Archivio mensile:dicembre 2011

Kepler scopre il primo sistema solare confrontabile con il nostro

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Rappresentazione artistica di Kepler-20e, uno dei due pianeti di dimensioni terrestri scoperti dalla sonda Kepler della NASA. Credit: NASA/Ames/JPL-Caltech.

Dicembre 2011 è un mese che entrerà nella storia come la prima volta che l’umanità è stata in grado di rivelare un pianeta delle dimensioni della Terra attorno ad una stella confrontabile con il nostro Sole.

E’ quanto ha affermato François Fressin, ricercatore astronomo presso l’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Fressinc e il suo team hanno usato il Kepler planet-hunting spacecraft, la sonda Kepler che va alla ricerca di pianeti per trovare due mondi rocciosi, uno appena un po’ più grande della Terra e l’altro leggermente più piccolo di Venere.

I due pianeti, chiamati Kepler-20e e Kepler-20f sono i più piccoli pianeti trovati finora. Essi hanno un diametro di 11 000 chilometri e 13 190 chilometri rispettivamente, pari a 0.87 e 1.03 volte le dimensioni della Terra. I ricercatori si aspettano che questi mondi abbiano una composizione rocciosa, tanto da poter stimare per essi una massa inferiore a 1.7 e 3 volte rispetto a quella terrestre.

I due mondi fanno parte di un sistema planetario multiplo composto da cinque pianeti orbitanti attorno alla una stella, che si trova a circa 1 000 anni luce di distanza da noi nella Costellazione della Lira.
“E’ possibile puntare in quella regione di spazio e dire che quella è la regione dove ha avuto inizio l’era delle eso-Terre” ha affermato Fressin, aggiungendo che i due mondi rocciosi sono troppo vicini alla loro stella, e quindi troppo caldi, per essere abitabili.

Rappresentazione artistica di Kepler-20f. Credit: NASA/Ames/JPL-Caltech. 

Kepler-20e ha un periodo orbitale di 6.1 giorni ad una distanza di 7.5 milioni di chilometri; Kepler-20f ha un periodo orbitale di 19.6 giorni ad una distanza di 16.5 milioni di chilometri. Grazie alle loro orbite strette, vengono riscaldati fino a temperature di circa 760 °C e 426 °C rispettivamente.

Il sistema solare in cui i pianeti si trovano è abbastanza inusuale dato che pianeti rocciosi e gassosi si alternano nelle loro posizioni anziché essere separati in due gruppi, come nel caso del nostro sistema solare, dopo i pianeti rocciosi (Mercurio, Venere, Terra e Marte) si trovano più vicini al Sole, mentre i pianeti gassosi (Giove, Saturno, Urano e Nettuno) si trovano più lontani dal Sole formando, in questo modo, due distinte regioni planetarie.

Nel caso del sistema Kepler-20, il primo pianeta è simile a Nettuno, il secondo è un pianeta roccioso, Kepler-20e; il successivo è un mondo ancora una volta simile a Nettuno, seguito da un mondo roccioso, Kepler-20f; infine, un altro pianeta simile al gassoso Nettuno.

“Quindi, un grande, un piccolo, un grande, un piccolo, un grande, che è una sequenza differente da qualsiasi altro sistema solare scoperto finora” ha affermato David Charbonneau dell’Harvard University. “Siamo stati sorpresi di trovare questo sistema di pianeti, molto diverso dal nostro sistema solare”.

Inoltre, tutti i pianeti si trovano entro una regione molto piccola, come se cadessero tutti entro l’orbita del nostro Mercurio. Se teniamo conto che la distanza Terra-Sole è di 1 Unità Astronomica (1UA), Mercurio si trova a circa 0.4 UA. Tutti i pianeti del sistema solare Kepler-20 sono concentrati in una zona molto piccola.

Questo sistema insolito di pianeti rocciosi alternati a pianeti gassosi potrebbe non essere una novità se confrontato con altri sistemi solari, a causa del fatto che il nostro campione di sistemi solari è ancora relativamente limitato.

“Questo è veramente un problema da spiegare alla nostra comunità scientifica” ha affermato Linda Elkins-Tanton, Direttrice del Carnegie Institution for Science’s Department of Terrestrial Magnetism a Washington. Forse il nostro sistema solare potrebbe far parte della minoranza dei tipici sistemi solari se confrontati fra loro.

