Dalle onde gravitazionali… alle onde sonore!

E’ normale. Dopo l’entusiasmante scoperta di cui abbiamo debitamente dato notizia qualche giorno fa, tutti i media, dalle tv ai giornali, parlano diffusamente di queste onde gravitazionali: sono veramente un tema nuovo capace di ridestare interesse verso lo studio del cielo e dei fenomeni che vi avvengono.  Un tema, a nostro modesto avviso, che ci può portare anche ad una sostanziale ridefinizione di come pensiamo al cosmo sconfinato, ed al nostro ruolo in esso.

E’ dunque una scoperta che ha una tale portata culturale che interessa di fatto una cerchia di persone ben più vasta dei classici addetti ai lavori, e riteniamo che meriti di essere compresa dal pubblico più vasto, almeno nei suoi tratti fondamentali.

D’accordo: ma ora che avete letto tutti questi approfondimenti, che li avete (anche) pazientemente digeriti, avete davvero capito che cos’è che oscilla in un’onda gravitazionale? Se ve lo chiedessero, sapreste rispondere?

Vero: ci hanno fatto l’esempio delle onde d’acqua in uno stagno, ma queste nuove onde si propagano pure nel vuoto assoluto, perciò – propriamente parlando – non c’è un mezzo che viene ondulato. Come la mettiamo?

Come onde nell’acqua? Ma se l’acqua non ci fosse…? C’è qualcosa da capire, più in profondità….

Giusto: ci hanno anche detto, in varie occasioni, che sono “oscillazioni dello spazio” che accorciano e allargano lo spazio tra due masse distanti, dunque noi le vediamo perché misuriamo la variazione di questa distanza. Ma, un momento: se si accorcia “lo spazio” si accorcia pure il metro che fa la misura, perciò (a rigore) non ce ne potremmo mai accorgere e misureremmo sempre la stessa distanza. Oppure non è così?

Infine, qualcuno ha detto, più correttamente, che l’onda gravitazionale è un’oscillazione della “curvatura” dello spazio-tempo… belle parole, anche abbastanza roboanti, ma che cosa vogliono dire davvero? Insomma, è possibile formarsi un quadro comprensibile e al tempo stesso corretto?

Ci hanno provato l’anno scorso, in occasione della prima rivelazione delle onde gravitazionali, i nostri amici di Fisicast… e secondo noi, ci sono anche riusciti!

Dunque con piacere vi invitiamo ad ascoltare la puntata (anche su YouTube o iTunes) che guadagna una nuova attualità proprio alla luce degli ultimi risultati scientifici!  Se aveste domande, potete commentare qui oppure direttamente sul sito di Fisicast. Troverete persone ben disposte a trattare amichevolmente questi argomenti così fuori dall’esperienza comune. Per poter finalmente arrivare ad un po’ di chiarezza, ad una comprensione che (sperabilmente!) si muova oltre la superficie un po’ approssimativa della notizia di agenzia, ma affondi la sua consistenza nel terreno solido ed affascinante della fisica di base.

Quella fisica che portò un certo Albert Einstein proprio alla predizione di queste elusive ondulazioni, esattamente un secolo fa.

Segni di un cosmo dorato…

Stavolta sono state viste tutte e due: le onde gravitazionali e quelle elettromagnetiche (insomma, quelle a noi decisamente più congeniali). Per la prima volta nella storia dell’astronomia. Ma l’astrofisica gravitazionale, non ci sta risparmiando sorprese. Come a dirci, è un campo nuovo, un campo eccitante. Non lo vedete? Non mi vedete? 

I dati che abbiamo, ormai lo sapete, si spiegano benissimo con la faccenda di due stelle di neutroni avviluppate in una danza inestricabile, che le porta a fondersi l’una con l’altra, in breve tempo.

Va appena ricordato che le stelle di neutroni sono già di loro cose parecchio strane, e ben poco hanno a che fare con le stelle “normali” di cui ci siamo occupati spesso. Sono fatte di materia così “pigiata” da essere pesantissima, usualmente dovute al collasso gravitazionale di una stella di massa molto elevata (dieci volte il Sole o giù di lì). La materia – in stato “degenere”  è così densa che una stella di neutroni di poche decine di chilometri di diametro, può benissimo avere una massa superiore a quella del nostro Sole.

