Questa immagine mostra la posizione esatta nel cielo notturno della galassia **JADES-GS-z14-0**, un minuscolo punto luminoso nella costellazione della Fornace. Ad oggi, è la galassia confermata più distante che conosciamo. La sua luce ha viaggiato per **13,4 miliardi di anni** prima di raggiungerci, offrendoci uno sguardo sulle condizioni dell’Universo quando aveva appena **300 milioni di anni**.
Nel riquadro dell’immagine è visibile un primo piano di questa galassia primordiale, catturato con l’**Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)**. L’ingrandimento è sovrapposto a un'immagine ottenuta con il **Telescopio Spaziale James Webb** (NASA/ESA/CSA).
Quando due gruppi di ricerca hanno studiato questa galassia con **ALMA**, gestito dall'**ESO** e dai suoi partner internazionali, hanno fatto una scoperta inaspettata: il **suo spettro mostrava la presenza di ossigeno**. Si tratta della rilevazione di ossigeno più distante mai effettuata, un risultato che sfida le nostre conoscenze sulla formazione delle galassie nell’Universo primordiale. La presenza di elementi pesanti come l'ossigeno suggerisce che queste galassie primordiali si siano **evolute molto più rapidamente di quanto pensassimo**. È come **trovare un adolescente dove ci si aspetterebbe solo neonati**.
**Crediti:**
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / S. Carniani et al. / S. Schouws et al. / JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA).
L’Universo primordiale continua a stupirci. Gli astronomi hanno recentemente ottenuto nuove osservazioni della galassia JADES-GS-z14-0, un oggetto celeste che risale a soli 300 milioni di anni dopo il Big Bang. Questa galassia, la più lontana mai confermata fino ad oggi, offre uno sguardo prezioso sulle prime fasi della formazione delle strutture cosmiche.
Grazie alle osservazioni del telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), gli scienziati hanno potuto identificare con estrema precisione la distanza di GS-z14, ottenendo un redshift di z = 14.1793 ± 0.0007. Ciò rappresenta un miglioramento di ben 180 volte rispetto alle precedenti stime effettuate con il telescopio spaziale James Webb (JWST).
Una delle scoperte più sorprendenti riguarda la presenza di ossigeno ionizzato nella galassia. Questa rilevazione non solo conferma la sua esistenza, ma dimostra che anche nelle prime fasi dell’Universo si erano già formati elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio, indicando una rapida evoluzione chimica.
Una Misurazione Straordinariamente Precisa
L’ossigeno rilevato in JADES-GS-z14-0 non è solo un’indicazione della sua composizione chimica, ma ha anche permesso agli astronomi di calcolare con un’incredibile precisione la sua distanza.
“La rilevazione con ALMA ha permesso di misurare la distanza di questa galassia con un margine di errore dello 0,005 percento. È una precisione straordinaria, paragonabile all’accuratezza di una misura al centimetro su una distanza di un chilometro”, spiega Eleonora Parlanti, dottoranda presso la Scuola Normale Superiore di Pisa e autrice dello studio pubblicato su Astronomy & Astrophysics.
Questa precisione aiuta gli scienziati a comprendere meglio le proprietà delle galassie lontane e a migliorare le nostre teorie sulla loro evoluzione.
Un Profilo Unico tra le Galassie Primordiali
JADES-GS-z14-0 si distingue per una serie di caratteristiche insolite rispetto ad altre galassie dell’epoca primordiale:
È sorprendentemente luminosa: la sua magnitudine ultravioletta è MUV = −20.81 ± 0.16, rendendola la seconda galassia più brillante oltre z > 8, superata solo da GN-z11.
Ha una struttura estesa e diffusa: a differenza di molte altre galassie giovani che appaiono compatte, GS-z14 è distribuita su un’area più ampia. Questo indica che la sua luce proviene da una popolazione stellare diffusa e non da un buco nero attivo.
È più ricca di elementi pesanti del previsto: nonostante la giovane età dell’Universo in cui si trova, ha già una certa quantità di ossigeno e carbonio, suggerendo una formazione stellare molto rapida.
Non mostra segni di polvere cosmica: le osservazioni ALMA non hanno rilevato alcuna emissione significativa di polvere, sollevando domande su come e quando questa componente sia comparsa nelle galassie primordiali.
La Scoperta dell’Ossigeno e la Conferma della Galassia
La chiave della conferma di JADES-GS-z14-0 è stata la rilevazione della riga di emissione dell’ossigeno ionizzato [OIII] a 88 micron con ALMA. Questa linea è stata rilevata con una certezza del 6.6σ, il che significa che la scoperta è altamente affidabile.
Questa nuova misurazione ha anche confermato una precedente rilevazione fatta dal telescopio JWST. JWST aveva individuato un possibile segnale di emissione del doppietto CIII]1907,1909 (ioni di carbonio), ma con una certezza minore di 3.6σ. Il fatto che il redshift misurato con ALMA coincida con quello stimato tramite il carbonio rafforza enormemente l’affidabilità della scoperta.
L’ossigeno ionizzato è particolarmente importante perché indica la presenza di regioni HII, nuvole di gas ionizzato attorno a stelle giovani e calde. Questo suggerisce che GS-z14 stia attraversando un’intensa fase di formazione stellare.
L’immagine mostra nel riquadro JADES-GS-z14-0, la galassia più distante conosciuta fino ad oggi, osservata con l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). I due spettri riportati derivano da analisi indipendenti dei dati di ALMA condotte da due gruppi di astronomi. Entrambi hanno identificato una linea di emissione dell’ossigeno, rendendola la rilevazione più lontana di questo elemento, risalente a un’epoca in cui l’Universo aveva solo 300 milioni di anni. Crediti: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / S. Carniani et al. / S. Schouws et al. / JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA).
Cosa Significa la Mancanza di Polvere?
Uno degli aspetti più sorprendenti di JADES-GS-z14-0 è l’assenza di polvere cosmica. Le osservazioni ALMA hanno stabilito un limite superiore alla quantità di polvere, suggerendo che questa rappresenti meno dello 0.2% della massa totale delle stelle della galassia.
Ci sono diverse possibili spiegazioni per questa scoperta:
La polvere potrebbe non essersi ancora formata in grandi quantità. In molte galassie giovani, la polvere viene prodotta principalmente dalle supernovae e dalle stelle morenti, ma GS-z14 potrebbe essere ancora troppo giovane perché questo processo abbia avuto un impatto significativo.
La polvere potrebbe essere stata espulsa da venti stellari intensi. Se la galassia sta formando stelle a un ritmo molto alto, potrebbe generare venti così forti da spazzare via la polvere, lasciandola più “trasparente” rispetto ad altre galassie simili.
Forse la polvere è distribuita in modo molto ampio e non concentrata nella regione osservata. Se la polvere fosse sparsa su una grande area, potrebbe risultare più difficile da individuare con ALMA.
Questa mancanza di polvere suggerisce che, all’epoca di JADES-GS-z14-0, i processi di formazione della polvere nell’Universo fossero ancora in fase iniziale.
Le Implicazioni della Scoperta
La scoperta di JADES-GS-z14-0 ha importanti implicazioni per l’astronomia e la cosmologia:
1. Le prime galassie si sono formate più rapidamente del previsto?
L’elevata quantità di ossigeno suggerisce che JADES-GS-z14-0 abbia attraversato un periodo di formazione stellare estremamente rapido. Questo contrasta con alcune teorie che prevedevano una crescita più lenta delle prime galassie.
2. L’assenza di polvere cambia il nostro modello dell’Universo primordiale?
Molte osservazioni a redshift inferiori hanno mostrato abbondanza di polvere nelle galassie antiche. JADES-GS-z14-0 suggerisce che la polvere non fosse ancora diffusa nell’Universo così presto nella sua storia.
3. ALMA e JWST sono strumenti complementari per esplorare l’Universo primordiale.
La combinazione di dati di ALMA e JWST si è rivelata fondamentale per confermare questa galassia e studiarne le caratteristiche. Questo dimostra che, per esplorare l’Universo primordiale, non basta un solo telescopio, ma è necessario combinare osservazioni in diverse lunghezze d’onda.
Questa immagine mostra la posizione esatta nel cielo notturno della galassia **JADES-GS-z14-0**, un minuscolo punto luminoso nella costellazione della Fornace. Ad oggi, è la galassia confermata più distante che conosciamo. La sua luce ha viaggiato per **13,4 miliardi di anni** prima di raggiungerci, offrendoci uno sguardo sulle condizioni dell’Universo quando aveva appena **300 milioni di anni**. Nel riquadro dell’immagine è visibile un primo piano di questa galassia primordiale, catturato con l’**Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)**. L’ingrandimento è sovrapposto a un’immagine ottenuta con il **Telescopio Spaziale James Webb** (NASA/ESA/CSA). Quando due gruppi di ricerca hanno studiato questa galassia con **ALMA**, gestito dall’**ESO** e dai suoi partner internazionali, hanno fatto una scoperta inaspettata: il **suo spettro mostrava la presenza di ossigeno**. Si tratta della rilevazione di ossigeno più distante mai effettuata, un risultato che sfida le nostre conoscenze sulla formazione delle galassie nell’Universo primordiale. La presenza di elementi pesanti come l’ossigeno suggerisce che queste galassie primordiali si siano **evolute molto più rapidamente di quanto pensassimo**. È come **trovare un adolescente dove ci si aspetterebbe solo neonati**. **Crediti:** ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / S. Carniani et al. / S. Schouws et al. / JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA).
JADES-GS-z14-0 è una delle scoperte più straordinarie degli ultimi anni. Questa galassia sfida le nostre teorie sulla formazione dell’Universo primordiale, mostrando una sorprendente abbondanza di ossigeno e l’assenza di polvere.
Grazie alla precisione senza precedenti delle osservazioni ALMA, gli scienziati hanno confermato che GS-z14 è la galassia più lontana mai osservata con un margine di errore incredibilmente ridotto. Questa scoperta segna un passo fondamentale nello studio delle prime fasi dell’evoluzione cosmica, offrendo una finestra unica sul passato più remoto dell’Universo.
Questa immagine mostra un ingrandimento del campo profondo nord di Euclid, con la Nebulosa Occhio di Gatto al centro, a circa 3.000 anni luce di distanza. Conosciuta anche come NGC 6543, questa nebulosa rappresenta un "fossile visivo" delle dinamiche e dell'evoluzione finale di una stella morente. La stella in fase di morte sta infatti espellendo i suoi strati esterni colorati.
Descrizione immagine: La Nebulosa Occhio di Gatto occupa la posizione centrale in un mare scintillante di stelle e galassie. Al centro della nebulosa si trova un punto, il nucleo della stella morente. Attorno ad essa si estendono strati e anelli complessi e colorati di gas e polvere che sono stati espulsi dalla stella nel corso del tempo. Più lontano, si vedono fili e macchie di gas e polvere di varie forme e dimensioni, che danno l'impressione di frammenti di un palloncino esploso, congelati intorno al punto di esplosione. Sullo sfondo, milioni di galassie popolano l'immagine. Numerose stelle brillanti con picchi di diffrazione distintivi sono chiaramente visibili.
CREDIT: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, elaborazione dell'immagine a cura di J.-C. Cuillandre, E. Bertin, G. Anselmi.
Il 19 marzo 2025, l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha rilasciato il primo lotto di dati provenienti dalla missione Euclid, una delle missioni spaziali più ambiziose dedicate allo studio dell’Universo. In particolare, i dati includono una panoramica dei “deep fields” (campi profondi), aree del cielo osservate in dettaglio che rivelano centinaia di migliaia di galassie in varie forme e dimensioni. Questi dati offrono uno spunto sulle forze invisibili che plasmano l’Universo.
Euclid sta mappando una vasta area del cielo, e il rilascio iniziale copre 63,1 gradi quadrati, equivalenti a oltre 300 volte l’area della Luna piena. Con una sola settimana di osservazioni, il telescopio ha già individuato 26 milioni di galassie, molte delle quali si trovano fino a 10,5 miliardi di anni luce di distanza. I campi profondi includono anche quasar luminosi, che si trovano ancora più lontano, e galassie in formazione. A lungo termine, Euclid osservando queste regioni centinaia di volte, produrrà un atlante cosmico che coprirà un terzo dell’intero cielo.
Valeria Pettorino, scienziata del progetto Euclid per l’ESA, ha commentato: “È impressionante come una sola osservazione delle aree profonde abbia già fornito una grande quantità di dati utilizzabili in astronomia, dalle forme delle galassie, ai cluster, alla formazione stellare e altro ancora.“
Euclid è equipaggiato con due strumenti principali: l’Imaging ad Alta Risoluzione Visibile (VIS) e lo Spettrometro e Fotometro Infrarosso a Vicino (NISP). Questi strumenti permettono di studiare la distribuzione, la forma e le distanze delle galassie con un dettaglio senza precedenti. L’obiettivo finale di Euclid è mappare la struttura su larga scala dell’Universo, compreso il misterioso web cosmico, costituito da filamenti di materia ordinaria e oscura che attraversano lo spazio.
L’importanza di Euclid si estende anche al ruolo che l’intelligenza artificiale (AI) e la scienza dei cittadini stanno giocando nell’analisi dei dati. Grazie all’uso di algoritmi avanzati di AI e a un impegno globale di migliaia di volontari, Euclid è riuscito a classificare oltre 380.000 galassie, analizzando le loro caratteristiche come braccia a spirale e barre centrali. Mike Walmsley, scienziato del Consorzio Euclid presso l’Università di Toronto, ha dichiarato: “Stiamo vivendo un momento decisivo per affrontare i grandi sondaggi in astronomia. L’AI è fondamentale per sfruttare pienamente i vasti dati di Euclid.“
Questa immagine mostra esempi di galassie di diverse forme, tutte catturate da Euclid durante le sue prime osservazioni delle aree dei Deep Field. Come parte del rilascio dei dati, è stato pubblicato un catalogo dettagliato di oltre 380.000 galassie, classificate in base a caratteristiche come le braccia a spirale, le barre centrali e le code di marea, che indicano galassie in fase di fusione. Descrizione immagine: Un collage di 9 righe per 5 colonne contenente galassie di forme molto diverse, viste da diverse angolazioni. Ad esempio, la prima colonna mostra cinque galassie viste di lato, che appaiono sottili come una matita. Le galassie della seconda colonna hanno un aspetto più sfocato e diffuso. Le colonne centrali presentano galassie a spirale viste frontalmente, con molteplici forme e densità di stelle. Le ultime due colonne includono galassie interagenti o galassie con braccia a spirale o code di marea insolite. CREDIT: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, elaborazione dell’immagine a cura di M. Walmsley, M. Huertas-Company, J.-C. Cuillandre.
Euclid ha anche iniziato a raccogliere dati su un fenomeno noto come lente gravitazionale, che si verifica quando la luce proveniente da galassie distanti viene distorta dalla materia oscura e ordinaria. Questa distorsione può creare effetti spettacolari come gli anelli di Einstein. Con l’ausilio di modelli AI e scienza dei cittadini, Euclid ha già identificato 500 candidati di lente gravitazionale forte, quasi tutti precedentemente sconosciuti.
Questa immagine mostra esempi di lenti gravitazionali catturate da Euclid durante le sue prime osservazioni delle aree dei Deep Field. Grazie a un primo monitoraggio tramite modelli di intelligenza artificiale, seguito da un’analisi tramite scienza dei cittadini, convalidata da esperti e modellata, è stato creato un primo catalogo contenente 500 candidati di lenti gravitazionali forti tra galassie, quasi tutti precedentemente sconosciuti. Questo tipo di lente gravitazionale si verifica quando una galassia in primo piano e il suo alone di materia oscura agiscono come una lente, distorcendo l’immagine di una galassia sullo sfondo lungo la linea di vista verso Euclid. Con l’ausilio di questi modelli, Euclid prevede di catturare circa 7.000 candidati nel grande rilascio dei dati cosmologici previsto per la fine del 2026, e circa 100.000 lenti gravitazionali forti tra galassie entro la fine della missione, circa 100 volte in più rispetto a quanto conosciuto attualmente. Descrizione immagine: Un collage di 14 righe per 8 colonne contenente esempi di lenti gravitazionali. Ogni esempio mostra un centro brillante con sbavature di stelle disposte in un arco o in più archi intorno ad esso, a causa della luce che viaggia verso Euclid da galassie distanti, piegata e distorta dalla materia ordinaria e oscura in primo piano. In alcuni casi rari, la distorsione forma un anello completo, creando un cosiddetto “Anello di Einstein”. CREDIT: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, elaborazione dell’immagine a cura di M. Walmsley, M. Huertas-Company, J.-C. Cuillandre.
NB:In Coelum Astronomia 273 l’articolo completo dedicato alla ricerca di lenti gravitazione grazie all’uso di Euclid, dell’intelligenza artificiale e della science citizen. Articolo a cura di Crescenzo Tortora.
Clotilde Laigle, scienziata del Consorzio Euclid e esperta di elaborazione dati presso l’Istituto di Astrofisica di Parigi, ha aggiunto: “Il pieno potenziale di Euclid per imparare di più sulla materia oscura e sull’energia oscura sarà raggiunto solo al termine dell’intero sondaggio. Tuttavia, la quantità di dati rilasciati finora ci offre una visione unica sull’organizzazione delle galassie su larga scala.“
Euclid è il risultato di una collaborazione internazionale, con il coinvolgimento di oltre 2000 scienziati provenienti da 300 istituti in 15 paesi europei, oltre a Stati Uniti, Canada e Giappone. Il consorzio Euclid ha progettato e gestito gli strumenti scientifici, mentre NASA ha contribuito con i rilevatori del NISP.
Il lander Blue Ghost di Firefly ha catturato un'immagine al tramonto, con la Terra visibile all'orizzonte.
Crediti: Firefly Aerospace.
Grande successo per l’azienda americana Firefly Aerospace che con il suo lander Blue Ghost diventa la prima realtà completamente privata a completare una missione sulla Luna.
Il Lancio
Il 15 gennaio 2025, la missione ha avuto inizio con il decollo del razzo Falcon 9 di SpaceX dal Kennedy Space Center. Dopo la separazione dal veicolo di lancio, il lander Blue Ghost ha stabilito il contatto con il centro di controllo missione di Firefly Aerospace a Cedar Park, Texas. Nei giorni successivi, ha eseguito le manovre orbitali necessarie per uscire dall’orbita terrestre e iniziare il suo viaggio verso la Luna.
Blue Ghost posizionato nello SpaceX Falcon 9. Credit: SpaceX
Gli Obiettivi della Missione
Blue Ghost Mission 1, finanziata principalmente dalla NASA nell’ambito del programma Commercial Lunar Payload Services (CLPS), aveva il compito di trasportare e operare dieci payload scientifici sulla superficie lunare. Tra gli esperimenti principali vi erano il Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE), sviluppato in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Italiana, il Lunar Instrumentation for Subsurface Thermal Exploration (LISTER) della Texas Tech University e il Lunar Magnetotelluric Sounder (LMS) dello Southwest Research Institute. Inoltre, Blue Ghost ha testato la tecnologia Lunar PlanetVac di Honeybee Robotics per la raccolta e analisi del suolo lunare.
Firefly’s Blue Ghost cattura la Terra (Palla Blu) approsimativamente a 6,700 km di distanza il 23 gennaio 2025. Credit: Firefly Aerospace
L’Attività sulla Luna
Dopo un viaggio di circa sei settimane, Blue Ghost ha eseguito un atterraggio morbido nella regione del Mare Crisium il 2 marzo 2025. Durante le prime ore sulla superficie lunare, il lander ha attivato i suoi strumenti scientifici e ha trasmesso le prime immagini del sito di atterraggio. Tra i risultati più significativi, la missione ha catturato immagini spettacolari della Terra all’orizzonte, ha assistito a un’eclissi solare dalla superficie lunare e ha registrato la variazione di temperatura durante il fenomeno, con valori che oscillavano tra 40°C e -170°C.
Le operazioni scientifiche si sono protratte per oltre due settimane, durante le quali il lander ha completato tutte le sue attività previste, compreso lo studio dell’interazione delle polveri lunari con i gas di scarico dei motori tramite il sistema SCALPSS della NASA. Inoltre, ha contribuito a migliorare la comprensione della geologia lunare con il deployment degli elettrodi del Lunar Magnetotelluric Sounder.
Blue Ghost ha anche avuto l’opportunità di osservare un’eclissi solare totale dalla Luna, mentre dalla Terra lo stesso evento è stato visto come un’eclissi lunare. Questo ha rappresentato un momento storico per la missione, dato che nessuna compagnia commerciale aveva mai condotto un’osservazione di questo tipo direttamente dalla superficie lunare.
Firefly Aerospace si è distinta come la prima azienda privata a realizzare con successo un atterraggio morbido sulla Luna senza incidenti, un traguardo che non era stato raggiunto da altre compagnie nei tentativi precedenti. Finora, solo cinque nazioni – Stati Uniti, Russia, Cina, India e Giappone – avevano ottenuto un simile successo.
Il Tramonto della Missione
Man mano che il Sole scendeva all’orizzonte lunare, Blue Ghost ha iniziato a prepararsi alla fase conclusiva della missione. Il 16 marzo 2025, poco dopo l’inizio della notte lunare, il lander ha trasmesso il suo ultimo segnale, stabilendo un nuovo record per la durata operativa di una missione commerciale sulla Luna con 346 ore di attività continua in condizioni di luce diurna e oltre cinque ore di operazioni nel buio lunare. Il CEO di Firefly Aerospace, Jason Kim, ha annunciato il completamento della missione con un messaggio emozionante, sottolineando come “il Ghost vivrà nei nostri cuori e nelle nostre menti per il viaggio straordinario che ci ha fatto compiere”.
Le ultime immagini del tramonto lunare catturate dal lander saranno pubblicate da Firefly Aerospace nei giorni successivi alla fine della missione. Nel frattempo, l’azienda ha già iniziato a lavorare al suo prossimo lander lunare, con l’obiettivo di eseguire almeno un atterraggio sulla Luna all’anno.
Con la conclusione della missione, Firefly Aerospace ha consolidato il proprio ruolo nell’esplorazione spaziale commerciale, dimostrando la fattibilità di missioni lunari con lander autonomi in supporto a futuri programmi di esplorazione, come Artemis. Questo storico traguardo apre la strada a nuove opportunità per la ricerca scientifica e lo sviluppo di tecnologie per l’esplorazione del nostro satellite naturale e, in prospettiva, di Marte.
Il lander lunare Blue Ghost di Firefly ha catturato un’immagine della sua ombra sulla superficie della Luna, con la formazione vulcanica Mons Latreille visibile nella parte superiore destra. Crediti: Firefly Aerospace
Nel vasto universo della ricerca astronomica, il rilevamento degli esopianeti continua a essere una sfida affascinante e complessa. Un recente studio, pubblicato su The Astronomical Journal da Markus J. Bonse e un team di ricercatori internazionali, ha introdotto un’innovativa tecnica di analisi dei dati chiamata 4S (Signal-Safe Speckle Subtraction). Questo metodo ha permesso di individuare l’esopianeta gigante AF Lep b nei dati di imaging ad alto contrasto raccolti già nel 2011, anticipando di 11 anni la sua effettiva scoperta.
Il problema dell’imaging ad alto contrasto (HCI)
L’osservazione diretta degli esopianeti è ostacolata dalla luminosità delle stelle ospiti, che spesso supera di ordini di grandezza quella dei pianeti circostanti. Inoltre, il rumore speckle, generato dalla turbolenza atmosferica e dalle imperfezioni dell’ottica del telescopio, rappresenta una sfida ulteriore per gli astronomi.
Negli ultimi anni, sono state sviluppate varie tecniche di post-elaborazione per mitigare questo problema. Uno dei metodi più utilizzati è l’Analisi delle Componenti Principali (PCA), che tenta di separare il rumore dal segnale del pianeta. Tuttavia, come evidenziato dallo studio, la PCA può accidentalmente rimuovere anche una parte significativa del segnale planetario.
Il metodo 4S: un passo avanti
Grazie all’apprendimento automatico spiegabile (Explainable AI), Bonse e colleghi hanno analizzato le limitazioni della PCA e sviluppato il metodo 4S (Signal-Safe Speckle Subtraction). Questo nuovo algoritmo introduce tre innovazioni principali:
Vincolo della ragione corretta: un filtro che impedisce al modello di apprendere la forma del rumore speckle in modo errato, evitando la rimozione del segnale del pianeta.
Funzione di perdita invariante al segnale del pianeta: una nuova strategia che minimizza l’influenza del segnale planetario sulla stima del rumore.
Regolarizzazione basata sulla conoscenza del dominio: un approccio che limita la complessità del modello, riducendo il rischio di sovradattamento ai dati.
Applicando il metodo 4S a 11 set di dati raccolti dallo strumento NACO del Very Large Telescope (VLT) nella banda L’ (La banda L fa parte dello spettro elettromagnetico delle onde UHF, ed in particolare va da 1 a 2 GHz), il team ha ottenuto risultati superiori rispetto alla PCA, con un miglioramento del contrasto fino a 1,5 magnitudini a separazioni ravvicinate dalla stella.
La scoperta anticipata di AF Lep b
Uno dei risultati più sorprendenti dello studio è stato il rilevamento di AF Lep b nei dati VLT-NACO del 2011. Questo esopianeta, scoperto ufficialmente solo nel 2022 con strumenti più moderni come VLT-SPHERE e Keck-NICR2, era già presente nei dati di archivio, ma il segnale era troppo debole per essere individuato con le tecniche di analisi tradizionali. Grazie all’applicazione di 4S, il pianeta è stato rivelato con un rapporto segnale-rumore sufficiente per confermare la sua presenza.
Immagini residue del set di dati AF Lep per diverse impostazioni degli iperparametri dell’algoritmo (componenti principali K per PCA e forza di regolarizzazione λ per 4S). Il pianeta AF Lep b è a malapena visibile nei residui della PCA. Per 4S, qualsiasi scelta di parametri porta a una rilevazione chiara, evidenziando la robustezza del metodo.
Implicazioni per la ricerca sugli esopianeti
Il successo di 4S apre nuove prospettive per la rianalisi dei dati di archivio, potenzialmente portando alla scoperta di altri esopianeti nascosti. Inoltre, il miglioramento nella riduzione del rumore speckle potrebbe permettere il rilevamento di pianeti più piccoli e vicini alle loro stelle, riducendo il divario tra le tecniche di imaging diretto e quelle basate sulla velocità radiale.
Il rientro della nona missione operativa di SpaceX con equipaggio dalla Stazione Spaziale Internazionale è previsto per martedì 18 marzo alle 22:57 ora italiana (UTC+1), con ammaraggio al largo della costa della Florida.
Chi sta tornando sulla Terra?
L’equipaggio della Crew Dragon Freedom include due astronauti che hanno lanciato con la navetta e due membri dell’equipaggio della ISS, Butch Wilmore e Suni Williams, che erano arrivati lo scorso giugno a bordo della Starliner di Boeing, che allora era atterrata senza di loro.
Quando e dove avverrà l’ammaraggio?
Inizio del live streaming: A partire dalle 21:45 UTC+1 (16:45 EDT, 20:45 GMT).
Manovra di deorbitazione: Prevista per le 22:11 UTC+1 (17:11 EDT, 21:11 GMT).
Ammaraggio: Martedì 18 marzo alle 22:57 UTC+1 (17:57 EDT, 21:57 GMT) nel Golfo del Messico.
Il rientro segna il nono rientro operativo e il decimo complessivo di SpaceX nell’ambito del contratto con il programma commerciale della NASA.
Missione di salvataggio: il ritorno di Butch Wilmore e Suni Williams dalla ISS
Il 1° giugno 2024, gli astronauti della NASA Barry “Butch” Wilmore e Sunita “Suni” Williams hanno lasciato la Terra a bordo della navicella Starliner della Boeing, con una missione che inizialmente prevedeva una permanenza di soli otto giorni sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Tuttavia, il viaggio si è trasformato in un’odissea spaziale di ben nove mesi a causa di una serie di problemi tecnici alla navetta, che hanno costretto la NASA a rivedere i piani di rientro e a trovare una soluzione alternativa per riportarli a casa in sicurezza.
L’inizio dell’imprevisto: il guasto della Starliner
La Starliner, progettata come una delle due navicelle commerciali per il trasporto di astronauti insieme alla Crew Dragon di SpaceX, ha incontrato difficoltà ai propulsori poco dopo l’aggancio alla ISS. Questi problemi hanno indotto la NASA a sospendere il rientro della navetta con equipaggio a bordo, preferendo riportarla sulla Terra senza astronauti per valutare le anomalie in un ambiente controllato. Il risultato di questa decisione ha lasciato Wilmore e Williams bloccati sulla ISS senza una data certa di ritorno.
Nonostante l’inconveniente, i due astronauti hanno continuato a svolgere la loro missione, contribuendo agli esperimenti scientifici e alle operazioni di manutenzione della stazione. Williams, esperta ingegnere aerospaziale e veterana di numerose missioni, ha dichiarato in diverse interviste di essersi adattata alla situazione con spirito positivo, sottolineando che “la permanenza prolungata ha permesso di contribuire in modo ancora più significativo alla ricerca in microgravità”.
Il veicolo spaziale CST-100 Starliner. Credito: Boeing
La soluzione: il lancio della missione SpaceX Crew-10
Dopo mesi di pianificazione, la NASA ha deciso di affidarsi a SpaceX per il recupero degli astronauti. La missione Crew-10, con un equipaggio di quattro astronauti – Anne McClain e Nichole Ayers della NASA, Takuya Onishi della JAXA e Kirill Peskov di Roscosmos – è stata lanciata il 14 marzo 2025 dal Kennedy Space Center in Florida. Dopo circa 29 ore di viaggio, la capsula Crew Dragon ha attraccato con successo alla ISS il 16 marzo 2025.
Al loro arrivo, l’equipaggio della Crew-10 è stato accolto con entusiasmo e sollievo dai sette membri già presenti sulla stazione. Le immagini trasmesse dalla NASA hanno mostrato abbracci e sorrisi tra i nuovi arrivati e Wilmore e Williams, che per mesi avevano vissuto l’incertezza del loro ritorno.
Anne McClain, comandante della Crew-10, ha espresso la sua gioia per il successo della missione dichiarando: “È difficile esprimere a parole la sensazione di rivedere la stazione spaziale dalla nostra finestra e di sapere che stiamo portando a termine una missione tanto importante”.
SpaceX Crew-10. Credits: NASA
Il rientro sulla Terra: una lunga attesa che volge al termine
Ora, con il cambio di equipaggio avvenuto con successo, Wilmore e Williams sono pronti a lasciare la ISS per tornare finalmente sulla Terra. Il loro rientro è previsto per il 19 marzo 2025, a bordo della stessa Crew Dragon che ha portato la Crew-10 sulla stazione. Con loro viaggeranno anche Nick Hague della NASA e Aleksandr Gorbunov di Roscosmos, che hanno completato la loro missione sulla ISS.
Il rientro segnerà la fine di una permanenza durata oltre 270 giorni, durante i quali gli astronauti hanno affrontato non solo le sfide tecniche del volo spaziale, ma anche le difficoltà psicologiche legate all’incertezza del loro ritorno. “Non vedo l’ora di rivedere la mia famiglia e i miei due cani. Credo che per loro sia stato un periodo ancora più difficile che per me”, ha detto Williams in una recente conferenza stampa.
La politica e lo spazio: un caso internazionale
La vicenda ha avuto anche risvolti politici, con il presidente Donald Trump e l’imprenditore Elon Musk che hanno accusato, senza prove, l’amministrazione Biden di aver “abbandonato” Wilmore e Williams nello spazio per ragioni politiche. Le affermazioni sono state ampiamente smentite dagli esperti del settore e da astronauti veterani come il danese Andreas Mogensen, che ha liquidato le dichiarazioni come “una menzogna senza fondamento”.
Con il loro ritorno, Wilmore e Williams entreranno nella storia come alcuni degli astronauti con la più lunga permanenza sulla ISS, un’esperienza che servirà a migliorare le future missioni spaziali.
Mentre il mondo aspetta di vedere le immagini del loro atterraggio, una cosa è certa: la loro missione, iniziata con una semplice rotazione di equipaggio, si è trasformata in una delle più lunghe e imprevedibili permanenze sulla ISS, dimostrando ancora una volta che lo spazio è un ambiente in cui nulla può essere dato per scontato.
Il telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA ha ottenuto immagini dirette di pianeti giganti gassosi nel sistema planetario HR 8799, situato a 130 anni luce di distanza. Questa scoperta fornisce indizi fondamentali sulla loro formazione, suggerendo che questi pianeti si siano formati in modo simile a Giove e Saturno, attraverso un processo di accrescimento del nucleo.
Un sistema giovane e ricco di informazioni
HR 8799 è un sistema planetario giovane, con un’età di circa 30 milioni di anni, un valore molto inferiore rispetto ai 4,6 miliardi di anni del nostro Sistema Solare. Le osservazioni di Webb hanno rivelato la presenza di anidride carbonica nelle atmosfere di questi pianeti, un indizio che conferma la formazione tramite l’accrescimento del nucleo. Questo processo prevede la crescita di un nucleo solido che successivamente attrae gas dal disco protoplanetario circostante.
Questa tecnica osservativa dimostra anche la capacità di Webb di analizzare la chimica delle atmosfere esoplanetarie attraverso l’imaging, un metodo che integra le osservazioni spettroscopiche per determinare la composizione atmosferica.
Il telescopio spaziale James Webb (NASA/ESA/CSA) ha fornito l’immagine più nitida mai ottenuta del celebre sistema multi-planetario HR 8799. Le osservazioni hanno rilevato anidride carbonica in tutti e quattro i pianeti giganti, fornendo una prova solida del fatto che si siano formati in modo simile a Giove e Saturno, attraverso la crescita graduale di un nucleo solido che ha poi attirato gas dal disco protoplanetario. L’immagine è stata ottenuta utilizzando diversi filtri della fotocamera nel vicino infrarosso NIRCam di Webb, che rivelano le differenze intrinseche tra i pianeti. Un simbolo a forma di stella indica la posizione della stella madre, HR 8799, il cui bagliore è stato oscurato da un coronografo per permettere di osservare meglio i pianeti circostanti. I colori assegnati all’immagine rappresentano diverse lunghezze d’onda della luce infrarossa catturate da Webb. Analizzandoli, i ricercatori possono determinare temperatura e composizione dei pianeti. HR 8799 b, che orbita a 10,1 miliardi di chilometri dalla sua stella, è il più freddo del gruppo ed è particolarmente ricco di anidride carbonica. HR 8799 e, invece, si trova a 2,4 miliardi di chilometri e probabilmente si è formato più vicino alla stella madre, in una regione con una composizione più variabile dei materiali. Credits:NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI).
L’importanza delle osservazioni di Webb
Le nuove scoperte indicano che i pianeti di HR 8799 contengono una quantità significativa di elementi pesanti, come carbonio, ossigeno e ferro. Secondo William Balmer della Johns Hopkins University, principale autore dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal, ciò conferma che la formazione di questi pianeti è avvenuta tramite accrescimento del nucleo. “Questa scoperta ci aiuta a comprendere meglio come si formano i pianeti giganti e a confrontarli con quelli del nostro Sistema Solare”, ha affermato Balmer.
Oltre a HR 8799, Webb ha osservato anche il sistema 51 Eridani, situato a 97 anni luce di distanza. Lo studio di più sistemi esoplanetari permetterà agli scienziati di comprendere meglio i diversi meccanismi di formazione planetaria.
Un confronto con il nostro Sistema Solare
Esistono due principali modelli di formazione dei pianeti giganti. Il primo è il processo di accrescimento del nucleo, che ha caratterizzato la formazione di Giove e Saturno. Il secondo prevede la rapida coalescenza di gas in oggetti massicci direttamente dal disco di gas che circonda una giovane stella. Determinare quale di questi due modelli sia più comune aiuterà gli scienziati a interpretare la varietà di pianeti scoperti in altri sistemi.
Emily Rickman dell’Agenzia Spaziale Europea ha sottolineato l’importanza di HR 8799 come laboratorio per lo studio della formazione planetaria: “Queste nuove osservazioni dimostrano il valore di HR 8799 per comprendere meglio i meccanismi che governano la nascita dei pianeti”.
Tecnologia avanzata per l’osservazione diretta
Le immagini di HR 8799 e 51 Eridani sono state ottenute grazie al coronografo della NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb. Questo strumento blocca la luce delle stelle brillanti, permettendo di rivelare i pianeti orbitanti attorno a esse. Questa tecnologia consente di analizzare la luce infrarossa emessa dai pianeti e determinare la composizione delle loro atmosfere.
Laurent Pueyo dello Space Telescope Science Institute ha dichiarato che ulteriori osservazioni con Webb aiuteranno a determinare la frequenza con cui i pianeti giganti si formano attraverso l’accrescimento del nucleo. “Abbiamo trovato prove che suggeriscono che i pianeti di HR 8799 si siano formati in questo modo, ma vogliamo confermarlo con altre osservazioni”, ha detto Pueyo.
La fotocamera nel vicino infrarosso (NIRCam) del telescopio spaziale James Webb (NASA/ESA/CSA) ha catturato questa immagine di 51 Eridani b, un giovane esopianeta freddo che orbita a 17,7 miliardi di chilometri dalla sua stella. Questa distanza è paragonabile a una posizione tra le orbite di Nettuno e Saturno nel nostro Sistema Solare. Le osservazioni hanno rivelato che il pianeta è ricco di anidride carbonica, fornendo una prova solida che si è formato in modo simile a Giove e Saturno, attraverso l’accrescimento di un nucleo solido che ha poi attirato gas dal disco protoplanetario circostante. Il sistema 51 Eridani si trova a 96 anni luce dalla Terra. L’immagine utilizza filtri che rappresentano la luce a 4,1 micron con il colore rosso. NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI)
Webb: una missione internazionale
Il telescopio James Webb è il più grande e potente mai lanciato nello spazio. La sua realizzazione è frutto di una collaborazione internazionale tra NASA, ESA e l’Agenzia Spaziale Canadese (CSA). L’ESA ha fornito il servizio di lancio con un razzo Ariane 5 e ha contribuito con strumenti scientifici fondamentali come lo spettrografo NIRSpec e parte dello strumento MIRI.
Grazie a Webb, gli astronomi stanno compiendo passi da gigante nello studio dei pianeti extrasolari, avvicinandosi sempre più alla comprensione della formazione e dell’evoluzione dei sistemi planetari, incluso il nostro.
Un passo epocale nella ricerca astronomica è stato compiuto con la pubblicazione della prima immagine del telescopio SKA-Low, parte del rivoluzionario osservatorio internazionale SKAO (Square Kilometre Array Observatory). Questo risultato segna una tappa fondamentale nel cammino verso una visione senza precedenti del cosmo.
Un’anteprima del futuro dell’astronomia
L’immagine appena rilasciata proviene da una versione iniziale del telescopio SKA-Low, utilizzando solo 1.024 delle previste 131.072 antenne. Nonostante ciò, ha già offerto una visione sorprendente del cielo, anticipando le straordinarie scoperte scientifiche che il telescopio, una volta completato, renderà possibili.
Situato in Australia occidentale, SKA-Low è uno dei due telescopi attualmente in costruzione sotto l’egida dello SKAO, con il suo corrispettivo, SKA-Mid, in fase di realizzazione in Sudafrica. Questi strumenti rivoluzionari lavorano in sinergia, combinando i dati raccolti da migliaia di antenne per creare un’unica immagine altamente dettagliata del cosmo.
Un’immagine senza precedenti
La prima immagine copre un’area del cielo di circa 25 gradi quadrati, equivalente a 100 volte la dimensione apparente della Luna piena. In essa sono visibili circa 85 delle galassie più luminose in quella regione, ognuna delle quali ospita un buco nero supermassiccio. Tuttavia, quando il telescopio sarà pienamente operativo, gli scienziati stimano che la stessa porzione di cielo rivelerà oltre 600.000 galassie.
I dati per questa immagine sono stati raccolti dalle prime quattro stazioni connesse di SKA-Low, composte da 1.024 antenne alte due metri, installate nel corso dell’ultimo anno presso l’Inyarrimanha Ilgari Bundara, il CSIRO Murchison Radio-astronomy Observatory, situato nel territorio Wajarri Yamaji. Questa prima configurazione rappresenta meno dell’1% del progetto finale.
La prima immagine da un prototipo del telescopio SKA-Low dell’Osservatorio SKA, in costruzione nel territorio Wajarri Yamaji, Australia. È stata ottenuta con dati raccolti dalle prime quattro stazioni collegate, che includono 1.024 delle 131.072 antenne previste, distribuite su circa 6 km. L’immagine mostra circa 85 galassie in un’area di 25 gradi quadrati, equivalente a 100 Lune piene. I punti visibili sono galassie radio luminose, ciascuna con un buco nero supermassiccio. SKA-Low rileva le onde radio emesse dal gas caldo orbitante intorno a questi buchi neri. Al centro si trova una rara galassia con getti visibili sia in ottico che in radio. Prodotta con il supercomputer Pawsey di Perth, l’immagine è stata verificata con dati del Murchison Widefield Array. Quando completato, SKA-Low potrà rivelare fino a 600.000 galassie nella stessa regione. SKAO riconosce i Wajarri Yamaji come Custodi Tradizionali del sito. Credits: SKAO
Le reazioni degli scienziati
Dr. George Heald, Lead Commissioning Scientist di SKA-Low, ha espresso entusiasmo per l’efficienza delle prime quattro stazioni: “La qualità di questa immagine è stata persino superiore a quanto speravamo con questa versione iniziale del telescopio.”
Ha aggiunto che le galassie visibili nell’immagine attuale sono solo la punta dell’iceberg e che, una volta completato, SKA-Low permetterà di osservare le galassie più deboli e lontane, risalendo fino alle prime epoche dell’Universo, quando stelle e galassie iniziarono a formarsi.