Image credit: NASA/Ames/JPL-Caltech. Un confronto fra le dimensioni dei due pianeti Kepler-20e e Kepler-20f con i pianeti del nostro sistema solare. Il primo è leggermente più piccolo di Venere con un raggio 0.87 volte quello della Terra, il secondo è un po’ più grande della Terra, circa 1.03 volte. Venere è molto simile per dimensioni alla Terra con un raggio pari a 0.95 volte il nostro pianeta.
Prima di questa scoperta il più piccolo pianeta conosciuto orbitante attorno ad una stella simile al Sole è stato Kepler-10b con un raggio di 1.42 volte quello terrestre, e con un volume pari a 2.9 il nostro.
Sia Kepler-20e che Kepler-20f orbitano molto vicini alla loro stella con periodi orbitali di 6.1 e 19.6 giorni, rispettivamente.Si ritiene che abbiano una composizione rocciosa con temperature elevatissime. Ci sono altri tre grandi pianeti gassosi presenti nel sistema solare scoperto da Kepler, conosciuti come Kepler-20b, Kepler-20c e Kepler-20d. Fonte NASA:  http://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/multimedia/images/kepler-20-planet-lineup.html . 

I ricercatori ritengono più plausibile che i pianeti di Kepler-20 non si siano formati nelle loro posizioni attuali. Devono, invece, essersi formati lontano dalla loro stella e poi essere migrati verso l’interno, probabilmente attraverso le interazioni con il disco di materiale da cui tutti i pianeti e la stella si sono formati.
Questo ha permesso al sistema planetario di mantere la loro spaziatura regolare, nonostante le dimensioni dei piaenti si alternino tra grande e piccolo.

“Pensiamo che i pianeti siano migrati verso il Sole perchè non siamo in grado di immaginare una così ricca quantità di corpi tanto vicini alla loro stella, dove è caldo e solo alcuni oggetti si trovano allo stato solido” ha affermato Charbonneau. “Pensiamo anche il luogo di nascita di un mondo simile a Nettuno sia più lontano dalla stella e che poi nel corso del tempo i pianeti siano migrati verso il loro sole. Non saremmo sorpresi nell’osservare più sistemi solari simili a questo man mano che continuerà l’esplorazione”.

Forse ci vorrà del tempo perchè Kepler possa scoprire una terra simile alla nostra. La missione Kepler della NASA identifica oggetti di interesse andando alla ricerca di stelle che diminuiscono la loro luminosità, e questo si manifesta quando un pianeta transita di fronte alla stella. Per confermare il transito di un pianeta, i ricercatori cercano una stella perturbata dall’azione gravitazionale di un’altra stella compagna (che le orbita intorno o che è la stella di riferimento).

Il metodo utilizzato è noto come metodo della velocità radiale. Il segnale della velocità radiale di pianeti con una massa circa due volte quella terrestre è troppo debole per poter essere rivelato con le attuali tecnologie. Pertanto, tecniche differenti devono essere utilizzate per confermare o meno se l’oggetto trovato è effettivamente un pianeta.

Una varietà di situazioni differenti potrebbe imitare l’oscuramento di un pianeta in transito. Per esempio, una stella binaria ad eclisse, un sistema dove la luce di una stella viene nascosta dalla stella compagna quando le transita davanti o dietro, provocando una variazione di luminosità. Per escludere queste situazioni, la squadra di Kepler ha simulato milioni di possibili scenari grazie a Blender, un software personalizzato, sviluppato da Fressin e Willie Torrer del CfA. I ricercatori hanno concluso che è molto più probabile che Kepler-20e e Kepler-20f siano pianeti piuttosto che stelle.

Fressin e Torres hanno, inoltre, utilizzato Blender per confermare l’esistenza di Kepler-22b, un pianeta nella zona abitabile della sua stella che è stato annunciato dalla NASA il mese scorso, un mondo più grande della nostra Terra.
“Questi nuovi pianeti sono notevolmente più piccoli rispetto a qualsiasi altro pianeta scoperto fino ad oggi che orbita attorno ad una stella simile al nostro Sole”  ha concluso Fressin.

Fonte Universe Today: http://www.universetoday.com/91989/first-earth-sized-exoplanets-found-by-kepler/
Informazioni ulteriori su National Geographic: http://news.nationalgeographic.com/news/2011/12/111220-new-earth-size-planets-nasa-kepler-alien-space-science/

Articolo disponibile su Nature: Two Earth-sized planets orbiting Kepler-20 – Fressin et al., Nature, 2011, doi:10.1038/nature10780, pubblicato online il 20 dicembre 2011 su: http://www.nature.com/nature/journal/vnfv/ncurrent/full/nature10780.html

Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) Press Release: http://www.cfa.harvard.edu/news/2011/pr201134.html

NASA- NASA Discovers First Earth Earth-sizw Planets Beyond Our Solar System: http://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/news/kepler-20-system.html .

