathi (27) 0.1041 15.58 0.265 149.7 728.1 14.41 Norse
Hyrrokkin (44) 0.1226 18.34 0.331 150.3 931.9 14.34 Norse
S/2019 S 19 0.1541 23.05 0.458 151.8 1318.0 16.51 Norse Kari
Kari (45) 0.1473 22.03 0.482 153 1231.0 14.49 Norse Kari
S/2004 S 21 0.1545 23.12 0.394 153.2 1325.4 16.21 Norse Kari
S/2004 S 36 0.1566 23.43 0.625 153.3 1352.9 16.11 Norse Kari
S/2004 S 45 0.1316 19.69 0.551 154 1038.7 15.97 Norse Kari
Geirrod (66) 0.1488 22.26 0.539 154.4 1251.1 15.89 Norse Kari
S/2019 S 18 0.1547 23.14 0.509 154.6 1327.1 16.56 Norse Kari
S/2019 S 17 0.1519 22.72 0.546 155.5 1291.4 15.86 Norse Kari
S/2006 S 1 0.1253 18.75 0.105 156.0 964.1 15.65 Norse Kari
S/2019 S 20 0.1583 23.68 0.354 156.1 1375.4 16.73 Norse Kari
S/2006 S 3 0.1427 21.35 0.432 156.1 1174.8 15.65 Norse Kari
S/2019 S 15 0.1416 21.19 0.257 157.7 1161.5 16.59 Norse Mundilfari
Farbauti (40) 0.1356 20.29 0.248 157.7 1087.3 15.75 Norse Mundilfari
S/2004 S 37 0.1066 15.94 0.447 158.2 754.5 15.92 Norse Mundilfari
S/2007 S 5 0.1059 15.84 0.104 158.4 746.9 16.23 Norse Mundilfari
Skoll (47) 0.1178 17.63 0.47 158.4 878.4 15.41 Norse Mundilfari
Bergelmir (38) 0.1288 19.27 0.144 158.7 1005.6 15.16 Norse Mundilfari
Thiazzi (63) 0.1576 23.58 0.511 158.8 1366.7 15.91 Norse Mundilfari
S/2019 S 5 0.1275 19.08 0.215 158.8 990.4 16.65 Norse Mundilfari
Beli (61) 0.1384 20.70 0.087 158.9 1121.8 16.09 Norse Mundilfari
S/2007 S 9 0.1348 20.17 0.36 159.3 1078.1 16.06 Norse Mundilfari
S/2019 S 9 0.1361 20.36 0.433 159.5 1093.1 16.27 Norse Mundilfari
S/2004 S 49 0.1497 22.40 0.453 159.7 1264.3 15.97 Norse Mundilfari
Gunnlod (62) 0.1413 21.14 0.251 160.4 1158.0 15.57 Norse Mundilfari
S/2004 S 47 0.1073 16.05 0.291 160.9 762.5 16.29 Norse Mundilfari
S/2006 S 15 0.1457 21.80 0.117 161.1 1214.0 16.22 Norse Mundilfari
S/2020 S 7 0.1163 17.40 0.5 161.5 861.7 16.79 Norse Mundilfari
S/2020 S 9 0.1700 25.43 0.531 161.4 1535.0 16.02 Norse Mundilfari
S/2006 S 10 0.1269 18.98 0.151 161.6 983.1 16.43 Norse Mundilfari
S/2020 S 8 0.1469 21.97 0.252 161.8 1228.1 16.41 Norse Mundilfari
S/2004 S 48 0.1480 22.14 0.374 161.9 1242.4 15.95 Norse Mundilfari
S/2019 S 16 0.1555 23.27 0.25 162 1341.2 16.68 Norse Mundilfari
S/2006 S 13 0.1334 19.95 0.313 162 1060.6 16.05 Norse Mundilfari
S/2004 S 53 0.1556 23.28 0.24 162.6 1342.4 16.16 Norse Mundilfari
Jarnsaxa (50) 0.1289 19.28 0.219 163 1006.9 15.62 Norse Mundilfari
Gridr (54) 0.1287 19.25 0.187 163.9 1004.8 15.77 Norse Mundilfari
S/2019 S 10 0.1384 20.71 0.249 163.9 1123.0 16.66 Norse Mundilfari
S/2004 S 50 0.1494 22.35 0.45 164 1260.4 16.4 Norse Mundilfari
S/2006 S 16 0.1452 21.72 0.204 164.1 1207.5 16.54 Norse Mundilfari
Hati (43) 0.1317 19.70 0.375 164.1 1040.3 15.45 Norse Mundilfari
Fenrir (41) 0.1493 22.33 0.136 164.3 1260.3 15.89 Norse Mundilfari
S/2004 S 12 0.1324 19.80 0.337 164.7 1048.6 15.91 Norse Mundilfari
S/2004 S 7 0.1426 21.33 0.511 164.9 1173.9 15.56 Norse Mundilfari
Eggther (59) 0.1326 19.84 0.157 165 1052.3 15.39 Norse Mundilfari
S/2004 S 52 0.1768 26.45 0.292 165.3 1634.0 16.5 Norse Mundilfari
S/2020 S 10 0.1692 25.31 0.295 165.6 1527.2 16.86 Norse Mundilfari