Dr. Sarah Pearce, Direttrice del telescopio SKA-Low, ha sottolineato il lavoro collettivo che ha reso possibile questo risultato: “Questo è il culmine di sforzi straordinari da parte di team di ingegneri, astronomi e informatici provenienti da tutto il mondo. È incredibile vedere tutto questo lavoro convergere per regalarci la prima di molte immagini straordinarie dello SKA-Low, offrendoci una prospettiva del cosmo mai vista prima.”
Anche il Direttore Generale dello SKAO, Prof. Philip Diamond, ha celebrato il momento, definendolo l’inizio effettivo dell’osservatorio come struttura scientifica: “Con questa immagine vediamo la promessa dello SKAO che inizia a realizzarsi. Man mano che i telescopi cresceranno e nuove antenne entreranno in funzione, la qualità delle immagini migliorerà enormemente, permettendoci di sfruttare al massimo la potenza dello SKAO.”
Una collaborazione globale per una scienza rivoluzionaria
Lo SKAO è un’organizzazione intergovernativa con membri e partner distribuiti in cinque continenti, con sede principale nel Regno Unito. La missione dello SKAO è costruire e gestire radio telescopi all’avanguardia per trasformare la nostra comprensione dell’Universo e contribuire alla società attraverso la collaborazione scientifica e l’innovazione tecnologica.
In Australia, la realizzazione di SKA-Low avviene in collaborazione con l’agenzia scientifica nazionale CSIRO e con il supporto dei governi australiano e del Western Australia. Il telescopio si espanderà progressivamente nei prossimi due anni, diventando il più grande radiotelescopio a bassa frequenza al mondo.
Collage di immagini simulate delle future osservazioni di SKA-Low, che mostrano le capacità previste del telescopio man mano che cresce. Le immagini rappresentano la stessa area di cielo osservata nella prima immagine del prototipo, pubblicata a marzo 2025. In alto a sinistra: Entro il 2026/2027, con oltre 17.000 antenne, SKA-Low sarà il radiotelescopio più sensibile della sua categoria, rilevando oltre 4.500 galassie in questa regione. In alto a destra: Entro il 2028/2029, con più di 78.000 antenne, potrà individuare oltre 23.000 galassie. In basso: A pieno regime, con oltre 130.000 antenne distribuite su 74 km, SKA-Low potrà rilevare circa 43.000 galassie nella stessa area e, con indagini profonde dal 2030, fino a 600.000 galassie.
Un riconoscimento alla cultura e alla tradizione
Lo SKAO riconosce e rispetta le culture indigene che hanno tradizionalmente abitato i territori su cui sorgono le sue strutture. Il sito del telescopio si trova nell’osservatorio di CSIRO Murchison, in territorio Wajarri Yamaji, e il progetto è stato realizzato in stretta collaborazione con la comunità locale.
Jamie Strickland, CEO della Wajarri Yamaji Aboriginal Corporation, ha espresso soddisfazione per questa collaborazione: “Il popolo Wajarri Yamaji ha osservato il cielo e le stelle sulla nostra terra per innumerevoli generazioni. È fantastico vedere questa nuova era della conoscenza astronomica prendere forma dal nostro suolo, e siamo orgogliosi di collaborare con SKAO, il governo australiano e CSIRO per rendere tutto ciò possibile. Usare la tecnologia di oggi per raccontare le storie del passato e comprendere quelle del futuro è davvero straordinario.”
Con la sua capacità di esplorare le origini dell’Universo e di fornire risposte a domande fondamentali sulla nascita delle galassie e l’evoluzione del cosmo, SKA-Low si appresta a diventare uno degli strumenti più potenti mai costruiti per l’astronomia moderna. Questo primo sguardo all’Universo segna solo l’inizio di un’avventura scientifica che promette di rivoluzionare la nostra comprensione del cosmo.
La Luna è il nostro satellite naturale e, nonostante sia l’oggetto celeste più vicino alla Terra, custodisce ancora molti segreti. Tra le tante domande che gli scienziati si pongono, una delle più affascinanti riguarda la sua struttura interna: com’è fatto il suo nucleo? Esiste un cuore liquido come quello della Terra? E come reagisce la Luna alle forze gravitazionali della Terra e del Sole?
Per rispondere a queste domande, gli scienziati utilizzano un particolare parametro chiamato numero di Love, che prende il nome dal matematico britannico Augustus Edward Hough Love. Questi numeri descrivono il modo in cui la Luna si deforma sotto l’effetto delle forze di marea esercitate dai corpi celesti circostanti. In altre parole, ci dicono quanto la Luna si “allunga” e si “comprime” sotto l’azione della gravita della Terra e del Sole.
Cosa sono i numeri di Love?
I numeri di Love sono tre parametri principali:
h₂: misura lo spostamento verticale della superficie della Luna dovuto alle maree. Più è grande questo numero, più la superficie lunare si solleva sotto l’azione della gravita terrestre.
l₂: indica lo spostamento orizzontale, ossia il modo in cui la Luna si muove lateralmente quando viene “tirata” dalle maree.
k₂: rappresenta la variazione del campo gravitazionale lunare in risposta alle maree. Questo parametro è fondamentale per capire quanto sia denso e rigido l’interno della Luna.
Studiare questi numeri ci permette di ottenere una vera e propria radiografia della Luna, dandoci indizi sulla sua composizione interna, sulla presenza di un nucleo liquido o solido e sulle caratteristiche del suo mantello.
Come si misurano i numeri di Love?
Misurare i numeri di Love non è un’impresa facile. Un metodo utilizzato dagli scienziati è la tecnica del Lunar Laser Ranging (LLR), che sfrutta i retroriflettori lasciati sulla superficie lunare dagli astronauti delle missioni Apollo e dalle sonde sovietiche Lunokhod. Inviando impulsi laser dalla Terra e misurando il tempo impiegato per tornare indietro, è possibile monitorare con estrema precisione i movimenti della Luna e quindi calcolare i numeri di Love.
Un altro metodo è l’analisi della gravità lunare, effettuata da satelliti come quelli della missione GRAIL della NASA, che ha fornito un modello ad alta risoluzione del campo gravitazionale della Luna.
Il contributo della missione Chang’e 7
Ora entra in gioco la missione Chang’e 7 della Cina, prevista per il 2026. Questo ambizioso progetto prevede di esplorare il polo sud della Luna, una regione di grande interesse scientifico. Tra gli strumenti che porterà sulla superficie lunare ci saranno anche nuovi retroriflettori laser (vedi Coelum 270), che permetteranno di migliorare ulteriormente le misurazioni delle maree lunari e quindi di affinare i calcoli sui numeri di Love.
Uno dei problemi attuali con le misurazioni LLR è che i retroriflettori esistenti sono tutti posizionati sul lato vicino della Luna, quello sempre rivolto verso la Terra. Questo significa che abbiamo una visione parziale del comportamento della Luna. Grazie ai nuovi retroriflettori posizionati da Chang’e 7 sul polo sud, avremo dati più completi e precisi.
Inoltre, Chang’e 7 utilizzerà un satellite in orbita lunare come ripetitore per trasmettere i segnali tra la Terra e il lander sulla superficie, risolvendo il problema della visibilità limitata di alcune regioni lunari. Questo sistema di tracciamento a “relè a quattro vie” consentirà di migliorare la raccolta di dati e di ottenere misurazioni più dettagliate sulla struttura interna della Luna.
Tracciamento a relè a quattro vie Il sistema di tracciamento a relè a quattro vie è un metodo utilizzato per comunicare con un lander lunare situato in una posizione non direttamente visibile dalla Terra, come il polo sud o il lato nascosto della Luna. Il processo avviene in più fasi: Trasmissione iniziale: La stazione di terra invia un segnale di uplink al satellite relay in orbita lunare. Propagazione: Il segnale si propaga attraverso il satellite relay. Ricezione dal lander: Il lander lunare riceve il segnale e lo elabora tramite il collegamento diretto. Ritrasmissione: Il segnale viene inviato nuovamente al satellite relay attraverso un collegamento di ritorno. Ritorno alla Terra: Il satellite relay trasmette il segnale di risposta alla stazione di terra. Ogni passaggio rappresenta un collegamento della catena di comunicazione e le misurazioni effettuate lungo questo percorso permettono di determinare con precisione la posizione del lander, la sua distanza dalla Terra e le variazioni della sua altitudine dovute alle forze mareali. Questo sistema consente di ottenere dati più dettagliati e costanti rispetto al tracciamento diretto, migliorando la precisione delle misurazioni geofisiche lunari.
L’uso combinato di LLR e Chang’e 7 per migliorare la precisione
La missione Chang’e 7 prevede di posizionare un array di retroriflettori laser al polo sud lunare, una posizione mai sfruttata prima per questo tipo di misurazioni. Finora, i cinque retroriflettori installati dagli Stati Uniti e dall’Unione Sovietica si trovano a latitudini medio-basse sul lato vicino della Luna. Tuttavia, il nuovo retroriflettore di Chang’e 7 fornirà dati unici e complementari, migliorando la comprensione della risposta mareale lunare.
Schema del laser a due vie e dell’inseguimento radiometrico a quattro vie.
Gli scienziati hanno condotto simulazioni per valutare il contributo della missione Chang’e 7 alla determinazione dei numeri di Love. Hanno confrontato le misurazioni laser bidirezionali dai retroriflettori Apollo con le nuove misurazioni al polo sud e hanno integrato anche dati di tracciamento radiometrico a quattro vie, sfruttando il satellite relay.
I risultati hanno mostrato che il modello bidirezionale fornisce una sensibilità maggiore rispetto al modello a quattro vie per alcune misurazioni, ma il tracciamento a quattro vie migliora la precisione di h₂ e l₂. Inoltre, il satellite relay garantisce una maggiore visibilità della regione polare, dove la Terra può osservare direttamente solo per una parte del ciclo lunare.
Gli esperimenti hanno dimostrato che con la tecnologia attuale, le incertezze nella determinazione di h₂ e l₂ possono essere ridotte fino a due ordini di grandezza. Se la precisione della misurazione radiometrica potesse essere migliorata fino a 0,1 m, la stima di questi parametri diventerebbe ancora più accurata, offrendo nuove opportunità per comprendere la composizione interna della Luna.
Perché è importante?
Capire la struttura interna della Luna non è solo una questione di curiosità scientifica. Queste informazioni possono aiutarci a comprendere meglio l’evoluzione della Luna e il suo rapporto con la Terra nel corso di miliardi di anni. Inoltre, studiare la geofisica lunare è cruciale per future missioni di esplorazione e per l’eventuale costruzione di basi permanenti sulla Luna.
Infine, le tecniche sviluppate per studiare la Luna possono essere applicate ad altri corpi celesti, come Marte, Ganimede o Encelado, dove la presenza di oceani sotterranei è un argomento di grande interesse per la ricerca di forme di vita extraterrestri.
Florentin Millour ha catturato questo panorama mozzafiato della cometa C/2024 G3 (ATLAS) nel gennaio del 2021 January 21 dal Osservatorio del Paranal in Cile. Il Very Large Telescope fa bella mostra di sè sulla cima del Cerro Paranal, sulla sinistra, mentre la cometa tramonta all'orizzonte occidentale appena dopo il tramonto. Crediti:
F. Millour/ESO
Comunicato Stampa ESO 17/03/2025
Un’analisi tecnica approfondita dell’ESO (European Southern Observatory) ha valutato l’impatto del megaprogetto INNA sugli strumenti dell’Osservatorio del Paranal, in Cile, e i risultati sono allarmanti. L’analisi rivela che l’INNA aumenterebbe l’inquinamento luminoso sopra il VLT (Very Large Telescope) di almeno il 35% e di oltre il 50% sopra il sito sud del Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO-sud). L’INNA aumenterebbe anche la turbolenza dell’aria nell’area, degradando ulteriormente le condizioni per le osservazioni astronomiche, mentre le vibrazioni del progetto potrebbero compromettere seriamente il funzionamento di alcune delle strutture dell’Osservatorio del Paranata, come l’ELT (Extremely Large Telescope).
A gennaio, l’ESO ha lanciato pubblicamente l’allarme sulla minaccia posta ai cieli più bui e limpidi del mondo, quelli dell’Osservatorio Paranal dell’ESO (vedi Coelum 273 notizia a cura di Anna Wolter), dal megaprogetto industriale INNA. Il progetto, di AES Andes, una filiale della società elettrica statunitense AES Corporation, comprende molteplici impianti energetici e di trasformazione, distribuiti su un’area di oltre 3000 ettari, pari alle dimensioni di una piccola città. La sua ubicazione prevista è a pochi chilometri dai telescopi del Paranal.
Un’analisi preliminare effettuata all’epoca ha rivelato che, a causa delle sue dimensioni e della vicinanza al Paranal, il progetto INNA poneva rischi significativi per le osservazioni astronomiche. Ora, un’analisi tecnica dettagliata ha confermato che l’impatto di INNA sarebbe devastante e irreversibile.
Inquinamento luminoso accecante
Secondo la nuova analisi dettagliata, il complesso industriale aumenterebbe l’inquinamento luminoso sopra il VLT, che si trova a circa 11 km dalla posizione pianificata di INNA, di almeno il 35% rispetto agli attuali livelli di base della luce artificiale. Un’altra delle strutture del Paranal, l’ELT dell’ESO, vedrebbe l’inquinamento luminoso sopra di sé aumentare di almeno il 5%. Questo aumento rappresenta già un livello di interferenza incompatibile con le condizioni richieste per osservazioni astronomiche di livello mondiale. L’impatto sui cieli sopra il CTAO-sud, situato a soli 5 km dall’INNA, sarebbe il più importante, con l’inquinamento luminoso che salirebbe di almeno il 55%[1].
“Un cielo più luminoso limita fortemente la nostra capacità di rivelare direttamente esopianeti simili alla Terra, osservare galassie deboli e persino monitorare asteroidi che potrebbero causare danni al nostro pianeta“, afferma Itziar de Gregorio-Monsalvo, rappresentante dell’ESO in Cile. “Costruiamo i telescopi più grandi e potenti, nel posto migliore sulla Terra per l’astronomia, per consentire agli astronomi di tutto il mondo di vedere ciò che nessuno ha mai visto prima. L’inquinamento luminoso da progetti come l’INNA non ostacola solo la ricerca, ma ci sottrae la visione condivisa dell’Universo“.
Per l’analisi tecnica, un gruppo di esperti guidato dal direttore operativo dell’ESO Andreas Kaufer ha lavorato insieme con Martin Aubé, un esperto di fama mondiale sulla luminosità del cielo nei siti astronomici, per eseguire simulazioni utilizzando i modelli di inquinamento luminoso più avanzati. Come input, le simulazioni hanno utilizzato informazioni disponibili al pubblico fornite da AES Andes quando ha presentato il progetto per la valutazione ambientale, che afferma che il complesso sarà illuminato da oltre 1000 fonti luminose.
“I risultati sull’inquinamento luminoso che indichiamo assumono che il progetto installerà le lampade più moderne disponibili in modo da ridurre al minimo l’inquinamento luminoso. Tuttavia, siamo preoccupati che l’inventario delle sorgenti luminose pianificato da AES non sia completo e il più adatto allo scopo. In tal caso, i risultati già allarmanti sottostimerebbero il potenziale impatto del progetto INNA sulla luminosità del cielo del Paranal”, spiega Kaufer.
Aggiunge che i calcoli presuppongono condizioni di cielo sereno. “L’inquinamento luminoso sarebbe ancora peggiore se considerassimo cieli nuvolosi“, afferma. “Sebbene il cielo del Paranal è senza nuvole per la maggior parte dell’anno, molte osservazioni astronomiche possono comunque essere eseguite quando ci sono sottili cirri: in questo caso l’effetto dell’inquinamento luminoso è amplificato poiché le luci artificiali vicine si riflettono notevolmente sulle nuvole“.
Turbolenza in arrivo
L’analisi tecnica ha esaminato altri impatti del progetto, come l’aumento della turbolenza atmosferica, gli effetti delle vibrazioni sulla delicata attrezzatura dei telescopi e la contaminazione da polvere sulle ottiche sensibili del telescopio durante la costruzione. Tutto ciò aumenterebbe ulteriormente l’impatto dell’INNA sulle capacità di osservazione astronomica dal Paranal.
Oltre ai cieli bui e limpidi, l’Osservatorio di Paranal è il sito migliore al mondo per l’astronomia grazie alla sua atmosfera eccezionalmente stabile: ha ciò che gli astronomi chiamano eccellenti condizioni di visibilità (seeing) o un bassissimo “scintillio” degli oggetti astronomici causato dalla turbolenza nell’atmosfera terrestre. Con INNA, le migliori condizioni di visibilità potrebbero deteriorarsi fino al 40%, in particolare a causa della turbolenza dell’aria causata dalle turbine eoliche del progetto.
Un’altra preoccupazione è l’impatto delle vibrazioni causate da INNA sull’interferometro del VLT (VLTI) e sull’ELT, entrambi estremamente sensibili ai disturbi microsismici. L’analisi tecnica rivela che le turbine eoliche di INNA potrebbero far aumentare queste micro-vibrazioni del terreno abbastanza da compromettere le operazioni di questi due strumenti tra i migliori al mondo. Anche la polvere sollevata durante la costruzione è problematica poiché si deposita sugli specchi dei telescopi e ne ostruisce la vista.
“Presi tutti insieme, questi disturbi minacciano seriamente la possibilità che oggi e a lungo termine il Paranal rimanga il leader mondiale nel campo dell’astronomia, causando la perdita di scoperte chiave sull’Universo e compromettendo il vantaggio strategico del Cile in quest’area“, afferma de Gregorio-Monsalvo. “L’unico modo per salvare i cieli incontaminati del Paranal e proteggere l’astronomia per le generazioni future è trasferire altrove il complesso INNA.”
Inoltre, la presenza delle infrastrutture dell’INNA potrebbero incoraggiare lo sviluppo di un polo industriale nella zona, che potrebbe trasformare il Paranal in un sito inutilizzabile per le osservazioni astronomiche di alto livello.
“L’ESO e i suoi Stati membri sostengono pienamente la decarbonizzazione energetica. Per noi il Cile non dovrebbe essere costretto a scegliere tra ospitare gli osservatori astronomici più potenti e sviluppare progetti di energia verde. Entrambe sono dichiarate dal paese priorità strategiche e sono pienamente compatibili, se le strutture sono situate a distanza sufficiente l’una dall’altra”, spiega il Direttore Generale dell’ESO Xavier Barcons.
Processo partecipativo dei cittadini
Il rapporto tecnico completo sarà presentato alle autorità cilene entro la fine del mese come parte del processo partecipativo dei cittadini (PAC) nella valutazione dell’impatto ambientale dell’INNA e reso pubblico in quel momento, prima della scadenza del 3 aprile. Oltre a questo comunicato stampa, l’ESO rende pubblico in anticipo un riassunto esecutivo del rapporto.
“Siamo molto grati per il supporto che abbiamo ricevuto dalla comunità di ricerca cilena e da quella mondiale e in particolare dagli Stati membri dell’ESO. Ringraziamo anche le autorità cilene per aver esaminato la questione. Siamo più che mai impegnati a lavorare insieme per proteggere gli insostituibili cieli del Paranal“, conclude Barcons.
Il 1° giugno 2024, gli astronauti della NASA Barry “Butch” Wilmore e Sunita “Suni” Williams hanno lasciato la Terra a bordo della navicella Starliner della Boeing, con una missione che inizialmente prevedeva una permanenza di soli otto giorni sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Tuttavia, il viaggio si è trasformato in un’odissea spaziale di ben nove mesi a causa di una serie di problemi tecnici alla navetta, che hanno costretto la NASA a rivedere i piani di rientro e a trovare una soluzione alternativa per riportarli a casa in sicurezza.
L’inizio dell’imprevisto: il guasto della Starliner
La Starliner, progettata come una delle due navicelle commerciali per il trasporto di astronauti insieme alla Crew Dragon di SpaceX, ha incontrato difficoltà ai propulsori poco dopo l’aggancio alla ISS. Questi problemi hanno indotto la NASA a sospendere il rientro della navetta con equipaggio a bordo, preferendo riportarla sulla Terra senza astronauti per valutare le anomalie in un ambiente controllato. Il risultato di questa decisione ha lasciato Wilmore e Williams bloccati sulla ISS senza una data certa di ritorno.
Nonostante l’inconveniente, i due astronauti hanno continuato a svolgere la loro missione, contribuendo agli esperimenti scientifici e alle operazioni di manutenzione della stazione. Williams, esperta ingegnere aerospaziale e veterana di numerose missioni, ha dichiarato in diverse interviste di essersi adattata alla situazione con spirito positivo, sottolineando che “la permanenza prolungata ha permesso di contribuire in modo ancora più significativo alla ricerca in microgravità”.
Il veicolo spaziale CST-100 Starliner. Credito: Boeing
La soluzione: il lancio della missione SpaceX Crew-10
Dopo mesi di pianificazione, la NASA ha deciso di affidarsi a SpaceX per il recupero degli astronauti. La missione Crew-10, con un equipaggio di quattro astronauti – Anne McClain e Nichole Ayers della NASA, Takuya Onishi della JAXA e Kirill Peskov di Roscosmos – è stata lanciata il 14 marzo 2025 dal Kennedy Space Center in Florida. Dopo circa 29 ore di viaggio, la capsula Crew Dragon ha attraccato con successo alla ISS il 16 marzo 2025.
Al loro arrivo, l’equipaggio della Crew-10 è stato accolto con entusiasmo e sollievo dai sette membri già presenti sulla stazione. Le immagini trasmesse dalla NASA hanno mostrato abbracci e sorrisi tra i nuovi arrivati e Wilmore e Williams, che per mesi avevano vissuto l’incertezza del loro ritorno.
Anne McClain, comandante della Crew-10, ha espresso la sua gioia per il successo della missione dichiarando: “È difficile esprimere a parole la sensazione di rivedere la stazione spaziale dalla nostra finestra e di sapere che stiamo portando a termine una missione tanto importante”.
SpaceX Crew-10. Credits: NASA
Il rientro sulla Terra: una lunga attesa che volge al termine
Ora, con il cambio di equipaggio avvenuto con successo, Wilmore e Williams sono pronti a lasciare la ISS per tornare finalmente sulla Terra. Il loro rientro è previsto per il 19 marzo 2025, a bordo della stessa Crew Dragon che ha portato la Crew-10 sulla stazione. Con loro viaggeranno anche Nick Hague della NASA e Aleksandr Gorbunov di Roscosmos, che hanno completato la loro missione sulla ISS.
Il rientro segnerà la fine di una permanenza durata oltre 270 giorni, durante i quali gli astronauti hanno affrontato non solo le sfide tecniche del volo spaziale, ma anche le difficoltà psicologiche legate all’incertezza del loro ritorno. “Non vedo l’ora di rivedere la mia famiglia e i miei due cani. Credo che per loro sia stato un periodo ancora più difficile che per me”, ha detto Williams in una recente conferenza stampa.
La politica e lo spazio: un caso internazionale
La vicenda ha avuto anche risvolti politici, con il presidente Donald Trump e l’imprenditore Elon Musk che hanno accusato, senza prove, l’amministrazione Biden di aver “abbandonato” Wilmore e Williams nello spazio per ragioni politiche. Le affermazioni sono state ampiamente smentite dagli esperti del settore e da astronauti veterani come il danese Andreas Mogensen, che ha liquidato le dichiarazioni come “una menzogna senza fondamento”.
Con il loro ritorno, Wilmore e Williams entreranno nella storia come alcuni degli astronauti con la più lunga permanenza sulla ISS, un’esperienza che servirà a migliorare le future missioni spaziali.
Mentre il mondo aspetta di vedere le immagini del loro atterraggio, una cosa è certa: la loro missione, iniziata con una semplice rotazione di equipaggio, si è trasformata in una delle più lunghe e imprevedibili permanenze sulla ISS, dimostrando ancora una volta che lo spazio è un ambiente in cui nulla può essere dato per scontato.
Immagine rappresentativa del concetto dell'articolo: una galassia Hot DOG con un nucleo iperluminoso avvolto da dense nubi di polvere cosmica, lasciando filtrare solo la radiazione infrarossa. I toni scuri e i dettagli puliti enfatizzano il contrasto tra le regioni oscure e luminose, evocando il mistero e la grandezza di questi rari fenomeni cosmici.
Le Hot Dust-Obscured Galaxies (Hot DOGs) rappresentano una rara e affascinante categoria di quasar oscurati iperluminosi. Scoperte grazie alla selezione “W1W2 dropout” ad alti redshift (z ~ 2-4) nell’ambito della missione Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), queste galassie potrebbero costituire una fase cruciale, seppur breve, nell’evoluzione galattica.
Il fenomeno delle Hot DOGs
Le Hot DOGs sono caratterizzate da un’intensa emissione infrarossa, causata dalla polvere che avvolge il nucleo galattico e nasconde la sorgente luminosa principale, il buco nero supermassiccio (SMBH). Secondo gli studi condotti da Eisenhardt et al. (2012) e Wu et al. (2012), queste galassie presentano temperature della polvere superiori ai 60K e luminosità bolometriche che superano i 10^13 L☉, con alcune che raggiungono addirittura i 10^14 L☉ (Tsai et al. 2015). Il loro numero è comparabile a quello dei quasar di tipo 1 con luminosità simile e rappresentano probabilmente una fase di transizione tra quasar oscurati e non oscurati (Assef et al. 2015; Wu et al. 2018).
Hot DOGs a basso redshift: una popolazione ancora poco esplorata
Nonostante siano state identificate numerose Hot DOGs ad alto redshift, la loro evoluzione verso epoche più recenti è ancora poco chiara. La selezione W1W2 dropout, infatti, tende a escludere oggetti con z < 2. Tuttavia, uno studio recente che ha combinato i dati di WISE e Herschel ha permesso di individuare 68 candidati Hot DOGs a basso redshift (z < 0.5), confermando tre casi attraverso osservazioni spettroscopiche (Li et al. 2023).
Questi oggetti presentano SMBH in fase di accrescimento vicino al limite di Eddington, con masse inferiori e luminosità bolometriche più basse rispetto alle loro controparti ad alto redshift. Inoltre, sembrano essere più vicini alla relazione locale tra massa stellare dell’ospite e massa del buco nero, pur rimanendo al di sopra di essa. Ciò suggerisce che le Hot DOGs possano rappresentare una fase critica nella crescita delle galassie e dei loro buchi neri centrali.
Le caratteristiche delle Hot DOGs a basso redshift
L’analisi delle tre Hot DOGs a z < 0.5 ha rivelato alcune peculiarità:
Emissione infrarossa dominante: la loro radiazione è principalmente assorbita e riemessa dalla polvere, rendendole quasi invisibili nelle bande ottiche e ultraviolette.
Elevata estinzione: l’alto contenuto di polvere oscura il quasar centrale, rendendolo difficile da rilevare nei dati ottici e nel vicino infrarosso.
Accrescimento del buco nero supermassiccio: l’energia rilasciata suggerisce un tasso di accrescimento vicino o superiore al limite di Eddington, fenomeno comune nei quasar ad alto redshift.
Dal punto di vista statistico, la densità superficiale di Hot DOGs a z < 0.5 è di circa 0.0024 deg⁻², un ordine di grandezza inferiore rispetto alle loro controparti ad alto redshift. Questo declino è coerente con l’evoluzione della densità di gas nelle galassie nel tempo cosmico, che raggiunge un picco intorno a z ~ 2 e diminuisce progressivamente fino al presente.
Implicazioni per l’evoluzione delle galassie
Lo studio delle Hot DOGs a basso redshift fornisce indizi fondamentali sull’evoluzione delle galassie e sul ruolo del feedback dei quasar nell’arrestare la formazione stellare. Diverse ipotesi possono spiegare il posizionamento di queste galassie rispetto alla relazione massa del buco nero – massa stellare:
Feedback insufficiente per arrestare la formazione stellare: il quasar potrebbe non avere abbastanza energia per espellere il gas e interrompere la nascita di nuove stelle.
Fasi ripetute di accrescimento e feedback: la Hot DOG phase potrebbe verificarsi più volte nella vita della galassia, contribuendo gradualmente a spegnere la formazione stellare.
Deviazione dalla relazione locale: alcune Hot DOGs potrebbero rimanere al di sopra della relazione massa del buco nero – massa stellare anche a z = 0, suggerendo una crescita differenziata tra buchi neri e stelle.
Conclusioni
Le Hot DOGs rappresentano un’opportunità unica per studiare l’evoluzione delle galassie e l’interazione tra crescita del buco nero e formazione stellare. L’identificazione di queste galassie a basso redshift apre la strada a future indagini per comprendere meglio il ruolo di questi oggetti nell’evoluzione cosmica. Studi futuri, combinando dati ottici, infrarossi e X, potrebbero chiarire se le Hot DOGs siano effettivamente una fase di transizione universale o una classe di oggetti distinta con un’evoluzione peculiare.
L’acqua è una delle sostanze fondamentali per la vita sulla Terra, ma un recente studio condotto da Yifan Meng, Yu Xia, Jinheng Xu e Richard N. Zare della Stanford University ha rivelato un fenomeno sorprendente: quando l’acqua viene spruzzata, le sue minuscole gocce possono generare scariche elettriche luminose, simili a fulmini in miniatura. Questo fenomeno, che gli scienziati hanno denominato “microlightning” (microlampi), potrebbe aver avuto un ruolo chiave nella formazione delle prime molecole organiche, fornendo un nuovo scenario sulle origini della vita.
Un Fulmine in Ogni Goccia
Sappiamo che l’acqua pura è un cattivo conduttore di elettricità, ma quando viene dispersa in goccioline microscopiche, la situazione cambia. Già nel XIX secolo, il fisico William Thomson (Lord Kelvin) aveva dimostrato che l’acqua in caduta libera poteva generare cariche elettriche, un fenomeno osservabile nei temporali, dove le collisioni tra particelle d’acqua e ghiaccio portano alla formazione di fulmini.
Nel loro studio, Meng, Xia, Xu e Zare hanno scoperto che, quando si spruzza acqua nell’aria, le goccioline si caricano elettricamente: quelle più piccole tendono ad avere una carica negativa, mentre quelle più grandi risultano positive. Quando le gocce opposte si avvicinano abbastanza, si verifica un piccolo lampo di luce causato da una scarica elettrica.
Energia Senza Batterie
Ciò che rende straordinario questo fenomeno è che la luminescenza si manifesta senza bisogno di una tensione elettrica esterna. Gli esperimenti condotti presso Stanford University hanno mostrato che la separazione delle cariche nelle gocce d’acqua è sufficiente a creare un campo elettrico così intenso da eccitare, dissociare o persino ionizzare le molecole di gas circostanti. In pratica, queste scariche hanno energia sufficiente per innescare reazioni chimiche nell’aria intorno alle microgocce d’acqua.
Per verificare l’emissione di luce, i ricercatori hanno costruito un dispositivo in grado di levitare singole gocce d’acqua utilizzando onde sonore. Quando la distanza tra le gocce diminuiva, le loro cariche opposte generavano scintille luminose, catturate da una telecamera ad alta velocità e da sensori di fotoni.
Un Nuovo Percorso per la Chimica della Vita
Uno degli aspetti più affascinanti dello studio riguarda la possibile connessione tra questi microlampi e la formazione delle prime molecole organiche sulla Terra primordiale. Meng e colleghi hanno ricreato un ambiente simile a quello che si presume esistesse miliardi di anni fa, spruzzando microgocce d’acqua in un’atmosfera contenente azoto (N₂), metano (CH₄), anidride carbonica (CO₂) e ammoniaca (NH₃).
Il risultato? La formazione di molecole contenenti legami carbonio-azoto (C–N), tra cui acido cianidrico (HCN), glicina (NH₂CH₂COOH) – un amminoacido essenziale – e persino uracile (C₄H₄N₂O₂), una delle basi azotate dell’RNA. Questo scenario richiama da vicino il celebre esperimento di Miller-Urey del 1953, in cui una scarica elettrica in un’atmosfera primitiva portò alla sintesi di amminoacidi.
Il Mare, Una Centrale Chimica Naturale?
Se questi microlampi si verificano con l’acqua nebulizzata, è plausibile che fenomeni simili avvengano in natura in ambienti ricchi di spruzzi d’acqua, come cascate, onde oceaniche o tempeste. La continua produzione di scariche elettriche potrebbe aver favorito la sintesi di molecole organiche per miliardi di anni, fornendo una fonte di energia costante per le reazioni chimiche necessarie all’evoluzione della vita.
Conclusioni
Lo studio condotto da Meng, Xia, Xu e Zare offre una nuova prospettiva sulla chimica atmosferica e sulle origini della vita. Se i fulmini sono eventi sporadici e imprevedibili, la nebulizzazione dell’acqua è un fenomeno onnipresente sulla Terra. Questo suggerisce che l’energia necessaria per la formazione delle prime molecole organiche potrebbe essere stata disponibile in modo più diffuso di quanto si pensasse finora.
Dall'interno del bacino d'impatto di Mare Crisium, il Lunar Magnetotelluric Sounder (LMS), guidato dal Southwest Research Institute (SwRI), sta effettuando le prime misurazioni geofisiche rappresentative della massa complessiva della Luna. La maggior parte delle missioni Apollo è atterrata nella regione dei mari lunari interconnessi situata a ovest (immagine a sinistra), la cui crosta è stata successivamente identificata come compositivamente distinta (immagine a destra), come dimostrato dalla concentrazione dell'elemento torio. Mare Crisium offre un sito di atterraggio pianeggiante sul lato visibile della Luna, al di fuori di questa regione anomala. Credit: Courtesy of NASA
Poche ore dopo l’atterraggio sulla superficie lunare, avvenuto il 2 marzo a bordo del lander Blue Ghost 1 di Firefly Aerospace, il Lunar Magnetotelluric Sounder (LMS), sviluppato dal Southwest Research Institute (SwRI), è stato attivato e ha dispiegato i suoi cinque sensori per studiare l’interno della Luna misurando i campi elettrici e magnetici. LMS rappresenta la prima applicazione extraterrestre della magnetotellurica.
“Da oltre 50 anni gli scienziati utilizzano la magnetotellurica sulla Terra per vari scopi, tra cui la ricerca di petrolio, acqua, risorse geotermiche e minerarie, nonché per comprendere i processi geologici come la crescita dei continenti”, ha dichiarato il dott. Robert Grimm, responsabile principale del progetto LMS e direttore del programma presso la Solar System Science and Exploration Division dello SwRI. “Oggi, quattro sensori sono stati dispiegati a più di 18 metri di distanza dal lander Blue Ghost con angoli di 90 gradi – coprendo un’area pari a circa metà di un campo da calcio – per caratterizzare il sottosuolo lunare.”
Dall’interno del bacino d’impatto di Mare Crisium, il Lunar Magnetotelluric Sounder (LMS), guidato dal Southwest Research Institute (SwRI), sta effettuando le prime misurazioni geofisiche rappresentative della massa complessiva della Luna. La maggior parte delle missioni Apollo è atterrata nella regione dei mari lunari interconnessi situata a ovest (immagine a sinistra), la cui crosta è stata successivamente identificata come compositivamente distinta (immagine a destra), come dimostrato dalla concentrazione dell’elemento torio. Mare Crisium offre un sito di atterraggio pianeggiante sul lato visibile della Luna, al di fuori di questa regione anomala. Credit: Courtesy of NASA
La magnetotellurica utilizza le variazioni naturali dei campi elettrici e magnetici superficiali per calcolare la conducibilità elettrica dei materiali sotterranei, rivelandone composizione e struttura. LMS consentirà agli scienziati di analizzare l’interno della Luna fino a una profondità di circa 1.100 chilometri, pari a due terzi del raggio lunare. Queste misurazioni offriranno informazioni fondamentali sulla differenziazione dei materiali e sulla storia termica della Luna, elementi chiave per comprendere l’evoluzione dei corpi solidi nel Sistema Solare.
Attraverso l’iniziativa Commercial Lunar Payload Services (CLPS) della NASA, LMS è stato trasportato sulla superficie lunare nell’ambito di una missione di 14 giorni, mirata a studiare il sottosuolo lunare in una regione mai esplorata prima. Il Mare Crisium è un antico bacino da impatto con un diametro di circa 550 chilometri, successivamente riempito di lava, formando una macchia scura visibile a occhio nudo sulla Luna.
“Mare Crisium si distingue dalle vaste aree interconnesse di lava scura situate a ovest, dove sono atterrate la maggior parte delle missioni Apollo”, ha spiegato Grimm. “Questi immensi bacini lavici sono ora ritenuti anomali in termini di composizione e struttura rispetto al resto della Luna. Da questa posizione isolata, LMS potrebbe fornire le prime misurazioni geofisiche rappresentative della maggior parte della superficie lunare.”
Il carico utile LMS è stato finanziato per la consegna sulla superficie lunare dal programma CLPS. Lo SwRI ha progettato lo strumento, costruito l’elettronica e guida l’indagine scientifica. Il Goddard Space Flight Center della NASA, con sede a Greenbelt, Maryland, ha fornito il magnetometro LMS per la misurazione dei campi magnetici, mentre la Heliospace Corp. ha sviluppato l’asta del magnetometro e i quattro elettrodi utilizzati per la rilevazione dei campi elettrici.
Lo SwRI ha guidato lo sviluppo del Lunar Magnetotelluric Sounder (LMS), che comprende cinque sottosistemi e, insieme ai cavi di collegamento, ha un peso totale di circa 6,3 kg e un consumo energetico di circa 11 watt. L’LMS è atterrato ed è stato dispiegato nel bacino d’impatto di Mare Crisium con l’obiettivo di caratterizzare la struttura del sottosuolo lunare. Credit: Courtesy of SwRI
Seguendo il modello CLPS, la NASA sta investendo nei servizi commerciali di trasporto verso la Luna per favorire la crescita dell’industria spaziale e supportare l’esplorazione lunare a lungo termine. In qualità di principale cliente per le consegne CLPS, la NASA è solo uno dei tanti enti che utilizzeranno questi servizi nelle future missioni. Il Marshall Space Flight Center della NASA, con sede a Huntsville, Alabama, gestisce lo sviluppo di sette dei dieci carichi utili CLPS trasportati dal lander lunare Blue Ghost di Firefly.
Mariafelicia de Laurentis Direttrice Scientifica di Coelum con l'Ing. Amalia Ercoli Finzi
A pochi giorni dall’annuncio ufficiale del nuovo incarico di Project Scientist dell’Event Horizon Telescope (EHT) conferito alla dott.ssa Mariafelicia De Laurentis, professoressa di astronomia e astrofisica all’Università degli Studi di Napoli Federico II e ricercatrice presso l’INFN (Comunicato Stampa INFN) con grande entusiasmo, la redazione di Coelum Astronomia annuncia che la Professoressa De Laurentis ha assunto il ruolo di Direttrice Scientifica della testata.
La dott.ssa De Laurentis a contribuito a determinare le prime immagini dirette dei buchi neri supermassicci, tra cui Messier 87 (M87*) e, soprattutto, Sagittarius A*, al centro della nostra galassia. Per SgrA*, ha avuto un ruolo chiave nella guida dei test di gravità, coordinando il gruppo di lavoro Gravitational Physics Input e dirigendo la pubblicazione scientifica dedicata. I suoi studi mirano a comprendere la fisica dei buchi neri, testando la relatività generale in condizioni estreme e indagando possibili deviazioni dalla teoria di Einstein. Precedentemente, è stata Deputy Project Scientist dell’EHT e componente del Consiglio scientifico della collaborazione. Ha ricevuto prestigiosi riconoscimenti, tra cui la Medaglia Einstein 2020 e il Breakthrough Prize in Fundamental Physics. Con oltre 250 pubblicazioni scientifiche, la sua ricerca si concentra sulla fisica della gravitazione e l’astrofisica relativistica, con particolare attenzione ai test della relatività generale in ambienti di campo forte, come quello dei buchi neri supermassicci.
La sua esperienza e il suo prestigio internazionale porteranno un valore aggiunto inestimabile alla nostra missione di divulgazione scientifica, contribuendo a rafforzare il legame tra la comunità accademica e il pubblico degli appassionati di astronomia. Questo nuovo incarico rappresenta un’opportunità unica per ampliare e approfondire i temi trattati da Coelum, garantendo contenuti sempre più accurati, innovativi e al passo con le ultime scoperte scientifiche.
“Sono onorata di assumere, insieme alla collega Molisella Lattanzi, il ruolo di Direttrice Scientifica di Coelum, una rivista che da anni rappresenta un punto di riferimento per la divulgazione astronomica.” le parole di Mariafelicia De Laurentis “La scienza dei buchi neri, della gravità e dell’Universo estremo è in continua evoluzione, e il nostro obiettivo sarà garantire che Coelum continui a offrire contenuti rigorosi, coinvolgenti e aggiornati sulle scoperte più recenti. Con il contributo di ricercatori e appassionati, vogliamo rendere l’astronomia accessibile, stimolando la curiosità e il dibattito su temi di frontiera. Crediamo fermamente che la conoscenza si costruisca attraverso il confronto e la condivisione, e Coelum sarà una finestra aperta sull’Universo, per specialisti e appassionati.“
Molisella Lattanzi, Direttrice Editoriale di Coelum Astronomia, ha dichiarato: “Accogliere Mariafelicia De Laurentis nella nostra squadra rappresenta un momento di straordinaria crescita per tutta la redazione. La sua eccezionale carriera scientifica e il suo impegno nella ricerca di frontiera sui buchi neri la rendono una figura di riferimento a livello internazionale. Siamo certi che il suo contributo sarà fondamentale per rendere Coelum un punto di riferimento ancora più solido nella divulgazione astronomica, offrendo ai nostri lettori un’informazione sempre più accurata, stimolante e aggiornata. Collaborare con una scienziata del suo calibro è un grande onore e una straordinaria opportunità per tutti noi.“
Rivolgiamo alla Professoressa De Laurentis i nostri più vivi complimenti per il nuovo incarico ricoperto. Siamo onorati di accoglierla nel nostro team e di intraprendere insieme questo nuovo percorso verso una divulgazione ancora più autorevole e appassionante.