L’episodio di cui parliamo è stato registrato il giorno 17 agosto nella galassia vicina NGC 4993, una gigante ellittica distante da Terra “appena” 130 milioni di anni luce. E qui c’è qualcosa che ha cambiato le carte in tavola, facendo fare un balzo in avanti sorprendente alla neonata astrofisica gravitazionale. C’è  – se vogliamo metterla così – che lo sconosciuto è venuto incontro a ciò che invece è già ben conosciuto, gli ha teso la mano, gli ha fornito nuovo valore. E hanno camminato insieme. Portandoci a scoprire nuove cose, a legare quel che si conosce con quello che si scopre, nell’evidenza solare del fatto che uno rafforza l’altro.

Detta in modo più scientifico, la cosa è questa: pochi secondi dopo la rilevazione delle onde gravitazionali da parte degli esperimenti LIGO e Virgo, il telescopio orbitante Fermi ha rilevato un treno di raggi gamma, e qualche ora dopo sia Hubble che altri osservatori hanno rilevato i fotoni dello spettro elettromagnetico, legati all’evento.

Questo video decisamente suggestivo mostra due stelle di neutroni molto calde, nei momenti finali in cui l’orbita stretta in cui sono avvinte le porta ad una cospicua emissione di onde gravitazionali, appunto quella rilevata da Terra. Nel momento della (inevitabile) completa fusione, si forma un jet assai potente che genera un lampo gamma (di quelli a durata breve). A breve distanza di tempo, si ha anche la formazione di una sorta di supernova, per la precisione chiamata kilonova.

Questa significativa coincidenza tra quel che si vede (radiazione in banda ottica) e quel che non si vede (onde gravitazionali, raggi gamma) conferma che gli eventi che “vede” LIGO possono essere associati con lampi gamma di breve durata. Gli scienziati sono portati a pensare che queste fusioni di stelle di neutroni possano aver disseminato nell’universo una buona quantità di elementi pesanti,  compreso lo Iodio, necessario alla vita, ed uranio e plutonio.

E non solo. La cosa che ha molto colpito l’immaginario collettivo, in questi giorni, è che potrebbe verificarsi una produzione cospicua di un elemento ritenuto assai prezioso, ovvero l’oro. Insomma, in questo momento, proprio in questo momento, potreste portare al collo, o al dito, il risultati esatto di uno di questi eventi.

Così, tanto per arrivarci dentro, col corpo prima ancora che con il ragionamento: lo spazio profondo e il nostro cuore, il nostro esistere, i nostri stessi ornamenti con cui ci presentiamo nel mondo, sono legati a filo doppio. Siamo dunque in connessione, in mo(n)di inaspettati, con l’infinitamente energetico, con l’infinitamente lontano.  

Sempre.

Juno osserva Giove, Io ed Europa

Durante l’ottavo flyby intorno al pianeta gigante, la sonda Juno ha inviato a Terra questa bella immagine, che racchiude in un solo evocativo scatto, una porzione del pianeta Giove e due delle sue lune, Io ed Europa.

Crediti: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Roman Tkachenko

L’immagine è stata presa il primo settembre di quest’anno, quando la sonda si trovava a circa 27.000 chilometri sopra lo strato di dense nuvole che copre il pianeta gigante. La sua latitudine, in quel momento, era di circa -49 gradi.

Più vicino al pianeta è la luna Io, mentre Europa appare sulla sinistra dell’immagine, decisamente più lontano dal pianeta.

Anche questa bella immagine si deve al lavoro appassionato di un citizen scientist di nome  Roman Tkachenko: una persona che ha scaricato i dati grezzi – messi a disposizione dalla NASA – e ha processato la fotografia per restituirci questo delizioso quadretto di famiglia. 

Sempre più l’esplorazione del Sistema Solare sta diventando una impresa comune. Se da una parte è vero che solo grandi istituzioni hanno la possibilità materiale di inviare queste sonde in giro per lo spazio (ma i privati stanno facendosi strada sempre di più… ne dovremo parlare), è altrettanto vero che per la politica di “apertura” nel rilascio dei dati, è possibile a molti intervenire in modo creativo restituendoci questi autentici “regali”, dove la bellezza del cosmo risulta in modo efficace e certamente evocativo.

Un modo per ritornare a pensare il cielo come patrimonio di tutti, in fondo.

L’utilità della scienza… inutile!