S/2004 S 41 0.1210 18.10 0.3 165.7 914.6 16.31 Norse Mundilfari
S/2004 S 42 0.1219 18.24 0.158 165.7 925.9 16.11 Norse Mundilfari
S/2004 S 39 0.1551 23.20 0.101 165.9 1336.2 16.14 Norse Mundilfari
S/2007 S 6 0.1239 18.54 0.169 166.5 949.5 16.36 Norse Mundilfari
S/2006 S 14 0.1408 21.06 0.06 166.7 1152.7 16.5 Norse Mundilfari
Aegir (36) 0.1381 20.66 0.255 166.9 1119.3 15.51 Norse Mundilfari
Loge (46) 0.1532 22.92 0.192 166.9 1311.8 15.36 Norse Mundilfari
S/2020 S 6 0.1422 21.27 0.481 166.9 1168.9 16.55 Norse Mundilfari
S/2019 S 3 0.1142 17.08 0.249 166.9 837.7 16.22 Norse Mundilfari
S/2019 S 12 0.1397 20.90 0.476 167.1 1138.8 16.33 Norse Mundilfari
S/2004 S 44 0.1305 19.52 0.129 167.7 1026.2 15.82 Norse Mundilfari
S/2004 S 17 0.1317 19.70 0.162 167.9 1040.9 15.95 Norse Mundilfari
S/2004 S 28 0.1462 21.87 0.159 167.9 1220.7 15.77 Norse Mundilfari
Sat LXIV 0.1614 24.15 0.279 168.3 1420.8 16.15 Norse Mundilfari
Surtur (48) 0.1521 22.75 0.449 168.3 1296.5 15.77 Norse Mundilfari
Mundilfari (25) 0.1243 18.59 0.21 168.4 952.9 14.57 Norse Mundilfari
S/2006 S 17 0.1496 22.38 0.425 168.7 1264.6 16.01 Norse Mundilfari
S/2004 S 13 0.1233 18.45 0.265 169 942.6 16.25 Norse Mundilfari
S/2007 S 7 0.1065 15.93 0.217 169.2 754.3 16.24 Norse Mundilfari
S/2004 S 40 0.1075 16.08 0.297 169.2 764.6 16.28 Norse Mundilfari
S/2005 S 5 0.1428 21.37 0.588 169.5 1177.8 16.36 Norse Mundilfari
S/2006 S 18 0.1421 22.76 0.131 169.5 1298.4 16.1 Norse Mundilfari
Fornjot (42) 0.1667 24.94 0.214 169.5 1494.0 15.12 Norse Mundilfari
S/2019 S 4 0.1201 17.96 0.409 170.1 904.3 16.46 Norse Mundilfari
S/2020 S 2 0.1195 17.87 0.152 170.7 897.6 16.89 Norse Mundilfari
S/2004 S 43 0.1266 18.94 0.432 171.1 980.1 16.34 Norse Mundilfari
S/2004 S 51 0.1685 25.21 0.201 171.2 1519.4 16.13 Norse Mundilfari
S/2019 S 21 0.1767 26.44 0.155 171.9 1636.3 16.18 Norse Mundilfari
S/2019 S 8 0.1356 20.28 0.311 172.8 1088.7 16.28 Norse Phoebe
Sat LVIII 0.1745 26.10 0.148 172.9 1603.9 15.7 Norse Phoebe
S/2006 S 9 0.0963 14.41 0.248 173 647.9 16.48 Norse Phoebe
Ymir (19) 0.1535 22.96 0.337 173.1 1315.2 12.41 Norse Phoebe
S/2006 S 20 0.0882 13.19 0.206 173.1 567.3 15.75 Norse Phoebe
S/2019 S 2 0.1107 16.56 0.279 173.3 799.8 16.49 Norse Phoebe
Greip (51) 0.1229 18.38 0.317 173.4 937.0 15.33 Norse Phoebe
S/2006 S 11 0.1318 19.71 0.144 174.1 1042.3 16.47 Norse Phoebe
S/2007 S 2 0.1066 15.94 0.232 174.1 754.9 15.59 Norse Phoebe
S/2019 S 7 0.1349 20.18 0.232 174.2 1080.3 16.29 Norse Phoebe
Gerd (57) 0.1400 20.95 0.517 174.4 1143.0 15.87 Norse Phoebe
Thrymr (30) 0.1359 20.33 0.467 174.8 1091.8 14.33 Norse Phoebe
Suttungr (23) 0.1296 19.39 0.116 175 1016.7 14.55 Norse Phoebe
Phoebe (9) 0.0864 12.93 0.164 175.2 550.3 6.73 Norse Phoebe
S/2006 S 19 0.1591 23.80 0.467 175.5 1389.3 16.07 Norse Phoebe
S/2007 S 3 0.1304 19.51 0.162 175.6 1026.4 15.74 Norse Phoebe
Skrymir (56) 0.1434 21.45 0.437 175.6 1185.1 15.62 Norse Phoebe
S/2004 S 46 0.1371 20.51 0.249 177.2 1107.6 16.4 Norse Phoebe
S/2019 S 13 0.1402 20.97 0.318 177.3 1144.9 16.68 Norse Phoebe
Angrboda (55) 0.1376 20.59 0.216 177.4 1114.1 16.17 Norse Phoebe
Alvaldi (65) 0.1471 22.00 0.238 177.4 1232.2 15.62 Norse Phoebe