I buchi neri supermassicci influenzano profondamente l’evoluzione delle galassie, riscaldando ed espellendo gas tramite potenti superventi. Un esempio notevole è la galassia “Tazza di Tè” (SDSSJ1430+1339), dove un quasar attivo ha generato un’enorme bolla di gas ionizzato. Studi recenti, condotti con il MUSE del VLT, mostrano che questi venti trasportano elementi chimici nelle regioni esterne, alterando la composizione della galassia. La scoperta dimostra il ruolo cruciale dei buchi neri nel modellare la struttura e l’evoluzione dell’Universo.
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Dentro ad un buco nero: is there anybody in there?
L’estremo interesse e fascino che suscitano i buchi neri è dovuto a tutto quello che accade, o dovrebbe accadere, al loro interno: uno spazio difficilmente accessibile per l’astrofisica osservativa che si occupa di raccogliere i dati dalla luce proveniente dagli oggetti celesti. Nonostante ciò non può ricevere informazioni su tutto ciò che accade all’interno dell’orizzonte degli eventi, il limite spaziale calcolato da Karl Schwarzschild nel 1916, definito come il raggio che non può essere attraversato da niente e nessuno che si trovi all’interno di un buco nero, e quindi neanche dai fotoni di luce, nostro principale messaggero. Questa caratteristica dei buchi neri ha dato origine a diverse congetture e speculazioni, più o meno compatibili con altre teorie scientifiche, ricamate ed arricchite da numerosi racconti di fantascienza. Per esempio: porte che conducono a universi paralleli, o cunicoli wormholes, vale a dire ‘buchi scavati da un verme dentro la mela’, i quali, unendo zone distanti dello spazio-tempo, ci permetterebbero di viaggiare in altri luoghi e tempi. In realtà queste idee sono del tutto estranee a quello che possiamo attualmente studiare mediante le osservazioni: tutto ciò che si trova al di là dell’orizzonte, cioè del raggio di Swartschild, resta per noi occulto, sebbene la teoria relativista continui a suggerirci i possibili scenari riguardo a ciò che potrebbe essere l’oltre. L’astrofisica si occupa di studiare gli effetti che i buchi neri hanno sullo spazio circostante e sugli altri corpi celesti che si trovano sotto la loro influenza gravitazionale. Sono questi effetti che hanno permesso di passare dalla mera speculazione sulla loro esistenza, su cui lo stesso Einstein dubitava, ad avere prove inconfutabili e persino ad elaborare immagini dirette.
Composizione della galassia SDSSJ1430+1339 o Tazza da té, mediante due immagini: una prima nel rango ottico, ottenutadal telescopio spaziale Hubble HST, e colorata in rosso e verde, ed una seconda nel rango dei raggi X, ottenuta dal telescopio spaziale Chandra, e colorata in blu. Credits: immagine a raggi X NASA/CXC/Univ. of Cambridge/G. Lansbury et al; immagine ottica NASA/STScI/W. Keel et al.
Un primo indizio nel quasar galattico
Una delle prime prove si ottenne negli anni sessanta con la scoperta dei quasar. I quasar sono oggetti, distribuiti in tutto il cosmo e consistono in fonti puntiformi di emissione elettromagnetica, inizialmente interpretate come prodotte da una nuova classe di stelle molto energetiche, da cui il loro nome: QUASAR (QUASi-stellAR objects, sorgenti quasi-stellari).
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Tuttavia, quando si determinò la loro distanza, pari a miliardi di anni luce, si giunse alla conclusione che le fonti di energia capaci di produrre tali emissioni, osservabili dal nostro pianeta, non potevano essere semplici stelle ma piuttosto dovevano essere oggetti molto più potenti del nostro universo. Infine, il meccanismo di emissione dei quasar fu associato alla presenza di buchi neri supermassicci (SMBH Super Massive Black Hole), con masse che variano da milioni a miliardi di volte quella del Sole, i quali, localizzati al centro di quasi tutte le galassie1, accumulano una grande quantità di materia che cade al loro interno sotto forma di un disco rotante, alimentandolo. In questo disco di accrescimento, la materia viene riscaldata a temperature così elevate da emettere parte della propria massa sotto forma di luce molto energetica, prima di oltrepassare l’orizzonte degli eventi, in un ultimo grido di supplica prima di abbandonare il nostro universo osservabile. Inoltre l’intensa gravità del buco nero supermassiccio genera temperature e pressioni estreme nel disco di accrescimento, provocando l’emissione di radiazioni intense e la comparsa di fenomeni estremi come i venti cosmici, flussi di gas e polvere cosmica espulsi a migliaia di chilometri al secondo dalle regioni galattiche interne. I venti cosmici sono generati dall’enorme produzione energetica dei nuclei attivi e turbolenti delle galassie. Così gli SBMH, mentre divorano materia, allo stesso tempo riscaldano il gas circostante e lo espellono dalla galassia ospite per mezzo di venti densi e potenti. Oggi i quasar non sono più considerati i paradigmi dell’universo più lontano ed estremo, poiché, grazie a osservatori spaziali come HST (Hubble Space Telescope) o il più recente JWST (James Webb Space Telescope), siamo riusciti a vedere fino all’epoca dell’universo in cui si stavano formando le prime galassie. D’altra parte i quasar restano la categoria di galassie capaci di emettere la maggiore quantità di energia mai prodotta nella storia dell’universo. Attualmente siamo in grado di studiare con maggiore dettaglio ciò che si trova intorno ai buchi neri galattici, come la struttura della restante galassia ed il gas che la circonda, contribuendo a comprendere gli effetti che un buco nero supermassiccio attivo imprimono nell’evoluzione di una galassia.
Cosa c’è nella Tazza di Tè?
Tra i quasar più notevoli che possono essere studiati in dettaglio c’è quello scoperto nel 2007 dai volontari del Galaxy Zoo – progetto di Citizen Science che ha come obiettivo quello di aiutare la comunità astrofisica internazionale – sito nella galassia SDSSJ1430+1339, a 1.1 miliardi di anni luce dalla Terra. La galassia SDSSJ1430+1339 è caratterizzata dalla presenza di un nucleo attivo generato dal quasar, ed è circondata da una gigantesca bolla di gas caldo e ionizzato che mostra archi e filamenti: per somiglianza le è stato dato il nome di galassia Tazza da Tè.
Rappresentazione tridimensionale innovativa di una galassia dello strumento MUSE (Multi Unit SpectroscopicExplorer), installato su uno dei telescopi dell’osservatorio VLT (Very Large Telescope) di Cerro Paranal, in Cile. Per ogni parte della galassia, la luce viene scomposta nei suoi colori, che rivelano i movimenti delle diverse regioni della galassia, e la composizione chimica. Successivamente gli astronomi possono studiare i dati dell’oggetto a differenti lunghezze d’onda, proprio come sintonizziamo un televisore su canali diversi con frequenze diverse.
Dalla sua scoperta, la Tazza da Tè è stata osservata da strumenti sempre più precisi, come l’HST o l’osservatorio a raggi X Chandra della NASA, in grado di confermare che la bolla interna ha un diametro di oltre 30.000 anni luce ed è composta da gas trascinato da superventi generati dalla pressione del disco di materia attorno al buco nero supermassiccio e dalla potente radiazione emessa da quest’ultimo. Questo quasar costituisce uno dei rari esempi in cui è possibile analizzare in dettaglio l’interazione tra una galassia e il gas che la circonda, noto come gas circumgalattico, in genere molto difficile da studiare perché in grado di emettere pochissima radiazione. La sua densità di particelle è molto inferiore a quella del gas che compone la galassia stessa espulso dal supervento galattico. La Tazza di Tè rappresenta un esempio di come le galassie siano in grado di “gettare” materiale a distanze molto grandi verso lo spazio circostante e di regolare al contempo il modo in cui si formano le stelle nelle vicinanze del centro e nel resto della galassia. I buchi neri supermassicci sono, in un certo senso, un meccanismo di regolazione della formazione stellare. Recentemente la galassia Tazza di Tè è stata studiata utilizzando una tecnica chiamata spettroscopia a campo integrale (Integral field spectroscopy IFS), che permette di scomporre la luce in funzione della sua lunghezza d’onda, analizzandone anche la posizione. La spettroscopia delle linee emesse dal gas ionizzato o assorbite dalle popolazioni stellari, consente di analizzare la loro velocità relativa e composizione chimica con cui si può disegnare mappe galattiche delle tracce. In particolare, lo studio è stato effettuato utilizzando dati ottenuti con lo strumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), installato su uno dei telescopi dell’osservatorio VLT (Very Large Telescope) di Cerro Paranal, in Cile. La qualità del cielo in quella regione e la sensibilità dello strumento rendono il VLT-MUSE un’infrastruttura tecnologica eccellente, in grado di rilevare e studiare in grande dettaglio il tenue gas ionizzato che avvolge una galassia attiva proprio come la Tazza di Tè.
Illustrazione grafica della scomposizione in pixel di una galassia osservata da uno strumento di spettroscopia a campo integrale.
L’analisi dei dati osservatovi di IFS é stata condotta da un team internazionale, diretto da Montserrat Villar del Centro de Astrobiología (CAB INTA-CSIC, Madrid), ed ha portato alla realizzazione di una mappa bidimensionale delle abbondanze relative di ossigeno e azoto. Del team di ricerca fanno parte Sara Cazzoli ed Enrique Perez Montero, membri dell’Instituto de Astrofísica de Andalusia (IAA-CSIC, Granada), ed altri membri dell’Academia Sinica (Taiwan) e del GRANTECAN (GRAn TElescopio de CAnarias). Lo studio trae conclusioni interessanti e innovative su come il quasar al centro della galassia interagisca con il gas presente nell’ambiente circumgalattico mediante la produzione di un supervento, suggerendo inoltre come tali fenomeni estremi generati dall’attività dei buchi neri supermassicci possano essere responsabili dell’alterazione dell’evoluzione chimica dell’intera galassia. “Il nostro studio mostra che l’azione di questo supervento modifica la composizione chimica del gas mentre attraversa la galassia e che il suo impatto si estende a distanze enormi“, afferma Montserrat Villar. “Se un fenomeno simile si verificasse nel cuore della nostra galassia, la Via Lattea, il supervento risultante potrebbe arricchire con elementi pesanti un volume enorme di gas, arrivando persino al Sistema Solare“, precisa la ricercatrice del CAB. Dai risultati sembra infatti che il gas dell’ambiente circumgalattico, la cui emissione di luce può essere misurata nella sua fase ionizzata grazie all’azione del quasar, mostra un pattern di rotazione molto simile a quello seguito dalle stelle nella galassia. Il pattern non è identico, perché il gas è soggetto anche a turbolenze ed altre interazioni causate dai superventi, ma la correlazione osservata è abbastanza chiara. La relazione tra il modo in cui si muovono le stelle nella galassia e il gas dell’ambiente circumgalattico suggerisce che la galassia si sia formata a partire dal gas circostante, con cui condivide ancora caratteristiche dinamiche, anche se quello che tecnicamente si chiama l’alone galattico non fa parte della galassia stessa.
Immagini del flusso dell’ossigeno doppiamente ionizzato O2+ (nella nomenclatura spettroscopica [OIII]), sottratto dal continuo, per due finestre spettrali, scelte per evidenziare la diversità delle caratteristiche morfologiche della nebulosa. Ogni immagine riporta un diverso intervallo di velocità relative alla quella sistemica del nucleo, come indicato nella parte superiore. La morfologia della nabulosa varia fortemente con la velocità. Credit: Martín, M. V., Cobà, C. L., Cazzoli, S., Montero, E. P., & Lavers, A. C. (2024). AGN feedback can produce metal enrichment on galaxy scales. Astronomy & Astrophysics, 690, A397.
Lo studio della composizione chimica è importante perché l’abbondanza relativa di certi elementi come l’ossigeno offre un’indicazione sulla passata evoluzione stellare, giacché questo elemento può essere stato creato solo da generazioni precedenti di stelle che lo hanno formato al loro interno e successivamente rilasciato nel mezzo interstellare per mezzo di superventi o esplosioni di supernova. Secondo quest’ultimo lavoro sui dati di MUSE, l’arricchimento chimico nella Tazza di Tè, soprattutto ai bordi della bolla di gas, è simile a quello che si trova nel nucleo della galassia, il che indica che una parte considerevole degli stessi elementi è stata trasportata dai venti generati nel nucleo dall’interno vero l’esterno a distanze significative. A testimonianza di tale deduzione si nota come l’abbondanza di ossigeno nel nucleo è leggermente inferiore a quella che dovrebbe avere, il che conferma che una parte dello stesso è stato spinto altrove. A termine di paragone per dedurre quali dovrebbero essere invece le abbondanze previste possiamo utilizzare l’abbondanza relativa di azoto rispetto all’ossigeno, valore che rimane inalterato anche se parte del gas è trasferita in altro luogo. Allo stesso tempo, la quantità relativa di azoto rispetto all’ossigeno è un indicatore molto preciso della storia dell’evoluzione stellare, poiché l’ossigeno è prodotto principalmente da stelle giovani e di breve durata, mentre l’azoto si mescola con il mezzo interstellare dopo la morte di stelle di massa intermedia, che vivono più a lungo. In altre parole, un valore elevato dell’abbondanza di azoto rispetto all’ossigeno è sinonimo di gas molto antico e processato, anche se manca la parte dei metalli trasferiti in altre zone, come nel caso della bolla enorme e lontana che si è formata per effetto della radiazione del nucleo attivo. “Non é ancora chiaro se il cambiamento nelle abbondanze chimiche nelle regioni esterne sia stato causato dallo spostamento di elementi pesanti dalla regione centrale della galassia o da altri meccanismi indipendenti. Un’altra possibilità è che questo supervento abbia indotto la formazione di stelle in zone molto lontane dal nucleo galattico e che queste abbiano arricchito il mezzo circostante attraverso esplosioni di supernova. In ogni caso, questo quasar fornisce una chiara evidenza osservativa di come l’attività nucleare possa arricchire il gas a grande distanza dal centro, forse anche oltre la stessa galassia“, sottolinea Villar. Sara Cazzoli, ricercatrice dell’Instituto de Astrofisica de Andalusia e coautrice dello studio, aggiunge: “Comprendere come i buchi neri supermassicci regolino l’evoluzione delle galassie è uno dei temi più attuali dell’astrofisica moderna. Il punto interessante del nostro studio risiede nel fatto che esso fornisce prove dirette dell’impatto dei buchi neri sull’evoluzione chimica della galassia.” “Naturalmente questa ricerca si configura come solo l’inizio di un processo di indagine che può riguardare molte altre galassie. Abbiamo infatti gli strumenti teorici e i dati necessari per indagare se fenomeni simili si siano verificati in diverse epoche della storia dell’universo“, afferma Montserrat Villar, proiettando il futuro scenario di questa linea di ricerca. In conclusione il lavoro di ricerca sulla Tazza di Tè stabilisce dunque una correlazione robusta ed evidente tra le proprietà del gas e delle stelle nel nucleo della galassia da una parte e quelle del gas dell’ambiente circumgalattico dall’altra. Una correlazione possibile grazie all’azione del buco nero supermassiccio e del nucleo galattico attivo, il quale genera venti che trasportano energia ed elementi antichi e nuovi, che arricchiscono chimicamente l’ambiente oltre la galassia. Una delle probabili conseguenze potrebbe essere la formazione di stelle isolate che non apparterranno mai a nessuna galassia. Simili processi sono stati probabilmente molto più frequenti nell’universo primordiale, quando i buchi neri erano più attivi e c’era una maggiore formazione stellare. Oggi conosciamo più in dettaglio tutti i processi menzionati grazie proprio a questa Tazza di Tè riscaldata da un buco nero, Certo, l’interno dell’orizzonte degli eventi rimane un mistero, ma abbiamo sempre più conoscenze riguardo a ciò che succede al suo esterno.
Bibliografia Martín, M. V., Cobá, C. L., Cazzoli, S., Montero, E. P., & Lavers, A. C. (2024). AGN feedback can produce metal enrichment on galaxy scales. Astronomy & Astrophysics, 690, A397.
Domani sera, 7 marzo 2025, avremo l’opportunità di assistere a un evento astronomico raro e affascinante: il lunistizio maggiore di declinazione settentrionale. La Luna raggiungerà la sua declinazione massima di +28°29’32” alle ore 19:00 (ora italiana), apparendo insolitamente alta nel cielo.
Il lunistizio è un fenomeno astronomico che riguarda le variazioni estreme nella declinazione della Luna, ossia la sua posizione apparente rispetto all’equatore celeste. Questo evento avviene in cicli di circa 18,6 anni, determinati dalla combinazione dell’inclinazione dell’orbita lunare (circa 5,1° rispetto all’eclittica) e dell’obliquità dell’asse terrestre (circa 23,5°).
Durante un lunistizio maggiore, la Luna raggiunge declinazioni estreme, sia verso nord che verso sud, rispetto all’orizzonte locale. Questo significa che il nostro satellite sorge e tramonta in posizioni più lontane rispetto al solito, percorrendo archi più ampi o più ristretti nel cielo. Il fenomeno è particolarmente evidente quando la Luna è piena, poiché appare molto più alta o più bassa rispetto alla sua posizione abituale.
Al contrario, nei lunistizi minori, che avvengono circa 9,3 anni dopo i lunistizi maggiori, la Luna segue un percorso più contenuto, con variazioni declinazionali meno marcate.
Perché i Lunistizi sono Importanti?
Interesse storico e culturale: Molti siti archeologici, come Stonehenge, sembrano essere stati costruiti in allineamento con questi eventi, suggerendo che le antiche civiltà li osservassero con attenzione. Effetti geofisici: Le variazioni nella declinazione lunare influenzano le maree e possono avere impatti su fenomeni climatici e geologici.
L’ultimo ciclo di lunistizi maggiori ha avuto inizio nel 2024 e proseguirà fino al 2025, offrendo agli appassionati di astronomia un’occasione unica per ammirare uno dei più affascinanti movimenti del nostro satellite naturale.
L’approfondimento sui LUNISTIZI è a cura di Salvatore Marinucci e disponibile QUI
Vista di SOLARIS installato. Credits: Luca Teruzzi.
Da oggi, l’osservazione del Sole alle alte frequenze radio si arricchisce dei dati di Solaris, progetto scientifico coordinato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica nell’ambito del Piano Nazionale di Ricerca in Antartide (PNRA). Partendo dal Polo Sud, Solaris punta a espandersi anche nell’emisfero settentrionale, creando una rete globale per un monitoraggio continuo del Sole, con importanti applicazioni per la meteorologia dello spazio.
Milano, 3 marzo 2025 – L’osservatorio Solaris è un innovativo progetto scientifico e tecnologico – frutto di una collaborazione tra diverse istituzioni scientifiche nazionali coordinate dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), dall’Università degli Studi di Milano e dall’Università di Milano-Bicocca nell’ambito del PNRA (Piano Nazionale di Ricerca in Antartide) – finalizzato allo sviluppo di un sistema di monitoraggio continuo del Sole alle alte frequenze radio, per studi di fisica fondamentale, climatologia spaziale e interazioni Terra-Sole.
SOLARIS strumento di indagine sito in Antartide – Credits: Luca Teruzzi
Nonostante sia attivo da pochissimo tempo e ancora nelle fasi iniziali di sviluppo (è infatti passato poco più di un anno dalla sua costituzione), Solaris ha già prodotto dati interessanti dal punto di vista scientifico per applicazioni di climatologia spaziale, in particolare mappe solari che consentono di studiare in banda radio a 95 gigahertz l’evoluzione della regione attiva che ha prodotto le tempeste solari responsabili dell’aurora di capodanno, visibile anche alle nostre latitudini. Le immagini sono state ottenute nelle scorse settimane, e sono tuttora in fase di analisi e interpretazione da parte di un team multidisciplinare di esperti.
“La possibilità di monitorare, comprendere e prevedere la mutevole fenomenologia solare e il suo notevole impatto con l’ambiente spaziale e il nostro pianeta è una sfida che acquista sempre più importanza” dice Alberto Pellizzoni, astrofisico INAF e responsabile scientifico del progetto Solaris, che prosegue: “Per affrontare questa sfida è necessario investire per trasformare e potenziare strumenti già esistenti o crearne di nuovi in una efficiente rete solare internazionale, anche nel contesto degli accordi in essere tra diversi Enti in Italia (INAF, INGV, ASI, Aeronautica Militare e varie Università) per sviluppare servizi dedicati allo Space Weather, e capire come il Sole influisca sulle nostre tecnologie e la nostra vita sulla Terra”.
Il progetto Solaris prevede l’implementazione di ricevitori radioastronomici dedicati e intercambiabili su piccoli radiotelescopi della classe di 2.6 metri di diametro, già presenti in Antartide nelle basi italiane Mario Zucchelli e Concordia e adattati per osservazioni solari ad alta frequenza, dell’ordine delle decine di giga hertz (Ghz). Ciò consente di ricevere onde radio emesse dal Sole, la cui lunghezza d’onda varia da qualche centimetro a qualche millimetro. Con questo tipo di osservazioni è possibile avere una nuova “finestra” in cui studiare il Sole e i suoi fenomeni, rilevando con precisione la temperatura e i brillamenti della corona solare e fare previsioni sulle possibili tempeste geomagnetiche. Al progetto, oltre alle sedi INAF di Cagliari, Bologna, Trieste, Milano e alle Università degli Studi di Milano e Milano-Bicocca, partecipano le Università di Roma Sapienza, Tor Vergata e Roma Tre, l’Agenzia Spaziale Italiana, l’Aeronautica Militare Italiana, l’Università Cà Foscari di Venezia, il Consiglio Nazionale delle Ricerche.
Prima immagine del Sole in banda radio, osservato alla frequenza di 95 GHz in Antartide il 27 dicembre 2024. Crediti: Team Solaris
Francesco Cavaliere e Marco Potenza, del Dipartimento di Fisica dell’Università di Milano, affermano: “Vediamo finalmente venire alla luce i primi risultati di un lungo progetto a cui abbiamo lavorato per quasi dieci anni, dopo che il PNRA ci aveva chiesto di prenderci carico delle infrastrutture nelle due basi. Il lavoro da fare è ancora moltissimo, ma i primi risultati sono di grande soddisfazione anche in funzione delle scarsissime risorse che abbiamo avuto a disposizione. La riuscita di questa prima fase è anche una valorizzazione delle attività svolte proprio a Milano, dove abbiamo un telescopio prototipo con cui validare tutte le procedure e risolvere gran parte dei problemi prima di arrivare a lavorare al Polo”.
“Solaris rappresenta uno dei progetti di punta del PNRA in campo astrofisico ed uno tra i più promettenti programmi astrofisici che operano nelle aree polari a livello internazionale – sostiene Massimo Gervasi, docente dell’Università di Milano-Bicocca e membro del Physical Science Group dello SCAR (Scientific Committee on Antarctic Research) -. L’analisi delle immagini di Solaris, correlata con le immagini fornite dai satelliti a più alte energie da un lato e i dati sulle particelle energetiche solari dall’altro, aiuterà a comprendere meglio i fenomeni fisici che stanno alla base delle emissioni solari energetiche”.
In presenza di condizioni di visibilità del cielo ottimali come quelle antartiche, Solaris sarà l’unica installazione a offrire un monitoraggio continuo del Sole ad alte frequenze radio permettendo di osservare le variazioni che avvengono nella cromosfera solare, uno strato dell’atmosfera della nostra stella in cui si formano fenomeni altamente energetici come brillamenti ed espulsioni di massa coronale. Monitorare le variazioni in questa banda radio permette di identificare segnali precursori di tempeste geomagnetiche, che potrebbero interferire con le nostre tecnologie nello spazio e a terra.
La cupola che custodisce SOLARIS. Credits: Luca Teruzzi.
La scelta di posizionare a una latitudine così meridionale Solaris non è dovuta solo alla limpidezza dell’atmosfera, garantita dalla bassa umidità che altrimenti assorbirebbe i segnali radio ad alta frequenza, ma anche e soprattutto alla lunga persistenza del Sole nel cielo durante l’estate antartica (che corrisponde al nostro periodo invernale), seppure molto basso rispetto all’orizzonte. Nei pressi dei poli terrestri, infatti, è possibile – durante i rispettivi periodi estivi – osservare la nostra stella per oltre 20 ore al giorno.
Per poter offrire un monitoraggio solare costante durante tutto l’anno, il progetto Solaris sarà dunque implementato anche nell’emisfero settentrionale con lo sviluppo di una stazione sulle Alpi (presso l’Osservatorio climatico Testa Grigia del CNR, a 3500 metri s.l.m., in Valle D’Aosta) e altre in Scandinavia e regioni Artiche, grazie all’interesse internazionale destato da queste prospettive.
Gli autori da oltre vent’anni cerchiamo indizi sulla presenza di vita sul Pianeta Rosso. Grazie a continui sviluppi tecnologici e nuove osservazioni, è stato possibile ampliare il panorama delle ipotesi sulla vita marziana. Nel recente libro Compelling Evidence of Fossils and Microbialites on Ancient Mars (Cambridge Scholars, settembre 2024), vengono discussi nuovi ritrovamenti e reinterpretati i dati già esistenti, offrendo uno scenario più ampio sull’evoluzione della vita su Marte. Il libro contiene oltre 100 immagini, descritte e commentate e analisi matematiche delle forme evidenziate dalle fotografie ottenute dai Rover NASA. Il tutto sembra indicare la possibile presenza di microorganismi in epoche antiche. Tuttavia, l’interpretazione di tali evidenze richiede cautela e ulteriore approfondimento. Ma facciamo un passo indietro e partiamo quindi dalla domanda: ha senso cercare vita su Marte? Ci sono o ci sono state condizioni di abitabilità nel Pianeta Rosso?
di Giorgio Bianciardi e Vincenzo Rizzo
Indice dei contenuti
Condizioni di abitabilità: le quattro età di Marte.
Condizioni di abitabilità: le quattro età di Marte. Quali sono le possibilità che Marte abbia mai ospitato la vita? Numerose sonde hanno esplorato il pianeta, sia americane che europee, utilizzando rover per scandagliare la superficie e orbiter per catturare immagini dettagliate. Questi studi hanno permesso di ricostruire con grande precisione la storia del pianeta. È noto1 che nell’antico Marte, miliardi di anni fa, l’acqua liquida era diffusa, vi era un campo magnetico globale che proteggeva dalle radiazioni ostili, un’atmosfera più densa e una temperatura probabilmente simile a quella terrestre. Tuttavia, queste condizioni favorevoli alla vita non sono durate per sempre. Oggi si conoscono quattro fasi principali della storia marziana:
Pre-Noachiano (4,5 – 4,1 miliardi di anni fa)
Un periodo caratterizzato da un’atmosfera molto densa e un possibile oceano globale di acqua allo stato liquido, sicuramente fiumi e un ciclo idrogeologico. La temperatura media almeno in alcune zone maggiore di 0° C. Fiumi e un ciclo idrogeologico attivo potrebbero aver creato una finestra per la comparsa della vita, addirittura centinaia di milioni di anni prima che la vita sorgesse sulla Terra.
Noachiano (4,1 – 3,7 miliardi di anni fa)
Anche nel Noachiano sembra persistere una condizione favorevole alla presenza di acqua corrente sulla superficie marziana, È un periodo di bombardamenti pesanti, con numerosi impatti di asteroidi e comete (come avvenne sulla Terra a quel tempo). A giocare un ruolo significativo in questa era sono le eruzioni dei molti vulcani in grado di arricchire l’atmosfera di vapore acqueo e minerali. Alcuni studi sostengono tuttavia che dopo i 4 miliardi di anni le temperature non superarono più lo zero.
Esperiano (3,7 – 2,9 miliardi di anni fa)
L’attività geologica globale rallenta, sia pur in presenza ancora di un notevole vulcanismo: enormi quantità di acqua e anidride solforosa ricadono sulla superficie. Il clima inizia a diventare più freddo, l’acqua si trasforma così in permafrost oppure ghiaccio sotterraneo. Non è da escludere però che nuovi impatti, sciogliendo permafrost e ghiaccio, possano aver rigenerato condizioni favorevoli allo sviluppo di forme di vita.
Figura 1. Cratere Mojave, Marte, oggi. Credit: ESA, Mars Express.
Amazzoniano (2,9 miliardi di anni fa-presente)
La superficie del pianeta diventa secca e arida. Le rocce si alterano molto lentamente per effetto di agenti atmosferici poco attivi, intervallati solo da occasionali e brevi ritorni a condizioni più calde e umide. L’atmosfera diviene così sottile che l’acqua ora si vaporizza istantaneamente dalla superficie. Inizia l’aspetto attuale di Marte. Tuttavia, il clima e la stabilità dell’acqua sulla superficie continuano a variare nel corso di migliaia e milioni di anni, ad esempio per come l’inclinazione assiale del pianeta subisce i suoi cambiamenti, ciclici.
Prime indagini: VIKING
Il 20 luglio 1976, il lander Viking 1 atterrò nella regione marziana di Chryse Planitia. Pochi mesi dopo, il 3 settembre 1976, il Viking 2 atterrò a Utopia Planitia, una regione distante migliaia di chilometri. Entrambi i lander erano equipaggiati per condurre tre esperimenti biologici sulla regolite marziana triturata: Gas Exchange, Pyrolytic Release e Labeled Release.
Tra questi, il più promettente risultò essere il Labeled Re lease, guidato dal Principal Investigator Gilbert V. Levin. L’esperimento mirava a determinare se l’aggiunta di sostanze nutritive, come aminoacidi semplici (glicina e alanina) e altre molecole organiche facilmente metabolizzabili, avrebbe indotto una risposta nel suolo marziano, come la liberazione di anidride carbonica o altri composti carboniosi. Un risultato che sarebbe stato indicativo della presenza di forme di vita capaci di metabolizzare proprio tali sostanze. Durante il giorno marziano 8 (Sol 8), venne aggiunto terreno nutritivo al campione prelevato dal Viking 1. Ogni 16 minuti furono misurati i livelli di gas marcati rilasciati, i quali mostrarono fluttuazioni significative.
Figura 2. I 3 esperimenti biologici su Marte compiuti dai Lander dei Viking.
Due giorni dopo, il risultato sembrava indubitabile: una liberazione di anidride carbonica coerente con quella prodotta da microorganismi terrestri in condizioni simili. Levin celebrò il risultato con una bottiglia di champagne e raccolse le firme dei membri del team per commemorare quella che sembrava essere una scoperta rivoluzionaria: la vita su Marte. Entrambi i Viking confermarono più volte il rilascio di gas con l’aggiunta di sostanze organiche a nuovi campioni di regolite. Tuttavia, il gas cromatografo-spettrometro di massa a bordo dei due lander non rilevò tracce di composti organici. Fu una doccia fredda che indusse a interpretazioni alternative dei dati e a una crescente cautela nelle affermazioni. Solo anni dopo, si scoprì che alcuni bias metodologici avrebbero potuto influenzare le analisi del tempo.
Figura 3. Un evidente rilascio di anidride carbonica dopo l’aggiunta della “pappa nutritizia”, come avrebbe fatto un qualunque microorganismo terrestre. E’ il 30 luglio 1976: Levin e i suoi collaboratori: abbiamo scoperto la vita su Marte. (cortesia di Gilbert Levin all’Autore).
Nel 1996, un articolo pubblicato sulla prestigiosa rivista Science riaprì il dibattito sulla presenza di vita su Marte. Una meteorite, ALH 84001, trovata in Antartide e datata a circa 3,6 miliardi di anni fa, sembrava fornire nuove prove. Si scoprì che la roccia, proveniente da Marte, era stata immersa in acqua liquida e conteneva composti organici autoctoni, oltre a cristalli di magnetite analoghi a quelli costruiti sulla Terra da batteri. Una scoperta che, seppur controversa, contribuì a rilanciare l’interesse per la ricerca di vita su Marte.
Entrambi i Viking confermarono più volte il rilascio di gas con l’aggiunta di sostanze organiche a nuovi campioni di regolite. Tuttavia, il gas cromatografo-spettrometro di massa a bordo dei due lander non rilevò tracce di composti organici. Fu una doccia fredda che indusse a interpretazioni alternative dei dati e a una crescente cautela nelle affermazioni. Solo anni dopo, si scoprì che alcuni bias metodologici avrebbero potuto influenzare le analisi del tempo.
Nel 1996, un articolo pubblicato sulla prestigiosa rivista Science riaprì il dibattito sulla presenza di vita su Marte. Una meteorite, ALH 84001, trovata in Antartide e datata a circa 3,6 miliardi di anni fa, sembrava fornire nuove prove. Si scoprì che la roccia, proveniente da Marte, era stata immersa in acqua liquida e conteneva composti organici autoctoni, oltre a cristalli di magnetite analoghi a quelli costruiti sulla Terra da batteri. Una scoperta che, seppur controversa, contribuì a rilanciare l’interesse per la ricerca di vita su Marte.
Figure 4-5. Rocce di Marte piovono sulla Terra! “Tissint”, una roccia marziana. A sinistra, la crosta di fusione prodotta dall’attraversamento dell’atmosfera terrestre, punto in cui la roccia sulla sua superficie raggiunge temperature superiori a 1000°C. A destra la sua faccia interna (64X), “megacristalli” di olivina ovoidale, caratteristici di questa roccia marziana, immersi nella matrice limpida di piccoli pirosseni cristallini. G. Bianciardi, collezione privata.
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ANNI 2000
La ricerca dei segni di vita su Marte ha vissuto un momento di svolta nel 2001, un anno significativo anche per il suo richiamo al celebre film 2001: Odissea nello Spazio di Kubrick. In quell’anno si tenne il primo Convegno di Astrobiologia in Europa (a Frascati, Roma) e il suo equivalente negli Stati Uniti, segnando ufficialmente la nascita dell’Astrobiologia come disciplina. Nello stesso periodo, il fascicolo sui risultati del Labeled Release fu riaperto, e numerosi studi iniziarono a rivalutare l’interpretazione biologica di quei dati. In quell’anno ebbe inizio una collaborazione fra Giorgio Bianciardi e Gilbert Levin, che permise di accedere ai dati grezzi raccolti dalle due sonde Viking, costituiti da decine di migliaia di valori ottenuti durante i mesi di attività marziana. Una collaborazione che portò nel 2012 alla pubblicazione dei risultati su una rivista scientifica e a una sintesi in italiano su Coelum (Bianciardi, G.: Ne siamo certi: le sonde VIKING scoprirono la VITA su Marte!, COELUM. ASTRONOMIA, 162, 14-20, 2012).
Coelum Astronomia ha seguito da vicino l’evolversi dello studio di Bianciardi sin dalle prime battute. Da consultare “Bianciardi, G., Marte è vivo. COELUM. ASTRONOMIA(46), 38-44, 2001” e “Bianciardi, G., Marte è davvero vivo!. COELUM ASTRONOMIA, 64-71, 2004)”.
Le tecniche utilizzate per analizzare i dati derivavano da esperienze nel campo delle indagini biomediche svolte all’Ateneo di Siena. Furono applicate analisi frattali e metodi della Fisica del Caos per studiare il comportamento del gas rilasciato nei test LR dei Viking misurato ogni 16 minuti, confrontandolo con situazioni biologiche terrestri (come la variazione temporale della CO2 rilasciata da batteri sottoposti a trattamenti analoghi) e con fenomeni abiologici (ad esempio, le variazioni di temperatura dell’atmosfera marziana).
Figura 6. Analisi numerica delle oscillazioni dell’anidride carbonica (32 000 valori) rilasciata dopo l’aggiunta di pappa nutritizia al suolo marziano nei 6 test LR effettuati dai 2 Viking e in situazioni di controllo terrestri biologiche e abiologiche. L’analisi fu condotta usando sei indici non lineari: complessità del segnale (Lempel-Ziv, LZ), “memoria” del segnale (Hurst, H), sensibilità alle condizioni iniziali del segnale (Lyapunov, λ ), entropia del segnale (Kolmogorov, K), statistica BDS, correlazione temporale del segnale (τ). L’analisi statistica (cluster analysis) separa perfettamente 2 gruppi evidenziati con i rettangoli rossi e blu, rosso: un unico cluster che riunisce i test biologici terrestri con i 4 test LR “attivi” effettuati su Marte, l’altro cluster evidenziato dall’analisi statistica che si trova a riunire i test abiologici con i 2 test LR di controllo (sterilizzazione del regolite marziano prima di compiere il test LR).La significativita LR attivi su Marte + test biologici terrestri verso i controlli abiologici marziani o terrestri è elevatissima (p<0.001).G. Bianciardi, J.D. Milleri, P.A. Straat, G.V. Levin,Complexity Analysis of the Viking Labeled Release Experiments. IJASS, 13 (1), 14-26, 2012.
I risultati ottenuti si mostrarono estremamente promettenti. Le evidenze statistiche a favore di un’interpretazione biologica risultarono significative, evidenziando una sorprendente somiglianza tra le oscillazioni della CO2</sup marziana e quelle prodotte da batteri terrestri. I dati dei primi sei giorni su Marte tracciavano una coincidenza nei comportamenti degli indici caotici tra le due situazioni, suggerendo che i processi osservati su Marte potessero essere compatibili con attività biologica. I risultati incoraggianti sono riportati nelle tabelle di figura 6.
Figura 7. Primi 6 giorni (Sol) su Marte. Movimento nello spazio delle fasi (un piano cartesiano virtuale dove le coordinate vengono rappresentate dai parametri in studio) degli indici non lineari, Lempel-Ziv, Hurst, Lyapunov, Entropia, della CO2</sup rilasciata nell’esperimento su Marte (traiettoria blu), della CO2</sup rilasciata in un esperimento LR con batteri su roccia terrestre (rosso) e della temperatura entro i Viking (traiettoria verde). La coincidenza Marte vs. Terra è pressoché perfetta. La reazione avvenuta nel test LR è indipendente dalle oscillazioni della temperatura entro il Viking, come invece avrebbe fatto una reazione di rilascio di CO2</sup di tipo abiologico. G. Bianciardi et al: “When the Viking missions discovered life on the Red Planet”, European Planetary Science Congress, 2012- 501, Vol.7, 2012:
Possiamo ulteriormente “graficare” il risultato, focalizzando sui primi 6 SOL di rilevamenti da parte dell’ LR a bordo dei Viking. La coincidenza del comportamento dei vari indici caotici delle oscillazioni dell’anidride carbonica rilasciata durante l’esperimento LR su Marte con quello della CO2</sup rilasciata da batteri terrestri nelle stesse condizioni è sorprendente (figura 7).
Ulteriori Indagini
I dati raccolti dalle sonde Viking, per quanto approfonditi, avevano raggiunto il loro limite informativo. Da allora, nessuna agenzia spaziale ha più inviato sonde o rover dedicati esclusivamente all’analisi biologica e sfortunatamente l’ESA, che aveva pianificato una missione specifica con il programma ExoMars, a causa di eventi globali come la pandemia da COVID-19 e la guerra in Ucraina ha dovuto temporeggiare. Il lancio, originariamente previsto, è stato posticipato alla fine di questo decennio.
In simili condizioni per continuare a investigare la possibilità di vita su Marte, l’attenzione si è concentrata sulle immagini raccolte dai rover geologici della NASA. Questi veicoli hanno esplorato le vaste lande desertiche del Pianeta Rosso, cercando tracce di vita antica in un Marte che, miliardi di anni fa, presentava condizioni di abitabilità ormai ben documentate.
Vincenzo Rizzo, ha iniziato a studiare gli affioramenti marziani nel 2009. Le sue prime osservazioni si sono focalizzate sulle strutture sedimentarie fotografate dal rover Opportunity nella regione di Meridiani Planum. Rizzo ha riportato l’esistenza di strutture delimitate da lamine che, per alcuni aspetti, richiamano le stromatoliti terrestri (Rizzo, V., Cantasano. Possible organosedimentary structures on Mars. International Journal of Astrobiology, 2009;8(4): 267-280).
Le stromatoliti e le microbialiti
Figura 8a Sotto il marcatore (ogni quadratino=1 cm): un aspetto tipico di una stromatolite, risalente a 1,5 miliardi di anni fa. Località: Taihangshan, Cina. Foto: G. Bianciardi.
Le stromatoliti, parte di un gruppo più ampio di rocce note come microbialiti, sono prodotte dall’attività di cianobatteri. Queste rocce si distinguono per strutture e forme insolite, talvolta difficili da spiegare nel contesto della normale sedimentazione geologica. Grazie alla loro Figura 8a a sinistra. Sotto il marcatore (ogni quadratino=1 cm): un aspetto tipico di una stromatolite, risalente a 1,5 miliardi di anni fa. Località: Taihangshan, Cina. Foto: G. Bianciardi. Figura 8b a fianco. Una stromatolite terrestre attuale. Località: Lagoa Salgada , Brasile. Foto: V. Rizzo unicità, le stromatoliti sono spesso riconoscibili direttamente in situ e rappresentano tracce antichissime di vita, risalenti fino a 3,5 miliardi di anni fa, che persistono ancora in alcune aree del nostro pianeta (figura 8).
Alcune delle immagini marziane mostravano tessiture reticolari costituite da filari intrecciati di grumi sferici, analoghe a quelle osservate in campioni terrestri (figura 10, pagina successiva). Per verificare l’ipotesi che si trattasse di stromatoliti, sono state applicate tecniche di geometria frattale alle immagini selezionate. Questo metodo, basato sulla Fisica del Caos, ha permesso di confrontare 25.000 microstrutture marziane con 15.000 microstrutture terrestri di microbialiti e stromatoliti.