Se i risultati scientifici finanziati con i soldi dei contribuenti sono “beni pubblici”, e’ utile o addirittura etico spendere miliardi per cercare una particella elementare? O per andare a visitare un satellite di Giove o cercare l’acqua su  Marte? O per osservare una galassia ai confini dell’Universo?

In altre parole, e’ utile finanziare la ricerca di base? E se sì, con che risorse? E per fare quale tipo di ricerca? La competizione e’ diventata una delle maggiori forze trainanti per la ricerca. Ma siamo sicuri che il modello competition-driven science sia davvero quello migliore? Di più, sta cambiando il concetto stesso di conoscenza? Siamo sicuri che sia ancora valido e applicabile oggi il “metodo scientifico” introdotto da Galileo più di 400 anni fa?

Le risposte a tutte queste domande non sono scontate. Più volte ce ne siamo occupati in questo blog, e ci piace dunque rilanciarle in occasione di un evento di sicuro interesse, proprio per fare un po’ di chiarezza su questo tema, che coinvolge un ambito ben più ampio di chi è coinvolto direttamente nella ricerca scientifica, ma si allarga alla più vasta comunità che finanzia direttamente la ricerca stessa.

Martedì 10 ottobre alle ore 11.45 si terrà infatti un interessante seminario di Fabrizio Fiore, direttore dell’Osservatorio Astronomico di Roma. L’intervento potrà essere liberamente seguito in streaming collegandosi a questo indirizzo (dove rimarrà anche disponibile per la visione in tempi successivi).

Lame di ghiaccio… per Plutone

Ed ecco come appare la superficie di Plutone, vista dalla sonda New Horizons, nel luglio di due anni fa. E’ ancora impressionante il grandissimo dettaglio che la sonda è riuscita ad ottenere: dopotutto, parliamo di un “piccolo mondo” la cui distanza da noi – a seconda delle rispettive orbite – si aggira intorno al mezzo miliardo di chilometri. 

Vale la pena ricordare come, prima del passaggio della sonda, quando si pensava a questo peculiare quasi pianeta, ci si dovesse sostanzialmente accontentare di immagini di fantasia.

Crediti: NASA, Johns Hopkins Univ./APL, Southwest Research Institute

La particolarità di questa superficie, così ben evidenziata dai nuovi dati, è che sembra popolata da bizzarre configurazioni, rassomiglianti a gigantesche lame di ghiaccio, la cui origine ha rappresentato un bel rompicapo per gli scienziati. Le interpretazioni più recenti, portano a pensare che queste lame ghiacciate siano composte di metano. Questo gas viene rilasciato in atmosfera, durante i momenti geologici più caldi, tramite processi di sublimazione.

Di fatto, stiamo imparando un bel po’ di cose di questo ambiente così lontano e così inospitale. E tutto si deve a lei, la prima sonda mai puntata espressamente verso Plutone. In realtà la storia dell’esplorazione di questo mondo remoto, è una storia soprattutto di appuntamenti mancati, missioni deviate o addirittura cancellate.

Insomma è stato necessario aspettare il 2003 perché fosse approvata – e nemmeno troppo facilmente – questa missione New Horizons che poi partì nel 2006, e arrivò nei dintorni di Plutone a metà del 2015.

I dati che abbiamo preso da questa missione resteranno molto a lungo come lo stato dell’arte per quanto possiamo sapere sul pianeta nano. Correrà diverso tempo prima che un’altra missione possa esplorare questi posti così lontani da casa nostra, con ogni probabilità.

Ma il caso si presta benissimo a mostrare come l’esplorazione del Sistema Solare sia – unico caso nell’astronomia, forse – una questione soprattutto di andare a vedere. E quello che si può vedere dopo nove anni di viaggio, è incomparabilmente più efficace di quello che si può vedere, o si potrà mai vedere, da Terra.

Per convincersi, basta guardare Plutone (se ci si riesce) nell’immagine qui sotto. Sempre dalla New Horizons. Ma – piccolo particolare – all’inizio del viaggio.

Crediti: NASA

New Horizons ce lo insegna. A volte vale la pena, viaggiare. Ci sono cose che non possiamo immaginare, non possiamo comprendere, se non muovendoci, togliendoci dal nostro sistema di posizione e di certezze acquisite, scrollandoci tutto di dosso, affrontando il cambiamento. Anche a costo di vedercela con lame di ghiaccio, o altre cose non immediatamente gradevoli.

Il cambiamento, dunque. Anche e soprattutto, di posizione: fisica e mentale.