Un nuovo capitolo per Saturno

Il sistema di Saturno si conferma sempre più complesso e affascinante. Grazie a questo studio, firmato da un team internazionale guidato da Edward Ashton, possiamo guardare con occhi nuovi al balletto orbitale delle lune più misteriose del nostro Sistema Solare. E chissà: forse dietro l’oscurità delle lune retrograde si nascondono ancora altre storie di violenza cosmica e formazione planetaria.

Lunistizio: quando la luna “si ferma”

L’immagine mostra la posizione della Luna in vari momenti della giornata, poco dopo l’alba all’1:46 e poco prima del tramonto alle 10:09 della Luna. La simulazione fa riferimento alle coordinate di osservazione di Napoli (40°50′49.20″ N 14°15′54.00″ E.)

Il 7 marzo abbiamo assistito a un interessante fenomeno astronomico, che ha coinvolto la Luna: il lunistizio maggiore settentrionale. Si tratta solo della prima parte di un fenomeno che si è concluso stamane, 22 marzo, con il lunistizio maggiore meridionale.

Per comprendere meglio di cosa si tratta, analizziamo anzitutto il termine: “lunistizio” deriva dalla combinazione di Luna con la locuzione latina “sistere”, che significa “fermarsi”, ovvero “Luna che si ferma”. Questa parola, poco diffusa, ci richiama alla mente un concetto più familiare: il solstizio (da Sole e sistere, “Sole che si ferma”). Naturalmente, ciò non implica che Luna e Sole fermino il loro moto apparente sulla volta celeste: piuttosto, la loro declinazione raggiunge un valore massimo o minimo, “si ferma” e poi inizia a variare nella direzione opposta.

Ed è proprio dal concetto di solstizio partiremo per rendere più agevole la comprensione del lunistizio.

Durante l’anno, ossia nel tempo che la Terra impiega per compiere una rivoluzione completa intorno al Sole, hanno luogo due solstizi: il solstizio estivo il 21 giugno e quello invernale il 21 dicembre.

A differenza delle altre stelle, che possiamo considerare fisse, il Sole non ha una declinazione fissa. A causa dell’inclinazione dell’asse terrestre di circa 23,5° rispetto alla perpendicolare al piano dell’eclittica, la declinazione del Sole nel corso dell’anno oscilla tra -23,5° e +23,5°. Il minimo e il massimo vengono raggiunti in corrispondenza del solstizio invernale e di quello estivo, rispettivamente.