Figura 8b. Una stromatolite terrestre attuale. Località: Lagoa Salgada , Brasile. Foto: V. Rizzo
I risultati ottenuti hanno evidenziato una forte somiglianza statistica, suggerendo la presenza di stromatoliti negli affioramenti marziani di Meridiani Planum (esplorato da Opportunity) e, successivamente, nel cratere Gusev (esplorato dal rover Spirit).
Verso una comprensione più ampia
Se effettivamente esistono stromatoliti su Marte, ciò implica la presenza di cianobatteri o equivalenti marziani da cui è nato l’interesse a cercare ulteriori tracce di un ecosistema marziano. In poco tempo le evidenze raccolte si sono moltiplicate al punto che una trattazione esaustiva su una rivista scientifica non è sembrata sufficiente. Ecco quindi la necessità di realizzare un volume dedicato, in cui oltre ai dati già noti, sono state presentate numerose tipologie strutturali riferibili alle microbialiti. Nel secondo capitolo del libro, Vincenzo Rizzo documenta alcune delle sue ricerche più recenti. Negli ultimi due anni, esse hanno consentito la catalogazione di ben 226 immagini di possibili stromatoliti o microbialiti e 58 immagini di putativi fossili o microfossili, includendo organismi multicellulari. Sono tutte strutture osservate negli affioramenti marziani e che non sembrano spiegabili con processi abiogenici e mostrano analogie con fossili terrestri.
Figura 9 sopra e sotto. Sei indici frattali (complessità geometrica delle strutture, grado di ordine delle strutture, casualità, tortuosità delle forme) e i diametri medi delle forme su 15.000 microstrutture di stromatoliti/microbialiti terrestri e di 25.000 microstrutture marziane fotografate dal Rover Opportunity presso Meridiani Planum, Marte. Gli indici numerici – medie e deviazioni standard – si sovrappongono quasi con precisione con elevatissima significatività statistica (p<0.004). Stromatoliti, e quindi vita, nel lontano passato di Marte? Bianciardi, G., Rizzo, V. & Cantasano, N.. “Opportunity Rover’s image analysis: microbialites on Mars?” Int. J. Aeronaut. Space Sci. 15(4), 419–433, 2014
A seguire alcune delle tavole presentate, tra le innumerevoli che mostrano impressionanti somiglianze Terra/ Marte e che ci parlano di una vita sul Pianeta Rosso.
Figura 10. Strutture marziane (B-B2,in basso) a filari di sferule, che danno luogo ad una tessitura delle immagini alquanto singolare, con le stesse caratteristiche dimensionali e forme osservate nelle stromatoliti terrestri (A-A2), generate da colonie di cianobatteri. Tessiture che, non si osservano in rocce laminate di origine abiogenica. Sono le tessiture che una volta da noi sottoposte a analisi numerica, frattale, comparative su un gran numero di campioni, hanno prodotto un altissimo grado di sovrapposizione Terra/Marte con significatività statistica elevata (vedi immagine precedente).Foto: NASA; Elaborazioni: V. RizzoFigura 11. Una struttura caratterizzata da una costruzione reticolata (che nei reperti terrestri in microscopia elettronica si vedrà formata da grumi allineati dai cianobatteri), qui visibili in filari intrecciati (1) e con moltissimi conseguenti vuoti infrastrutturali, sia puntiformi (2) che infralaminari (3). Immagini che si sovrappongono perfettamente nelle stromatoliti terrestri, quindi di origine biologica (in basso) con le immagini riprese su Marte (in alto). Strutture che è assai difficile da spiegare in ambito sedimentario, abiologico.Foto: NASA; Elaborazioni: V. Rizzo.Figura 12. Strutture marziane a microatolli: aspetto tipico delle stromatoliti terrestri con perfetto match di forma e dimensione.Notare anche la patina biancastra sottostante la coltre grigio bruna, anche questo aspetto tipico nelle stromatoliti terrestri e sulla Terra attribuita a prodotto secondario di attività microbica.Figura 13. Strutture riprese su Marte perfettamente sovrapponibili, sulla Terra, ad un cosiddetto “tappetino” microbico, prodotto di elaborazione di microrganismi. Curiosity, Sol 890.Foto: NASA; Elaborazioni: V. Rizzo.Figure 14/14a Strutture complesse, millimetriche, mineralizzate, ancora una volta ingiustificabili con i normali processi sedimentari abiogenici, alghe verdi sulla Terra, forme perfettamente sovrapponibili nei sedimenti marziani. Sotto, in un ingrandimento delle strutture. Foto: NASA; Elaborazioni: V. Rizzo. Campione terrestre: https://www.fossilienatlas.de, file 15557290942. credit Stephan Schorn).
Figura 15 Strutture coniche o cilindriche, richiamano fortemente fossili di alghe verdi. Sfugge a qualsiasi ragionamento logico sui processi sedimentari, immaginare che strutture così possano essersi generate da processi abiogeni. Va anche osservato che non si conoscono strutture simili di natura abiogenica sulla Terra;Foto: NASA; Elaborazioni: V. Rizzo.Figura 16 Un’immagine ripresa da Curiosity, poi fortemente ingrandita. 1) forme tubolari (o nastriformi), forse ramificate (cerchio tratteggiato); larghe 2-3mm elunghe fino a 2,5 cm; ma talvolta anche molto più lunghe e fortemente arcuate;2) In alcuni casi le stesse forme mostrano strozzature ripetute e regolari, ad intervalli di circa 2mm;3) Forme che sembrerebbero sempre forate e settate/segmentate internamente;4, 5) Una forma diversa, molto più larga, a guscio sottile e a strati sovrapposti (4) e ricurvi (5);6) Altra forma rappresentata da un cono largo e tozzo, cavo, con guscio a strati sovrapposti che ricorda fortemente i gusci di fossili terrestri ancestrali. Forme che testimoniano corpi flessibili, che non hanno controparti abiogene note; presentanti, invece, tratti morfologici e strutturali tipiche di varie forme di fossili di alghe verdi. Foto: NASA; Elaborazioni: V. Rizzo.Figura 17 Curiosity Rover, Aeolis Palus, cratere Gale, Marte, Sol 880. Con un ingrandimento elevato, gli affioramenti marziani rivelano la presenza di microstrutture a losanga (in alto a sinistra). Queste sono state estratte e ingrandite, applicato un filtro Canny di inseguimento dei contorni e ottenuto il negativo (a destra). E’ stata determinata la dimensione frattale e l’entropia. La stessa analisi è stata eseguita confrontando Euglena mutabilis e cristalli di gesso (in basso a sinistra). I parametri non lineari ci hanno permesso di escludere l’ipotesi che le microlosanghe possano essere cristalli inorganici e confermano l’ipotesi che vi sia una identificazione con fossili di forme di vita quali Euglena mutabilis, un’alga unicellulare. G. Bianciardi e al., “Evidence of Martian Microalgae at the Pahrump Hills Field Site: a morphometric analysis”. Journal of. Astrobiology, (7), 70-79, 2021.
Quindi alghe su Marte?
Nel 2017, durante il Convegno Annuale della Lunar and Planetary Society fu presentata un’analisi delle immagini ottenute dalla Pan Cam del Rover Spirit. Le immagini Mostravano la presenza di canali scavati dall’acqua circondati da un “sottile strato di materiale verde” e “sferule verdi” che potevano richiamare alghe fotosintetiche nella regolite marziana.
Nel 2019, Trainer et al.3 descrissero un fenomeno legato all’ossigeno atmosferico di Marte. Poiché l’ossigeno ha un’emivita di circa cinque anni e subisce perdite costanti nello spazio, i ricercatori osservarono un aumento dei livelli di ossigeno in primavera ed estate. Tra le ipotesi avanzate per spiegare questo fenomeno, la presenza di licheni e alghe fotosintetizzanti risultò una delle più plausibili.
Nel 2020, Rizzo4 analizzò dettagli degli affioramenti marziani ripresi dalla fotocamera Mars Hand Lens Imager (MAHLI) a bordo di Curiosity. Tra le osservazioni vi erano macchie allungate, curve, bianche, a forma di losanga, che terminavano su entrambi i lati in un punto interpretate come analoghe alle Cyanophyta (alghe verdi) e ad alcune forme di Euglene terrestri. Le microstrutture furono individuate nella regione di Aeolis Palus, nel cratere Gale, un’area ritenuta residuo di un antico lago d’acqua dolce. In passato, le stesse formazioni erano state identificate da altri autori come cristalli minerali, analoghi al gesso5. Nel 2021, Bianciardi6 applicò un’analisi frattale per distinguere tra le due ipotesi. I risultati mostrarono che le microstrutture delle losanghe marziane possedevano una dimensione frattale e un’entropia significativamente diverse da quelle del gesso (p < 0,01). Al contrario, tali parametri si sovrapponevano a quelli di un’alga unicellulare estremofila terrestre, l’Euglena mutabilis. Nel 2021 e 2022 Richard Armstrong (co-autore nel libro con analisi morfometriche tradizionali euclidee, con le quali mostra ulteriori evidenze verso l’interpretazione delle microstrutture geologiche marziane come stromatoliti e alghe verdi nel passato di Marte) segnala evidenze nel lon tano passato di Marte della presenza di licheni, spugne e coralli, forme di vita tra le più antiche sul nostro pianeta.
Tutti indizi quelli sin ora raccolti che sicuramente sollevano interrogativi sulla somiglianza tra le strutture marziane e terrestri e ulteriori studi potrebbero ulteriormente chiarire la natura di queste formazioni e contribuire anche alla comprensione della storia di Marte. A questo punto però ci potremmo comunque domandare: come mai questa grande affinità di presunta vita marziana con quella terrestre?
Panspermia marziana? Evoluzione convergente?
Le somiglianze morfometriche tra le strutture marziane e le stromatoliti terrestri sollevano domande intriganti. Gli indici frattali ottenuti dagli affioramenti di Opportunity e Spirit presentano un elevato grado di sovrapposizione con quelli delle stromatoliti terrestri, suggerendo una possibile connessione. Secondo alcuni studi, le prime stromatoliti su Marte potrebbero risalire a circa 3,7 miliardi di anni fa (Noffke, 2015) giustificando l’ipotesi di un trasporto di forme di vita semplice tra Terra e Marte, o viceversa, attraverso processi di litopanspermia.
L’idea di un trasporto di materiale biologico tra pianeti non è nuova, ma per molto tempo è stata considerata improbabile a causa delle condizioni estreme legate agli impatti e al transito nello spazio. Studi più recenti, tuttavia, suggeriscono che alcune porzioni di rocce espulse nello spazio durante grandi impatti potrebbero non subire temperature sufficienti a sterilizzare eventuali forme di vita.
Simulazioni al computer indicano che circa il 5% dei frammenti di Marte espulsi nello spazio potrebbe raggiungere la Terra, con una parte significativa che arriva in meno di 10 milioni di anni. Esperimenti hanno dimostrato che batteri incastonati in rocce o protetti da strati di ghiaccio o sale possono sopravvivere per milioni di anni alle radiazioni cosmiche. Inoltre, meteoriti come ALH84001 mostrano tracce di campo magnetico che indicano temperature interne inferiori ai 40 °C nel rientro in atmosfera, compatibili con la sopravvivenza di spore batteriche. Un’altra possibilità è l’evoluzione convergente. Le condizioni ambientali simili tra Marte e Terra in epoche remote potrebbero aver indotto alla formazione di strutture biologiche analoghe, indipendentemente dalla loro origine. Un fenomeno che è ben documentato sulla Terra, dove specie non correlate hanno sviluppato caratteristiche simili per adattarsi a condizioni ambientali analoghe.
Ulteriori missioni e analisi saranno necessarie per approfondire queste ipotesi e chiarire se Marte abbia ospitato, o ospiti ancora oggi, forme di vita, ma non possiamo non sottolineare le numerose evidenze che si stanno accumulando per un discorso pro-vita sul IV pianeta del Sistema Solare.
Nei piani degli USA il primo satellite artificiale della storia ad orbitare attorno alla Terra doveva essere loro. Sarebbe stato il contributo americano per l’Anno Geofisico Internazionale previsto tra il 1957 e il 1958. Tra le proposte prese in esame venne scelto il progetto Vanguard, alla cui direzione c’era la marina statunitense. Consci che anche l’Unione Sovietica stava lavorando, pur molto più silenziosamente, allo stesso obbiettivo, gli americani erano però convinti di essere in grande vantaggio sui rivali e rimasero scioccati quando il 4 ottobre 1957 vennero anticipati dalla messa in orbita dello Sputnik 1, che girò attorno al nostro pianeta per 3 mesi prima di distruggersi rientrando in atmosfera. Un mese dopo, il 3 novembre 1957, i sovietici lanciarono lo Sputnik 2 con a bordo la cagnolina Laika, che si distrusse rientrando in atmosfera più di cinque mesi dopo. Messi sotto pressione, il 6 dicembre 1957 gli americani affrettarono troppo i tempi rimediando una figuraccia. Il razzo TV3 che doveva segnare la riscossa a stelle e strisce esplose infatti al decollo deludendo le eccessive aspettative. Finalmente il primo febbraio 1958 fu il razzo Jupiter-C a portare nello spazio il primo satellite americano, l’Explorer 1, che rimase in orbita per dodici anni prima del distruttivo rientro sulla Terra. Un mese e mezzo dopo, il 17 marzo 1958, gli americani lanciarono il Vanguard 1. Il minuscolo satellite era costituito da una sfera di alluminio di nemmeno 17 centimetri di diametro del peso di 1,5 kg da cui fuoriuscivano sei antenne di 30 cm. Venne inserito su un’orbita ellittica di 654 x 3969 km. E fu il primo a montare pannelli fotovoltaici per alimentare la propria strumentazione. L’ultimo suo segnale fu ricevuto nel maggio del 1964. A differenza dei suoi predecessori però, il manufatto è ancora in orbita e si ritiene che vi resterà ancora per qualche secolo.
Il tentativo
L’osservazione dei satelliti artificiali è un campo che da anni mi affascina, soprattutto se sono luminosi e/o prestigiosi. Nel febbraio del 2023 accedendo al noto ed affidabile sito heavens-above.com, che riporta e traccia i passaggi di tanti oggetti lanciati dall’uomo, entrai nel database notando che erano presenti satelliti molto vecchi di cui era possibile ricostruire il passaggio e conoscere la luminosità prevista. Mi interessai al Vanguard 2, il primo satellite meteorologico della storia lanciato nel febbraio del 1959, che veniva dopo il più antico della lista, il Vanguard 1, meno luminoso. Proprio la luminosità migliore mi fece concentrare sul primo, che secondo i dati forniti da HeavensAbove arrivava talvolta a sfiorare la decima magnitudine. Ne tentai l’osservazione poco tempo dopo servendomi di un binocolo dal diametro generoso. Seppure un po’ meno luminoso delle previsioni rimasi molto soddisfatto nell’avvistare il secondo oggetto più antico lanciato dall’uomo ancora in orbita. Motivato dal successo vinsi i dubbi e mi concentrai sul più vecchio in assoluto il Vanguard 1, decisamente più difficile, che nei momenti migliori, secondo i dati riportati, si avvicina all’undicesima magnitudine. Tentai sia di osservarlo direttamente che di registrarlo fotograficamente, ma non riuscii in nessuno dei due intenti. Mi chiesi a quel punto se i dettagli del passaggio fossero davvero corretti e po’ deluso richiusi nel cassetto il progetto. Quel cassetto lo avrei riaperto tempo dopo, quando gli stimoli sarebbero tornati.
Il sogno si avvera
Pomeriggio del 24/1/2024. Dopo aver scaricato dal sito la traccia del passaggio del Vanguard 1, tramite il mio software astronomico (Perseus) affino i dettagli del passaggio. Aspetterò il satellite in un punto prestabilito non distante dalla stella Zeta Virginis di magnitudine 3,37. Vanguard 1 raggiungerà in quel momento la dodicesima grandezza, non il massimo assoluto possibile ma alla portata del riflettore da 30 cm. che userò per il tentativo. L’orario del transito è di quelli davvero scomodi, le 3.40 della notte. Sono sul posto ovviamente prima per preparare tutto nei dettagli. Il cielo è splendido, buio e limpido. Tramite lo star-hopping muovo lo strumento da Zeta Virginis fino alla stellina nei cui pressi è previsto il transito del satellite. Applico poi l’oculare da 15 mm. che mi fornirà 80 ingrandimenti. Sarei facilitato con un ingrandimento più basso ed un conseguente campo maggiore, ma non voglio rischiare che la luminosità del fondo cielo, aumentando, renda meno nitido lo sfondo. Di contro il campo minore, se le coordinate fossero anche solo leggermente sbagliate, potrebbe negarmi la visione del satellite. Cinque minuti prima del momento topico comincio nervosamente ad osservare, regolando nei minimi dettagli la messa a fuoco e la posizione. Due minuti prima mi attacco all’oculare non staccandomi più. L’orario del passaggio potrebbe magari differire rispetto a quello previsto. Il tempo trascorre veloce, chissà se stavolta verrò premiato. D’un tratto ecco un flebile puntino comparire e subito sparire nella zona bassa dell’oculare. Stacco l’occhio incredulo, il Vanguard 1 si è materializzato per un istante, quel tanto che mi ripaga della levataccia, del freddo, dei lunghi preparativi e dei dubbi. Continuo a ripetermi, –L’ho visto davvero…-. Si, è così, a quasi sessantasei anni dal lancio ho visto il più antico reperto spaziale esistente sfrecciare tra le stelle.
Didascalia: Testo e astrolabio dal libro della nascita di Iskandar, nipote di Tamerlano
Data: XV secolo
Fonte: https://wellcomecollection.org/works/aayxb8gn
Autore: Wellcome Collection
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Sappiamo già che il Medioevo non esiste. O meglio, certamente non esiste nella versione parodistica e deformata a cui si era portati a pensare da una lettura limitata e parziale della Storia: guerre, pestilenze, carestie, inquisizioni, e in generale un periodo di ignoranza e oscurantismo. Grazie ad un rinnovato interesse per il racconto storico, e anche al lavoro di diversi divulgatori, si sta finalmente diffondendo una rivalutazione del periodo storico che va dal quinto al quindicesimo secolo, e che viene scolasticamente indicato come Medioevo. Che non era certamente un periodo oscuro tra la luce della Classicità e i lumi della Modernità, ma un millennio che ci ha regalato un’arte sublime, una letteratura affascinante, una tecnica raffinata, e una creatività politica senza precedenti. Anche la scuola si è aperta a questa diversa visione del Medioevo, e questo ha dato la possibilità a docenti e discenti di esplorare nuove letture di un periodo storico così ampio e differenziato.
Didascalia: Fasi lunari Data: XI secolo Fonte: Biblioteca Museo del Parlamento Iraniano Autore: Muhammad al-Biruni Credits: pubblico dominio
C’è inoltre un altro aspetto che bisogna considerare: quello di una visione profondamente euro-centrica della Storia. Anche in questo campo, molti passi sono stati fatti e molti altri si stanno facendo per offrire ai discenti una prospettiva che sia davvero rappresentativa di una Storia umana molto più complessa e ramificata di quanto fosse tradizionalmente insegnato. Ancora di più, questo aspetto non può essere trascurato nel contesto scolastico contemporaneo, nel quale sappiamo che una percentuale, ampia di studenti e studentesse provengono per prima o seconda generazione dal Mediterraneo, o paesi del Medio Oriente, quindi generalmente (ma non necessariamente) sono di cultura islamica e di lingua araba. Esistono numerosi punti di interesse nei discorsi che si possono fare riguardo le questioni di immigrazione, integrazione, inclusione, cittadinanza, emancipazione, ma in questo caso mi voglio concentrare su un aspetto molto preciso e molto particolare, ma che può risultare interessante da approfondire.
Didascalia: Mappa zodiacale e case lunari Data: XVI secolo Fonte: Museo dell’Arte Turca e Islamica di Istambul Autore: manoscritto Zubdat-al Tawarikh Credits: pubblico dominio
È infatti ragionevole concludere che la storia della scienza, come viene tradizionalmente insegnata, abbia subito gli effetti di due pregiudizi: da una parte, il Medioevo come epoca dei “secoli bui”, e dall’altra la Storia intesa sostanzialmente come “storia dell’Europa”. Da questo combinato disposto risulta quindi spesso che l’influenza dei paesi di cultura islamica e di lingua araba nella storia della scienza durante il periodo medioevale venga derubricato ad un breve capitolo, che suona sostanzialmente come “durante il Medioevo si persero tutte le conoscenze degli antichi greci e romani, finché finalmente arrivò il Rinascimento che fece riscoprire tutte quelle conoscenze che erano in parte state conservate dalle traduzioni in lingua araba”, che ovviamente non solo è una visione parziale della storia, ma è anche umiliante per tutta la produzione originale di conoscenza che ci è arrivata dai paesi del Nord Africa e del Medio Oriente. L’astronomia, in particolare, contiene al suo interno un contributo enorme dovuto alle osservazioni, agli studi, e alle intuizioni di figure di fondamentale importanza nate in seno alla cultura islamica, e i cui nomi sono spesso sconosciuti ai più se non appassionati di storia dell’astronomia, come Muhammadal-Khwarizmi, Ahmadal-Farghani, Muhammad al-Battani, Ali Ibn al-Shatir, Nur al-Bitruji.
Parlarne può essere un ottimo esercizio, con molteplici vantaggi. Non solo costruire competenze trasversali per tutto il gruppo di discenti, ma anche aiutare ragazze e ragazzi con un retroterra familiare diverso ad acquisire consapevolezza dei contributi scientifici portati dalla cultura del paese di origine della loro famiglia, nonché ovviamente allargare gli orizzonti interculturali degli studenti e delle studentesse inserendo nuove prospettive sulla costruzione condivisa del capitale di competenze della scienza moderna.
Didascalia: Astrolabio persiano Data: XVIII secolo Fonte: Museo Whipple di storia della scienza, Cambridge Autore: Andrew Dunn
Il segno impresso con efficacia dalla cultura islamica nell’astronomia è ad esempio il nome attribuito ad un gran numero di stelle, che hanno spesso una radice nella lingua araba, riconoscibile facilmente dal prefisso al- corrispondente all’articolo determinativo. Tra i casi più noti e famosi, troviamo Aldebaran (“colei/colui che seguace”), Altair (“[l’aquila] che vola”), Alcor (“la debole”), Algol (“il demone”), Arrakis (“la danzatrice”), Betelgeuse (“la mano del gigante”), Deneb (“la coda”), Dubhe (“l’orso”), Fomalhaut (“la bocca del pesce”), Mizar (“la cinta”), Rigel (“il piede [del gigante]”), Vega (“[l’aquila] che si posa”), ma ce ne potrebbero essere moltissimi altri per essere spunto su una riflessione non solo storica e scientifica, ma anche linguistica.
Infine, è interessante notare come un’immagine che rappresenta oggetti astronomici sia diventato un simbolo utilizzato per rappresentare la cultura islamica: la mezzaluna e la stella . Come per tutti i simboli culturali, esistono varie e diverse interpretazioni sul suo significato, da quelli storici a quelli spirituali, ma in ogni caso è indubbio come questa scelta sottolinei e metta in risalto il fortissimo legame tra la cultura islamica e l’astronomia.
Nelle immagini a corredo di questo articolo molti altri esempi di strumenti e studi astronomici sviluppati nei primi secoli sopo l’anno mille. L’alto livello di comprensione è testimoniato da l’accuratezza delle rappresentazioni.
Didascalia: Moschea di Kota Kinabalu, Malaysia. Data: 15 febbraio 2009 Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Golden_Crescent_Moon.jpg Autore: Dcubillas
L’idea quindi di sviscerare e meglio inquadrare il ruolo del contributo medio-orientale nello sviluppo delle discipline astronomiche presenta non solo una importante occasione di apprendimento interdisciplinare, ma una tema organico per l’inclusione sociale nel contesto della scuola contemporanea che va attentamente approfondito.
Locandina del Laboratorio dedicato alla robotica, organizzato da Pierdomenico Memeo durante l'edizione di Galassica del 2021.
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Gruppo nutrito, età variabile, assortimento umano in età scolare. In mezzo, una ragazzina sugli 8 o 9 anni: salopette, treccine, e occhioni, completo d’ordinanza della fanciullezza. Allora: abbiamo visto quali sono i rover sbarcati su Marte nel corso degli anni. Adesso è il momento di costruire! Che cosa servirà al nostro rover per andarsene in giro sul pianeta rosso? Silenzio. Forza. Nessuna timidezza. Non ci sono risposte sbagliate, solo soluzione da valutare insieme. Tu, per esempio: prova a fare un’ipotesi. Io? Boh. Non so. Le ruote? Benissimo. Mi sembra un’ottima idea. E cosa serve per muovere le ruote? Il motore? Eccellente. Questo è il cacciavite, là ci sono i pezzi che servono. Comincia a montare. Ma… io? Certamente. Chi, se no? Ora sei tu l’ingegnera. Al lavoro. Oh. Ok!
Pierdomenico Memeo autore dell’articolo durante un’attività simulata in ambiente marziano. Galassica Festival dell’Astronomia.
Lo so, lo so: troppo bello per essere vero. Eppure, sotto un sottile strato di vernice editoriale necessaria alla trascrizione della conversazione, questa è la rappresentazione fedele di una delle tante esperienze che mi sono capitate negli anni come divulgatore ed educatore scientifico. Ho scelto proprio questa esperienza personale per inaugurare questa rubrica dedicata alla didattica dell’astronomia perché credo che racchiuda molte delle chiavi di lettura per una vera educazione alla scienza: a partire dal metodo socratico, fino al superamento degli stereotipi di genere, tutti aspetti imprescindibili per una didattica efficace e inclusiva. Ci sono molti modi per insegnare la scienza: dalla lezione tradizionale al laboratorio didattico, dalla classe ribaltata all’apprendimento collaborativo. Io non credo che esista un metodo migliore o peggiore; l’insegnamento, come un abito su misura, deve soddisfare due condizioni: calzare alle necessità di chi lo utilizza, ed essere adeguato alla situazione nella quale si usa. Sia che indossiamo una toga accademica o una tuta da lavoro, quando queste due condizioni sono allineate, allora stiamo facendo della buona didattica. In questa rubrica parlerò quindi di numerose modalità di insegnamento, senza alcuna velleità di completezza, ma limitandomi a presentare esperienze di apprendimento per facilitare lo scambio di buone pratiche necessarie al conseguimento degli obiettivi didattici dell’educazione alla scienza.
In questa prospettiva, voglio quindi cominciare con un aspetto che mi è particolarmente caro, quello dell’apprendimento laboratoriale. Nella didattica delle scienze, infatti, mi sono sempre avvalso di un approccio pratico: montare, provare, riprovare, sbagliare, ricominciare. Non sempre è possibile, ma l’attività di laboratorio rende più chiaro e più solido il senso di quello che viene spiegato durante le ore di scienze: la scienza, mi piace ricordare, si fa soprattutto, e prima di tutto, con le mani. Vale la pena ricordare altresì che il laboratorio di scienze non è necessariamente solo cavi e brugole, ma esiste tutta una categoria di attività pratiche che si estende all’informatica e alla programmazione: la competenza digitale è ormai infatti un capacità che non può essere ignorata in nessun laboratorio.
il laboratorio “Il Pianeta dei robot”, a cura di Pierdomenico Memeo, presentato in occasione dell’edizione 2021 di Galassica – il Festival dell’Astronomia
Quando si parla di didattica dell’astronomia, l’immagine che abbiamo è spesso quella del laboratorio di ottica geometrica. Vale invece la pena ricordare che esiste tutto l’ambito della tecnologia spaziale, e in particolare quella legate all’esplorazione robotica. Questa rappresenta, per il secondo ciclo della scuola primaria e la scuola secondaria di primo grado, l’opportunità di sperimentare modalità di apprendimento pratiche e interattive: in questo contesto, l’immagine che più di tutte si presta alla curiosità e al coinvolgimento è certamente quella dei rover marziani. Dal 1997 con la missione Pathfinder, attraverso l’epopea dei rover gemelli Spirit e Opportunity, il successo enorme di Curiosity, fino ad arrivare al nostro 2021 con Perseverance e Zhurong, i piccoli (o non tanto piccoli) robot semoventi sulla superficie di Marte hanno sempre creato empatia e partecipazione, specialmente nei giovani e giovanissimi. Risulta quindi naturale utilizzare proprio questi protagonisti per le attività didattiche, per ricostruire la progettazione e la pianificazione delle missioni, dal loro aspetto ingegneristico a quello informatico, per acquisire le competenze scientifiche e tecnologiche.
Ma come trasformare un’idea in una attività didattica strutturata? L’approccio orientato alla risoluzione dei problemi può darci un mappa per orientarci in questa transizione. La prima fase, quindi, non può che essere quella di ricerca, utilizzando, in autonomia o in maniera guidata, semplici motori di ricerca o wiki/ipertesti realizzati appositamente e di cui non è difficile trovare esempi in rete. La comprensione delle soluzioni adottate fornisce la base delle azioni successive, costituite da “missioni” di difficoltà crescente, che costituiscono il cuore delle attività.
Per la loro realizzazione, esistono da tempo in commercio piattaforme robotiche modulari ad uso educativo, veri e propri piccoli robot programmabili, che possono essere utilizzati come strumenti per varie attività di costruzione e programmazione. Ce ne sono diversi, ognuno con le proprie caratteristiche, ma certamente quelli più adatti alle attività relative alla didattica dell’esplorazione spaziale sono quelli che è possibile modificare in modo da rispondere alle necessità delle “missioni marziane”. Se da una parte infatti l’utilizzo di robot didattici in kit permette di concentrarsi sulla qualità della programmazione che, a causa delle distanze letteralmente siderali, costituisce una parte imprescindibile dell’esplorazione spaziale, la possibilità di unire anche una parte di meccanica rende l’aspetto laboratoriale più pratico e creativo, capace di adattarsi a gruppi differenti. Uno degli aspetti più arricchenti di queste attività, infatti, è la possibilità di utilizzare metodologie di apprendimento collaborativo, con le quali dare ad ogni elemento del gruppo classe un ruolo all’interno dei gruppi di lavoro, rispettando abilità e inclinazioni di ciascuno, affiancando alle attività tecnologiche anche lo studio e la realizzazione degli aspetti “divulgativi”, come il disegno di loghi o storyboard della “missione marziana”.
Partendo quindi da una attività didattica di astronomia, è possibile alla fine progettare laboratori pratici orientati all’acquisizione di competenze scientifiche, tecnologiche, digitali, ma anche sociali e comunicative, in una visione organica e integrata dell’apprendimento. Perché la “scienza delle stelle” non può e non deve essere solo una curiosità per appassionati e cultori della materia, ma un patrimonio comune di tutti i cittadini di oggi, e soprattutto di domani.
L’esperta coppia Mirco Villi e Michele Mazzucato rompe il ghiaccio nel 2025 e mette a segno una doppia scoperta sempre nell’ambito della collaborazione con i professionisti del CRTS Catalina, che utilizza il telescopio Cassegrain di 1,5 metri di diametro dell’osservatorio americano sul Mount Lemmon in Arizona. La prima scoperta è stata ottenuta la notte del 2 febbraio nella galassia a spirale barrata NGC180 posta nella costellazione dei Pesci a circa 230 milioni di anni luce di distanza. Al momento della scoperta il nuovo oggetto appariva molto debole, pari alla mag.+19. Il CRTS Catalina è stato molto rapido ad inserire la scoperta nel TNS battendo sul tempo gli americani di un altro programma professionale di ricerca supernovae denominato ZTF Zwicky Transient Facility, che avevano immortalato due giorni prima questo transiente con una luminosità pari alla mag.+19,7. Da un follow-up del 5 febbraio sempre di ZTF la luminosità era salita intorno alla mag.+18. La posizione della galassia ospite NGC180 in questo periodo dell’anno però è purtroppo molto sfavorevole, essendo visibile bassa sull’orizzonte Ovest subito dopo il tramonto. Per questo motivo non è stato possibile riprendere uno spettro di conferma e pertanto al nuovo transiente è rimasta la sigla provvisoria AT2025arw.
1) Immagine di scoperta della AT2025arw in NGC180 ripresa dal Catalina con il telescopio Cassegrain da 1,5 metri.
La seconda scoperta è invece più interessante e da seguire in maniera più accurata. È stata ottenuta nella notte del 7 febbraio nella galassia a spirale NGC5602 posta nella costellazione del Bootes a circa 120 milioni di anni luce di distanza. Al momento della scoperta il nuovo transiente mostrava una luminosità pari alla mag.+18,9. Nei giorni successivi la scoperta la luminosità è aumentata fino alla mag.+17 ma stranamente troppo debole per una supernova esplosa in una galassia relativamente vicina come NGC5602 (120 milioni a.l.). Una tipo Ia normale infatti avrebbe dovuto raggiungere la mag.+14. L’ottenimento dello spettro ha poi svelato questa stranezza. I primi ad ottenerlo sono stati gli astronomi dell’Osservatorio del Roque de los Muchachos nelle Isole Canarie con il Liverpool Telescope da 2 metri. La SN2025baq è una supernova di tipo Iax 02cx-like. Le supernovae di tipo Iax sono transienti rari e peculiari, che prendono il nome dal prototipo di questo gruppo di oggetti, cioè la SN2002cx. Sono supernovae di solito più deboli e con righe nello spettro molto più strette rispetto ad una normale supernova di tipo Ia e sono associate a popolazione stellare giovane. La loro interpretazione fisica è ancora in fase di approfondimento e sono perciò seguite con molto interesse dalla comunità astronomica internazionale.
2) Immagine della SN2025baq in NGC5602 realizzata dall’astrofilo spagnolo Carlo Segarra con un telescopio da 200mm F.4 somma di 8 immagini da 180 secondi.
I veri protagonisti di questo inizio 2025 sono però sicuramente gli astrofili cinesi del programma XOSS capitanati da Xing Gao e Mi Zhang, che nei primi due mesi del 2025 hanno già messo a segno ben 10 scoperte. Si tratta di supernovae molto deboli, a volte oltre la mag.+18 e collocate in piccole galassie, anche anonime. Soffermiamo adesso la nostra attenzione su quella che ha raggiunto una discreta luminosità, individuata nella notte del 3 febbraio nella galassia a spirale barrata UGC3007 posta nella costellazione del Perseo a circa 250 milioni di anni luce di distanza e situata non lontano (circa 4°) dalla famosa Nebulosa California. Al momento della scoperta il nuovo transiente mostrava una luminosità pari alla mag.+17,2 che è aumentata fino a raggiungere il massimo alla mag.+15,5 intorno al 20 febbraio. Nell’inserimento della scoperta nel TNS i cinesi hanno battuto sul tempo il programma professionale americano denominato ATLAS che aveva immortalato il nuovo oggetto il giorno prima, quando mostrava una luminosità pari alla mag.+18,5. I primi a riprendere lo spettro di conferma sono stati ancora una volta gli astronomi dell’Osservatorio del Roque de los Muchachos nella notte del 5 febbraio sempre con il Liverpool Telescope da 2 metri. La SN2025aue, questa la sigla definitiva assegnata, è una supernova di tipo Ia-91T con un forte assorbimento del Fe III e la quasi assenza del Si II. Le supernovae di tipo Ia-91T sono una sottoclasse delle tradizionali Ia caratterizzate da righe più larghe nello spettro e perciò da velocità di espansione e temperature più alte dei materiali espulsi dall’esplosione (eject). Hanno un’evoluzione fotometrica più lenta e sono associate a popolazione stellare giovane. La capostipite di questa sottoclasse è la SN1991T scoperta il 13 aprile 1991 dai nostri Mirko Villi e Giancarlo Cortini insieme a Bob Evans, nella bella galassia a spirale NGC4527.
3) Immagine della SN2025aue in UGC3007 realizzata dall’astrofilo spagnolo Carlo Segarra con un telescopio da 200mm F.4 somma di 25 immagini da 180 secondi
4) Immagine della SN2025aue in UGC3007 realizzata dall’astrofilo spagnolo Rafael Ferrando con un telescopio Meade LX200 da 400mm F.7
Il solito Koichi Itagaki mette a segno la sua prima scoperta del 2025 individuando un nuovo transiente nella parte periferica della galassia NGC3277. Ne parleremo in maniera più approfondita nella rubrica del prossimo mese.
Dopo la Luna Nuova con cui si è chiuso il mese scorso (il 28 alle 01:45) Marzo parte subito con un nuovo ciclo lunare che, come ormai sappiamo, ci presenterà il nostro satellite con porzioni della sua superficie sempre più illuminate dalla luce solare fino a ripristinare le condizioni gradualmente più favorevoli all’osservazione telescopica. Infatti alle ore 17:32 del 06 Marzo la Luna sarà in Primo Quarto in fase di 6,6 giorni ad un’altezza di +73° sopra l’orizzonte. Per effettuare osservazioni col telescopio basterà attendere poco più di un’ora e, dopo il transito in meridiano delle ore 18:08 a +75°, si renderà visibile per tutta la serata e fino alle prime ore della notte seguente quando poco dopo le 02:00 scenderà sotto l’orizzonte.
Dopo avere puntato il telescopio sull’area del bacino da impatto comunemente noto come “mare Nectaris” di 350 km di diametro con superficie di 101.000 kmq, potrà rivelarsi estremamente interessante cercare di individuare quanto oggi rimane dei vari anelli concentrici di questa eccezionale struttura geologica la cui formazione deriva dalla forza dell’onda d’urto sprigionatasi in seguito all’impatto originario. Infatti venne accertata (Baldwin 1949) la presenza di un anello più interno di 240 km di diametro oltre a più ampie strutture concentriche di 400 km, 620 km, 860 km fino all’anello più esterno esteso su un diametro di 1320 km il quale comprende anche l’imponente e notevole scarpata della Rupes Altai. Inoltre nella medesima serata la massima librazione coinciderà con l’area del bacino da impatto noto come “mare Australe” situato nel settore sudest della Luna ma esteso anche nell’altro emisfero.
Il procedere della fase crescente porterà il nostro satellite in Plenilunio alle ore 07:55 del 14 Marzo ad una distanza dalla Terra di 402308 km, diametro apparente 29.70’ ma si troverà a -16° sotto l’orizzonte. Come sempre accade in casi analoghi per le osservazioni al telescopio sarà sufficiente attendere il tardo pomeriggio quando alle ore 18:38 sorgerà in fase di 14,7 giorni presente in cielo fin verso l’alba del mattino seguente quando, contestualmente al sorgere del Sole, la Luna scenderà sotto l’orizzonte. Molto è già stato scritto riguardo l’utilità o meno delle osservazioni telescopiche sulla Luna Piena e sappiamo benissimo come varia la percezione anche di un medesimo dettaglio al variare dell’altezza del Sole sull’orizzonte lunare, pertanto non sarà proprio il caso di scandalizzarsi se qualche appassionato in una notte di Plenilunio orienterà il proprio telescopio verso quel pallone biancastro apparentemente insignificante ma invece sempre ricco di informazioni sulla variegata storia geologica del nostro satellite, basta andare a cercarle.
Ripartita la fase calante, alle ore 12:30 del 22 Marzo la Luna sarà in Ultimo Quarto a -21° sotto l’orizzonte (dopo essere tramontata alle 10:18), mentre per andare alla ricerca di dettagli sulla sua superficie con un telescopio si renderà necessario attendere fino alle ore 02:50 della notte seguente (il 23 Marzo) quando sorgerà in fase di 22,7 giorni. Segnalo che l’occasione può essere interessante per effettuare osservazioni nel settore nordovest della Luna e precisamente in prossimità della zona più settentrionale dell’oceanus Procellarum ora nota come “Lavoisier-Mairan Impact Basin” in cui il fenomeno della librazione favorevole potrà agevolare (seeing permettendo….) l’individuazione di strutture situate oltre il bordo lunare.
Terminata la fase calante, alle ore 11:58 del 29 Marzo il nostro satellite, allineato fra il Sole e la Terra, sarà in Novilunio con l’emisfero buio in questo caso rivolto verso il nostro pianeta, andando così a chiudere questo mese la sera del 31 Marzo con una sottile falce di poco più di 2 giorni e con un nuovo ciclo lunare appena iniziato.
Congiunzioni Notevoli
Congiunzione Luna-Giove
Alle ore 12:30 del 6 Marzo il pianeta Giove sarà in congiunzione abbastanza larga (separazione di 5,6°) con la Luna in fase di 7 giorni ad un’altezza di +22/23° sull’orizzonte ma questa volta in orario diurno e col Sole alla distanza di 88°. Con un telescopio l’utilizzo di un filtro IR Pass potrà rivelarsi molto utile per scurire drasticamente il fondo cielo in modo particolare per l’individuazione di Giove, facendo attenzione a non intercettare la luce solare.
Congiunzione Luna-Marte
Congiunzione fra il pianeta Marte ed il nostro satellite alle ore 01:26 del 9 Marzo con la Luna in fase di 9,8 giorni ad un’altezza di +26/27°. I due oggetti giungeranno ad una separazione minima di 1,20° garantendo pertanto un altro spettacolare evento lunare a cui potremo assistere nel corso del mese.
Congiunzione Luna-Saturno
Congiunzione fra il pianeta Saturno e la Luna nel primo pomeriggio (ore 13:14) del 28 Marzo col nostro satellite in fase di 28,4 giorni (mancherà 1 solo giorno al Novilunio del 29 Marzo ore 11:58 !!) e ad un’altezza di +38°. La separazione fra Saturno e la Luna sarà di 1,12° mentre entrambi si troveranno a 13/14° di distanza dal Sole. Si tratterà pertanto di una congiunzione alquanto problematica considerando che osservazioni al telescopio richiederanno l’utilizzo di un filtro IR Pass per scurire il fondo cielo illuminato dal Sole in quanto si tratterà di individuare una sottile falce lunare di 28,5 giorni e il pianeta Saturno posizionato a 1,12° di distanza. Osservazione decisamente stimolante anche se di non semplice attuazione che richiederà in ogni caso la massima attenzione per evitare danni irreversibili alla propria vista.