Sabrina

Il Sole dalla Stazione Spaziale

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La bellezza di un sole sull’orizzonte e dell’atmosfera terrestre. La foto è stata presa dall’equipaggio della spedizione 15 a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) il 3 giugno 2007.
Credit: Image and caption courtesy of NASA Goddard Photo and Video photostream. Credit: NASA.

Disponibile su: Climate – NASA:  http://climate.nasa.gov/imagesVideo/earthWallpaper/index.cfm

Sabrina

Carnevale della Fisica #27 – Prima chiamata

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Dopo il Carnevale della Fisica #26. dedicato al cinema, con una certa trepidazione raccogliamo il testimone e annunciamo il prossimo Carnevale, che sarà ospitato nel nostro sito di scienza e divulgazione www.GruppoLocale.it, curato da Marco Castellani e Sabrina Masiero. Il tema che abbiamo scelto di proporre per questa ventisettesima edizione è “La fisica nella letteratura italiana, dal suo nascere fino ai nostri giorni”.

Due parole sulla scelta dell’argomento. Qui a GruppoLocale ci è sempre piaciuto esplorare i territori di mezzo, perché crediamo (sì, ne siamo proprio sicuri…) che una data disciplina si arricchisca moltissimo nel confronto e nel rapporto costruttivo con le altre branche del sapere. Ovvero, in un gioco di intersezioni virtuose, che poi riflettono in fondo la natura stessa del conoscere: con un atteggiamento sempre lontano dal “già saputo” e dall’arida acquisizione di nozioni, ma con una  ultima curiosità di fronte al mondo e allo stupore del suo esistere. “Solo lo stupore conosce”, la frase di Gregorio di Nissa, è il nostro motto praticamente da sempre!

In quest’ottica, ricercare la traccia, potremmo dire l’impronta, della fisica (dell’astronomia, della cosmologia…) nella letteratura del nostro amato e bistrattato paese, è anche un modo per lanciarsi nella feconda ricerca di una unità di fondo, che spezzi l’inganno deleterio dell’esistenza di “due culture” mutuamente impermeabili (umanistica, scientifica), cercando invece i segni di una all’interno dell’altra… per poi magari accorgersi che sono nient’altro che due aspetti inscindibili dell’avventura umana, in quanto tale.

Perciò stesso, i partecipanti si possono sentire liberi di accogliere il tema in modo molto largo. Non solo dunque post su brani o autori letterari esplicitamente ispirati alla scienza (più di uno potrebbe pensare alle Cosmicomiche del grande Italo Calvino), ma anche contesti in cui si racconta più o meno direttamente del lavoro di ricercatori e scienziati, o che magari partano prendendo spunto da un tema scientifico. Possiamo anche divertirci (sempre con ironia, suggeriremmo) a vedere come la scienza viene trattata.. o maltrattata dal giornalismo scientifico, o comunque, da una letteratura non abbastanza informata sui fatti.

In aggiunta, per quanto possa sembrare banale ricordarlo, l’Italia è un paese di grandissimi letterati e di altrettanto valenti fisici: mettendo insieme le due cose, dovremmo ottenere una reazione interessante!

"L’avevamo sempre addosso, la Luna, smisurata: quand’era il plenilunio – notti chiare come di giorno, ma d’una luce color burro –, pareva che ci schiacciasse..." (Da "Le cosmicomiche" di Italo Calvino; Crediti immagine: Lick Observatory)

Se volete partecipare, pubblicate un articolo sul vostro blog che abbia come tema un argomento di Fisica (non obbligatoriamente collegato al tema proposto), poi inviate un mail a [email protected] con “Carnevale” nel soggetto, il link al vostro articolo e possibilmente una breve descrizione dei contenuti dello stesso, entro e non oltre il 27 gennaio 2011. Per sicurezza vi consigliamo di verificare che lo staff di GruppoLocale vi abbia inviato ricevuta della ricezione (siam gente distratta.. almeno io…)

A fine mese passeremo in rassegna su www.GruppoLocale.it gli interventi raccolti. Vi aspettiamo il 30 gennaio con il resoconto dalla ventisettesima edizione del Carnevale!

Marco Castellani, per lo staff di www.GruppoLocale.it

L’entrata in orbita lunare per GRAIL

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Rappresentazione artistica di GRAIL della NASA. Fonte:NASA/GRAIL.

Le due sonde gemelle della NASA per lo studio della Luna, dalla crosta fino al nucleo, si stanno avvicinando al momento fondamentale dell’entrata in orbita lunare.