Il grafico evidenza la posizione in cui sorgono Sole e Luna in corrispondenza dei solstizi, degli equinozi e dei lunistizi maggiori.

Consideriamo un altro aspetto importante. Spesso si afferma che il Sole (come la Luna) sorge a Est e tramonta a Ovest, ma si tratta di una imprecisione: in realtà, dovremmo parlare di orizzonte est e orizzonte ovest. Il Sole sorge a est e tramonta a ovest soltanto durante gli equinozi. Nel resto dell’anno, il punto di levata si sposta progressivamente verso nord o verso sud.

Un fenomeno analogo riguarda la Luna, il cui moto è tuttavia molto più complesso di quello del Sole: non solo ruota intorno alla Terra ma contemporaneamente si muove attorno al Sole. Ricordiamo che la Luna completa un’orbita intera intorno alla Terra in un mese siderale, pari a 27,32166 giorni. Durante questo periodo, il punto in cui la Luna sorge (e tramonta) varia continuamente: quando sorge nel suo punto più settentrionale in assoluto, descrive sulla volta celeste un arco più ampio e raggiunge la sua declinazione massima assoluta. Allo stesso modo, quando due settimane dopo sorge nel suo punto più meridionale in assoluto, la declinazione nel punto di culmine sarà la minima assoluta.

Mentre i due solstizi avvengono nell’arco di un anno, per la Luna i due lunistizi avvengono ogni 27 giorni. Il punto di levata della Luna nel corso tempo si sposta sempre di più verso nord e verso sud, alternandosi, e la declinazione aumenta (in valore assoluto). In questo intervallo di tempo, i due momenti in cui la Luna sorge più a nord e più a sud rispetto agli altri giorni definiscono rispettivamente il lunistizio settentrionale e quello meridionale. Quindi, nel corso di ciascun periodo orbitale della Luna (mese siderale) hanno luogo due lunistizi, a distanza di circa 14 giorni, così come durante ciascun periodo orbitale della Terra (anno) si verificano i due solstizi.

Il piano orbitale della Luna è inclinato di 5,14° rispetto al piano dell’eclittica. Ciò implica che gli estremi dell’intervallo di declinazione massima della Luna siano di +28,64° (+23,5°+5,14°) e -28,64° (–23,5°-5,14°). Questi valori, i punti estremi assoluti che possono essere raggiunti, definiscono i lunistizi maggiori.

Considerando la complessità dei moti lunari, i due lunistizi maggiori si verificano solo ogni 18,6 anni. A metà “strada”, tuttavia, si assiste ai lunistizi minori, durante i quali la declinazione della Luna è compresa tra -18,36° (-23,5°+5,14°) e +18,36° (+23,5°-5,14).

Il grafico mostra l’andamento della declinazione della Luna durante nel corso del mese di marzo. È evidente il picco massimo di circa +28° il 7 marzo, in occasione del lunistizio maggiore settentrionale, e l’equivalente picco minimo di circa -28° con il lunistizio maggiore meridionale.
NOTA: per definizione la declinazione non dipende dal luogo di osservazione (coordinate equatoriali), a differenza dell’altezza (coordinate alt-azimutali).

Cosa è accaduto all’alba del 22 marzo?

Dopo il Lunistizio maggiore settentrionale del 7 marzo, abbiamo assistito a quello meridionale: la Luna è sorta nel punto più meridionale degli ultimi 18,6 anni raggiungendo la declinazione di -28,64° e tramontando percorrendo un arco molto basso. La Luna ha raggiunto al culmine la declinazione più bassa degli ultimi 18,6 anni, ovvero dallo stesso luogo di osservazione non è mai vista così bassa negli ultimi due decenni, e dovremo attendere altrettanto perché l’evento si ripeta!

L’immagine mostra la posizione della Luna in vari momenti della giornata, poco dopo l’alba all’1:46 e poco prima del tramonto alle 10:09 della Luna. La simulazione fa riferimento alle coordinate di osservazione di Napoli (40°50′49.20″ N 14°15′54.00″ E.)

La Luna, con i suoi 22,09 giorni trascorsi dal novilunio, era illuminata per il 53,9% (gibbosa calante).