Le FALCI lunari di MARZO
Per chi segue le falci lunari primo appuntamento per il tardo pomeriggio dell’1 Marzo con una sottile falce in Luna crescente di 1,7 giorni che alle ore 19:58 scenderà sotto l’orizzonte. La successiva serata, il 2 Marzo, alle ore 21:16 tramonterà una falce di 2,8 giorni sulla cui superficie si potranno già individuare le innumerevoli strutture geologiche del settore orientale della Luna. Riguardo la Luna calante, alle ore 04:10 del 25 Marzo sorgerà una falce di 25 giorni ed una falce ancora più sottile (età 26 giorni) sorgerà alle ore 04:40 della successiva nottata, il 26 Marzo, mostrando in entrambi i casi i settori più occidentali del nostro satellite. Infine alle ore 05:06 del 27 Marzo uno spettacolo da non perdere: Il sorgere in contemporanea di una falce di 27 giorni e del pianeta Venere separati da circa 26°. 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 MARZO
Fase
Data
Ore
Sorge
Culmina
Tramonta
Distanza dalla Terra
Diam App
Primo Quarto
06-mar
17:32
09:59
10:08
01:11
369279 km
32.36’
Luna Piena
14-mar
07:55
18:38
00:07
06:28
402308 km
29.70’
Ultimo Quarto
22-mar
12:30
01:57
06:08
10:18
395755 km
30.19’
Luna Nuova
29-mar
11:58
05:53
12:14
18:49
354275 km
33.73’
Luna Crescente
dal 01 al 14
Luna Calante
dal 14 al 29
Luna Crescente
dal 29 al 31
Perigeo
01-mar
21:18
361964 km
33’00”
Apogeo
17-mar
16:36
405754 km
29’26”
Perigeo
30-mar
05:25
358130
33’21”
LIBRAZIONI di MARZO
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.
– 04 Marzo: Massima Librazione a sud del mare Australe.
– 05 Marzo: Massima Librazione mare Australe.
– 06 Marzo: Massima Librazione mare Australe.
– 07 Marzo: Massima Librazione mare Australe.
– 08 Marzo: Massima Librazione mare Australe.
– 09 Marzo: Massima Librazione mare Australe.
– 10 Marzo: Massima Librazione a est del cratere Furnerius.
– 11 Marzo: Massima Librazione a sudest del cratere Petavius.
– 12 Marzo: Massima Librazione a est del cratere Petavius.
– 13 Marzo: Massima Librazione mare Smythii.
– 14 Marzo: Massima Librazione a est del mare Crisium.
– 15 Marzo: Massima Librazione a est del cratere Endymion.
– 16 Marzo: Massima Librazione Regione Polare Settentrionale (Meton).
– 17 Marzo: Massima Librazione Regione Polare Settentrionale (Anaximenes, Philolaus).
– 18 Marzo: Massima Librazione a nord del cratere Pythagoras.
– 19 Marzo: Massima Librazione a W-NW del cratere Pythagoras.
– 20 Marzo: Massima Librazione a nord del cratere Xenophanes.
– 21 Marzo: Massima Librazione a nord del cratere Xenophanes.
– 22 Marzo: Massima Librazione a nord del cratere Galvani.
– 23 Marzo: Massima Librazione a ovest del cratere Galvani.
– 24 Marzo: Massima Librazione a nordovest del cratere Gerard.
– 25 Marzo: Massima Librazione a ovest del cratere Gerard.
Ci siamo sempre sbagliati sull’origine del colore di Marte? Una nuova ricerca ha sfruttato lo stato dell’arte delle conoscenze su Marte e i potenti strumenti con cui NASA e ESA studiano da decenni la sua superficie. Siamo così probabilmente venuti a capo del mistero che nei millenni ha indotto innumerevoli popoli ad associare il Pianeta Rosso al sangue, la guerra e la violenza. E tutto per colpa di banale…ruggine.
Immagine di Marte scatta il 24 febbraio 2007 dalla sonda Rosetta. Il pianeta è stato sorvolato durante il viaggio verso la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko
Primo autore dello studio, pubblicato oggi sulla rivista Nature Communications, è il ricercatore post-doc Adomas Valantinas che ha iniziato il suo lavoro all’Università di Berna concludendolo alla Brown University in Rhode Island.
Sino ad ora si riteneva che l’ossido di ferro, il composto abbondantissimo su Marte e che conferisce il caratteristico colore, si fosse generato in un’epoca posteriore a quella in cui il pianeta aveva ospitato acqua allo stato liquido, quindi in un ambiente cosiddetto iper-arido. Queste condizioni ambientali permettono la formazione di un particolare ossido chiamato ematite che si produce dall’interazione del ferro con l’ossigeno atmosferico. Le osservazioni spettrali da satellite e con gli strumenti ottici in dotazione ai rover fallivano nell’individuazione diretta di acqua nella firma chimica delle rocce, quindi la genesi secca nel periodo Amazzoniano (stimato da 3 miliardi di anni fa ai giorni nostri) era la conclusione più cauta a cui giungere sebbene la questione restasse aperta. La risposta porta infatti con sé implicazioni importanti relative alla possibile, antichissima, abitabilità di Marte.
Il recente studio ha fatto un passo avanti inedito riuscendo a ricreare sulla Terra un fedelissimo campione di suolo marziano. I ricercatori hanno replicato non solo la chimica ma persino la dimensione delle particelle. Questo dettaglio importante è stato reso possibile grazie all’uso di un sofisticato “macinino” che ha prodotto granelli di dimensioni inferiori al micron.
Planetary Grinder Retsch PM100, lo strumento usato per tritare con altissimo controllo la miscela di ferridrite e basalto
L’indicazione per tale dimensione è stata prodotta dal satellite ESA Trace Gas Orbiter, la cui particolare orbita consente l’osservazione delle regioni di Marte in svariate condizioni di illuminazione e da vari angoli. Questo ha permesso agli scienziati di stimare dimensione e composizione delle particelle, un passo fondamentale nel ricreare la regolite marziana.
Polvere marziana ricreata in laboratorio. Crediti: A. Valantinas
Come dei cuochi che tirano a indovinare gli ingredienti di una ricetta, i ricercatori hanno fatto esperimenti con nove diversi tipi di ossidi di ferro in proporzioni variabili rispetto al basalto. Ogni tentativo di miscela tra roccia e ossidi è stato poi analizzato confrontando misurazioni in situ, orbitali e in laboratorio, queste ultime eseguite con strumenti che replicano fedelmente le capacità di misura su Marte. Il risultato è stato che una miscela superfine di basalto e ferridrite in rapporto 2:1 si sovrappone in modo praticamente perfetto agli spettri ottici che abbiamo rilevato negli anni. Gli apparati che hanno prodotto le misure di riferimento sono parecchi: IMP di Mars Pathfinder, PANCAM di Opportunity e MER di Curiosity relativamente alle analisi in superficie; OMEGA di Mars Express e CRISM di Mars Reconnaissance Orbiter per quanto riguarda le rilevazioni satellitari.
Il mix di ferridrite e basalto (linea blu nel grafico di sinistra) replica perfettamente gli spettri attesi a differenza del mix con ematite (linea rossa nel grafico di destra). Crediti: ESA/A.Valantinas
La ferridrite, il composto che ha fornito una perfetta aderenza alle curve spettrali, è un altro tipo di ossido di ferro che, a differenza dall’ematite, si forma in presenza di acqua allo stato liquido. La sua formazione è legata strettamente al passato in cui Marte abbondava di acqua, permettendo di datare molto presto nella sua storia la formazione di questo composto. Inoltre i ricercatori hanno dimostrato, tramite esperimenti di laboratorio e calcoli cinetici, che la struttura cristallina debole della ferridrite è sufficientemente solida da conservarsi stabile per miliardi di anni nelle attuali condizioni di deserto arido che Marte presenta. Le rocce ricche di ossidi si sarebbero prodotte in prossimità di mari e laghi, e successivamente rotte e polverizzate nell’arco di miliardi di anni. A questo punto i venti le avrebbero facilmente distribuite sull’intera superficie del pianeta, fatto confermato dalla sostanziale uniformità delle rilevazioni spettrali.
Crediti: ESA. Traduzione: Antonio Piras per Coelum Astronomia
I geologi planetari aspettano con interesse i risultati delle prossime analisi sul suolo marziano, sia quelle che svolgerà Rosalind (il rover dell’ESA che potrebbe vedere il lancio nel 2028) che quelle sui campioni di Mars Sample Return. Perseverance ha già messo al sicuro un campione di regolite che tra qualche anno ci permetterà di svelare quanta ferridrite contiene e rispondere alle domande sulla storia dell’acqua, e forse della vita, su Marte.
La probabilità di impatto con la Terra è scesa al di sotto dello 0.002%, un valore che rientra nei margini di rischio considerati trascurabili.
La classificazione dell’asteroide sulla Scala di Torino è stata quindi ridotta a 0, in quanto 2024 YR4 non rappresenta più una minaccia diretta per il nostro pianeta. Sebbene il monitoraggio proseguirà allo scopo di perfezionare ulteriormente le previsioni orbitali, i dati attuali indicano che il rischio di collisione con la terra è stato sostanzialmente annullato. Rimane, al momento, una probabilità di impatto con la Luna quantificata intorno all’ 1%.
AGGIORNAMENTO 23 febbraio 2025
Le recenti osservazioni hanno permesso di ridurre significativamente la probabilità di impatto con la Terra previsto per il 22 dicembre 2032. Nelle scorse settimane queste erano cresciute fino a raggiungere il 3,1%, per poi iniziare a decrescere, fino ad attestarsi, alla data di oggi 23 Febbraio, sotto sotto la soglia dello 0.2% (0.19% Esa, 0.18% Neodys, 0.13% Sentry). Parallelamente la pericolosità è scesa al livello 1 della scala Torino.
Il fenomeno per cui le probabilità di impatto di un asteroide iniziano con l’aumentare, per poi ridursi con l’acquisizione di nuovi dati è una conseguenza diretta del modo in cui vengono calcolate le orbite e dell’incertezza iniziale associata a queste previsioni. Quando un nuovo asteroide viene scoperto, la sua orbita viene determinata sulla base di un numero limitato di osservazioni, spesso raccolte in un arco di tempo molto breve. Questo implica una significativa incertezza sulla sua traiettoria, poiché piccoli errori nei dati iniziali possono tradursi in grandi variazioni nel lungo termine.
Nei primi giorni o settimane dopo la scoperta, si utilizzano i dati disponibili per calcolare una serie di possibili traiettorie future, ciascuna delle quali ha una certa probabilità di verificarsi. In questa fase, è possibile che alcune delle traiettorie ipotizzate passino molto vicino alla Terra o addirittura indichino un impatto. Poiché il numero di osservazioni è ancora insufficiente per determinare con precisione l’orbita effettiva, la probabilità di impatto può apparire inizialmente più alta rispetto alla realtà, semplicemente perché lo spettro di possibilità considerate in base ai dati disponibili non permette di escludere gli scenari più pericolosi.
Con l’aggiunta di nuove misure e con l’allungamento dell’arco osservativo, l’incertezza sulla traiettoria dell’asteroide si riduce progressivamente. Ogni nuova osservazione permette di affinare i calcoli orbitali, restringendo il range delle possibili traiettorie. In genere, ciò porta a escludere progressivamente quelle soluzioni che prevedevano un impatto, poiché diventa chiaro che l’asteroide transiterà a una distanza sicura dalla Terra. Questo spiega perché, dopo un iniziale aumento della probabilità di collisione – che riflette più che altro la nostra iniziale mancanza di dati precisi – il rischio tende progressivamente a diminuire fino ad azzerarsi nella maggior parte dei casi.
È importante notare che questo processo non è casuale, ma una diretta conseguenza del metodo scientifico utilizzato per determinare le orbite dei corpi celesti. I modelli matematici impiegati per il calcolo delle traiettorie si basano su equazioni che descrivono le leggi del moto gravitazionale e includono strumenti statistici che permettono di valutare il margine di errore delle previsioni. Più il tempo passa e più dati vengono raccolti, più la traiettoria dell’asteroide viene vincolata con precisione, riducendo l’incertezza e permettendo di determinare con sempre maggiore sicurezza se vi sia o meno un rischio concreto di impatto.
Adesso l’analisi della regione di possibile localizzazione di 2024 YR4 al 22 dicembre 2032 mostra una importante riduzione dell’incertezza rispetto alle stime precedenti e con il progressivo accumulo di dati osservativi, la fascia di possibili traiettorie continuerà a restringersi ulteriormente.
Parallelamente, le simulazioni indicano l’esistenza una probabilità attorno allo 0,8% che l’asteroide possa colpire la Luna.
Affinché un rischio di impatto venga annullato del tutto, è comunque necessario che la Terra e la Luna escano completamente dalla regione delle possibili traiettorie dell’asteroide.
Il monitoraggio continuerà nelle prossime settimane fintanto che resterà osservabile dai grandi diametri, con l’obiettivo di ottenere dati sempre più precisi sulla sua orbita e sulle sue caratteristiche fisiche.
AGGIORNAMENTO 12 febbraio 2025
Il James Webb Space Telescope (JWST) sarà utilizzato per studiare l’asteroide 2024 YR4, con l’obiettivo di affinare la nostra comprensione della sua dimensione, composizione e orbita. Uno degli aspetti più importanti dello studio riguarda la determinazione precisa delle dimensioni di 2024 YR4. Attualmente, il diametro stimato varia tra 40 e 90 metri, questa incertezza è dovuta al fatto che le misurazioni attuali si basano esclusivamente sulla luce visibile emessa dal nostro sole che viene naturalmente riflessa dall’asteroide. Poiché la luminosità apparente di un asteroide dipende dalla sua albedo, un corpo piccolo ma molto riflettente può sembrare simile a uno più grande ma meno riflettente. Webb sarà in grado di osservare l’asteroide nell’infrarosso, rilevando il calore che emette e ottenendo una stima molto più accurata delle sue dimensioni reali.
Il telescopio utilizzerà il suo strumento MIRI per ottenere dati termici dettagliati, mentre il NIRCam fornirà misurazioni di posizione. Queste osservazioni saranno fondamentali non solo per capire il potenziale di impatto di 2024 YR4, ma anche per affinare i modelli che determinano la pericolosità degli asteroidi.La prima serie di osservazioni avverrà a marzo 2025, quando l’asteroide sarà al massimo della sua luminosità e ancora osservabile da Webb. Un secondo ciclo avrà luogo a maggio 2025, allo scopo di monitorare come varia la temperatura dell’asteroide con l’allontanarsi dal Sole e per ottenere gli ultimi dati sull’orbita prima che diventi inosservabile fino al 2028.Le osservazioni sono state richieste da un team internazionale di astronomi, incluso l’ESA Planetary Defence Office, nell’ambito del programma di Director’s Discretionary Time del JWST, riservato a studi urgenti che non possono attendere il normale ciclo di proposte scientifiche. Il tempo totale di osservazione sarà di circa quattro ore, e i dati raccolti saranno poi resi pubblici.
L’asteroide 2024 YR4 sotto osservazione: monitoraggio in corso per escludere un possibile impatto con la Terra nel 2032
L’asteroide 2024 YR4, con un diametro di circa 100 metri, è stato scoperto il 27 dicembre 2024 da un telescopio automatico in Cile. Le analisi iniziali indicano una probabilità dell’1,3% di impattare la Terra il 22 dicembre 2032, il che significa che c’è un 99% di probabilità che passi senza causare danni.
Secondo Colin Snodgrass, professore di astronomia planetaria all’Università di Edimburgo, l’asteroide molto probabilmente non rappresenterà una minaccia, ma è necessaria un’osservazione più accurata per ridurre le incertezze sulla sua traiettoria.
Sulla scala di rischio di impatto di Torino, l’asteroide è stato classificato con un livello 3, che indica un incontro ravvicinato meritevole di attenzione, poiché la probabilità di collisione è superiore all’1% entro il prossimo decennio. L’unico asteroide a ricevere una valutazione più alta in passato è stato Apophis, che nel 2004 aveva raggiunto il livello 4, ma successivamente è stato declassato dopo nuove osservazioni.
Gareth Collins, professore di scienze planetarie all’Imperial College di Londra, ha sottolineato come l’incremento della sorveglianza sugli oggetti vicini alla Terra renderà rilevazioni simili sempre più comuni. Il monitoraggio di 2024 YR4 continuerà nei prossimi mesi per definire meglio la sua traiettoria.
Sebbene un impatto con un asteroide di queste dimensioni non provocherebbe un evento di estinzione globale, potrebbe comunque causare danni significativi su scala cittadina. Eventi di questo tipo si verificano con una frequenza di una volta ogni poche migliaia di anni.
Il rilevamento di 2024 YR4 ha attivato i protocolli di difesa planetaria dell’ONU, coinvolgendo l’International Asteroid Warning Network, che raccoglierà ulteriori dati per ridurre le incertezze orbitali, e lo Space Mission Planning Advisory Group, incaricato di studiare possibili strategie di intervento.
Una delle opzioni potrebbe essere la deviazione dell’asteroide attraverso un veicolo spaziale, un metodo già sperimentato con successo dalla missione DART della NASA, che nel 2022 ha modificato l’orbita dell’asteroide Dimorphos.
Attualmente, 2024 YR4 si sta allontanando dalla Terra lungo una traiettoria quasi rettilinea, rendendo più complesso il calcolo preciso della sua orbita. Gli astronomi continueranno a osservarlo fino alla sua scomparsa dalla vista nei prossimi mesi. Se le misurazioni non riuscissero a escludere un impatto, l’asteroide rimarrà nelle liste di rischio fino al 2028, quando tornerà osservabile.
Come affermato da Snodgrass, il primo passo nella difesa planetaria è ottenere osservazioni più dettagliate. Se il rischio non venisse escluso, le agenzie spaziali potrebbero considerare missioni di caratterizzazione più approfondite e, se necessario, un intervento di mitigazione. Fortunatamente, grazie alle tecnologie testate, esistono già strumenti efficaci per deviare un asteroide di queste dimensioni.
"Vita di Galileo” di Bertolt Brecht, regia di Gabriele Lavia, foto di Tommaso Le Pera, courtesy of Fondazione Teatro della Toscana
La colpa, caro Bruto, non è nelle nostre stelle, Ma in noi stessi, che siamo uomini dappoco. (Giulio Cesare, scena II)
Il rapporto tra astronomia e teatro è una relazione di lunga data, le cui radici culturali sono antiche e profonde. Per secoli, il cielo stellato è stato il palcoscenico sul quale intere generazioni hanno messo in scena storie di vita quotidiana e di miti lasciando alle familiari sagome delle costellazioni il ruolo di attori protagonisti. Qualcosa di indefinibile ci ha condotto alla ricerca delle stesse emozioni, paure, speranze, passioni: lassù nelle profondità del cielo stellato, o quaggiù negli abissi dello spirito umano.
I miti sono diventati leggende, le leggende sono diventate storie, e le storie hanno continuato ad accompagnarci, incarnandosi in forme diverse, ma restando sempre fedeli a quel filo sottile che unisce, oggi come allora, le stelle al palcoscenico.
Quel filo che si è mostrato, a volte, come metafora: similitudini legate alla posizione e al movimento degli astri, comprese un tempo in egual modo dai dotti e dal popolo. Già, in egual modo, perché non dobbiamo dimenticare che se è vero che oggi la luminescenza arancione dell’inquinamento luminoso e quella azzurrognola dei nostri dispositivi personali hanno consegnato all’oblio l’apparenza del cielo stellato, nel lungo viaggio dell’umanità i movimenti delle stelle hanno sempre accompagnato la vita dell’uomo. Sono stati punti di riferimento o strumenti di misura del tempo, ugualmente per il matematico che per il contadino, per il pastore come per il marinaio. Ne è testimone, ad esempio, Shakespeare e il suo teatro, che autore amato dagli aristocratici quanto dal popolo, ha letteralmente costellato le proprie opere di citazioni astronomiche (e astrologiche, nel labile confine di un tempo fra le due discipline).
Ma l’Astronomia in teatro non è stata solo fonte di ispirazione e di metafore: è stata invece anche tema di dialogo raccontato dai personaggi. L’istanza più celebre è di certo Vita di Galileo, opera teatrale di Bertolt Brecht sulla vita e le vicissitudini dello scienziato pisano. Ma guardando più in profondità, scopriamo anche che lo stesso Galileo Galilei, nella sua opera più significativa per la diffusione delle idee della rivoluzione copernicana, ovvero il Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, scelse una forma è vero non concepita specificamente per il teatro, ma ciò nonostante in grado di adattarsi con grande organicità al palcoscenico. Ne ha dato dimostrazione, con incredibile talento, l’attore ed autore come Marco Paolini nel suo ITIS Galileo, ospitato anche ai Laboratori del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Tre personaggi: Simplicio, Salviati, Sagredo e due filosofi, uno aristotelico e uno copernicano, discutono con un nobile veneziano su quale dei due sistemi, geocentrico o eliocentrico, sia quello corretto, sfidandosi con argomentazioni, esperimenti, e arguzie. Teatro allo stato puro!
“Vita di Galileo” di Bertolt Brecht, regia di Gabriele Lavia, foto di Tommaso Le Pera, courtesy of Fondazione Teatro della Toscana
Da questi nobili natali, discendono varie generazioni di “teatro scientifico”, rappresentato in varie e stravaganti forme, partendo da quello più classico con personaggi e intrecci, sino a quello più spontaneo che confina nell’improvvisazione teatrale.
Spesso associato alle attività per i più piccoli, il teatro scientifico è esso stesso divulgazione, uno spazio in cui ogni comunicatore si mette in gioco con il corpo e la parola per trasmettere qualcosa al pubblico. In un simile contesto oggi si può notare come anche le istituzioni abbiano portato avanti la relazione tra teatro e astronomia. Per esempio, recentemente è nato il Gruppo Storie spin-off dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), impegnato nella didattica e divulgazione scientifica attraverso le storie, la letteratura e il teatro.
Cover del Portfolio teatrale INAF, realizzato dal Gruppo Storie in collaborazione con i responsabili INAF degli spettacoli (https://edu.inaf.it/inaf-teatro/)
Le parole di Daria Guidetti, astrofisica e divulgatrice:
«Il nostro gruppo è nato nel 2020 con lo scopo di valorizzare e rendere fruibile il patrimonio artistico-letterario creato negli anni da INAF, nonché di sperimentare nuovi progetti per coinvolgere e interagire con il pubblico e le scuole. Nell’ambito delle nostre attività, abbiamo pubblicato il Portfolio di spettacoli INAF che raccoglie un’ampia gamma di spettacoli scientifici che le varie strutture INAF hanno ideato e messo in scena nell’ultimo decennio, spesso in co-produzione con le realtà associative o le compagnie teatrali del territorio. Rappresenta quindi un’idea strategica nel ramo didattica e divulgazione. Il nostro portfolio comprende più di 30 spettacoli in vari formati, dal teatro classico a quello estemporaneo, passando per la musica, il cinema e la danza, che si differenziano per tema, linguaggio e destinatari, ma tutti con l’obiettivo ambizioso ma realistico di raccontare in modo non convenzionale la meraviglia del Cosmo e la bellezza dell’indagine scientifica».
Perché, come sa chiunque abbia a cuore l’astronomia nella storia e nella cultura, l’Universo è fatto di materia ed energia, ma anche di storie ed emozioni. E le stelle, brillanti nella notte o sul palcoscenico, hanno tanto da raccontare.
Ma io sono costante come la Stella Polare, Che per il suo essere fedele, fissa, e immobile Non ha eguali in tutto il firmamento. I cieli sono trapunti di innumerevoli scintille. Fuochi sono tutte quante, e brilla ciascuna, Ma solo una tra tutte mantiene il suo posto. (Giulio Cesare, Atto III, Scena I)
La sala è avvolta nel buio. Un suono basso, diffuso, penetrante, a metà strada tra il brusio della statica e la vibrazione del basso di un concerto elettronico. Il suono sale, si gonfia, diventa onnipresente. Infine, il buio viene squarciato da un lampo di energia: chiara, tersa, purissima. Poi, la voce: Io sono la Luce.
Questo è l’inizio dell’esperienza, potente e inaspettata, che si è presentata a chi ha partecipato ad una delle iterazioni della mostra Into the (Un)Known. Ma prima di immergerci in un viaggio nel cosmo con il suo creatore, Giannandrea Inchingolo, facciamo un passo indietro.
Fare divulgazione scientifica vuol dire tante cose, e le modalità sono varie quanto sono diverse le persone che la praticano. Ci sono ricercatori e ricercatrici che, in ossequio alla terza missione degli enti di ricerca e delle università, prestano la loro voce per spiegare i loro studi e i loro risultati. Ci sono giornalisti e giornaliste, che dalle pagine delle riviste e attraverso le frequenze delle trasmissioni, prestano la loro penna per raccontare la scienza, le sue notizie, e le sue scoperte. Ci sono animatori ed animatrici, che all’interno dei festival e delle manifestazioni, prestano il loro entusiasmo per coinvolgere il pubblico nel grande gioco della scienza. E, soprattutto negli ultima anni, c’è una nuova generazione di divulgatori e divulgatrici, che sulle piattaforme di social media e negli spazi ibridi della comunicazione, partecipano ad una grande discussione collettiva sulla scienza, i suoi metodi, e il suo ruolo nella società. In questa rubrica, cercherò quindi di coinvolgere alcuni di questi diversi operatori e operatrici della divulgazione, cogliendone per quanto mi riesce gli aspetti interessanti e innovativi Per questo, la mia prima scelta non poteva che essere il lavoro di chi opera a metà strada tra ricerca scientifica ed espressione artistica, cercando sempre nuovi modi per coinvolgere ed emozionare.
Arte e scienza hanno un rapporto che va all’origine di entrambe, nelle profondità dell’animo umano, e nonostante alcuni insistano nel cercare opposizioni tra le due modalità di pensiero e di espressione, la realtà è che una non può esistere senza l’altra. La “bellezza”, qualunque cosa essa sia, alberga nel cuore di entrambe, e per quanto possano apparire diverse nei modi, sono facce della stessa medaglia. Ma il rapporto può essere delicato, per evitare superficialità e fraintendimenti, e deve essere trattato con rispetto sia dell’una che dell’altra. Lo sa bene Giannandrea Inchingolo, ricercatore scientifico e artista digitale, la mente dietro alla mostra Into the (Un)Known, un progetto realizzato presso l’Università di Bologna in collaborazione con INAF Istituto Nazionale di Astrofisica e CINECA, il consorzio interuniversitario per il calcolo ad alte prestazioni, e in particolare con VisitLab, il dipartimento di visualizzazione scientifica dell’ente.
Ho avuto l’occasione di partecipare alla mostra in più occasioni e in setting diversi, e la fortuna di parlare con Giannandrea più volte. La prima impressione è la straordinaria naturalezza con cui parla di entrambi gli ambiti, espressione artistica e astrofisica dei plasmi, che per lui sono entrambe parti inseparabili della sua esperienza. Pur essendo cresciuto in un ambiente familiare culturalmente stimolante e coltivando diversi interessi artistici, Giannandrea ha intrapreso la carriera accademica in maniera abbastanza tradizionale: laurea in fisica dei plasmi all’Università di Pisa, dottorato di ricerca all’Instituto Superior Técnico di Lisbona, ora post-doc all’Università di Bologna. Ma già qui le cose diventano interessanti, perché la sua qualifica diventa “Creative Scientist”, segno che qualcosa di interessante sta succedendo.
Giannandrea la racconta così, con un risata: “Durante il mio dottorato ho passato un anno al MIT, il Massachusetts Institute of Technology, negli Stati Uniti, e sono stato invitato a tenere una piccola conferenza per non addetti ai lavori. È stata un disastro. O meglio, è stata molto interessante, ma i partecipanti alla fine mi hanno confessato di non averci capito molto, ma di essere rimasti affascinati soprattutto dalle immagini: non tanto i grafici, che per chi mastica di scienza sono un modo efficace e sintetico di presentare i risultati, ma dalle immagini che mostravano il comportamento dei campi magnetici nei plasmi astrofisici che stavo studiando. Allora ho iniziato a pensare che forse in quelle immagini c’era qualcosa, un modo di raccontare la scienza in maniera diversa.” Quello ovviamente è stato solo l’inizio, ma già racchiude una parte del lavoro di Giannandrea, la sua intuizione, che poi ha avuto la capacità di trasformare prima in una parte del suo lavoro di dottorato, e poi in un progetto a sé stante, grazie anche al lavoro di altri ricercatori, professori, e collaboratori.
Un lavoro che, grazie alle tecniche di visualizzazione dei dati astrofisici, li racchiuda in una esperienza da fruire con tutti i sensi: la vista, l’udito, il senso del tempo, il fascino della narrazione. Perché la scienza, pur essendo una disciplina affascinante, è spesso vincolata ad un linguaggio complesso, che non tutti parlano, ma che tutti hanno il diritto di ascoltare: l’emozione dell’esperienza artistica diventa così l’alfabeto con cui la scienza si fa conoscere.
Quello che viene fatto quindi è prendere l’enorme quantità di dati numerici prodotti dalle osservazioni e dalle analisi astrofisiche, e darli in pasto ai software di visualizzazione: per lo scienziato, questo serve a “vedere” i dati, ossia disporli in una maniera che lo aiuti a comprenderne il senso; per l’artista, questo diventa anche uno strumento di espressione, in modo che i dati comunichino non solo con gli addetti ai lavori, ma che grazie alla scelta dei colori, dei suoni, delle dimensioni, dei movimenti, i fenomeni fisici che avvengono al di là delle nostre possibilità di percezione possano essere “sperimentati” anche dal pubblico. Perché, e Giannandrea ci tiene estremamente a questo aspetto, tutto ciò che ci arriva durante l’esperienza è frutto della traduzione del dato fisico: tutte le immagini, tutti i suoni, perfino il racconto, ha un riscontro scientifico rigoroso. Questo sigilla la mostra come una vera forma di comunicazione scientifica, meno didascalica e più coinvolgente, che porti le frontiere della ricerca scientifica a disposizione di un pubblico più ampio possibile.
Scienza come fonte di ispirazione dell’arte, ma anche arte come strumento di intuizione per la scienza, perché queste nuove tecniche di visualizzazione immersiva e multisensoriale possono aiutare i ricercatori a comprendere meglio i propri dati, a far scoccare la scintilla della scoperta scientifica. Occhi per vedere l’universo, al di là dei nostri sensi, oltre le nostre percezioni limitate, seguendo le traiettorie della meraviglia e della passione. Per dire, infine: Io sono la Luce.
Oggi si guarda lontano, nel tempo e nello spazio, raccontando le foto che hanno fatto la storia dell’esplorazione spaziale: Blue Marble, The Man on the Moon, Pale Blue Dot, e altre.
C’è anche una delle più famose: la Terra, illuminata a metà, sospesa nel buio oltre l’orizzonte lunare.
Una ragazza la guarda. “Ma è una foto reale? Cioè, non è un fotomontaggio?”
“Assolutamente reale. È stata scattata dall’equipaggio della missione Apollo 8, quando sono ritornati in vista della Terra dopo essere passati per la prima volta dietro alla faccia nascosta della Luna. L’hanno chiamata Earthrise, l’Alba della Terra.”
La guarda di nuovo. Ride. “Wow.”
Ed eccola lì. La scintilla. La sorpresa. La meraviglia.
Non importa se è solo un momento, ma è successo: una consapevolezza che prima non c’era, e adesso c’è. La consapevolezza che viviamo in un universo pieno di bellezza e di stupore, che possiamo vedere cose meravigliose, che possiamo compiere imprese straordinarie. Tutto dentro quel momento. Tutto dentro quella risata.
“Wow.”
Murale (CHEAP/Baumhaus)
Una delle verità che sappiamo, ma che non ci piace raccontare riguardo alla scuola, è che non offre a tutti le stesse possibilità. Lo sappiamo, lo viviamo, ne vediamo le conseguenze. Ma è una cosa che offende in maniera così diretta il nostro senso di giustizia, il nostro ruolo di adulti, che spesso evitiamo di pensarci troppo a lungo o di parlarne in maniera così esplicita. Spesso addossiamo gli effetti di questa situazione ai giovani svogliati, alle famiglie disinteressate, agli insegnati incapaci, ai politici disonesti, voltando lo sguardo da questa realtà sgradita. E poi ci sono gli altri. Quelli che guardano in faccia alle disparità senza ipocrisie, che affrontano il divario formativo senza ambiguità, e lavorano ogni giorno per colmarlo. Gruppi, associazioni, istituti, singoli operatori che si mettono in gioco personalmente per aiutare ragazzi e ragazze ad emanciparsi dalla povertà educativa e sfuggire alla dispersione scolastica.
Dall’ultimo report ISTAT emerge che nel 2020 in Italia la dispersione scolastica (ossia gli studenti e studentesse che non terminano il corso di studi obbligatorio) si attesta intorno al 13%, pari a più di mezzo milione di giovani: un miglioramento rispetto agli anni 2000 nei quali arrivava quasi al 20%, ma è ancora al di sopra della media UE del 10%. A questi vanno aggiunti i dati della “dispersione implicita”, ossia quella dei giovani che non abbandonano gli studi ma li terminano senza aver conseguito i traguardi minimi di competenze previste per il loro corso di studi. Di fronte a questa situazione drammatica, tantissime realtà del sistema scolastico e del mondo dell’educazione si prodigano per arginare quella che è una vera e propria emergenza sociale: non solo per la formazione culturale dei singoli individui, ma per gli effetti che questo ha sulla società in generale, che si trova ad affrontare una realtà sempre più complessa e in rapido cambiamento.
Buchi neri (Paola Pagani)
In questo contesto, in cui mancano a volte le competenze di base, sembra che il ruolo dell’educazione speculativa, e in particolare dell’astronomia e delle scienze dello spazio, debba essere necessariamente marginale. Eppure, non tutti la pensano così. Un movimento di educatori e formatori che pensano che la scienza sia un diritto, non un privilegio, che per andare lontano sia necessario guardare lontano. Che la chiave per il contrasto alla dispersione scolastica non passi solo dall’insegnamento di abilità immediatamente spendibili, ma attraverso la capacità di catturare l’interesse, la fantasia, la curiosità, e l’immaginazione dei giovani, che rischiano di abbandonare il loro percorso scolastico proprio perché non fornisce più stimoli e interessi che possano sollevarli dalla mera esecuzione di compiti e mansioni. Una educazione alla cultura, artistica e scientifica, che possa riabilitarli a guardare oltre, lontano, in alto. Nascono così le iniziative di educazione astronomica contro la dispersione scolastica: laboratori didattici, incontri di ispirazione, attività di gruppo, spesso integrati con percorsi artistici (pittorici, musicali, performativi) per stimolare una visione organica della cultura, senza separazioni artificiali tra le discipline. Si tratta ancora spesso di iniziative di frontiera, spesso curate da educatori visionari e supportate da docenti illuminati. Ma i riscontri sono positivi, e sempre più istituti si dimostrano disponibili a collaborate con esperti esterni che possano portare una prospettiva educativa innovativa. Perché la povertà educativa non è solo mancanza di possibilità, ma anche carenza di motivazione: e le motivazioni non possono essere legate solo all’immediato, soprattutto quando parliamo di ragazzi e ragazze in età evolutiva, per i quali il circuito della ricompensa è principalmente stimolato dal coinvolgimento emotivo piuttosto che dall’utilità pratica (al netto, comunque, del fatto che l’educazione alla scienza, con il suo approccio fondato sullo scetticismo razionale, abbia una innegabile ricaduta per la formazione al pensiero critico).
Astronauta (BAUM Festival/Baumhaus)
Si tratta certamente di uno sforzo, economico per la collettività e strutturale per gli istituti, ma le ricompense posso essere ampie e significative. Non solo dal punto di vista scolastico, ma anche sociale e culturale: una scuola di scienza è una scuola di democrazia. E se l’educazione è un diritto, “allora deve essere di tutti, proprio di tutti, altrimenti chiamateli privilegi.”
Non c’è povero tanto povero che non ne sia il padrone. Il coniglio spaurito ne ha quanto il leone.
Il cielo è di tutti gli occhi, ed ogni occhio, se vuole, si prende la luna intera, le stelle comete, il sole.
Ogni occhio si prende ogni cosa e non manca mai niente: chi guarda il cielo per ultimo non lo trova meno splendente.
Spiegatemi voi dunque, in prosa od in versetti, perché il cielo è uno solo e la terra è tutta a pezzetti.
Copertina del primo numero di L'Astronomie
Data: 1882
Fonte: Archivio della Società Astronomica di Francia
La Storia delle Riviste di Divulgazione Astronomica
La divulgazione astronomica è antica quanto l’astronomia stessa. Anzi, in un certo senso è precedente, almeno per quanto riguarda l’astronomia scientifica come la intendiamo oggi. Lo spettacolo del cielo notturno è stato da sempre fonte di meraviglia e di interesse, e fin dall’alba dei tempi le conoscenze erano raccontate e tramandate da chi ne era custode a tutto il resto della comunità.
Queste conoscenze, che all’atto pratico erano un miscuglio di osservazioni empiriche, misurazioni rudimentali, consigli agricoli, miti della creazione, e racconti morali, ci appaiono oggi quanto di meno scientifico possa essere, ma non dobbiamo mai dimenticare che rappresentavano il miglior tentativo a disposizione all’epoca di trovare un senso e un ordine nella realtà, ed erano frutto dello stesso desiderio di conoscenza che accomuna ancora oggi gli scienziati e le scienziate.
Al contrario dello studio delle trasformazioni della materia nei primi laboratori alchemici, o dell’esplorazione dei meandri dei corpi umani nei teatri anatomici, la conoscenza dei cieli non ha mai posseduto la stessa aura di pericolo innaturale che aleggiava intorno a queste altre pratiche, e mente certamente agli astronomi/astrologi del passato venivano riconosciuti saperi segreti, spesso non portavano su di sé il marchio sinistro che le altre discipline pre-scientifiche imprimevano ai loro praticanti. Il racconto dei miti e delle leggende del cielo è sempre stato quindi un aspetto assolutamente naturale dell’astronomia, e ha costituito nel tempo un fondamento culturale robusto su cui si è inserita quella che oggi chiameremo divulgazione astronomica.
In senso più stretto, la divulgazione scientifica si può dire che sia nata al tempo dell’Illuminismo. Prima di allora, la “filosofia naturale” era oggetto di interesse per le classi elevate, e faceva parte degli studi a cui si potevano dedicare gli aristocratici e in generale gli intellettuali dell’epoca. Il termine “scienza”, come lo intendiamo oggi, non esisteva ancora, basti pensare che lo stesso Isaac Newton intitola Principi matematici di filosofia naturale quello che per noi oggi è ovviamente un trattato di fisica, seppur attraverso la cornice culturale dell’epoca. Ma ancora non si poteva parlare di divulgazione scientifica. È stato solo nell’Ottocento che i progressi di quella che iniziava ad essere chiamata “scienza”, come la locomotiva a vapore o l’illuminazione elettrica, divennero così chiari e pervasivi che cominciò a nascere l’idea che la conoscenza scientifica potesse essere di interesse pubblico.
John Herschel Data: 1846 Fonte: The Year-book of Facts in Science and Art By John Timbs
Anche in questo caso, gli astronomi avevano evidentemente lo sguardo lungo in questo campo. Già intorno al 1830, l’astronomo inglese John Herschel scriveva in una lettera come fosse necessario per la collettività “assimilare ciò che oggi è conosciuto in ciascuna delle branche della scienza […] in modo da avere una visione complessiva di cosa già è stato compiuto, e di cosa resta da compiere.” In questo contesto, le istituzioni scientifiche come l’Accademia Nazionale delle Scienze americana o l’Associazione Britannica per l’Avanzamento della Scienza, iniziarono a pubblicare riviste e opuscoli per comunicare le nuove scoperte. Bisogna qui distinguere due elementi, anche se spesso in questo periodo non era così facile separarli: i veri e propri “giornali scientifici” (science journals), che si occupano di pubblicare nuovi studi e ricerche sottoposte alla revisione paritaria, e che sono destinati alla comunità dei ricercatori per contribuire al capitale globale delle conoscenze scientifiche, e le “riviste scientifiche” (science magazines), che oggi chiameremmo di divulgazione scientifica, che invece erano destinati al pubblico, per soddisfarne la curiosità riguardo alla scienza ed arricchirne la cultura e l’educazione.
Copertina del primo numero di Scientific American Data: 1845 Fonte: Archivio Scientific American
Gli avanzamenti tecnologici permisero di aumentare in maniera esponenziale la tiratura delle stampe, contribuendo quindi a diffondere anche questo genere di pubblicazioni, abbassando i prezzi e dando la possibilità anche alle classi meno abbienti di accedere alla lettura di giornali e riviste. Questo si trasformò in una vera e propria esplosione della carta stampata, dando un contributo significato alla crescita culturale delle classi operaie e proletarie. A questo periodo risale ad esmpio il Penny Magazine (la “rivista da un penny”), destinato a soddisfare la curiosità del pubblico sulle nuove scoperte della scienza e sulle nuove invenzioni della tecnica. Il grande successo di queste riviste di “divulgazione” portò quindi nella seconda metà dell’Ottocento ad una fioritura di titoli, alcuni dei quali conosciamo ancora oggi: Scientific American (1845), Popular Science (1872), National Geographics (1888). Per quanto riguarda le scienze del cielo, sono da ricordare The Observatory (1877) e Popular Astronomy (1893), entrambi in lingua inglese, e L’Astronomie (1883), fondata dall’astronomo francese Camille Flammarion. In Italia, ci si perdonerà certamente la citazione della rivista storica Coelum (1931), fondata dall’astronomo triestino e celebrato direttore dell’Osservatorio Astronomico di Bologna, Guido Horn d’Arturo.