Chiamate Gravity Recovery And Interior Laboratory (GRAIL), le sonde sono programmate per entrare in orbita alle ore 13:21 Pacific Standard Time-PST (16:21 Eastern Standard Time-EST, le 22:21 in Italia) del 31 dicembre e per le ore 14:05 PST (17:05 EST, le 23:05 in Italia) l’1 gennaio 2012. La prima sonda a compiere questo passo decisivo sarà GRAIL-A, la seconda GRAIL-B.

“Il nostro team non avrà modo di partecipare alla celebrazione del Nuovo Anno tradizionale, ma mi auguro che l’osservare le nostre due sonde in orbita lunare  possa fornirci entusiamo ed euforia che tutti coloro che lavorano in qusta mia mai avrebbero pensato”, ha affermato David Lehman, Project Manager di GRAIL al Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, California.

La distanza della Terra dalla Luna è approssimativamente pari a 402 336 chilometri. Gli equipaggi dell’Apollo hanno avuto bisogno di tre giorni per arrivare sulla Luna. Il lancio da Cape Canaveral Air Force Station è avvenuto il 10 settembre 2011 e le sonde GRAIL hanno impiegato un tempo circa 30 volte maggiore coprendo oltre 4 milioni di chilometri per arrivarci.

La traiettoria di lunga durata a basso consumo energetico ha dato ai tecnici della missione e ai controllori più tempo per valutare lo stato di salute delle sonde.

Durante il percorso lo strumento Ultra Stable Oscillator è stato continuamente alimentato e questo permetterà di raggiungere una temperatura di funzionamento stabile prima di iniziare con l’effettuare misurazioni scientifiche in orbita lunare.

“Questa missione verrà a riscrivere i libri di testo sull’evoluzione della Luna” ha affermato Maria Zuber, Principal Investigator di GRAIL del Massachusetts Institute of Technology (MIT) a Cambridge. “Le nostre due sonde stanno operando così bene durante il viaggio, che abbiamo eseguito un test completo del nostro strumento e confermato le prestazioni necessarie per soddisfare i nostri obiettivi scientifici”.

Image credit: NASA/JPL-Caltech.

Utilizzando una tecnica di precisione di volo, le sonde gemelle GRAIL mapperanno il campo di gravità lunare come raffigurato in questa rappresentazione artistica. I segnali radio viaggeranno tra le due sonde fornendo ai ricercatori misure di alta precisione così come il flusso di informazioni che non si fermerà neppure quando le due sonde si troveranno sul lato oscuro della Luna, quello che non è possibile osservare da Terra. Il risultato dovrebbe essere la mappa più accurata della Luna mai ottenuta prima.

La missione risponderà pure a domande fondamentali e domande alle quali i ricercatori sono alla ricerca di una risposta da molto tempo, tra cui le dimensioni di un possibile nucleo interno ce una miglioe comprensione di come la Terra e altri pianeti del sistema solare si sono formati.

Dal 28 dicembre, GRAIL-A si trova a circa 106 000 chilometri dalla Luna e si avvicinerà ad una velocità di circa 1 200 km/h; GRAIL-B è a 128 000 chilometri dalla Luna con una velocità di avvicinamento di circa 1 228 km/h.

Durante la fase finale di avvicinamento alla Luna, entrambi gli orbiter si muoveranno verso di essa da sud, volando quasi sopra il polo sud lunare. L’inserimento in orbita lunare di GRAIL-A durerà circa 40 minuti e verrà a cambiare la velocità delle sonde di circa 688 km/h. L’inserimento di GRAIL-B avverrà 25 ore più tardi e durerà 39 minuti e si prevede di modificare la velocità della sonda di 691 chilometri.

L’orbita finale sarà di tipo ellittico, vicino alla regione polare con un periodo di circa 11 ore e mezzo. Nel corso delle settimane successive, la squadra GRAIL eseguirà una serie di accensioni con ciascuna sonda per ridurre il periodo orbitale da 11,5 ore a meno di 2 ore. All’inizio della fase scientifica nel marzo 2012 le due sonde saranno in una  orbita quasi circolare, vicino ai poli, con un’altitudine di circa 55 chilometri.

Quando la raccolta di dati scientifici inizierà, la sonda trasmetterà segnali radio per definire in modo preciso la loro distanza reciproca mentre si troveranno in orbita lunare. Sorvolando sulle aree di maggiore o minore gravità, causate da caratteristiche visibili, come per esempio montagne, crateri e massi nascosti sotto la superficie lunare, i due GRAIL si sposteranno leggermente avanti e indietro l’uno rispetto all’altro. Uno strumento di bordo in ciascuna sonda misurerà i cambimenti nelle loro velocità relative e i ricercatori tradurranno le informazioni in qualche mappa al alta risoluzione del campo gravitazionale lunare. I dati permetteranno agli scienziati coinvolti nella missione di capire cosa sta succedendo sopra la superficie. Queste informazioni aumenteranno la nostra conoscenza di come la Terra ed i suoi vicini rocciosi  nel sistema solare interno si sono formati e sviluppati in modi diversi.