Dove Alba della Luna Tramonto della Luna Altezza sull’orizzonte 
Sicilia 01:25 10:35 23°
Campania 01:45 10:15 19°
Emilia Romagna 02:15 10:10 16°
Alto Adige 02:25 10:00 14°

Tianwen-2 missione cinese di atterraggio sull’asteroide 2016 HO3

la Cina si prepara a lanciare la missione Tianwen-2 nel 2025, con l’obiettivo di esplorare 2016 HO3 (469219 Kamo’oalewa), un asteroide di piccole dimensioni ma di grande interesse scientifico.

Perché 2016 HO3?

2016 HO3 è il quasi-satellite più vicino e stabile della Terra, il che lo rende un obiettivo perfetto per le missioni di esplorazione. La missione Tianwen-2 prevede un’operazione complessa di esplorazione ravvicinata, atterraggio e prelievo di campioni, con l’obiettivo di riportare sulla Terra materiale che potrebbe fornire informazioni cruciali sulla formazione degli asteroidi e sulla loro composizione. Inoltre, la missione studierà anche la cometa della fascia principale 311P, realizzando una doppia esplorazione con un solo lancio.

Uno dei principali ostacoli nell’esplorazione di 2016 HO3 è la sua scarsa luminosità, che rende difficile determinarne la composizione e la struttura. Per affrontare questa sfida, gli scienziati hanno sviluppato tecniche avanzate di analisi spettroscopica e intelligenza artificiale per ottenere dati più precisi.

Orbita dell’asteroide 2016 HO3 intorno alla Terra. L’asteroide viene considerato quasi un mini satellite. Credit: NASA

L’Intelligenza Artificiale nella Classificazione degli Asteroidi

Un team di ricercatori ha sviluppato una piattaforma innovativa basata su reti neurali profonde con meccanismo di attenzione Transformer, capace di analizzare in modo avanzato la composizione degli asteroidi. La piattaforma comprende tre modelli principali:

  • ASC-Net, per la classificazione spettrale degli asteroidi, con un’accuratezza del 94,58% per quattro classi e del 95,69% per undici classi.
  • AAE-Net, per la stima dell’albedo (la quantità di luce riflessa dalla superficie), con un errore medio assoluto di 0,0308 per gli asteroidi di tipo S.
  • AE-Trans, una rete specializzata nell’analisi della composizione chimica, che ha ottenuto un errore medio di 0,1759 nella stima dell’abbondanza degli elementi.

Questi algoritmi avanzati permettono di superare i limiti dei metodi tradizionali, fornendo una classificazione e un’analisi più dettagliata anche per asteroidi mai studiati in precedenza.

Test su Asteroidi Noti

Per verificare l’affidabilità della piattaforma, i ricercatori l’hanno testata su sei asteroidi già noti:

  • Ceres (1) e Bennu (101955), entrambi classificati correttamente come asteroidi di tipo C.
  • Itokawa (25143) e Eros (433), riconosciuti come asteroidi di tipo S con un’accuratezza superiore all’84%.
  • Kalliope (22) e Angelina (64), identificati come asteroidi di tipo X.

I risultati hanno confermato l’affidabilità del sistema, dimostrando la sua capacità di effettuare analisi accurate anche su dati mai visti prima.

Implicazioni per il Futuro

Se la missione Tianwen-2 avrà successo, non solo ci fornirà nuove informazioni su 2016 HO3, ma potrà anche aprire la strada a future missioni di estrazione mineraria dagli asteroidi, offrendo opportunità concrete per lo sfruttamento delle risorse spaziali e lo sviluppo di nuove tecnologie per l’esplorazione interplanetaria.

Per approfondire lo studio originale: IOP Science.

Nuovi confini per i pianeti ultra-short period: uno studio riconsidera la soglia di 1 giorno

Un nuovo studio ad opera degli autori Armaan V. Goyal e Songhu Wang dell’Università di Yale, pubblicato su The Astronomical Journal e in collaborazione con le missioni spaziali Kepler, K2 e TESS, suggerisce una nuova catalogazione per i pianeti con periodi ultra corti.

Introduzione: un nuovo sguardo ai pianeti con periodo ultra-corto

Gli Ultra-Short-Period Planets (USPs), o pianeti ultra-corti periodo, sono mondi estremamente vicini alla loro stella madre, completando un’intera orbita in meno di 24 ore. Tradizionalmente, gli astronomi hanno utilizzato questo valore come confine per distinguere gli USPs dagli altri pianeti con periodi più lunghi. Tuttavia, una nuova ricerca di Armaan V. Goyal e Songhu Wang, pubblicata su The Astronomical Journal, suggerisce che questa soglia potrebbe essere arbitraria e propone una classificazione più basata sui dati.