Copertina del primo numero di L’Astronomie Data: 1882 Fonte: Archivio della Società Astronomica di Francia
Le riviste di divulgazione astronomica hanno conosciuto negli anni alterne vicende, ma sono rimaste tuttavia un punto di riferimento per la diffusione della cultura e delle scoperte astronomiche per il grande pubblico. Ma, come l’invenzione della macchina rotativa ha portato all’esplosione della carta stampata, così in tempi molto più recenti, la diffusione dei sistemi di comunicazione digitale e l’utilizzo dei dispositivi di accesso personale come tablet e cellulari hanno lanciato una nuova rivoluzione della comunicazione, compresa la divulgazione. In un certo senso si poteva pensare che questa rivoluzione sia iniziata in realtà con la radio e la televisione, ma in effetti questi sistemi di comunicazione erano più rigidi e monodirezionali, e avevamo affiancato ma non soppiantato la carta stampata. I siti internet, e ancora più recentemente le piattaforme social, hanno invece dato un colpo durissimo alle tradizionali riviste di divulgazione. In un’era caratterizzata da una comunicazione sempre più rapida, interattiva, sincopata, partecipativa, è lecito domandarsi il futuro della divulgazione attraverso canali così lenti e tradizionali.
Copertina del primo numero di National Geographic Data: 1888 Fonte: Archivio National GeographicCopertina del primo numero di Popular Science Data: 1872 Fonte: Archivio Popular Science
Tuttavia, così come la velocità della comunicazione digitale ha portato a riscoprire e rivendicare il diritto alla lentezza, alla riflessione, alla disconnessione dal leviatano digitale che ci fagocita in ogni istante, anche per quanto riguarda la divulgazione scientifica c’è ancora spazio per un modo diverso di comunicare. Una divulgazione che non si metta in competizione con le piattaforme social, ma che invece le completi e le integri, dando ai lettori la possibilità di approfondire, di rileggere e, come ha avuto la lungimiranza di scrivere John Herschel quasi 200 anni fa, di “assimilare ciò che oggi è conosciuto […] in modo da avere una visione complessiva […] di cosa resta da compiere.” In contrasto ad una comunicazione votata al “consumo” costante, una visione della divulgazione che si metta invece nella prospettiva della “conservazione”. Perché per allungare i rami verso il cielo, è necessario avere radici solide, robuste, lente. E perché no, fatte di cellulosa.
Trovare soluzioni realistiche tra inquinamento luminoso e illuminazione del patrimonio culturale.
Quando parliamo di inquinamento luminoso, ci sembra naturale metterci nella prospettiva degli enormi problemi che questo crea alle osservazioni del cielo. A causa delle diffusione sempre più aggressiva delle luci artificiali, non solo astronomi e astronome incontrano crescenti difficoltà ad osservare gli oggetti celesti più deboli, ma anche tutti i cittadini e le cittadine si trovano derubati della possibilità di ammirare il cielo stellato nella sua reale bellezza. Queste sono critiche assolutamente corrette, così come comprensibili sono le relative proteste.
Ma ogni volta che ci approcciamo ad un problema con la reale intenzione di risolverlo, abbiamo il dovere di considerare in maniera seria e obiettiva le ragioni che ne stanno alla base, per trovare la soluzione più consona (e quindi più efficace!). Per quanto siano corrette le obiezioni sulla proliferazione delle fonti di luce artificiale, è necessario trovare una soluzione che sia applicabile realtà alle esigenze culturali e di promozione del territorio.
Empire state Biulgind New York le luci riflesse sul vapore acqueo dell’atmosfera creano un velo arancione Foto di Charlie Brown
La principale causa dell’inquinamento luminoso è l’illuminazione stradale: nel corso degli anni numerose ricerche hanno cercato di misurare in maniera quantitativa come l’illuminazione artificiale influenzi una serie di metriche che riguardano la sicurezza, come il numero di incidenti nel traffico veicolare e pedonale, o la probabilità di comportamenti criminali contro le persone e contro la proprietà, ma finora studi diversi hanno trovato disposte differenti (si veda ad esempio il report Artificial Light at Night: State of the Science 2022, sezione Traffic safety and crime). Tuttavia, anche in assenza di risposte definitive sulla correlazione tra illuminazione stradale e sicurezza, ciò non toglie che sia possibile (e in relazione al problema dell’inquinamento luminoso, auspicabile) l’implementazione di misure che, pur non riducendo l’illuminazione al livello del suolo, limitano in maniera robusta il flusso luminoso verso l’alto. Anche la semplice applicazione alle luci stradali di una copertura superiore che direzioni tutto il fascio luminoso verso il basso avrebbe un impatto significativo sull’inquinamento luminoso; un’altra possibilità sarebbe inoltre quella di attuare interventi per rendere meno riflettenti le superfici esterne (ad esempio la pavimentazione stradale e le pareti degli edifici) e ridurre così la luce riflessa verso l’alto. In entrambi i casi, si andrebbe ad attenuare il fenomeno dello skyglow, ossia della luce che si diffonde verso l’alto e viene successivamente riflessa e diffusa dalle particelle disperse nell’atmosfera (per tutti gli approfondimenti leggi l’articolo a pagina ??? dedicato all’Inquinamento Luminoso).
Ma c’è un altro aspetto dell’illuminazione pubblica, che non è legata alla sicurezza ma fa parte comunque della relazione che si instaura tra cittadini e spazio pubblico, ed è quella dell’illuminazione del patrimonio culturale architettonico quali monumenti, edifici pubblici, e palazzi storici. Un aspetto sul quale ci fermiamo raramente a riflettere: o meglio, ci riflettiamo in momenti diversi, e spesso con risultati diversi, a seconda del punto di vista che ci troviamo ad assumere. Come osservatori e osservatrici del cielo, rivendichiamo con giustizia il diritto ad avere cieli bui per godere dello spettacolo della notte stellata; altresì come cittadini e cittadine di uno dei Paesi a vocazione turistica con la più alta concentrazione mondiale di patrimonio culturale, ci aspettiamo che l’illuminazione notturna metta in risalto il fascino delle nostre architetture storiche nelle città e nei borghi. Sono entrambi approcci con un peso significativo, e che si portano dietro implicazioni sul valore che diamo ad aspetti diversi della nostra società: storia, cultura, natura, economia, identità.
La necessità di conciliare queste due tensioni non è sfuggita a chi si occupa di accesso e valorizzazione del patrimonio culturale, e diverse amministrazioni si sono mosse per includere queste considerazioni nelle azioni di installazione, rinnovamento, o modifica dei sistemi di illuminazione dei monumenti ed edifici pubblici. Anche l’UNESCO, l’organizzazione delle Nazioni Unite per l’educazione, la scienza e la cultura, ha portato avanti una lunga e approfondita riflessione sul tema, sviluppando una serie di linee guida di riferimento sulle quali confrontarsi. Alcune di queste raccomandazioni sono inserite nel compendio Alternative Ways of Lighting the UNESCO Sites in occasione dell’Anno Internazionale della Luce (2015):
L’illuminazione non deve compromettere la relazione dell’edificio con l’ambiente. Numerosi siti storici e culturali sono caratterizzati da una relazione profonda con l’ambiente naturale e con la possibilità di osservare il cielo stellato. Questo vale in particolar modo per strutture edificate secondo precise direzioni geografiche o in modo da allinearsi con specifici eventi astronomici;
I monumenti non dovrebbero mai essere illuminati dal basso verso l’alto, fatta eccezioni per edifici storici che non permettono alternative. In questo caso, il fascio luminoso dovrebbe essere intercettato completamente dalle pareti dell’edificio, in modo da evitare luci spurie in direzione del cielo;
I sistemi di illuminazione dovrebbero essere sempre spenti quanto non necessari alla loro funzione, e l’illuminazione dovrebbe essere variabile per adattarsi (per intensità e colorazione) a diverse condizioni ambientali. Questi sistemi di spegnimento e variazione dovrebbero per quanto possibile essere automatici, per garantirne la funzionalità in ogni occasione;
Tale illuminazione deve essere evitata il più possibile in ambienti rurali o naturali, dove può essere una fonte di disturbo per la fauna notturna locale e per l’integrità del paesaggio.
Apod Astronomical Picture of the Day di Foto di Jeff Dai (TWAN) del 16 maggio 2019 mostra la differenza di cielo in funzione di un uso differente dell’illuminazione
Si tratta di raccomandazioni di buon senso, ma che forniscono una base di riflessione per gli interventi specifici nei diversi ambienti e territori. Queste indicazioni possono essere messe in atto attraverso soluzioni tecniche sull’impianto di illuminazione, ma resta chiaro che la scelta di farlo è un atto politico, e come tale può (e deve!) essere influenzato dalla voce della collettività. Probabilmente conosciamo tutti esempi poco virtuosi in questo ambito, e per questo risulta assolutamente necessario comunicare non solo i problemi, ma soprattutto che i problemi sono risolvibili, e possono trovare soluzioni comuni tra le diverse necessità. Per colmare, senza riempire, lo spazio di luce tra cielo e terra.
Che i pianeti siano grandi lo sappiamo tutti; che siano lontani, anche di più. Ma per la maggior parte di noi, se dovessimo dire di aver compreso, realmente, effettivamente, le dimensioni enormi dei corpi celesti, e le distanze incommensurabili che li separano, probabilmente sarebbe una bugia.
Sistema Solare Casalingo di Pierdomenico Memeo
Non dobbiamo prendercela a male: non è colpa nostra: queste grandezze e queste distanze sono così smisurate, sono così lontane dalla nostra esperienza comune, che è impossibile afferrarle se non in maniera puramente astratta. Se vogliamo, questo già di suo è un fatto straordinario: la matematica ci permette di padroneggiare numeri completamente al di fuori della nostra esperienza, e usarli per descrivere la realtà intorno a noi. Tuttavia, specialmente nelle età dello sviluppo, avere un aggancio con l’esperienza quotidiana è un importante fattore di supporto per ancorare alcuni concetti troppo astratti, e interiorizzare alcune rappresentazioni della realtà che altrimenti rischiano di essere assorbite solo superficialmente.
Per il Sistema Solare, questo aiuto può venire in due modi: per la grandezza relativa dei pianeti, e per le distanze tra le orbite degli stessi.
Le grandezze relative dei pianeti sono spesso rappresentate in maniera corretta sui libri di testo (anche se non sempre): ma si tratta comunque in ogni caso di immagini bidimensionali. Per fissare nella mente le grandezze relative degli oggetti, è invece molto più efficace utilizzare oggetti reali. In questo modo, oltre alla vista, possiamo stimolare tutta un’altra serie di canali (percezione spaziale tridimensionale, componente tattile, sensazione del peso) che contribuiranno a rendere più “reale” l’esperienza, e quindi molto più profonda l’impressione lasciata dall’idea. Questo si può fare, in prima approssimazione, in maniera molto facile: esistono certamente sussidi didattici ricchi di dettagli che possono essere acquistati, ma è possibile farlo anche semplicemente con oggetti quotidiani. In particolare per le classi delle Scuole Primarie, può essere una attività partecipata e divertente, da realizzare con pochissima difficoltà, raccogliendo oggetti che si possono trovare in casa come biglie, palline, e palloni di dimensioni appropriate; oppure utilizzando bacche e frutti, anche questi con le giuste grandezze relative. La rete è ricca di suggerimenti e idee in questo senso. Oppure, per le classi più avanzate delle Scuole Secondarie di Secondo Grado, può diventare un progetto di più lungo respiro in cui i vari pianeti vengono realizzati in scala corretta con sfere di materiale vario (polistirene, cartapesta, ecc) e dipinte con i colori corretti (magari pianificandolo come progetto interdisciplinare), sfruttando inoltre l’occasione per integrare informazioni sulla composizione delle atmosfere dei pianeti e le loro caratteristiche chimiche.
Giove in Strada. Crediti Alessio Zanol
Per le distanze tra le orbite dei pianeti, specialmente in ambito didattico, le cose si fanno più complicate. Per mantenere le corrette dimensioni relative dei pianeti, infatti, sono necessarie distanze molto ampie, difficilmente replicabili in un plesso scolastico. Ad esempio, se vogliamo rappresentare la grandezza di Mercurio, il più piccolo tra i pianeti, con una sferetta dal diametro di 1 millimetro (considerando questa la dimensione minima perché il modello fisico del pianeta sia un oggetto da toccare con le mani), allora l’orbita di Nettuno, il più lontano dei pianeti, sarà correttamente posizionata a circa 922 metri dal Sole (914 metri per il perielio, 930 metri per l’afelio, più precisamente). Il Sole, per confronto, sarebbe una sfera di 28,5 centimetri di diametro. Ci sono quindi diverse soluzioni che è possibile considerare.
Giove e Classe: Alessio Zanol
La prima, e certamente la più semplice, è quella dell’auto-costruzione: in rete si trovano diverse risorse didattiche (anche in italiano, comprese quelle di EduINAF, il magazine di didattica e divulgazione dell’Istituto Nazionale di Astrofisica). Alla semplicità dei materiali e alla possibilità di realizzarlo in loco si contrappone però la grandezza del modello, quasi un chilometro in totale: una distanza che molti istituti avrebbero difficoltà a rappresentare all’interno delle proprie pertinenze. La seconda, all’estremo opposto, è quello di organizzare una visita esterna ad un modello già costruito. Ne esistono diversi in Italia, in genere realizzati da osservatori astronomici o associazioni di astrofili, che solitamente si occupano anche di accompagnare scolaresche in visita lungo il percorso (in rete è facile trovare contatti e informazioni). Il vantaggio è ovviamente la buona realizzazione tecnica, ma d’altro canto le distanze da percorrere per raggiungere la struttura possono essere problematiche dal punto di vista logistico. Una terza soluzione, intermedia possiamo dire, è quella di appoggiarsi alla collaborazione di esperti esterni, che possano realizzare un percorso in un luogo vicino alla Scuola (ma non necessariamente all’interno di essa), accompagnando le classi in una “passeggiata spaziale”, specialmente se questa è legata ai luoghi riconoscibili del territorio (paese, quartiere) in cui la Scuola è situata: un modo per legare indissolubilmente una esperienza quotidiana come passeggiare nel vicinato con l’idea delle grandi distanze dello spazio interplanetario (anche in questo caso, in rete è possibile trovare contatti e informazioni).
Infine, per concludere: per quanto validi, tutti i modelli didattici del sistema solare realizzati nelle modalità descritte presentano delle criticità. La prima e più problematica, è che per motivi di opportunità pratica questi percorsi rappresentano quasi sempre i pianeti perfettamente allineati fra loro, un evento che statisticamente non avverrà mai nella vita del nostro Sistema Solare. Questo è spesso fonte di confusione. Un altro è che nel posizionare i pianeti, ci si dimentica spesso che le orbite sono traiettorie su un piano, e quindi il modello di Sistema Solare dovrebbe estendersi in modo circolare intorno al Sole, occupando quindi una superficie estremamente più ampia rispetto alla “striscia” che spesso viene rappresentata. Tuttavia, pur consapevoli dei difetti, queste attività sono comunque utili per dissipare alcune concettualizzazioni errate della realtà del nostro Sistema Solare.
Per chi si affaccia allo studio dell’astronomia, ci sono domande che riceviamo con piacere, perfino con entusiasmo, e altre che generalmente riceviamo con più circospezione: tra queste ultime, c’è una domanda che suona più o meno così: “come è nato l’universo?”. Una domanda abbastanza comune, forse perfino banale nella sua semplicità. E allora, perché questa piccola tensione ogni volta che la sentiamo?
Perché, ovviamente, questa non è una semplice domanda, ma un vero e proprio labirinto epistemologico. Non solo per la difficoltà intrinseca di definire cosa intendiamo esattamente con “universo”, ma anche perché possono esistere infiniti modi di interpretare questa domanda, da quello più strettamente scientifico: “quali sono le attuali conoscenze cosmologiche riguardo l’origine dell’universo così come lo osserviamo?”; a quello più ampio e filosofico: “perché esiste qualcosa invece che niente?”, per dirla con Leibniz. Questa ambiguità, semantica ed epistemologica, genera inevitabilmente un certa dose di confusione, specialmente perché i vari ambiti della conoscenza non sono sempre chiaramente demarcati all’interno del discorso. Le risposte possono quindi essere non solo molteplici, a seconda del modo in cui viene interpretata la domanda, ma poliedriche, mescolando insieme frammenti diversi in un caleidoscopio di riflessi e di rimandi che spesso risulta difficile da separare anche per il più accorto degli osservatori.
Robert A. Millikan, Georges Lemaitre e Albert Einstein in una foto al California Institute of Technology, January 1933 COPYRIGHT: Pubblico dominio
Quando ci domandiamo “come è nato l’universo?” non stiamo infatti ponendo semplicemente una domanda sulla natura della realtà, ma la stiamo interpretando attraverso i riflessi prismatici della nostra identità: culturale, sociale, religiosa, mentale, perfino linguistica. Di conseguenza, anche quando ci applichiamo con severità per rispon dere limitandoci al consenso della comunità scientifica sulle conoscenze attuali riguardo l’origine e l’evoluzione dell’universo, siamo pienamente consapevoli delle infinite possibilità di fraintendimenti. Per questo, è sempre apparso straordinariamente affascinante (e meravigliosamente ironico) che il modello cosmologico attualmente preferito per descrivere la nascita dell’universo sia stato pensato, primo fra tutti, da un uomo in egual misura di fede e di scienza… e che lo stesso uomo abbia successivamente voluto rimarcare in più occasioni l’irriducibile differenza tra indagine scientifica e sentimento religioso.
Nato nella città belga di Charleroi nel 1894, Georges Edouard Lemaître fu uno scienziato straordinariamente rigoroso ma al tempo stesso profondamente religioso, portando avanti contemporaneamente entrambi gli aspetti della sua personalità: ottenuto il dottorato in matematica a 25 anni, fu ordinato sacerdote (presbitero) della Chiesa Cattolica dopo soli tre anni. Folgorato dalla teoria della relatività generale di Albert Einstein, si concentrò sugli aspetti matematici, pubblicando nel 1927 un articolo intitolato “Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques” (“Un universo omogeneo di massa costante e di raggio crescente che tiene conto della velocità radiale delle nebulose extragalattiche”) nel quale non solo sollevava, in modo indipendente da quanto fatto da Aleksandr Fridman alcuni anni prima l’ipotesi dell’espansione dell’universo partendo dalle fondamenta matematiche della teoria della relatività generale, ma deduceva correttamente che lo spostamento verso il rosso della luce che giunge a noi dalle galassie più lontane, misurato da Hubble negli anni precedenti, fosse una dimostrazione sperimentale di questa espansione dell’universo.
Il Veicolo di Trasferimento Automatizzato (ATV) battezzato “Georges Lemaitre” mentre si avvicina alla Stazione Spaziale Internazionale nel 2014. COPYRIGHT: NASA
Successivamente, nel 1931, in una comunicazione alla rivista Nature dal titolo “The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory”, portando all’indietro nel tempo l’idea dell’espansione dell’universo, il sacerdote belga si spinse a fare queste riflessioni: “Se andiamo indietro nel corso del tempo, troveremo sempre meno quanti, finché non troveremo tutta l’energia dell’Universo impacchettata in pochi di questi, o addirittura in uno solo. […] Se il mondo è cominciato con un singolo quanto, i concetti stessi di spazio e tempo cesserebbero completamente di avere alcun senso al momento dell’inizio; […] Se questo suggerimento è corretto, l’inizio del mondo è avvenuto appena prima dell’inizio dello spazio e del tempo.” Questa idea, che verrà battezzata in seguito da Lemaitre come “ipotesi dell’atomo primordiale”, contiene in sé quella che è ancora oggi la visione dominante dell’origine dell’universo: il modello cosmologico del Big Bang che descrive l’espansione dell’universo a partire da una “singolarità primordiale” che conteneva al suo interno tutta l’energia che ritroviamo oggi nell’universo.
Non è difficile ravvedere, in questa visione dell’origine dell’universo a partire da un evento cosmogonico incommensurabilmente energetico, un riflesso del racconto della Genesi che descrive la creazione dell’universo da parte della Divinità. Sarebbe quindi fin troppo facile immaginare come la cultura, la tradizione, forse anche il sentimento religioso di Lemaître abbia avuto un ruolo fondamentale nell’intuizione che ha portato alla formulazione dell’ipotesi dell’atomo primordiale e quindi del modello cosmologico del Big Bang. E invece, negli anni successivi, fu Lemaître stesso a rimarcare in diverse occasioni come lui considerasse il suo percorso scientifico totalmente separato dal suo cammino religioso.
Nella sua opinione, la teoria del Big Bang non offriva né una conferma né una contraddizione rispetto alla sua fede nella Bibbia: anzi, ogni somiglianza doveva essere trattata con estrema cautela, proprio per non cadere in facili fraintendimenti. Questa cautela si manifesterà perfino nelle interlocuzioni con Papa Pio XII: in un discorso del 1951 all’Accademia Pontificia delle Scienze, infatti, il Pontefice aveva notato come le teorie cosmologiche che stavano accumulando sostegno in quel periodo avessero dei tratti in comune con il racconto biblico. “Pare davvero che la scienza odierna, risalendo d’un tratto milioni di secoli, sia riuscita a farsi testimone di quel primordiale «Fiat lux», allorché dal nulla proruppe con la materia un mare di luce e di radiazioni, mentre le particelle degli elementi chimici si scissero e si riunirono in milioni di galassie.”
“L’Hypothèse de l’Atome primitif” Georges Lemaître (1946); collezione del Museo L, Louvain-la-Neuve, Belgio COPYRIGHT: CC 4.0 foto di JoJan
Tuttavia, in discorsi successivi, quel particolare passaggio non è stato più pronunciato: e sebbene le circostanze siano aneddotiche, ci sono ragioni di pensare che sia stato proprio Lemaître, in alcuni incontri in preparazione per un suo intervento al Congresso Mondiale di Astronomia del 1952, a scoraggiare il Papa dall’inseguire facili visioni “concordiste” tra scienza e fede. Secondo il sacerdote belga, infatti, abbracciando una creazione “naturale” dell’universo, campo di studio e di indagine della scienza, si rischiava di confondere, e in definitiva indebolire, tutto l’impianto teologico di una creazione “sovrannaturale” del cosmo, patrimonio esclusivo della dottrina e della rivelazione. Non stupisce quindi che proprio un uomo in egual misura di fede e di scienza sia stato una delle voci più autorevoli sulla separazione tra indagine scientifica e sentimento religioso.
E così anche noi, qualunque siano le nostre convinzioni sulla realtà ultima dell’universo, ci sentiamo forse un po’ meno soli quando, come persone che si occupano di astronomia, sperimentiamo quella piccola tensione di fronte alla domanda “come è nato l’universo?”
Un gruppo di ragazzi siciliani ha realizzato TOGETHER UNIVERSE UN VIAGGIO VERSO L’INFINITO, documentario di astronomia composto da 3 puntate di circa 50 minuti ciascuna. Un progetto amatoriale e no profit che accompagna lo spettatore in una missione intergalattica a bordo di un’astronave.
L’idea nasce da Salvatore Lanza, videomaker, appassionato di astronomia e da sempre impegnato, insieme ad un gruppo di fedeli compagni, a far conoscere le meraviglie sconosciute del proprio territorio dove si trova Aliminusa un piccolo paesino di circa 1300 abitanti dell’entroterra palermitano, circondato da boschi, campi di grano, oliveti e paesaggi dai colori straordinari. Durante una delle tante uscite dedicate alla montagna e alla fotografia, dedicando attenzione alla Luna, Salvatore si perde in pensieri che spesso rapiscono gli appassionati di astronomia: stelle lontane, pianeti misteriosi, forse di vita inaspettate. Senza forse accorgersi di star parlando ad alta voce, pronuncia alcune parole “Sarebbe bello fare un viaggio verso i mondi lontani.. anche fosse solo un film”. Nel silenzio generale piombato sul gruppo, Pino Dolce torna con i piedi per terra: “Come si fa senza uno studio di produzione?”.
Il germe dell’idea oramai era stato seminato e come se non bastasse a fomentare l’impresa contribuì l’entusiasmo della nipotina di Salvatore: “Zio se vai un viaggio fra le stelle mi porti?” Da quale momento Salvatore iniziò a buttar giù idee che dopo qualche settimana presentò ai propri amici catturando subito l’attenzione e la disponibilità a partecipare di tutti. Le idee di Salvatore sono molto chiare: il documentario avrà interviste e personaggi narranti a spiegare le immagini, una trama e una sceneggiatura.
Nella foto da sx a dx Gianfranco Nogara, Salvatore Lanza, Pino Dolce.
Il gruppo si mette al lavoro nell’estate del 2016, alcuni membri prestando le proprie voci ai personaggi, altri prepararono uno studio e ciò che serviva trasformando un piccolo garage in piccolo set cinematografico ed improvvisandosi tecnici luci, audio e così via. Senza avere attrezzature e conoscenze tecniche cinematografiche professionali e senza avere una società di produzione e soprattutto non avendo nessun bugdet, ma solo con qualche risparmio messo da parte il progetto ha iniziato a prendere forma. Tramite l’utilizzo di alcuni modelli di base si realizzano 5 personaggi in 3D affiancati da due bambini i protagonisti della sceneggiatura: “Due bambini immaginano di fare un viaggio attraverso il cosmo… Mentre giocano in un parco, appare un robottino alieno che li invita su un’astronave dove li attendono altri 4 personaggi che li coinvolgeranno alla scoperta delle meraviglie dell’Universo.”
Pino Dolce, Salvatore Lanza, Salvatore Minerva.
Salvatore aveva promesso alla sua nipotina un giro sull’astronave giusto? Sofia interpreterà la parte di uno dei due bambini mentre Francesco figlio del suo amico fotografo sarà l’altro. Il green screen alla fine sarà grande ben 30 metri quadri anche se nella scena iniziale la partenza sarà posiziona nel luogo, il bosco, dove l’idea ebbe origine. Non potendo contare su attrezzature professionali le riprese e il rendering delle immagini richiederanno diversi mesi. Nonostante i buoni propositi e l’entusiasmo però, nel 2018 il progetto ha una battuta di arresto, fare il rendering di tutta la sceneggiatura è praticamente impossibile e la tentazione di mollare dilaga, anche scoraggiati dai consigli ricevuti dagli esperti. Tuttavia Salvatore non si arrende e la sera davanti al computer continua a lavorare inserendo idee nuove, come sfruttare contenuti stock di terze parti in modo da rimpiazzare alcune sequenze impossibili da renderizzare con le proprie attrezzature. A rafforzare gli animi contribuì l’arrivo di una gattina, trovata per caso, con l’abitudine di smettere di miagolare solo se davanti allo schermo durante le ore di montaggio.. motivo in più per non mollare. Nel 2020 la pandemia non aiuta costringendo tutti a lavorare distanti eppure nel frattempo alcuni artisti contattati tramite il web si rendono disponibili, come gli speaker Alex Martinelli, Chiara Chines, Maria Elena Mandelli con le loro voci e altri che hanno prestato il loro aiuto, il progetto insomma riprende lo slancio e viene portato quasi al termine.
Lo studio in costruzione mentre si realizza il green screen.
Sempre nel 2020 un incendio distrugge parte del bosco in cui erano state girate le prime scene, una distruzione immensa che ha cambiato per sempre il volto al territorio, così le riprese fatte in quei luoghi acquisiranno un valore immenso rendendole uniche in un bosco ancora in tutto il suo splendore. È proprio in seguito a questo grave incidente che la seconda puntata verrà dedicata ad un messaggio importante per la salvaguardia del nostro pianeta, partendo dall’esempio di un pianeta immaginario in cui la civiltà che lo popolava non ha saputo mantenere in vita il proprio ecosistema. Una scena molto toccante.
Backstage delle riprese dei bambini
Nel 2021 e 2022 saranno aggiunte le ultime animazioni e completato il progetto sarà reso disponibile gratuitamente per tutti. Nonostante mille difficoltà tante ore di lavoro, il gruppo di ragazzi composto da Salvatore Lanza, Clara Notaro, Daniele Baldi, Eugenia Muscarella, Gianfranco Nogara, Francesco Dolce, Giusi Dolce, Pino Dolce, Sara Andolina, Sofia Godezia, ce l’ha fatta!
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I Personaggi
Prima di entrare nel merito del documentario è giusto entrare in contatto con i protagonisti di “TOGETHER UNIVERSE un viaggio verso l’infinito” saranno infatti proprio loro a dare vita alla narrazione in base ai ruoli assegnati durante la missione e alle singole personalità. Sebbene infatti graficamente i protagonisti della storia siano estratti da alcuni modelli base, con un attento e minuzioso lavoro ad ognuno di essi è stata assegnata un personalità che si è tentato di trasmettere attraverso toni ed espressioni vocali ma anche con gesti caratteristici. Cerchiamo di conoscerli meglio. Il comandante della nave spaziale è Clara, anni 30, caratterialmente molto forte, attenta all’ambiente e rispettosa, a lei sarà assegnato il ruolo di condurre il viaggio decidendo destinazioni e portando ordine nella squadra. A dare la voce a Clara è Chiara Chines, conduttrice radiofonica presso Radio Studio Centrale emittente di Catania. Ad affiancare Clara nel difficile ruolo di guida troviamo un’altra figura femminile, Sophia, comandante in seconda della nave. Di qualche anno più grande del suo superiore si dedicherà a spiegare alcuni principali concetti tecnologici e tecnici delle missioni, diciamo l’aspetto più ingegneristico.
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Nonostante non ami scherzare grazie alla sua serietà e competenza si rivelerà un elemento fondamentale per la buona riuscita della missione. Segni particolari: ordinatissima! La voce del personaggio è prestata da Giusi Dolce amica del progetto. La più piccola dei membri dell’equipaggio ha solo 20 anni. Veronica è scherzosa e affabile e con la sua dolcezza sarà la prima ad instaurare un rapporto speciale con i bambini, i veri viaggiatori dello spazio. Questa volta la voce del doppiaggio è di Clara Notaro di Montemaggiore Belsito, altra amica del progetto, insomma ognuno si è prestato volentieri offrendo il massimo della disponibilità. Pilota abilissimo e viaggiatore solitario e sognatore entra in scena anche Elios di 30 anni. A bordo della sua mini navicella veloce e pratica riuscirà ad accompagnare l’equipaggio nei luoghi di più difficile accesso sulle superfici dei pianeti e altri oggetti. Narrato come appassionato di serie di cartoni degli anni 80 e film con supereroi è doppiato dal vocalist di professione Alex Martinelli.
Non mancano personaggi più fantasiosi come JP il robottino assistente di Elios, un’intelligenza artificiale fuori dal comune, simpatico e soprattutto vivace, ha una cameretta personale nella navicella di Elios, mette tutto sottosopra, e vorrebbe assomigliare al suo capo. Anche lui ama gli anni 80: videogiochi e i computer e il suo sogno è diventare musicista perché adora la musica anni 90. Akemi, outsider indipendente dell’equipaggio coetanea di Elios ha anche essa una sua navicella. La sua figura è stata introdotta per approfondire gli argomenti trattati nella narrazione principale. Insieme a JP sono i protagonisti di sotto episodi dedicati a temi specifici. Ed infine, anche se in effetti sono i primi a comparire nel racconto, i due bambini di 8 e 10 anni, i protagonisti attorno a cui si crea la storia e la motivazione all’origine del lungo viaggio che coinvolgerà tutto li team. Ad Elena piace la danza e sogna di poter ballare volando sempre più in alto. Francesco vuole diventare astronauta perché crede che le stelle siano esseri intenti a spiarci da lontano.
La realizzazione dei personaggi
Elena e Francesco nell’animazione e nella realtà.
Il primo personaggio ad essere realizzato è stato VERONICA, partendo da una figura standard Daz3d, che poi è stata modificata e modellata, aggiungendo le texture. Nella traccia iniziale Veronica avrebbe dovuto essere sola e assorbire quasi tutti i ruoli necessari, solo successivamente passando al doppiaggio ci si rese conto che il lavoro per la doppiatrice sarebbe stato troppo impegnativo e difficile da conciliare con altri impegni. Si è reso indispensabile a quel punto ideare un piano B e da questa esigenza sono nate le altre due figure del team: SOPHIA e CLARA. A questo punto però per alleggerire il lavoro di calcolo si è scelto di duplicare il corpo modificando solamente i volti e la pelle. Inaspettatamente un passaggio complicato sia per il calcolo che per la creazione si è rivelato quello relativo agli abiti. Non avendo attrezzature cinematografiche utili il team ha deciso di optare per una più semplice applicazione di uno strato sulla pelle, così sono nate le tute. Aderenti per semplificare il lavoro di rendering del computer. Elios è frutto di un’ulteriore difficoltà legata all’emergenza pandemica e alle difficoltà di spostamento. Avere una voce maschile in quel momento era più pratico, così lo stesso procedimento dei personaggi precedenti si sono applicate le texture per semplificare il lavoro di rendering grafico. L’idea del robottino invece arriva come soluzione coerente alla narrazione per risolvere le apparenti difficoltà di posizionare un umano i luoghi abbastanza ostili come la superficie di Marte, diversamente la figura sarebbe dovuta essere rivestita quanto meno da una tuta. Le sembianze aliene sono ispirate alla ricerca di vita ipotetica. L’ultimo personaggio ad essere aggiunto è stato Akemi, che non fa parte del documentario principale ma bensì di alcune puntate extra di approfondimento.
L’ASTRONAVE: INFINITY DREAMS STARSHIP e ELIOS NAV
L’astronave indispensabile per il viaggio è pensata in maniera maestosa con un’ampia plancia che offrisse internamente lo scenario e gli spazi necessari per le animazioni e le vicende dei personaggi a bordo. E’ composta da un’unità principale “l’astronave dei sogni infiniti” Infinity Dream e da una navicella più agile chiamata Elios NAV per gli spostamenti più impervi. Una curiosità: la grande statua verde che si vede a poppa dell’astronave è il personaggio del disegno Infinity Dreams.
LA LAVORAZIONE GRAFICA E MONTAGGIO
La realizzazione grafica si basa su modelli 3D preesistenti, acquistati in alcuni casi ma spesso disponibili al pubblico in librerie messe a disposizioni da enti internazionali o aziende private. Vale la pena citarne alcune ma solo a titolo di esempio giacché sono davvero illimitate le risorse online a cui si può accedere: European Southern Obserbatory, Esa Hubble Space Telescope, Nasa, Envato Elements ecc… Sui modelli poi moltissime ore spese per gli adattamenti di forme e movimenti in base a gusti ed alle aspettative. È importante ricordare che a cimentarsi in questa impressa è stato un gruppo di appassionati e non professionisti dell’animazione grafica 3D. Di certo si sarebbe potuto far di meglio ma tutto sommato siamo molto orgogliosi di come i passaggi tecnici sono stati superati e nel complesso i movimenti ci sembrano fluidi e i personaggi armoniosi. Una nota particolare dedicata alla colonna sonora affidata a Salvatore Lanza che ha voluto infondere un tono epico all’impresa accompagnandola con suoni forti e imponenti. C’è da ammettere che ove non fossero sufficienti le difficoltà già in essere per mancanza di competenza e di strumenti anche l’approccio perfezionista non ha aiutato. La lavorazione del documentario ha richiesto diversi anni durante i quali ovviamente si sono registrate anche scoperte importanti che lo staff voleva assolutamente introdurre al fine di creare un prodotto il più aggiornato ed al passo con i tempi possibile. Ecco quindi costruire nuove scene, inserirle, tagliare e rimontare, insomma è stato necessario mettere un punto perché altrimenti questo documentario sarebbe ancora nascosto negli hard disk dei tanti computer utilizzati.
IL DOCUMENTARIO
Il documentario è suddiviso in 3 puntate principali, con un’unica timeline che si srotola in un lungo viaggio, dalla Terra sempre più lontano, fino ai confini del noto.
Prima puntata
Nelle foto: Esopianeti, come potrebbero essere dei pianeti simili al nostro
Nella prima puntata i protagonisti, dopo aver ammirato le meraviglie del nostro pianeta con la sua varietà dei paesaggi, partiranno in direzione Luna con destinazione il Sistema Solare. Transiteranno nei pressi di Venere, poi di Mercurio e non troppo vicino al Sole. Poi sarà al volta di Marte e Cerere, e correndo al fianco delle comete, si affacceranno all’atmosfera di Giove facendo tappa sulle sue lune. Subito a seguire ci sarà la stazione Saturno per un salto sul vicino Titano e, dopo qualche accenno alla missione Cassini Huygens, sarà la volta di Nettuno con Tritone, ecc.. fino ad immergersi nella fascia di Kuiper alla volta di Plutone, Sedna, Make Make, e altri. La visita dei grandi oggetti che compongono il nostro sistema sarà l’occasione per raccontare le principali missioni spaziali e conquiste dell’uomo da quando l’esplorazione spaziale ha avuto inizio partendo dal progetto Voyager, spiegando le origini della Pioneer, fino a giungere ai giorni odierni con la Stazione Spaziale Internazionale e citando i principali telescopi che dallo spazio osservano il cosmo. Il viaggio, neanche a dirlo, parte proprio da Aliminusa piccolo paesino dell’entroterra palermitano, luogo in cui è nato il progetto.
Seconda puntata
Nelle foto: L’astronave tra gli asteroidi in un lontano sistema solare
Nella seconda puntata l’astronave uscirà dall’orbita del nostro Sole per dirigersi verso il sistema di Alpha Centauri puntando su Proxima B1, esopianeta scoperto vicino alla più piccola delle tre stelle; proseguirà poi alla volta di altre stelle vicine come Eypsilon Eridani (le nane brune tra cui Luhman) e Sirius A, si fermerà per visitare il pianeta più vecchio della galassia, Matusalemme, e poi sfreccerà verso Gliese 581, Gliese 667 scoprendo le super terre, i pianeti simili al nostro ma molto più grandi e volendo esagerare arriverà fino alla megaterra kepler 10c. Il viaggio continuerà sorvolando altri fantastici esopianeti ognuno caratterizzato da una conformazione propria ed immaginaria ma ugualmente possibile ma non li elencheremo tutti, sarà il lettore a scoprirli uno alla volta guardano il documentario Fra gli oggetti curiosi la stella ALGOL, sistema binario cannibale, OSIRIDE pianeta che sta evaporando e HD186302, la stella gemella del nostro Sole. L’obiettivo è presentare un ampio campione di esopianeti così come sono stati oggi individuati. Ad esempio PIANETI DI CARBONIO, mondi sottoposti ad alta pressione ricchi di immensi diamanti, oppure PIANETI IN FASE DI FORMAZIONE immagineremo pianeti che vengono colpiti da milioni di asteroidi proprio com’è successo sulla TERRA miliardi di anni fa. È di certo la puntata dedicata all’annosa domanda “siamo soli nell’universo?”. Come mai in tutto questo tempo non siamo riusciti a comunicare con una specie intelligente o a scoprire semplici forme di vita? Con degli esempi chiari abbiamo cercato di dare delle risposte.
Terza puntata
Nascono le nane bianche, PULSAR e MAGNETAR, ci imbatteremo in esplosioni cosmiche come le IPERNOVE e osserveremo la nascita di un Buco Nero senza lasciarsi inghiottire. Ancora concetti importanti come i LAMPI GAMMA e GLI AMMASSI GLOBULARI fino ad arrivare all’insolita HR5171 la coppia di stelle che sembrano formare una gigantesca arachide. Non mancherà all’appello SAGITTARIUS A il buco nero al centro della via Lattea. Gran parte della terza puntata è dedicata alle galassie, alla loro formazione, evoluzione e quali meraviglie possono nascondere. Un viaggio ricco di dettagli, nozioni, affascinante e mai banale e che continuerà indietro nel tempo fino a oltre 13 miliardi di anni luce fa dove tutto è iniziato, il BIG BANG con qualche accenno al MULTIVERSO e altri misteri, lasciando lo spettatore con un messaggio finale che manifesta tutto l’amore per le meraviglie del cosmo.
LE PUNTATE EXTRA
Affiancano le puntate principali alcuni video extra di approfondimento dedicati a temi specifici e curiosità sullo spazio, come ad esempio “siamo soli?” un video che parla dei messaggi inviati dalla terra in cerca di qualche civiltà che possa ascoltarli. Oppure la stella di Betlemme, animazione in cui si immagina di ciò che avranno visto i re magi I viaggi di JP, sono infine brevi dei piccoli video racconti in cui il personaggio Akemi e il robottino viaggiano alla volta di corpi meno conosciuti dell’Universo.
LE NOTTATE PASSATE TRA STELLE E PIANETI
Insomma molta fatica ma anche tanta soddisfazione dietro questo documentario. Resta però un bel ricordo fra le quinte del progetto che ci accompagnerà per sempre. Quando decidemmo di realizzare lo studio, dovevamo farlo nella maniera più precisa e funzionale possibile e senza costi esagerati, di giorno ognuno di noi era a lavoro, così finimmo per passare insieme molto del tempo libero e molte domeniche trascorse tra le nostre idee, nelle sere fredde di inverno con spaghettate davanti ai computer a disegnare e parlare del più e del meno. Anche i timelapse notturni saranno indimenticabili, bellissime sere d’estate tutti in compagnia, tutti a volerci bene, realizzando questo piccolo progetto. Un giorno ogni membro dello staff, riguardando i filmati, non potrà non sentire quella fitta di nostalgia.