Lo scorso 10 settembre 2011 abbiamo seguito in diretta da NASA TV il lancio del satellite GRAIL grazie ad un razzo Alliance Delta II americano dallo Space Launch Complex 17B a Cape Canaveral Air Force Station in Florida. Image credit: NASA/Kenny Allen. Fonte NASA: http://www.nasa.gov/mission_pages/grail/multimedia/gallery/2011-09-10-4.html

Per ulteriori informazioni sulla missione GRAIL si visiti il sito: http://www.nasa.gov/mission_pages/grail/main/index.html

Fonte NASA-Twin Spacecraft On Final Approach For Moon Orbit: http://www.nasa.gov/home/hqnews/2011/dec/HQ_11-426_GRAIL_Highlights.html

NASA: GRAIL Artist’s Rendition: http://www.nasa.gov/mission_pages/grail/multimedia/pia14377.html

NASA: NASA’s Moon Twins Going Their Own Way- http://www.nasa.gov/mission_pages/grail/news/grail20111006.html

Sabrina

Evidenze di idrocarburi e molecole su Plutone

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Hubble Space Telescope durante la Servicing Mission 4, ripreso dallo space shuttle Atlantis il 13 maggio 2009. Immagine tratta da: http://www.flickr.com/photos/gsfc/4399423028/in/photostream/ Credit: Goddard Space Flight Center/Hubble Space Telescope/NASA.

 

Il nuovo e sensibile spettrografo denominato “Cosmic Origins Spectrograph” a bordo del telescopio spaziale Hubble ha scoperto un forte assorbimento nelle lunghezze d’onda ultraviolette sulla superficie di Plutone, che fornisce nuove evidenze sulla possibilità della presenza di complessi idrocarburi e/o di molecole nitrile che giacciono sulla superficie, secondo un articolo pubblicato recentemente sull’Astronomical Journal dai ricercatori del Southwest Research Institute e dal Nebraska Wesleyan University.

Tali specie chimiche possono essere prodotte dall’interazione della luce solare o dai raggi cosmici con i ghiacci conosciuti della superficie di Plutone che includono il metano, il monossido di carbonio e l’azoto.

Il progetto, guidato dal Dott. Alan Stern del Southwest Research Institute (SwRI) a Boulder, Colorado, comprende anche i ricercatori: Dott. John Spencer e Dott. Adam Shinn, i ricercatori del Nebraska Wesleyan University e il Dott. Nathaniel Cunnigham e lo studente Mitch Hain.

“Questa è una scoperta emozionante perchè gli idrocarburi complessi su Plutone e le altre molecole che potrebbero essere responsabili delle caratteristiche spettrali nell’ultravioletto trovati con l’Hubble Space Telescope, potrebbero tra l’altro, essere responsabili del colore vermiglio di Plutone” ha affermato Stern.

Rappresentazione pittorica dell’ipotetica superficie di Plutone. Credit: NASA, ESA and G. Bacon (STScI).

Il team di ricercatori ha inoltre scoperto evidenze di cambiamenti nello spettro ultravioletto di Plutone quando questo è stato confrontato con i dati e le misurazioni ottenute da Hubble negli anni Novanta. I cambiamenti possono essere correlati a differenti tipi di terreno visti oggi con quelli osservati nel 1990, oppure ad altri effetti, come a cambiamenti nella superficie relativa ad un forte aumento della pressione dell’atmosfera di Plutone durante questo intervallo di tempo.

“La scoperta che abbiamo fatto con Hubble ci ricorda che scoperte ancora più emozionanti sulla composizione di Plutone e sull’evoluzione della sua superficie sono ancora “in magazzino” almeno fino a quando la sonda New Horizons della NASA non si avvicinerà a Plutone nel 2015″ ha concluso Stern.

Questa ricerca è stata sostenuta grazie al contributo dello Space Telescope Science Institute.

Una copia dell’articolo scientifico di Stern et al. è disponibile su: http://iopscience.iop.org/1538-3881/143/1/22/.

Fonte Southwest Research Institute: http://www.swri.org/9what/releases/2011/pluto.htm

Per ulteriori informazioni sulla missione New Horizons della NASA visitate il sito: http://pluto.jhuapl.edu/.

Sabrina