Architetture orbitali dei 49 sistemi di pianeti ultra-corti periodo (USP) considerati in questo studio.
Le dimensioni dei marcatori nella figura corrispondono al raggio dei pianeti. I marcatori pieni rappresentano oggetti confermati all’interno del NASA Exoplanet Archive (NEA) (R. L. Akeson et al. 2013), mentre i marcatori vuoti si riferiscono a candidati individuati dalle missioni Kepler (J. J. Lissauer et al. 2024), TESS (dal catalogo aggiornato TESS Input Catalog di K. G. Stassun et al. 2019) o dal database dei candidati del programma K2 (R. L. Akeson et al. 2013).
Dall’analisi emerge che gli USPs (in rosso) sono quasi esclusivamente più piccoli di 2 raggi terrestri (2R⊕) e tendono a mostrare ampie separazioni orbitali rispetto ai loro pianeti compagni non-USP (in nero).

Lo studio: analisi di centinaia di sistemi planetari

I ricercatori hanno analizzato 376 sistemi planetari scoperti grazie alle missioni spaziali della NASA Kepler, K2 e TESS, che hanno identificato migliaia di esopianeti (pianeti al di fuori del nostro Sistema Solare). L’obiettivo era verificare se esistano limiti naturali nei periodi orbitali degli USPs, piuttosto che basarsi su un valore scelto in modo arbitrario.

Dai dati emerge che gli USPs tendono ad essere più piccoli rispetto ai pianeti con periodi leggermente più lunghi. Inoltre, sono spesso isolati, nel senso che non hanno compagni planetari molto vicini. La loro separazione architettonica all’interno dei sistemi suggerisce una possibile origine ed evoluzione diversa rispetto agli altri pianeti a corto periodo.

Le nuove soglie proposte: non solo 1 giorno, ma anche 2

L’analisi statistica di Goyal e Wang ha evidenziato due confini naturali:

  • 1 giorno: questo valore corrisponde a un cambiamento significativo nelle dimensioni dei pianeti. Quelli con periodi inferiori a 24 ore sono più piccoli, probabilmente a causa della perdita di materiale dovuta alla forte radiazione stellare.
  • 2 giorni: oltre questa soglia, i pianeti non mostrano più la tendenza all’isolamento. Ciò significa che i pianeti con periodi compresi tra 1 e 2 giorni potrebbero rappresentare una classe intermedia, definita dagli autori come “proto-USPs”.

Questa scoperta suggerisce che i pianeti con orbite di 1-2 giorni potrebbero essere una fase di transizione tra i pianeti più vicini e quelli leggermente più distanti, con possibili implicazioni sulla loro formazione ed evoluzione.

Perché gli USPs sono così piccoli e isolati?

Gli autori propongono diversi scenari per spiegare la natura degli USPs:

  1. Perdita di massa per evaporazione: la vicinanza estrema alla stella provoca temperature elevatissime, sufficienti a far evaporare gli strati più esterni del pianeta, riducendone le dimensioni nel tempo.
  2. Migrazione orbitale: alcuni USPs potrebbero essersi formati più lontano dalla stella e successivamente essere migrati verso l’interno a causa di interazioni gravitazionali con altri pianeti.
  3. Tidal decay (decadimento mareale): le forze gravitazionali della stella potrebbero aver influenzato lentamente l’orbita di questi pianeti, portandoli sempre più vicini.

Implicazioni e futuro della ricerca

Questi risultati offrono una nuova prospettiva sulla classificazione degli esopianeti e suggeriscono che l’attuale confine di 1 giorno potrebbe non essere sufficiente a descrivere la diversità dei pianeti ultra-corti periodo. La scoperta di un possibile confine a 2 giorni invita a riconsiderare i modelli di formazione ed evoluzione di questi mondi estremi.

Le future missioni spaziali, come il telescopio spaziale James Webb (JWST), potranno fornire ulteriori dettagli sulla composizione e l’atmosfera degli USPs, confermando o modificando le teorie attuali.

In conclusione, questo studio di Goyal e Wang non solo ridefinisce il modo in cui classifichiamo gli USPs, ma apre nuove strade per comprendere come i pianeti si evolvono in ambienti estremi. Una scoperta che ci avvicina sempre di più alla comprensione della straordinaria varietà di mondi che popolano la nostra galassia.