LA SQUADRA PRINCIPALE
Concedeteci un piccolo elogio alla squadra composta da: Salvatore Lanza, ideatore del progetto che ha curato il montaggio e le animazioni principali dei personaggi e l’astronave, oltre ad aver scritto la sceneggiatura, Clara Notaro voce di Veronica, Giusi Dolce la voce di Sophia e assistente di montaggio, Pino Dolce assistente di montaggio, a lui insieme a Salvatore Minerva vanno i ringraziamenti per aver realizzato fisicamente lo studio; Gianfranco Nogara e Daniele Baldi hanno curato alcune animazioni e poi Chiara Chines, Alex Martinelli, Maria Elena Mandelli che hanno dato la voce ai personaggi 3d di Clara, Elios e la piccola Elena. Un grazie speciale a Sofia e Francesco i due bambini; Vladimir Romanyuk l’autore del planetario utilizzato per le animazioni e Giorgio La Corte coautore per i testi.
SOGNI PER IL FUTURO
Il sogno del gruppo è infine unire la passione per la natura con quella per l’astronomia e realizzare un piccolo osservatorio nei pressi del bosco in cui è ambientato il documentario. Un modo per aiutare a sensibilizzare al rispetto di ciò che ci circonda perché, come sostenuto anche nel documentario fino ad ora l’unico pianeta in grado di offrirci la vita, è la nostra Terra, un mondo che merita maggiore rispetto da parte di tutti.
Scala di Bortle con le quantità di stelle visibili adattate alle corrispondenti
condizioni di cielo.
UN PERCORSO DI EDUCAZIONE CIVICA PER LE SCUOLE SUPERIORI
ISTITUTO DI IS TRUZIONE SECONDARIA SUPERIORE ‘C ICOGNINI-RODARI’, PRATO
Indice dei contenuti
Introduzione
Negli ultimi anni, l’introduzione dell’Educazione Civica nelle scuole italiane ha stimolato nuove modalità di insegnamento, spesso -per gli insegnanti di area STEM- centrate su temi di grande rilevanza sociale e ambientale. Introdotta con la Legge 92/2019, l’Educazione Civica si propone di sensibilizzare gli studenti su temi di cittadinanza attiva e sostenibilità. Il Liceo Cicognini- Rodari di Prato ha deciso di dare ampio margine ai docenti per sperimentare percorsi didattici personalizzati, esplorando temi che intrecciano interesse generale e rilevanza curricolare. Tra questi, il problema dell’inquinamento luminoso rappresenta un argomento tanto interessante quanto poco conosciuto. È su questa tematica che alcune classi terze dell’istituto pratese hanno lavorato, seguendo un progetto educativo che ha unito teoria, pratica e cittadinanza attiva. Il percorso di Educazione Civica si è poi sviluppato in un curricolo verticale (svolto dall’a.s. 2021-2022 all’a.s. 2023-2024) dedicato alla sostenibilità futura, alla tutela ambientale e alla valorizzazione del territorio.
PERCHÉ PARLARE DI INQUINAMENTO LUMINOSO?
L’inquinamento luminoso è un fenomeno che coinvolge ogni aspetto della vita moderna. L’eccesso di illuminazione artificiale non solo nasconde il cielo stellato, ma causa danni significativi all’ambiente, alla salute umana e all’economia. “Non avevo mai pensato al motivo per cui non vedessi stelle, ma scoprire che la causa sono le luci artificiali è stato sorprendente“, afferma uno studente coinvolto nel progetto. Lampioni mal progettati, insegne luminose, stadi e impianti industriali contribuiscono a una dispersione di luce che si estende ben oltre le aree urbane, con conseguenze spesso ignorate. L’obiettivo del progetto, quindi, non era solo informare, ma anche sensibilizzare gli studenti a diventare protagonisti del cambiamento. La perdita progressiva della visibilità del cielo notturno rappresenta infatti una grave privazione dal punto di vista estetico, culturale e scientifico. L’osservazione delle stelle, che ha ispirato generazioni di scienziati, poeti e filosofi, è oggi minacciata da un fenomeno spesso troppo trascurato nel dibattito pubblico.
Ripresa dalla stazione Spaziale ISS che mostra l’inquinamento lumionoso distribuito su parte dell’ITalia. Crediti: NASA
OBIETTIVI DEL PROGETTO
“Vedere il nostro cielo notturno scomparire è triste, e se non agiamo, sarà ancora più triste per i nostri figli che vedranno un cielo senza stelle,” racconta uno degli studenti coinvolti. Gli obiettivi del progetto:
Comprensione del fenomeno: conoscere le cause, gli effetti e le soluzioni per ridurre l’inquinamento luminoso.
Osservazione pratica: sviluppare competenze di osservazione del cielo e valutare la sua visibilità.
Cittadinanza attiva: mappare varie zone della città e comunicare i risultati per promuovere una maggiore consapevolezza.
SVOLGIMENTO DEL PROGETTO
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Il progetto si è articolato in più fasi, combinando lezioni teoriche e attività pratiche. Le prime lezioni si sono concentrate sulla presentazione del problema: che cos’è l’inquinamento luminoso, quali sono le sue cause principali, come possiamo misurarlo e, soprattutto, ridurlo, con un focus particolare sull’illuminazione stradale e sulle normative vigenti. A seguire, gli studenti hanno partecipato a un’uscita didattica nei pressi della scuola per imparare a riconoscere e catalogare impianti di illuminazione a norma o non conformi. I dati raccolti sono stati poi verificati attraverso un test semi-strutturato, che ha offerto un primo feedback sulle nozioni acquisite e sugli interessi suscitati. Il questionario somministrato ha permesso alla docente di comprendere quanto fosse diffusa la consapevolezza sul tema tra gli studenti e di raccogliere dati utili per strutturare meglio le fasi successive del progetto.
CONTARE LE STELLE E VALUTAZIONE DELLA QUALITÀ NOTTURNA
Dopo le prime lezioni frontali (che quindi, contando il test, sono state 2-3 a seconda della ricettività della classe), il progetto è entrato nella sua fase più pratica e interattiva. Utilizzando strumenti semplici, come un tubo di cartone per delimitare il campo visivo, gli studenti hanno osservato attraverso di esso il cielo notturno e stimato il numero di stelle visibili dalla loro casa (causa restrizioni da pandemia Covid-19). Questa attività, già sperimentata dalla scrivente assieme all’associazione A.L.S.A. astrofili livornesi e la Sezione Toscana della S.A.iT. presso il Museo di Storia Naturale di Livorno, è sempre risultata molto efficace e di impatto nonostante l’assenza di strumenti professionali. Supponendo infatti una distribuzione omogenea delle stelle nel cielo e una diretta proporzionalità tra le stelle viste nel tubo ( ñ) e quelle presenti (N), i ragazzi con la semplice misura L della lunghezza del tubo e del suo diametro D, tramite la relazione
si sono ricavati il numero di stelle visibili grazie alla formula inversa
divisa per 2 considerare solo l’emisfero boreale.
La presenza nella formula di un “n medio” è funzionale alla preferenza di fare più rilevazioni su diverse zone di cielo per poi farne la media (ñ) appunto.
Scala di Bortle con le quantità di stelle visibili adattate alle corrispondenti condizioni di cielo.
visualizzare i risultati delle loro osservazioni in modo semplice e diretto fornendo quindi nell’immediatezza i dati della qualità del cielo. My Maps dispone di una funziona specifica che consente di inserire degli indicatori in corrispondenza di una certa località (nel nostro caso la località dell’osservazione), cambiarne la forma (abbiamo scelto l’indicatore a forma di stella) e il colore (elemento chiave legato al numero di stelle rilevate durante le osservazioni e quindi alla qualità del cielo). Altre funzioni, sempre in My Maps, consentono di caricare foto del cielo (se esistenti), foto di impianti non a norma presenti nelle vicinanze, i calcoli svolti con le misure del tubo utilizzato e, là dove gli studenti lo ritenessero utile, un personale commento sul lavoro di raccolta dati svolto.
La mappa creata con l’app Google My Maps mostra la distribuzione delle osservazioni nella città di Prato.
Un personale considerazione, Google My Maps è uno strumento, caratterizzato da semplicità e accessibilità, ha il potenziale per essere impiegato in iniziative future, estendendo la collaborazione ad altre scuole o enti interessati a promuovere la consapevolezza e la lotta contro l’inquinamento luminoso. Esso rappresenta un esempio concreto e innovativo di come la tecnologia possa essere integrata efficacemente nei percorsi educativi, trasformando l’apprendimento in un’esperienza più coinvolgente, pratica e orientata alla risoluzione di problemi reali.
SCOPERTE E RIFLESSIONI
Le osservazioni su Prato hanno confermato le aspettative, ovvero una qualità di cielo che va dall’urbano al suburbano luminoso, con aree di migliore qualità nelle zone collinari circostanti. Benché buona parte dell’illuminazione cittadina sia a norma, comunque l’impatto complessivo dell’inquinamento luminoso rimane significativo, soprattutto nelle aree urbane. “Non pensavo che lampioni o insegne potessero essere fuori norma,” ha riflettuto una studentessa, “pensavo che tanta luce fosse solo utile.”
Esempi delle annotazioni degli studenti. Commenti e calcoli eseguiti per stimare la qualità del cielo accessibile dalla propria posizione.
VERSO UN CURRICOLO VERTICALE DI EDUCAZIONE CIVICA
Il progetto sull’inquinamento luminoso è parte di un percorso didattico che si sviluppato nei tre anni del triennio superiore. Nella classe quarta, l’attenzione si è focalizzata sulle energie rinnovabili e il risparmio energetico, mentre in quinta si è affrontato il tema legato all’energia nucleare e ai disastri ambientali. Questo approccio integrato ha mirato a sensibilizzare gli studenti su questioni complesse e di grande attualità, fornendo strumenti per una cittadinanza più attiva e consapevole. Nella classe quarta, dedicandoci sullo studio delle energie rinnovabili, gli studenti sono stati coinvolti in ricerche di gruppo su temi come l’energia solare, eolica, idroelettrica, geotermica e biomasse. Le varie tipologie di energie rinnovabili sono state studiate nel contesto italiano e internazionale, con una discussione finale su quale di queste potesse essere più promettente per il futuro e uno sguardo generale alle politiche energetiche delle nazioni ad economia emergente. In quinta, la riflessione si è spostata sull’energia nucleare, con una trattazione completa dei rischi e dei benefici. Le lezioni hanno incluso la visione di documentari pro e contro l’energia nucleare e sui disastri di Chernobyl e Fukushima, ma anche approfondimenti sulle tecnologie moderne e sul dibattito politico legato al nucleare in Europa e nel mondo. Si sono affrontate anche le questioni inerenti alle scorie radioattive, un tema troppo spesso discusso con superficialità o totalmente trascurato nel dibattito pubblico. Come è facile notare, il curricolo proposto ha offerto un approccio interdisciplinare in grado di unire storia, scienza e politica; i colleghi di Italiano, Storia, Scienze e Filosofia hanno potuto collegarsi ai temi trattati proponendo ulteriori approfondimenti aiutando gli studenti a sviluppare quella visione unica di sapere tanto cara alla scuola di questi ultimi anni.
OLTRE IL CURRICOLO
Il progetto dicevamo si è sviluppato su più anni successivi e si è concluso affrontando il tema dell’energia nucleare e dei disastri ambientali. Alla fine del percorso, ai ragazzi è stato chiesto di rispondere alla domanda: “Se domani assistessi ad una conferenza stampa fatta da professori universitari sul riattivare le nostre centrali nucleari in Italia e ti assicurassero della bontà dei progetti e della sicurezza assoluta, saresti d’accordo? Commenta. La risposta è personale e non verrà valutato il “Si” o il “No” ma come sostieni le tue idee.” Mi preme sottolineare che nelle lezioni la sottoscritta si è impegnata a mantenere una posizione più neutra possibile rispetto al tema trattato. Le risposte raccolte sono state sorprendenti ma non del tutto inaspettate. Intanto è da notare che la platea dei nostri giovani, lontani dai disastri di Chernobyl e Fukushima, si è spostata verso una posizione favorevole al nucleare (molto di più di come lo erano quelli degli anni ’80, freschi del passaggio della nube tossica e delle immagini del disastro), complici anche diversi video di divulgatori moderni assolutamente pro-nucleare a cui i ragazzi accedono facilmente tramite i social.
Avendo riproposto il medesimo test da diversi anni, è stato interessante registrare come il numero di consensi sia progressivamente salito fino ad arrivare, attualmente, a più della metà dell’uditorio. Il perché? Le motivazioni sono facilmente intuibili e le parole di un’alunna riassumono perfettamente il pensiero che accomuna i suoi coetanei: “Dopo queste lezioni di educazione civica ho approfondito il tema del nucleare, e credo di aver capito di essere favorevole all’energia nucleare in Italia per diversi motivi. Innanzitutto, l’energia nucleare è una fonte energetica a basse emissioni di carbonio, il che significa che può contribuire significativamente alla riduzione dell’inquinamento atmosferico, tema purtroppo estremamente attuale e che potrebbe anche esso mettere a rischio il nostro futuro. Un altro grosso vantaggio sono le grandi quantità di energia prodotta, non garantite dalle energie rinnovabili. Ad oggi per rispondere il modo green alla richiesta energetica globale il nucleare rappresenta l’unica soluzione. Inoltre, l’energia nucleare è una fonte di energia stabile e continua poiché non dipende dalle condizioni meteorologiche come nel caso delle fonti rinnovabili. Nel caso specifico dell’Italia, l’energia nucleare potrebbe essere una soluzione per ridurre la dipendenza energetica dalle importazioni di combustibili fossili, e quindi una possibilità di sviluppo industriale, tecnologico, ecc.. Questo argomento ha una duplice natura e sono pienamente consapevole dei rischi associati a questa forma di energia. Riflettendo sul passato, è comprensibile che ci siano stati e continuino ad esserci timori e dubbi riguardo a questa fonte energetica. Questi sentimenti possono in realtà incentivare una maggiore informazione e la formazione di opinioni personali più solide. Tuttavia, la presenza di centrali nucleari in tutta Europa mi fa riflettere sul fatto che in caso di un incidente nucleare, le conseguenze potrebbero coinvolgere comunque la nostra nazione. Naturalmente, l’adozione dell’energia nucleare richiede una rigorosa attenzione alla sicurezza e alla gestione dei rifiuti radioattivi. Tuttavia, con adeguate misure di sicurezza e normative efficaci, l’energia nucleare può essere una grande possibilità per l’Italia. La gestione delle scorie radioattive e in generale tutti i rischi hanno bisogno sicuramente di una grande riflessione, ma mettendo in relazione i pro e i contro e contestualizzando il tutto in epoca contemporanea, i punti a favore vincono a mio parere sui contro.”
TESTIMONIANZE DI IMPEGNO
L’indagine a tema inquinamento luminoso e il progetto scolastico ad essa associato, è un esempio concreto di didattica innovativa e interdisciplinare. Non si tratta solo di sensibilizzare i ragazzi sul tema specifico o sul risparmio energetico, ma vuole promuovere una cultura della sostenibilità e dell’impegno su più ambiti della vita quotidiana. Gli studenti non hanno solo imparato a osservare il cielo, ma hanno acquisito competenze trasversali che vanno dalla raccolta e analisi dei dati alla comunicazione dei risultati. Inoltre, come attestato dalle loro testimonianze, queste esperienze lasciano un segno profondo e contribuiscono a formare cittadini consapevoli. “Ho parlato di inquinamento luminoso con molte persone, e a parte chi è interessato all’astronomia, nessuno lo considera. Personalmente, lo trovo il tipo d’inquinamento più fastidioso,” ha spiegato uno studente. “Sensibilizzare le persone è essenziale. Bastano piccoli gesti per fare la differenza,” ha aggiunto una compagna. Le testimonianze degli studenti rivelano un cambiamento significativo nella percezione del problema. Molti di loro hanno espresso il desiderio di continuare a sensibilizzare amici e familiari, sottolineando come anche azioni apparentemente insignificanti possano avere un impatto positivo. Le parole di una studentessa: “Ogni azione conta. Se vogliamo vedere ancora le stelle, dobbiamo iniziare a fare qualcosa oggi stesso.” “In sintesi,” commenta un compagno “è importante salvaguardare l’habitat notturno, creare aree per lo studio e la divulgazione astronomica e promuovere il turismo delle stelle, e aggiungo che è importante una divulgazione personale del problema, che è poco conosciuto.”
CONCLUSIONI
L’Educazione Civica è uno strumento potente per avvicinare i giovani ai temi sempre più importanti per il nostro futuro prossimo, e questo progetto scolastico ne è un esempio calzante. Attraverso l’osservazione diretta, l’uso della tecnologia e la riflessione critica, gli studenti non solo hanno appreso nozioni scientifiche, ma hanno anche sviluppato un senso di responsabilità verso il loro territorio e il loro futuro. “Queste lezioni,” ha scritto un ragazzo “hanno stimolato in me varie riflessioni relative alla visione materialistica e improntata unicamente sulla quantità della società odierna. Prima di affrontare questo percorso di educazione civica, infatti, ero convinto del fatto che l’inquinamento luminoso non fosse in alcun modo arginabile poiché, secondo la mia fallace ottica, tale operazione poteva avvenire unicamente mediante la riduzione, e poi l’annullamento, dell’illuminazione notturna cittadina. Invece la chiave del percorso affrontato è stata perfettamente sintetizzata nella frase finale del power point a noi assegnato: il problema non è tanto quantitativo quanto qualitativo. Trovo che la sfida più difficile per l’ecologia in generale sia proprio far passare tale concetto.” Inoltre, un percorso come questo è stato loro molto utile nella discussione finale dell’esame di maturità in quanto temi come ecologia, energie rinnovabili e nucleare, risparmio energetico, si sono legati benissimo ad attualità, politica e geopolitica, storia, scienze (oltre che fisica e matematica), che ultimamente sono molto gettonati anche come proposte di tracce per la prima prova di esame, come è accaduto nell’ultima sessione di esami ove la Proposta di traccia B1 parlava esplicitamente di uso delle armi nucleari, equilibrio del terrore e alla guerra fredda; stesso tema nella traccia tratta dal testo Intervista con la storia di Oriana Fallaci (Proposta B3) proposta due anni fa. Per non sottolineare la facilità con cui questo argomento si è collegato nelle prove orali. Facendo due conti almeno l’80 % degli alunni, se non ha toccato questi temi grazie alla traccia assegnatagli, è riuscito a collegarlo proprio come Educazione Civica. Ma le ricadute non sono finite qui.
Alla fine di questo percorso triennale abbiamo avuto la soddisfazione di diplomare due studentesse del Liceo Musicale che, come scelta universitaria, si sono rivolte alle discipline STEM e in particolare hanno guadagnato l’ammissione a Ingegneria Aerospaziale e Astronomia. Una bella soddisfazione a cui vogliamo pensare di aver in parte contribuito. “Sicuramente prof, senza queste lezioni, non avrei nemmeno saputo che esistessero tutti questi temi interessanti legati alla fisica e all’astronomia” mi scrive una di queste. A loro va il nostro più sentito augurio di una ricca e interessante carriera.
La nostra speranza è che con iniziative come questa, si riesca a strutturare una generazione più consapevole e pronta ad affrontare le sfide ambientali e, perché no, politiche che il futuro prossimo ci riserverà. Per chi fosse interessato ad approfondire i dettagli tecnici e metodologici del percorso seguito, l’articolo completo è apparso sul “Giornale di Astronomia”, 2024 Vol.50 N.2 pagg. 23-27.
Fritz Zwicky al telescopio Schmidt da 18 pollici dell’Osservatorio di Monte Palomar. Strumento con il quale ha scoperto la SN1937C in IC4182. Foto realizzata dal fotografo Edison R. Hoge nel 1930
Nella nostra rassegna delle supernovae extragalattiche più luminose ed importanti della storia, dopo aver analizzato le due luminose supernovae del 1800, la SN1885A scoperta da Ernst Hartwig nella Galassia di Andromeda M31 e la SN1895B scoperta da Williamina Fleming nella galassia NGC5253 (vedi Coelum 269 e 270 rispettivamente), entriamo nel 1900 e dedichiamo la nostra attenzione sulla luminosa supernova denominata SN1937C, scoperta il 25 agosto 1937 dall’astronomo, Fritz Zwicky nella galassia a spirale IC4182.
Rispetto alle precedenti due supernovae, inizialmente classificate come stelle novae della Via Lattea a causa della scarsa conoscenza dell’epoca sulla vera natura delle galassie, allora considerate semplici nebulose della nostra galassia, questa scoperta fu invece subito identificata come una supernova. Edwin Hubble aveva infatti già pubblicato le sue prime intuizioni sulla natura della nostra galassia e sulle cefeidi nella galassia di Andromeda M31, determinando come le galassie fossero oggetti molto più lontani al di fuori della nostra galassia.
Fritz Zwicky al telescopio Schmidt da 18 pollici dell’Osservatorio di Monte Palomar. Strumento con il quale ha scoperto la SN1937C in IC4182. Foto realizzata dal fotografo Edison R. Hoge nel 1930
Poco dopo già agli inizi degli anni ’30, gli astronomi Walter Baade e lo stesso Fritz Zwicky coniarono il nome “supernova” per distinguere questi particolari transienti dalle classiche Novae della nostra Via Lattea. Fritz Zwicky nacque a Varna in Bulgaria il 14 febbraio 1898 da padre svizzero e madre ceca. Nel 1925 emigrò negli Stati Uniti in California e avendo ricevuto un’istruzione avanzata all’università di Zurigo, entrò nello stesso anno al California Institute of Technology dove rimase per il resto della sua carriera. Dedico una buona parte della sua vita allo studio di questi aventi catastrofici dell’universo, che lui stesso chiamò “Supernovae” e riuscì a scoprirne ben 123.
Non tutti sanno che nel 1941 scoprì anche la famosa galassia peculiare Ruota di Carro nella costellazione dello Scultore, che il 23 novembre 2021 ha ospitato la SN2021afdx. Chissà quale gioia avrebbe provato Zwicky nel vedere una supernova esplosa proprio nella “sua” galassia. Zwicky comunque era un personaggio molto particolare, irascibile ma anche geniale, in lite con tutti i suoi colleghi compreso il suo amico Baade, ma le sue intuizioni, spesso fonte di contrasto con i suoi colleghi, si rivelavano successivamente quasi sempre corrette.
Bella immagine della galassia IC4182 ripresa dall’astrofilo spagnolo Carlos Segarra con un telescopio da 200mm F.4 somma di 25 immagini da 5 minuti.Immagine della SN2021afdx nella galassia ESO 350-40 (Ruota di Carro) realizzata da Rolando Ligustri in remoto dalla Namibia con un telescopio Dall-Kirkham da 500mm F.6,8
Torniamo però al racconto di questa importante supernova, scoperta nella galassia a spirale IC4182 situata nella costellazione dei Cani da Caccia ad una distanza di “soli” 14 milioni di anni luce dalla Terra. Anche se relativamente vicina IC4182 ha una bassa luminosità superficiale ed infatti era stata individuata soltanto nel 1904 dall’astronomo tedesco Max Wolf.
La data di scoperta della SN1937C è controversa e sui più importanti siti web dedicati alle supernovae si trovavano indicazioni discordi.
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La nostra passione per le supernovae è sollecitata da piccoli misteri di questo tipo così come prima cosa contattammo il responsabile delle circolari IAUC Daniel Green il quale, molto disponibile, ci ha fornito velocemente quelle originali del 1937. La prima circolare che menziona la supernova è la n. 680 del 31 agosto 1937, essa comunica la scoperta da parte di Zwicky, riportando la posizione precisa, ma senza indicare la data dell’avvistamento.
Circolare IAUC n. 680 del 31 agosto 1937 che riporta la prima comunicazione della scoperta, senza però precisare la data.
Nelle circolari successive, esattamente nella n. 683 del 14 settembre 1937, la notizia viene confermata, la supernova era di mag.+8,5 e l’avvistamento questa volta viene assegnato al 28 agosto 1937 presso l’Osservatorio di Monte Palomar. Eppure non ci sentivamo ancora soddisfatti.
Circolare IAUC n. 683 del 14 settembre 1937 che aggiunge alcune informazioni sulla supernova, riportando come data di scoperta il 28 agosto 1937
Per chiarire i nostri dubbi ci siamo permessi di disturbare Jean Muller, l’astronoma con il maggior numero di scoperte di supernovae, ben 107 e seconda come numero totale soltanto allo stesso Fritz Zwicky. Jean Muller vanta nel suo album anche la segnalazione di 15 comete e 13 asteroidi. Tutti risultati ottenuti proprio lavorando all’osservatorio di Monte Palomar. Nel 1937 al Palomar era attivo solo il telescopio Schmidt da 18 pollici (45cm). La dottoressa Muller è stata così gentile da fornirci le credenziali per accedere al book dove venivano annotati tutti i dettagli relativi alle riprese effettuate proprio con lo strumento.
Alle pagine 80 e 81 di questo vecchio libro scorgiamo le note del 28 agosto menzionate poi nella circolare n. 683, ma la nostra attenzione fu catturata dalle due pagine precedenti 78 e 79 in cui vennero trascritti altri dettagli delle riprese sulla galassia IC4182 ed è nella prima delle due pagine che è di fatto citata la scoperta della supernova con data 25 agosto 1937 alle ore 8,15 p.m., tempo di posa di 20 minuti su pellicola Agfa Super Panchromatic.
Pagine 80 e 81 del Book relativo alle riprese effettuate con il telescopio Schmidt da 18 pollici del Palomar Observatory, dove abbiamo evidenziato la ripresa del 28 agosto 1937 menzionata nella circolare IAUC n. 683.Pagine 78 e 79 del Book relativo alle riprese effettuate con il telescopio Schmidt da 18 pollici del Palomar Observatory, dove abbiamo evidenziato la ripresa del 25 agosto 1937 che rappresenta la prima immagine di scoperta.
Grazie a questa accurata ricerca ci saremmo sentiti quindi di dichiarare che la data precisa in cui Zwicky scoprì questa supernova fu il 25 agosto 1937. Ma niente, le sorprese non erano finite. Navigando alla ricerca di informazioni su questo oggetto in diversi siti web importanti come ad esempio il Transient Name Server TNS o il sito Latest Supernovae di David Bishop ci imbattemmo in nuove incongruenze relative alla data di scoperta che addirittura veniva anticipata al 16 agosto 1937. Indagando siamo venuti a conoscenza di un importante e dettagliato lavoro eseguito sulla supernova dagli astronomi americani Michael J. Pierce e George H. Jacoby del Kitt Peak Observatory e pubblicato sul The Astronomical Journal nel dicembre del 1995.
I due autori sono riusciti a recuperare molte immagini della SN1937C fra cui tre importantissime pre-discovery datate appunto 16 agosto 1937, nove giorni prima la citazione di Zwicky, realizzando anche un’accuratissima curva di luce. La particolarità affascinante di queste tre prediscovery risiede nel fatto che furono ottenute per una curiosa coincidenza. Nei giorni 16 e 17 agosto 1937, la cometa Finsler, con una magnitudine di +5,5, transitò casualmente a soli 8° di distanza dalla galassia IC4182, che in quel periodo ospitava la luminosa supernova SN1937C. Gli astronomi Lautenegger e Grenat avevano fotografato la cometa Finsler utilizzando astrografi a largo campo, e nelle loro immagini, senza che se ne rendessero conto, appariva chiaramente anche la brillante supernova. Queste immagini di prediscovery si sono rivelate fondamentali per determinare con precisione la curva di luce della supernova, inclusa la fase precedente al massimo di luminosità, che si verificò tra il 16 e il 25 agosto 1937, raggiungendo la notevole magnitudine di +8,5.
Una cometa visibile a occhio nudo è già di per sé un evento raro, così come lo è una supernova che raggiunge la magnitudine +8,5. Tuttavia, se consideriamo che questi due straordinari fenomeni si sono verificati contemporaneamente e a soli 8° di distanza l’uno dall’altro, ci troviamo di fronte a qualcosa di davvero eccezionale, un evento incredibile e probabilmente irripetibile.
Seguendo il suggerimento ci siamo concentrati poi sui documenti esistenti relativi alla cometa Finsler individuando un nuovo resoconto fotografico interessante prodotto la notte del 16 agosto 1937 dall’osservatorio di Arcetri a Firenze. Abbiamo contattato l’osservatorio ed i responsabili dell’archivio fotografico per aver conferma della presenza ed accesso alle lastre realizzate sulla cometa Fisher in quella notte. Poco è durata l’illusione di aver scovato un’ulteriore pre-discovery della supernova, in realtà le lastre Agfa e Cappelli utilizzate per le riprese sono state ottenute con lo storico rifrattore Amici da 36cm di diametro che dispone di una lunga focale da cui un campo d’immagine ridotto, solo circa mezzo grado. La SN con una distanza di 8° si posizionava ampiamente fuori dal campo di ripresa.
Nella circolare n. 683 viene riportata un’altra informazione interessante secondo la quale il primo spettro della supernova fu ripreso il 29 agosto 1937 dall’astronomo statunitense Milton Lasell Humason, che in quegli anni lavorava all’osservatorio di Monte Wilson come assistente del grande Edwin Hubble. Sempre da Monte Wilson l’astronomo tedesco naturalizzato statunitense Rudolph Minkowski, con il telescopio Hooker da 2,5 metri il più grande al mondo in quegli anni, ottenne altri numerosi spettri ad alta risoluzione di SN1937C. Nella cattura di uno spettro, la luce di un oggetto viene scomposta nelle varie lunghezze d’onda, e quando si tratta di soggetti deboli come appunto può essere una supernova il risultato può apparire poco soddisfacente. Una supernova così luminosa fu perciò accolta come un’occasione unica per ottenere degli spettri di alta qualità. Successivamente grazie all’accurata curva di luce ottenuta dagli astronomi Michael J. Pierce e George H. Jacoby del Kitt Peak Observatory e allo studio realizzato con il Telescopio Spaziale Hubble sulle Cefeidi in IC4182, la SN1937C si può considerare come la prima supernova che ha permesso di calcolare con precisione la distanza della galassia ospite e calibrare le supernovae di tipo Ia per utilizzarle come indicatori di distanza, le famose candele standard. Anche se con una luminosità inferiore alle due precedenti supernovae che abbiamo analizzato: la SN1885A in M31 e la SN1895B in NGC5253, questa supernova in termini scientifici è da considerare sicuramente molto più rilevante e utile per migliorare la conoscenza di “nostri” catastrofici eventi dell’universo.
Immagine digitalizzata della SN1937C in IC4182 ripresa con il telescopio Schmidt da 18 pollici del Palomar Observatory. Immagine tratta dal lavoro realizzato dagli astronomi americani Michael J. Pierce e George H. Jacoby del Kitt Peak Observatory e pubblicato sul The Astronomical Journal nel dicembre del 1995.Immagine di prediscovery della SN1937C ottenuta da M. Grenat. Il quadrato in alto a destra, che ospita al centro la supernova, corrisponde al campo inquadrato nell’immagine a sinistra. In basso a sinistra è visibile la cometa Finsler
Protuberanza Solare dela 14 - 08- 2021 di Salvo Lauricella
Come variante dell’hobby dell’osservazione notturna, l’osservazione solare offre un’alternativa alle notti in cui si fa tardi, si ha freddo alle dita e si fruga freneticamente nel buio cercando di individuare il costoso oculare che si è appena perso nell’erba bagnata dalla rugiada.
Tutti gli eventi che accadono sul Sole sono unici e non si ripetono mai esattamente allo stesso modo. Questa è la parte che attrae di più le persone che si interessano di astronomia solare ed è la ragione per cui vi è un certo valore scientifico in tutte le osservazioni che vengono fatte, anche quelle amatoriali. Che si segua la crescita e il decadimento di un gruppo di macchie solari, il rapido sviluppo di un brillamento solare o l’ascesa di una protuberanza eruttiva al bordo del Sole, un fatto è certo: il Sole saprà mostrare sempre un volto nuovo e ogni giorno diverso.
Il Sole è costituito da diversi strati o zone di gas. Dall’interno verso l’esterno troviamo il nucleo, la zona radiativa, la zona convettiva, la fotosfera, la cromosfera e la corona.
Nella fotosfera è possibile osservare alcuni fenomeni molto interessanti: • macchie solari: aree scure nelle quali si distingue una zona centrale detta ombra, circondata da una zona di penombra. Sono aree con temperatura più bassa di circa 1500-2000 °C rispetto alle regioni fotosferiche circostanti aventi temperatura di circa 6000 °C. Per questo motivo ci appaiono scure; • facole: aree brillanti visibili maggiormente sui bordi del disco solare; • granuli: celle grandi circa 1000 km che coprono interamente la superficie del Sole.
Nella cromosfera è possibile osservare altri fenomeni: • spicole: sono osservabili al bordo solare come una serie di sottili e luminosi getti di gas, mentre se osservate sul disco appaiono scure; • protuberanze: sono getti di gas luminescenti visibili per proiezione al di sopra del bordo solare. Se osservate contro il disco del Sole ci appaiono scure e vengono chiamate filamenti. Le protuberanze possono assumere innumerevoli varietà di forme e dimensioni e possono essere classificate in due tipi: quiescenti (a lenta evoluzione) ed eruttive (a rapida evoluzione); • brillamenti o flares: sono emissioni estremamente luminose generate dal rilascio violentissimo di energia dalla cromosfera nelle vicinanze delle macchie solari.
Per l’approfondimento vedi Coelum 265 Articolo sulla Spettroeliografia a cura di Fulvio Mete.
Un importante avvertimento: l’osservazione solare può essere un’attività molto pericolosa se non si prendono le giuste precauzioni e non si utilizzano correttamente gli appositi filtri; il rischio è la cecità dell’osservatore.
Uno dei fenomeni più interessanti per un imager solare è certamente la ripresa delle protuberanze solari, ed ancora più eccitante è la creazione di un’animazione, o di un video, in grado di mostrare in breve tempo la loro rapida evoluzione.
Un video può essere concepito in modo tale da accelerare l’evoluzione delle protuberanze, in alcuni casi di diverse centinaia di volte, dando così allo spettatore un quadro più chiaro di quanto accade nel Sole. Per la creazione del video l’imager deve semplicemente assemblare cronologicamente le singole immagini catturate durante un evento solare.
Per avere successo bisogna avere già esperienza con l’imaging. Vale a dire, quando si riprendono immagini per un video non bisogna fare esperimenti con le impostazioni dei tempi di esposizione, con nuovi filtri e così via. Si deve già avere sufficiente esperienza con le attrezzature in uso in modo tale da essere in grado di predire con certezza quale sarà il risultato di un certo setup.
Quando si pianifica la ripresa di una serie di immagini per la creazione di un video, la prima cosa da fare è sviluppare una cronologia degli istanti in cui si devono “catturare” le immagini.
Per ottenere un video fluido, con pochi “scatti”, è richiesto un certo impegno perché bisogna collezionare immagini ravvicinate ed equidistanti per tutta la durata dell’evento. Buchi o lacune derivanti dalla mancanza di immagini danno luogo a un video finale poco fluido e fastidioso da guardare.
Solitamente riprendo per un paio di ore una serie di filmati ad intervalli di 30 o 60 secondi, utilizzando la comodissima funzione Autorun presente su FireCapture, prestando molta attenzione affinché il moto orario della montatura “insegua” correttamente la protuberanza da riprendere. In caso contrario, intervengo sui movimenti della montatura ed, utilizzando la funzione Reticle presente su FireCapture, centro l’immagine.
Così facendo, alla fine della sessione di ripresa, mi ritrovo con parecchi filmati da elaborare (oltre un centinaio).
Per elaborare i filmati ottenuti utilizzo il software AutoStakkert! usando la funzione di Batch processing in modo da automatizzare tutto il processo.
La fase successiva è quella dell’aumento dei dettagli nelle immagini. Per questo scopo utilizzo un semplice ed allo stesso tempo potente software gratuito: ImPPG (Image Post-Processor) disponibile per il download all’indirizzo https://greatattractor.github.io/imppg/index.html
Il software possiede due filtri molto utili: un filtro di deconvoluzione Lucy-Richardson e la classica maschera di contrasto (Unsharp masking).
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Caricata la prima immagine, agisco sui parametri dei due filtri ed anche sulle curve per migliorare il contrasto dell’immagine. Una volta ottenuta un’immagine soddisfacente salvo un file che contiene i parametri di elaborazione usati (menù File – Save processing settings).
Successivamente elaboro tutte le immagini in modo automatico utilizzando il file appena salvato. Dal menù File clicco su Batch processing e nella nuova finestra che si aprirà carico tutte le immagini (Add files) e seleziono il file che contiene le impostazioni di elaborazione salvato in precedenza (Settings file). Una volta selezionata una cartella di destinazione (Browse) ed il formato dei file clicco su Start processing.
Il software è molto veloce ed in poco tempo elaborerà tutte le immagini.
Adesso è necessario allineare le immagini ed è in questa caratteristica che ImPPG dà il meglio di sé.
Dal menù Tools seleziono Align image sequence e carico tutte le immagini elaborate in precedenza (Add files), spunto le caselle Sub pixel alignment, Crop to intersection e Stabilize high contrast feature, seleziono una cartella di destinazione ed infine clicco su Start processing. Anche in questo caso il software è molto veloce ed in pochi minuti allineerà tutte le immagini.
Per l’elaborazione successiva utilizzo Photoshop. Per elaborare velocemente tutte le immagini creo un’azione per regolare il contrasto e/o la luminosità delle immagini. Fatto ciò passo all’elaborazione: dal menù File clicco su Script e successivamente su Elaboratore immagini; seleziono la cartella in cui si trovano tutte le immagini, la cartella in cui salverò le immagini, il tipo di file ed infine seleziono l’azione precedentemente creata; infine clicco su Esegui. Alla fine del processo avremo tutte le immagini elaborate.
Per uniformare la luminosità delle varie immagini uso il software PixInisght, utilizzando lo script BatchLinearFit.
Add (per selezionare tutti i fotogrammi)
Reference image (selezionare il fotogramma a metà della sequenza)
cliccare su Show image while processing
Output extension (scrivere il formato dei nuovi file)
Output Directory (selezionare la cartella di destinazione)
cliccare OK
Per la creazione di un’animazione utilizzo Photoshop (versione CC).
Carico tutte le immagini in modo automatico (File – Script – Carica file in serie) che alla fine saranno visibili nel pannello Livelli.
Per creare un’animazione bisogna aprire la finestra Timeline (menù Finestra – Timeline), e cliccare su Crea animazione fotogramma. Fatto ciò, clicco sul piccolo bottone in alto a destra presente nella finestra Timeline. Nel menù che si aprirà clicco su Crea fotogrammi dai livelli, cosi’ facendo i livelli trasformati in fotogrammi saranno visibili all’interno della finestra Timeline; nello stesso menù clicco su Inverti fotogrammi in modo da disporli in ordine crescente.
Soddisfatto del risultato ottenuto salvo l’animazione cliccando su File – Esporta – Salva per Web scegliendo il formato GIF.
Per ulteriori informazioni e per vedere qualche animazione vi rimando al mio sito personale:
Con i suoi sottili strati di rosso, arancione e giallo, la nebulosa che avvolge NGC 2040 si presenta come una vibrante rosa cosmica, immortalata in questa straordinaria immagine catturata dal telescopio Gemini South. Questo strumento fa parte dell’International Gemini Observatory, supportato dalla US National Science Foundation e gestito da NSF NOIRLab. Questa visione mozzafiato non è solo un esempio di meraviglia celeste, ma racconta una storia drammatica di vita, morte e rinascita stellare.
NGC 2040 è un giovane ammasso aperto di stelle situato all’interno della Grande Nube di Magellano, una galassia satellite della Via Lattea, a circa 160.000 anni luce dalla Terra. Questo ammasso appartiene alla categoria delle associazioni OB, caratterizzate dalla presenza di stelle di tipo spettrale O e B. Queste stelle, tra le più massicce e calde dell’universo, hanno vite straordinariamente brevi di pochi milioni di anni, durante i quali brillano con intensità estrema prima di esplodere come supernovae. L’energia rilasciata da queste esplosioni alimenta la struttura di NGC 2040, arricchendo l’ambiente circostante con il materiale necessario alla formazione di nuove stelle.
La delicata struttura nebulosa che avvolge NGC 2040, ricordando una rosa di San Valentino, è stata svelata grazie al telescopio Gemini South. Questo telescopio ottico/infrarosso da 8 metri, grazie alla sua avanzata strumentazione, riesce a catturare sia le stelle più luminose che il bagliore diffuso dell’ammasso. La composizione chimica della nebulosa è dominata da idrogeno e ossigeno, i cui atomi, eccitati dalla radiazione ultravioletta delle stelle massicce, emettono luce a diverse lunghezze d’onda. Filtri speciali permettono di evidenziare specifici colori di questa emissione, come il rosso intenso e l’arancione dell’idrogeno e l’azzurro chiaro dell’ossigeno. Il bianco brillante, invece, segnala zone ricche di entrambi gli elementi.
Con i suoi sottili strati di rosso, arancione e giallo, la nebulosa che racchiude NGC 2040 assomiglia a una rosa vibrante in questa immagine catturata dal telescopio Gemini South , una metà dell’International Gemini Observatory , che è supportato in parte dalla US National Science Foundation e gestito da NSF NOIRLab. Questo fiore nebuloso mette in mostra la drammatica storia della vita, della morte e della rinascita stellare. Credito: Elaborazione delle immagini dell’Osservatorio Gemini Internazionale/NOIRLab/NSF/AURA : J. Miller e M. Rodriguez (Osservatorio Gemini Internazionale/NSF NOIRLab), TA Rector (Università dell’Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), M. Zamani (NSF NOIRLab)
NGC 2040 è parte del Nuovo Catalogo Generale (NGC) degli oggetti del cielo profondo, compilato per la prima volta nel 1888 da John Dreyer. Studi più recenti hanno rivelato che questo ammasso è immerso in una vasta struttura di gas interstellare chiamata LH 88, una delle regioni più attive di formazione stellare nella Grande Nube di Magellano. Nel corso dei prossimi milioni di anni, migliaia di nuove stelle nasceranno in questa regione, proseguendo il ciclo di rinnovamento cosmico.
La maggior parte delle stelle della Via Lattea, incluso il nostro Sole, probabilmente si è formata in ammassi aperti simili a NGC 2040. Quando le stelle di tipo O e B concludono il loro ciclo vitale esplodendo come supernovae, arricchiscono lo spazio con elementi fondamentali come carbonio, ossigeno e ferro. Questi elementi, mescolati all’idrogeno abbondante dell’ammasso, forniscono gli ingredienti essenziali per la nascita di nuove stelle, pianeti e, forse, anche della vita.
Le stelle visibili nell’immagine di NGC 2040, pur sembrando isolate, condividono movimenti simili nello spazio, segno di una comune origine. Le strutture stratificate della nebulosa in LH 88 sono i resti di stelle ormai scomparse, modellate dalle onde d’urto delle supernovae e dai venti stellari delle stelle massicce. Questi processi plasmano la nube di gas e polveri, creando le condizioni per nuove generazioni di stelle.
Nel suo insieme, la “rosa” di LH 88 è una testimonianza del ciclo eterno di morte e rinascita che caratterizza l’universo. La polvere delle stelle scomparse diventa la culla di nuovi astri e sistemi planetari. Tuttavia, come ogni fiore, anche questa bellezza cosmica è effimera: nel giro di pochi milioni di anni, un battito di ciglia su scala cosmica, il gas e la polvere saranno o inglobati in nuove stelle o dispersi nello spazio interstellare. Nel frattempo, l’immagine di questa splendida nebulosa ci ricorda che l’universo è in perenne trasformazione, un giardino celeste in continua fioritura.
Con i suoi sottili strati di rosso, arancione e giallo, la nebulosa che racchiude NGC 2040 assomiglia a una rosa vibrante in questa immagine catturata dal telescopio Gemini South , una metà dell’International Gemini Observatory , che è supportato in parte dalla US National Science Foundation e gestito da NSF NOIRLab. Questo fiore nebuloso mette in mostra la drammatica storia della vita, della morte e della rinascita stellare. Credito: Immagini e video: Osservatorio Gemini Internazionale/NOIRLab/NSF/AURA/T. Matsopoulos/N. Bartmann (NSF NOIRLab) Elaborazione delle immagini: J. Miller e M. Rodriguez (International Gemini Observatory/NSF NOIRLab), TA Rector (University of Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), M. Zamani (NSF NOIRLab) Musica: Stellardrone – Light Years
L’European Southern Observatory (ESO) ha pubblicato una straordinaria immagine da 80 milioni di pixel dell’ammasso stellare RCW 38, catturata dal telescopio VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) dell’ESO, in funzione nel deserto di Atacama in Cile.
Ecco la stravaganza colorata del vivaio stellare RCW 38, situato a circa 5500 anni luce da noi, nella costellazione della Vela. Con le sue striature e vortici luminosi, questo luogo di nascita delle stelle non ha paura di ostentare i suoi colori. Dal rosa vivido delle nubi di gas ai punti multicolori, che sono stelle giovani, questa immagine ha tutto.
Rispetto al nostro Sole, che con i suoi circa 4,6 miliardi di anni è in una fase stabile della sua vita, le stelle in RCW 38 sono ancora molto giovani. Con meno di un milione di anni, RCW 38 contiene circa 2000 stelle, creando questo paesaggio psichedelico. Questo giovane ammasso stellare è pieno di attività, il che lo rende un obiettivo interessante da osservare per gli astronomi.
L’immagine mostra l’ammasso stellare RCW 38 in luce visibile. La polvere assorbe la maggior parte della luce a queste lunghezze d’onda, nascondendoci ampie aree di questo ammasso. Credito: ESO/Digitized Sky Survey 2. Ringraziamenti: Davide De Martin
Gli ammassi stellari sono come gigantesche pentole a pressione, contenenti tutti gli ingredienti per la formazione stellare: dense nubi di gas e opachi grumi di polvere cosmica. Quando questa miscela di gas e polvere collassa sotto la sua stessa gravità, nasce una stella.
La forte radiazione proveniente da queste stelle neonate fa brillare intensamente il gas che circonda l’ammasso stellare, creando le tonalità rosa che vediamo qui in RCW 38. È davvero uno spettacolo spettacolare! Eppure, nella luce visibile, molte stelle nell’ammasso RCW 38 rimangono nascoste alla nostra vista, perché la polvere ne blocca la vista.
È qui che entra in gioco il telescopio VISTA, presso l’Osservatorio Paranal dell’ESO: la sua fotocamera VIRCAM osserva la luce infrarossa che, a differenza della luce visibile, può attraversare la polvere quasi senza ostacoli, rivelando le vere ricchezze di RCW 38. Improvvisamente, vediamo anche stelle giovani all’interno di bozzoli polverosi, o stelle fredde “fallite” note come nane brune.
L’immagine da 80 milioni di pixel dell’ammasso stellare RCW 38, situato a 5500 anni luce di distanza nella costellazione della Vela . RCW 38 è un ammasso giovane contenente circa 2000 stelle, e sta scoppiando di attività di formazione stellare. Credito: Indagine ESO/VVVX
Questa immagine infrarossa è stata scattata durante il sondaggio VISTA Variables in the Vía Láctea (VVV), che ha prodotto la mappa infrarossa più dettagliata della nostra galassia mai realizzata. Sondaggi come questo rivelano oggetti astronomici ancora sconosciuti o ci danno una nuova visione di quelli noti.
RCW 38 nella Costellazione della Vela
Da quando è stata scattata questa immagine, la fedele fotocamera VIRCAM di VISTA, che ha condotto numerose indagini di imaging dal 2008, è andata in pensione dopo una corsa impressionante. Più avanti quest’anno, il telescopio riceverà un nuovissimo strumento chiamato 4MOST, che raccoglierà gli spettri di 2400 oggetti contemporaneamente su una vasta area del cielo. Mentre VISTA rinasce, il futuro sembra luminoso.
LA ROTAZIONE TERRESTRE NASCONDE SEGRETI PROFONDI, CHE SOLO STRUMENTI DI ESTREMA PRECISIONE POSSONO SVELARE. I GIROSCOPI LASER AD ANELLO, BASATI SULL’EFFETTO SAGNAC, RAPPRESENTANO UNA DELLE TECNOLOGIE PIÙ AVANZATE PER LO STUDIO DELLA GEOFISICA E DELLA FISICA FONDAMENTALE. TRA QUESTI, IL PROGETTO GINGER, OSPITATO NEI LABORATORI NAZIONALI DEL GRAN SASSO DELL’ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE (INFN), SI PROPONE DI MISURARE CON SENSIBILITÀ SENZA PRECEDENTI LA VELOCITÀ ANGOLARE DELLA TERRA E LE SUE VARIAZIONI. NON SI TRATTA SOLO DI GEODESIA: QUESTI STRUMENTI OFFRONO LA POSSIBILITÀ DI SONDARE EFFETTI PREVISTI DALLA RELATIVITÀ GENERALE E SPINGERE I CONFINI DELLA SCIENZA. GRAZIE A DECENNI DI SVILUPPO TECNOLOGICO E COLLABORAZIONI INTERNAZIONALI, GINGER SI CANDIDA A DIVENTARE UN PUNTO DI RIFERIMENTO GLOBALE PER LA RICERCA SULLE ROTAZIONI E LE LORO IMPLICAZIONI. A CHE SERVE UN GIROSCOPIO?
di Angela D. V. di Virgilio e Niccolò Beverini
Un giroscopio accoppiato a un accelerometro permette di ricostruire per integrazione i dati di navigazione rispetto ad un sistema inerziale di un mezzo mobile, sia questo una nave, un aereo, un sommergibile o un missile. E questo senza bisogno di ricorrere a riferimenti o segnali esterni. Al giorno d’oggi la navigazione degli aerei commerciali è garantita da giroscopi laser di piccole dimensioni, dell’ordine della decina di centimetri, con un’accuratezza su una ora migliore di 0,01°, che può arrivare negli strumenti top di gamma in uso sui sommergibili strategici ad un errore sulla misura della velocità angolare dell’ordine di 1×10-4°/h, (equivalente a circa 0,5×10-9rad/s). Attualmente giroscopi laser, altrimenti detti ‘Ring Laser, RL’, a volte anche RLG, in cui G sta per ‘gyroscope’, hanno il record di sensibilità. Con RLG delle dimensioni di qualche metro si è dimostrato che si può migliorare la precisione di più ordini di grandezza, aprendo nuove prospettive di utilizzo. In primo luogo, la misura locale ad altissima accuratezza della velocità angolare terrestre è di fondamentale interesse per la geodesia e la geofisica in generale.
E’ circa dal 1890 che si misurano i parametri della rotazione terrestre (EOP, Earth Orientation Parameters), inizialmente con osservazioni al telescopio da terra, seguite poi dal VLBI (Very Large Base Interferometer), dalle misure sulle orbite dei satelliti, dalle stazioni a terra da doppler-DORIS, Laser Ranging, e più di recente dalle costellazioni GNSS. Al momento si sanno ben misurare con grande precisione, sui periodi più lunghi di 2 giorni ma, con i metodi attualmente usati, c’è anche una zona non osservabile tra 1 e 7 giorni di periodo. La velocità angolare della Terra e l’orientazione del suo asse presentano delle variazioni in generale inferiori a 1” d’arco, dovuti principalmente ai moti della porzione fluida del nucleo terrestre, che non sono predicibili.
Le precisioni raggiunte sono adeguate per medie di qualche giorno, attualmente lo sforzo è orientato a fornire misure più veloci per misurare sulla scala temporale delle ore effetti dovuti alle maree terrestri, maree atmosferiche e la ridistribuzione delle masse idrologiche, che influenzano il moto del polo, la scala del tempo astronomico UT1 e la lunghezza del giorno (LoD, Length of Day). Il GNSS (Global Navigation Satellite System, comprendente gli attuali sistemi di localizzazione, quali le costellazioni GPS, Galileo e Glonass), essendo un sistema continuo, negli ultimi tempi sta dando una mano in questo senso. L’errore nelle misure dal 1890 ad oggi è migliorato di circa 400 volte, passando da circa 40prad/s, al di sotto di 0.1prad/s.
Un altro segnale atteso molto interessante è la redistribuzione di masse dopo un forte terremoto, oppure dovuto a eventi geomagnetici nel nucleo fluido della terra. A differenza delle reti satellitari, che hanno carattere globale e quindi richiedono per l’interpretazione complesse modellizzazioni del potenziale gravitazionale terrestre, il dato fornito da RLG è locale. Quello che vogliamo sottolineare è che inevitabilmente le misure di altissima precisione sul nostro pianeta possono dare informazioni importanti, sia per la geofisica che per la fisica fondamentale. Quindi non dovremo meravigliarci se misurando la velocità angolare della terra con i RLG che intendiamo costruire saremo in grado di osservare anche effetti previsti dalla relatività generale o magari da teorie post-relativistiche. Questi effetti dovuti alle perturbazioni locali alla metrica dello spazio-tempo, dovuti alla presenza della massa rotante della Terra, potranno essere rivelati confrontando le misure dei RLG con le misure indipendenti relative alla sola parte cinematica fornite dal International Earth Rotation System (IERS).
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PROBLEMI GENERALI DELLE MISURE DI ROTAZIONE
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Rotazioni e traslazioni sono gradi di libertà indipendenti. E’ ben noto che mentre l’interferometria per le misure di distanze ha raggiunto livelli elevatissimi per la rivelazione di onde gravitazionali, non si può dire la stessa cosa per misure di rotazioni. Per avanzare in questo settore occorrono nuovi esperimenti.
Uno potrebbe chiedersi come nascono gli esperimenti, in particolare gli esperimenti nuovi. Sicuramente non esiste una regola comune. Possono a volte nascere sulla spinta dell’ intuizione di un fisico teorico, che prevede un qualche segnale notevole la cui misura sarebbe in grado di aggiungere un tassello al grande puzzle del mondo in cui viviamo. In generale si può dire che occorre una idea, ma sono comunque richieste esperienze pregresse e competenze acquisite, oltre ad intrecci di fortunati incontri. Così è stato sicuramente per l’esperimento GINGER (Gyroscopes In General Relativity), che è uno dei rari esempi di esperimento per effettuare test di relatività generale in un ambiente rigidamente connesso alla crosta della Terra, ma che proprio per essere attaccato alla Terra ha una grande rilevanza anche per la geodesia e per la geofisica in generale.
Si tratta di un esperimento basato su di un unico strumento: RLG. Entro la cavità ottica chiusa ad anello si trova il mezzo attivo, che genera radiazione laser stazionaria nelle due direzioni. La luce trasmessa dagli specchi dai due fasci contro-propaganti viene fatta interferire e l’andamento temporale di questa interferenza porta l’informazione di come la cavità sta ruotando, grazie al così detto effetto Sagnac (vedi box in fondo a questo stesso articolo). Questo ‘strano’ sistema opto-meccanico in sostanza si comporta come un proiettore e fornisce il prodotto scalare tra il vettore dell’area della cavità con il vettore angolare della rotazione angolare della cavità stessa; di conseguenza se la cavità è attaccato alla Terra ci fornisce una misura della velocità angolare della Terra. Per ben spiegare cosa sia un RL è bene procedere con un po’ di ordine.
Iniziamo con il considerare una sola cavità ottica di profilo circolare in quiete rispetto a un sistema di riferimento inerziale: se si iniettano in essa due fasci provenienti dalla stessa sorgente nei due sensi di propagazione, per le proprietà in fisica classica della luce, i tempi di percorrenza a completare un giro sono identici. Perciò, se si fanno interferire i due fasci in uscita da questo percorso non dovremmo osservare nessun sfasamento tra le due onde. O per meglio dire, il RL è uno strumento per evidenziare effetti non reciproci tra due fasci che si propagano su un percorso identico, ma con verso opposto. In sostanza un interferometro con bracci uguali, adatto ad investigare non-reciprocità nei versi di percorrenza dei due fotoni: un ottimo strumento proprio per cercare evidenze di deviazioni dalla fisica classica.
E qui entra l’effetto Sagnac, che in sostanza ci dice che se la cavità ad anello ruota, il ruotare della cavità è un effetto non reciproco per i due fasci contro-propaganti. Da un lato questo è una ottima cosa per questioni applicative, in particolare per la navigazione area e marittima, perché l’effetto Sagnac è legato solo alle rotazioni ed è insensibile ai moti traslatori, quindi è uno strumento per misurare rotazioni angolare senza essere contaminati dalle traslazioni. Dall’altro canto la sua valenza per investigare problemi molto delicati per la fisica fondamentale passano in secondo piano, perché è obiettivamente difficile mettere uno strumento del genere in un ambiente assolutamente senza rotazione.
Negli anni ’80, agli albori delle comunità per la realizzazione dei grandi interferometri, basati su misure di distanze, per la rivelazione delle onde gravitazionali, la ricerca sui giroscopi basati sull’effetto Sagnac era molto attiva. La ricerca si dipanava su vari aspetti che vanno dalla realizzazione di specchi di altissima qualità a far funzionare cavità ottiche con un mezzo attivo, cioè cavità tali da generare direttamente al suo interno i due fasci contro-propaganti. Spesso a Pisa, nel momento che si stringevano accordi tra Italia e Francia per lo sviluppo di VIRGO, si parlava anche di questi magici oggetti con Alain Brillet, ‘padre’ del lato francese di Virgo e Jean-Marie Mackowski, il fondatore del laboratorio del CNRS di Lione per sviluppare gli specchi di altissima qualità, che successivamente ha fornito gli specchi per gli interferometri per le onde gravitazionali, sia LIGO che VIRGO. Sicuramente c’è stata una sinergia tra i due strumenti, perché entrambi necessitano di specchi quasi ideali, fatti con superfici lavorati a livello atomico e con bassissime perdite di luce, entrambe le comunità si sono avvantaggiate con lo sviluppo di specchi quasi ideali. In quegli anni ci sono state anche idee nuove per usare i giroscopi laser per la fisica fondamentale, proposte che non hanno avuto seguito.
Come spesso succede in questi campi, specialmente quando si tratta di oggetti con grande valenza applicativa, una volta realizzato uno strumento adatto all’applicazione commerciale, l’interesse e la ricerca attiva calano. Questo calo di interesse è in parte giustificato dal seguente problema, che impedisce di utilizzare pienamente un RLG quando la velocità di rotazione è troppo piccola. All’interno della cavità ottica una piccola (ma non nulla) frazione della radiazione laser circolante in una direzione viene riflessa indietro e va a sovrapporsi al fascio contro-rotante creando un accoppiamento tra i due fasci. Se la velocità di rotazione è molto piccola, il ring laser tende a bloccarsi su una stessa frequenza su entrambe le direzioni. È la fenomenologia tipica degli oscillatori accoppiati per cui se sospendiamo ad una stessa barra di sostegno due pendoli con frequenza di risonanza leggermente diversa e li mettiamo in movimento indipendentemente, si osserva che, dopo un breve transiente, finiranno per oscillare all’unisono alla stessa frequenza intorno allo zero. Quindi, per velocità di rotazione prossime allo zero, il segnale interferometrico sparisce! Che si può fare? La soluzione adottata nei giroscopi portatili per navigazione per aggirare questo problema è rappresentata dal dithering, l’inserimento cioè di un sistema meccanico di rapida oscillazione attorno all’asse del sensore. Ma questo meccanismo non è ottimale e introduce rumore. L’altra strada è quella di sfruttare un ‘bias’ di rotazione. In effetti, sulla superficie della Terra noi siamo in un sistema di riferimento rotante e un RLG solidale con la crosta terrestre partecipa alla rotazione della Terra intorno al suo asse, che compie un giro rispetto al sistema inerziale delle stelle fisse in un giorno sidereo, cioè in 23h 56′ 4,1 s, cui corrisponde una velocità angolare di circa 72,9 μrad/s.
Le potenzialità dei RLG dipendono molto dalla sensibilità raggiunta, e certamente nessuno si meraviglierà a leggere che le misure sono tanto più importanti quanto più sensibile è lo strumento. In sostanza per le applicazioni che mirano a sensibilità elevatissime, oltre 1 parte in 109 della velocità angolare terrestre, perché questa è la richiesta per poter osservare le variazioni LoD e i termini previsti dalla relatività generale, occorre ricostruire il segnale tenendo conto in modo quanto più preciso della dinamica del laser.
RLG DI GRANDI DIMENSIONI, TRA NUOVA ZELANDA E GERMANIA
Il primo grande giroscopio laser ad anello capace di evitare il blocco grazie esclusivamente alla rotazione terrestre è stato nel 1997 il laser ad anello Canterbury-I (C-I), di area 0,748 m2 costruito dal gruppo di Geoffrey Stedman a Christchurch, in Nuova Zelanda.
Il primo prototipo di RLG a Pisa, basata sulla stessa meccanica attualmente impiegata per GINGERINO
Per massimizzare il fattore di merito e ridurre le perdite e quindi l’accoppiamento tra i due modi controrotanti, la cavità ottica, di forma quadrata, era definita interamente da superspecchi dielettrici con una riflettanza nominale del 99,9985% e nessun altro elemento ottico presente al suo interno. Per minimizzare le perdite la miscela di elio-neon riempiva infatti l’intera cavità ottica e l’eccitazione avveniva in un capillare in vetro non confinato da finestre. Dal successo di tale prototipo è partito l’ambizioso progetto per la costruzione di un nuovo RLG ad altissime prestazioni per le applicazioni alla sismologia e alla geodesia. Gross-Ring (o “G”) è un laser ad anello monolitico da 16 m2 costruito con il più grande blocco disponibile di Zerodur (un vetro ceramico con coefficiente di dilatazione termica nominalmente nullo).
G è ospitato in un laboratorio sotterraneo appositamente costruito presso l’Osservatorio Geodetico di Wettzell vicino al confine tra Baviera e Repubblica Ceca nella Germania meridionale. Grazie al controllo della temperatura e della pressione ambiente, abbinato all’uso di super-specchi al top della tecnologia (il coefficiente di merito Q della cavità ottica è 3,5 × 1012) e con una stabilità senza pari, G ha potuto ottenere le migliori prestazioni di sensibilità, come dimostrato dalle misure della durata del giorno e dall’osservazione sul lungo termine delle fluttuazioni dell’orientazione dell’asse terrestre, note come Chandler e Annual woobbles. Il responsabile e ideatore di G di Wettzell è Karl Ulrich Schreiber, meglio noto come Ulli, professore alla TUM di Monaco di Baviera, membro storico del gruppo di Stedman a Christchurch, che per un lungo periodo si è diviso per metà del suo tempo tra la Nuova Zelanda e la Baviera. E’ da Ulli che abbiamo appreso la ‘ricetta’ per costruire i nostri prototipi, ed è venuto personalmente a Pisa per far partire il nostro primo prototipo G-Pisa, portando con se quattro super-specchi, che erano stati dismessi dal suo prototipo, ma ancora validi.
Foto di gruppo con da sinistra Jacopo Belfi, Karl Ulrich Schreiber, Angela D.V. Di Virgilio e Antonello Ortolan, installazione di G-Pisa a Virgo.
La collaborazione tra i due gruppi è rimasta attiva, anche se ognuno ha portato avanti la propria ricerca indipendentemente, loro più focalizzati all’applicazione in geodesia e geofisica e noi italiani su quelle per la fisica fondamentale, spostando l’accento sulla ricerca della sensibilità limite, l’ottimizzazione di sistemi elettronici per irrigidire la cavità ottica pur usando strutture non monolitiche. Come si è già detto infatti, G di Wettzell si basa su una struttura monolitica, ma blocchi di Zerodur di grandi dimensioni non sono più commercialmente reperibili. La collaborazione si è ulteriormente allargata con il gruppo di Monaco dell’università LMU, guidato da Heiner Igel, il padre della sismologia rotazionale, che ha mostrato come l’utilizzo di una stazione sismica composta da un sensore rotazionale accoppiato ad un sismometro co-locato possa fornire con profitto l’informazione per l’analisi sismologica, che altrimenti tipicamente abbisognerebbe della stesura di un’ estesa schiera di sismometri. Fatto che in particolare riveste un’importanza cruciale quando si voglia piazzare un osservatorio sismico in luoghi di difficile accesso, come il fondo marino oppure la Luna o Marte. Heiner nel 2013 circa ha vinto un progetto ERC per costruire ROMY, nell’osservatorio geofisico della Baviera, vicino Monaco. ROMY è l’unico array di RLG al mondo, costituito da 4 giroscopi sulle facce di un tetraedro, uno dei quali orizzontale, quattro anelli triangolari ognuno con perimetro di 36m. ROMY sta per: ROtational Motion sismologY, ma per la verità Heiner ha sempre detto di aver chiamato il progetto ROMY, perché è un progetto che gli è venuto in mente durante una riunione a Roma con noi e Roberto Battiston, allora presidente della commissione astro-particellare INFN.
ROMY è posizionato in superficie all’interno di una grande buca, per proteggere l’apparato da perturbazioni esterne. GINGER essendo costruito nel laboratorio sotterraneo INFN, si avvantaggerà dell’isolamento garantito dalla montagna del Gran Sasso.
DA GINGERINO A GINGER
Ma torniamo alla nascita di una linea di ricerca sui giroscopi Sagnac all’interno dei INFN. Intorno al 2007, l’interferometro per la rivelazione delle onde gravitazionali VIRGO iniziava a funzionare. VIRGO è un interferometro i cui componenti devono essere opportunamente mantenuti in una certa stabile posizione relativa, cioè deve funzionare in un preciso punto di lavoro. Durante le giornate di vento forte non si riusciva a mantenere operativo il nostro grande interferometro per onde gravitazionali, e si è presentata la necessità di sviluppare dei tilt-meters, o inclinometri, di altissima sensibilità, per capire quale fosse l’effetto dannoso provocato dal vento forte. Non era chiaro se fossero piccoli movimenti traslazionali oppure di inclinazione, informazione importante per eventualmente mitigare il problema con controlli elettronici.
Un RL opportunamente orientato è adeguato a misurare inclinazioni lungo un asse, e su questa necessità a Pisa è iniziata una stretta collaborazione tra Nicolò Beverini, professore di Pisa, e Angela Di Virgilio, ricercatrice INFN, e membro storico di VIRGO. Fin dall’inizio, dopo aver capito meglio le potenzialità dell’oggetto, ci siamo resi conto delle sue grandi potenzialità, per cui abbiamo aperto un esperimento all’interno della commissione astroparticellare INFN, indipendente da VIRGO. E da allora, circa dal 2010, abbiamo lavorato molto focalizzati a capire lo strumento e disegnare quello che poi sarebbe diventato GINGER. Non solo abbiamo acquisito la tecnica sviluppata dal gruppo neozelandese e tedesco, ma abbiamo anche affrontato il problema da tutti i punti di vista: dalla progettazione meccanica per ridurre i disturbi esterni, ai controlli elettromeccanici per garantire un funzionamento costante su mesi, alla mitigazione delle sistematiche del laser per ricostruire la vera frequenza di Sagnac dalle misure grezze, alla progettazione di sistemi software per controllare costantemente la qualità del dato. Siamo andati anche oltre analizzando i dati in profondità e dimostrando che il rumore limite dello strumento è inferiore a quello previsto dalla teoria, cosa che ha stimolato i nostri teorici a meglio definire la descrizione teorica di questo complesso apparato opto-meccanico che mette insieme: cavità ottiche risonanti, la fisica atomica e il nostro pianeta.
GINGERINO vede il forte terremoto di VISSO
GINGERINO è sicuramente il nostro prototipo più noto, ha lato 3.6m, misura le rotazioni angolari attorno all’asse verticale, cosa molto importante, è posizionato all’interno del laboratorio sotterraneo del Gran Sasso, un posto quieto, perché sotterraneo, ma allo stesso estremamente interessante dal punto di vista geofisico perché è in una delle più importanti zone sismicamente attive del mondo. GINGERINO è stato il primo RL eterolitico che è riuscito a funzionare stabilmente su tempi lunghi, malgrado il fatto che il disegno meccanico non fosse avanzato. Essere in un posto quieto gli ha permesso di fornirci misure importanti per la comprensione dei limiti dei RL, e allo stesso tempo è riuscito a fare misure sismiche uniche dell’importante zona in cui si trova.
GINGERINO è composto da un grande monumento di granito con forma a croce. Sui quattro estremi del monumento di granito sono posizionate delle camere a vuoto in cui sono alloggiati gli specchi (super-mirrors), che delimitano la cavità ottica quadrata di 3.6m di lato. Le quattro camere sono collegate da tubi, in uno dei lati è posizionato il tubo di scarica composto da un capillare in cui con una eccitazione a radiofrequenza viene creato il plasma per alimentare il laser. In primo piano nella figura è mostrato il lato con la scarica. Il volume composta dai porta specchi e dai tubi viene riempito dalla miscela di Helio e Neon. GINGERINO è un RLG orizzontale, ha il vettore area verticale, e misura le rotazioni locali intorno all’asse verticale. In futuro la meccanica di GINGERINO sarà migliorata secondo il modello meccanico di GINGER e sarà il terzo RLG di GINGER, RLH. Al centro del monumento, protetto dalla scatola, è alloggiato un sismometro, mentre su uno dei bracci un inclinometro.
I suoi dati sono conservati nel data-base EIDA dell’ Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), per l’analisi sismologica. Con i dati di GINGERINO siamo stati in grado di dimostrare che i RLG hanno sensibilità sufficienti a raggiungere la precisione di 1 parte in 109 della rotazione angolare terrestre. Abbiamo lavorato alacremente per oltre un decennio e ora il nostro sforzo è rivolto a costruire GINGER all’interno del laboratorio del Gran Sasso, non lontano da GINGERINO, e speriamo di completare l’apparato entro il 2026. All’inizio costruiremo 2 RLG e GINGERINO continuerà ad essere operativo, in un secondo tempo il suo apparato meccanico sarà migliorato per affiancarsi agli altri due giroscopi, GINGER è un progetto congiunto INFN e INGV.
Disegno dei due RLG di GINGER al momento in costruzione all’interno del laboratorio sotterraneo del Gran Sasso. Uno dei due, chiamato RLX, è orientato con il vettore area parallelo all’asse di rotazione terrestre, l’altro, RLO, è ruotato di 30 gradi fuori del piano meridian. I dati di RLX forniscono il modulo della velocità angolare e permettono di misurare l’angolo di RLO.
L’area del Gran Sasso così avrà uno degli osservatori geofisici più avanzati al mondo, e allo stesso tempo inizieremo a ‘toccare con mano’ gli effetti della relatività generale. Molto importante sarà anche il confronto con ROMY, l’array tedesco situato a nord delle Alpi.
BREVE STORIA DELL’ EFFETTO SAGNAC
I RLG si basano sull’effetto Sagnac, di seguito riportiamo brevi cenni storici.
Intorno al 1910 nella comunità sia dei fisici che dei filosofi regnava una visione fortemente conservativa riguardo l’esistenza di uno spazio assoluto permeato dall’etere, l’ipotetico mezzo di propagazione della luce e di conseguenza molto scettico nei confronti della teoria della relatività di Einstein. Georges Sagnac era un esponente di prestigio di tale comunità.
Nel 1899 aveva sviluppato una teoria dell’esistenza di un etere meccanico immobile con cui intendeva spiegare tutti i fenomeni ottici, e in particolare l’esperimento di Fresnel- Fizeau per il trascinamento della luce in un mezzo in movimento. In tale quadro, egli progettò un interferometro rotante per testare le sue idee e per vedere quale fosse l’effetto sulla propagazione della luce della rotazione, ovvero, usando le sue parole l’effetto del vento relativo d’etere.
Georges Sagnac descrisse questo suo lavoro in due comunicazioni pubblicate sul Comte Rendus de l’Academie de Science [G. Sagnac, C. R. Hebd. Séances Acad. Sci. Paris 141 (1913) 1220–1223; G. Sagnac, C. R. Hebd. Séances Acad. Sci. Paris 157 (1913) 708–710]. Egli mostrò che se su una piattaforma rotante un fascio ottico coerente di luce viene suddiviso e inviato in due direzioni opposte lungo un percorso poligonale chiuso definito da specchi, ricombinando i due fasci si produrranno effetti di interferenza. Facendo ruotare la piattaforma ad una velocità angolare di circa 2Hz prima in direzione antioraria e quindi in direzione opposta osservò uno spostamento di frangia δϕ= 0,07 ± 0,01.
Sagnac spiegò il risultato secondo le teorie dell’etere stazionario. In tale quadro, considerando per semplicità un percorso ottico circolare con raggio R, per un osservatore posto sulla piattaforma rotante la velocità della luce dovrebbe essere c+ωR nella direzione di rotazione e c- ωR nella direzione opposta. I due fasci ottici percorrerebbero lo stesso percorso con una velocità diversa e quindi in tempi diversi producendo all’uscita uno spostamento
δϕ=8πAω/λc
dove A è l’area racchiusa dal cammino ottico, ω la velocità angolare, λ la lunghezza d’onda della luce e c la velocità della luce rispetto all’etere. Lo sfasamento calcolato era perfettamente coerente con i risultati sperimentali e Sagnac ne concluse che la teoria dell’etere stazionario era corretta e che quindi la relatività speciale andava rigettata. In realtà il risultato sperimentale non è discriminante: anche ragionando nel quadro della teoria della relatività speciale, se si tiene conto che il sistema di riferimento dell’osservatore collegato alla piattaforma non è inerziale, si arriva alla stessa identica formula.
Disegno in pianta dell’interferometro costruito ed utilizzato da Sagnac per la scoperta dell’effetto. Riprodotta per gentile concessione dell’ Académie des Sciences di Parigi dal secondo articolo di Sagnac sui risultati del suo esperimento ([2], p. 1412).
Fu comunque solo nel 1921 che Paul Langevin fornì la prima spiegazione convincente dell’effetto Sagnac, nel quadro della relatività generale. [ P.Langevin, C. R. Hebd. SéancesAcad. Sci. Paris 173 (1921) 831–834]. Già Sagnac aveva indicata una possibile applicazione del suo interferometro quale sensore di rotazione. In particolare, un interferometro solidale con la superficie terrestre con adeguata sensibilità avrebbe potuto rivelare il moto di rotazione della Terra. Naturalmente occorreva avere una adeguata sensibilità.
Furono Michelson e Gale a riuscire nell’intento, costruendo un gigantesco interferometro di quasi 1900 m di perimetro con cui poterono misurare la velocità di rotazione terrestre con una precisione del 2%. Come affermò Michelson, il risultato evidenziava che la Terra gira intorno al suo asse, A conclusionwhich I think wemay be said to be sure of already.
Per avere applicazioni significative dell’effetto Sagnac bisognò però attendere l’avvento di efficienti sorgenti di radiazione coerenti. Con lo sviluppo del laser nel 1960 si è presentata l’opportunità di spostare l’interferometria di Sagnac dalla misurazione di una fase a quella di una frequenza, con un grande miglioramento concomitante della sensibilità. In un laser ad anello in rotazione rispetto ad un riferimento inerziale la lunghezza ottica del cammino percorso nelle due direzioni dalla radiazione ottica risulta leggermente differente: la cavità ottica è un po’ più lunga per il fascio co-rotante, che quindi avrà una frequenza di risonanza minore, e un po’ più breve per quello controrotante, che avrà una frequenza di risonanza maggiore. Sovrapponendo i due fasci su un rivelatore si osserva quindi un battimento alla frequenza δf, proporzionale alla velocità di rotazione:
δf=4Aω/λp
dove p è la lunghezza del perimetro dell’anello. Tale frequenza è di norma indicata come frequenza di Sagnac.
Il primo laser ad anello funzionante come sensore di rotazione inerziale (Ring Laser Gyroscope, RLG) è stato realizzato da Macek e Davis nel 1963 sfruttando la riga a 1,15 μm del laser Elio/Neon. Negli anni seguenti si sono sviluppati su questo principio sensori inerziali di rotazione per la navigazione aerea, marittima e sottomarina. I giroscopi laser sono strumenti di navigazione molto attraenti, poiché a differenza dei giroscopi meccanici non hanno parti mobili e il loro segnale non è perturbato dal moto traslazione. I moderni giroscopi di navigazione per aeromobili sono comunemente laser He-Ne azionati a una lunghezza d’onda di 632,8 nm e solitamente hanno un’area < 0,02 m2 corrispondente a un perimetro di 30 cm o meno. La sensibilità tipica di tali dispositivi è di circa 5 × 10−7 rad/s/√Hz (0,2°/h/√Hz). Sullo stesso principio dell’effetto Sagnac, sono attualmente molto diffusi sensori basati su fibre ottiche.
Il sistema Arp 107 comprende una coppia di galassie interagenti, riprese dal telescopio James Webb nel corso di un processo di fusione. I due oggetti, situati a circa 465 milioni di anni luce di distanza dalla Terra nella Costellazione del Leone Minore, sono connessi tra loro da un tenue flusso di stelle, gas e polveri, a formare una sorta di ponte intergalattico. Nell’immagine composita la Near-InfraRed Camera (NIRCam), a bordo del JWST, mette in evidenza stelle più vecchie, che risplendono brillanti in entrambe le galassie, nonché la coda mareale che le connette, generata dalle distruttive interazioni gravitazionali. I dati del Mid-InfraRed Instrument (MIRI), mostrati in tonalità arancio, evidenziano invece le regioni di formazione stellare popolate da stelle giovani, nate in seguito a collisione di vaste nubi molecolari. MIRI mostra inoltre le dense polveri interstellari e il nucleo brillante della grande spirale, dove si nasconde un buco nero supermassiccio attivo. In effetti, la spirale, catalogata PGC 32620, è una galassia di Seyfert di tipo 2: il suo nucleo energetico ospita un mostruoso buco nero intento a ingoiare materia circostante. Man mano che il materiale precipita verso l’oscuro divoratore cosmico, si raccoglie in un disco rotante, riscaldandosi ed emettendo radiazione ad alta energia. È probabile che questa frenetica attività sia alimentata da gas trascinato nel cuore della galassia per effetto delle interazioni con la piccola ellittica PGC 32628, visibile a sinistra e destinata ad essere cannibalizzata dalla compagna maggiore.
Arp 107 dal James Webb Space Telescope. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI
Il brillante centro della spirale è circondato da una struttura ad anello ricca di giovani stelle, che in alto a sinistra si interrompe, lasciando il posto a una vasta cavità delimitata da addensamenti rossastri. A partire dall’anello, lunghi filamenti di gas e polveri spiraleggiano verso il centro galattico. Questo aspetto insolito, simile a quello della Galassia Ruota di Carro, deriva da un evento cosmico devastante: una collisione ad alta velocità tra la grande spirale e la galassia più piccola, che è penetrata attraverso il disco della compagna centinaia di milioni di anni fa. Il tamponamento cosmico ha costretto il disco di PGC 32620 ad assumere una forma semi-anulare, con un grande, singolo braccio che si protende verso lo spazio esterno. La visione nel medio infrarosso permette di individuare la zona in cui è avvenuto lo scontro titanico, nei pressi della cavità che interrompe l’anello. Sia nell’anello esterno che nelle zone attorno alla cavità predominano processi di formazione stellare ed esplosioni di supernove. Arp 107 continuerà a cambiare aspetto: la ripresa del JWST rappresenta un istante nell’evoluzione del sistema, ma fornisce anche indizi su quanto è avvenuto in passato e su ciò che accadrà in futuro. Tra centinaia di milioni di anni i due oggetti si fonderanno, assumendo infine una forma stabile e trasformandosi in una singola galassia più grande. Le collisioni galattiche rappresentano un processo distruttivo per la forma degli oggetti coinvolti, dislocando stelle, gas e polveri. In alcune regioni si verifica una rinnovata formazione stellare per compressione del gas, ma in altre zone viene dispersa nello spazio una quantità di nubi gassose, deprivando potenzialmente le galassie di materiale necessario alla nascita di nuove stelle. Anche se la spirale domina la scena, la galassia più piccola risplende come un faro luminoso nell’oscurità: il brillante nucleo, popolato di stelle vecchie, è attorniato da un alone diffuso che, in basso a sinistra, si allunga diffondendosi nello spazio fino ai bordi della ripresa. Il panorama cosmico immortalato nell’immagine, che abbraccia circa 450.000 anni luce, è arricchito da una miriade di galassie più distanti, di varia forma e colore, tra le quali si distinguono chiaramente alcune spirali.
Collaborazione Internazionale
Il JWST, il più grande telescopio spaziale mai lanciato, è una partnership tra NASA, ESA e CSA. Grazie a strumenti avanzati come NIRSpec e MIRI, e al supporto europeo, il Webb continua a rivoluzionare la nostra comprensione del cosmo primordiale.
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Lo so, lo so: troppo bello per essere vero. Eppure, sotto un sottile strato di vernice editoriale necessaria alla trascrizione della conversazione, questa è la rappresentazione fedele di una delle tante esperienze che mi sono capitate negli anni come divulgatore ed educatore scientifico. Ho scelto proprio questa esperienza personale per inaugurare questa rubrica dedicata alla didattica dell’astronomia perché credo che racchiuda molte delle chiavi di lettura per una vera educazione alla scienza: a partire dal metodo socratico, fino al superamento degli stereotipi di genere, tutti aspetti imprescindibili per una didattica efficace e inclusiva. Ci sono molti modi per insegnare la scienza: dalla lezione tradizionale al laboratorio didattico, dalla classe ribaltata all’apprendimento collaborativo. Io non credo che esista un metodo migliore o peggiore; l’insegnamento, come un abito su misura, deve soddisfare due condizioni: calzare alle necessità di chi lo utilizza, ed essere adeguato alla situazione nella quale si usa. Sia che indossiamo una toga accademica o una tuta da lavoro, quando queste due condizioni sono allineate, allora stiamo facendo della buona didattica. In questa rubrica parlerò quindi di numerose modalità di insegnamento, senza alcuna velleità di completezza, ma limitandomi a presentare esperienze di apprendimento per facilitare lo scambio di buone pratiche necessarie al conseguimento degli obiettivi didattici dell’educazione alla scienza.
I miti sono diventati leggende, le leggende sono diventate storie, e le storie hanno continuato ad accompagnarci, incarnandosi in forme diverse, ma restando sempre fedeli a quel filo sottile che unisce, oggi come allora, le stelle al palcoscenico.
Prima di entrare nel merito del documentario è giusto entrare in contatto con i protagonisti di “TOGETHER UNIVERSE un viaggio verso l’infinito” saranno infatti proprio loro a dare vita alla narrazione in base ai ruoli assegnati durante la missione e alle singole personalità. Sebbene infatti graficamente i protagonisti della storia siano estratti da alcuni modelli base, con un attento e minuzioso lavoro ad ognuno di essi è stata assegnata un personalità che si è tentato di trasmettere attraverso toni ed espressioni vocali ma anche con gesti caratteristici. Cerchiamo di conoscerli meglio. Il comandante della nave spaziale è Clara, anni 30, caratterialmente molto forte, attenta all’ambiente e rispettosa, a lei sarà assegnato il ruolo di condurre il viaggio decidendo destinazioni e portando ordine nella squadra. A dare la voce a Clara è Chiara Chines, conduttrice radiofonica presso Radio Studio Centrale emittente di Catania. Ad affiancare Clara nel difficile ruolo di guida troviamo un’altra figura femminile, Sophia, comandante in seconda della nave. Di qualche anno più grande del suo superiore si dedicherà a spiegare alcuni principali concetti tecnologici e tecnici delle missioni, diciamo l’aspetto più ingegneristico.
