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Un pianeta simile alla Terra “caratterizzato” dal Telescopio Nazionale Galileo

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Kepler-78b

Una rappresentazione artistica di Kepler-78b. Crediti: TNGHarutyuryan.

Kepler-78b è un pianeta al di fuori del nostro Sistema Solare che orbita attorno ad una stella di tipo solare nella Costellazione del Cigno, a circa 400 anni luce di distanza dalla nostra stella. Finora gli astronomi sono stati in grado di caratterizzare più di 1000 esopianeti, ma Kepler-78b è davvero speciale. Secondo lo studio pubblicato su Nature pochi giorni fa, questo oggetto ha una massa e una densità molto simili a quelle della nostra Terra. Gli autori dello studio, un team internazionale di astronomi guidati da Francesco Pepe dell’Università di Ginevra e formato da membri che provengono da vari Istituti di Svizzera, Italia, Regno Unito e Stati Uniti, affermano che Kepler-78b è formato di roccia e ferro, proprio come la nostra Terra. Cosi´, Kepler-78b è ora il più piccolo esopianeta scoperto per cui sono noti sia la massa che il raggio.

Kepler’78b e’ stato individuato dal Telescopio Kepler della NASA. Kepler ha rilevato la piccola variazione di luce della stella ospite causata dal passaggio del pianeta davanti ad esso. Poco dopo la scoperta, il Telescopio Nazionale Galileo (TNG), telescopio italiano che si trova a 2400 metri sul livello del mare a La Palma, Isole Canarie, ha puntato la stella madre del pianeta. In particolare, il team scientifico di HARPS-N ((High Accuracy Radial velocity Planet Searcher in North hemisphere)), uno degli spettrografi più precisi al mondo montato al TNG, ha deciso di concentrare le osservazioni su Kepler-78b. Una campagna osservativa molto intensa durante i mesi primaverili ha dato buoni frutti. Sfruttando le caratteristiche uniche e l’accuratezza di HARPS-N, il team ha misurato la leggera oscillazione della luce stella ospite causata dal pianeta intorno ad essa quando transita di fronte ad essa. Si sono ricavati i valori di massa e di densità che sono simili alla Terra. Un team diverso ha osservato con il telescopio del Keck alle Hawaii. Le misure dei due differenti team concordano fra loro, aumentando così la sicurezza del risultato.

Emilio Molinai, Direttore del TNG e uno degli autori dell’articolo sottolinea l’importanza di usare HARPS-N: “Siamo particolarmente orgogliosi della performance del TNG e di HARPS-N in quanto dimostrano che la scoperta del pianeta gemello della Terra sta diventando sempre più fattibile. Un particolare ringraziamento è doveroso alle persone dello staff che l’ha reso possibile”.

Kepler-78b ha un raggio di soli 1,17 volte quello della Terra, mentre la massa è di solo 1,86 volte quella terrestre. Questi numeri comportano una densità di 5,57 grammi per centimetro cubo e implicano una composizione di roccia e ferro, rendendo Kepler-78b il pianeta extrasolare più simile alla Terra finora conosciuto. Tuttavia, Kepler-78b ha un brevissimo periodo orbitale, di soli 8,5 ore, e quindi orbita ad una distanza ravvicinata alla sua stella ospite. Ciò significa che la temperatura sulla superficie del pianeta dovrebbe aggirarsi intorno ai 3000-5000 gradi, il che esclude ogni possibilità di vita come la immaginiamo sulla Terra.

Kepler-78b è destinato a svanire dato che le forze mareali lo attireranno sempre di più vicino alla sua stella madre. Alla fine si sposterà così vicino che la gravità della stella che lo farà a pezzi. Questo potrebbe accadere entro tre miliardi di anni, secondo le previsioni dei teorici. “E’ interessante notare che il nostro Sistema Solare potrebbe aver avuto un pianeta come Kepler-78b. Se fosse stato così, il pianeta sarebbe stato distrutto precocemente durante l’evoluzione del sistema senza lasciar alcun segno oggi” ha affermato Emilio Molinari.

Anche se non vi è alcuna possibilità di ospitare la vita, la scoperta e la caratterizzazione di Kepler-78b, un pianeta simile alla Terra come dimensioni, massa, densità e composizione è un grande salto in avanti nella ricerca di forme di vita extaterrestre. HARPS-N produrrà risultati sicuramente più sorprendenti, che ci permetteranno di ricavare un quadro sempre più completo della formazione ed evoluzione di pianeti extrasolari e un giorno potremo forse trovare un pianeta abitabile con caratteristiche simili alla Terra.

Fonte TNG – Telescopio Nazioinale Galileo – An Earth-like planet characterized by HARPS-N at the TNG, di Gloria Andreuzzi: http://www.tng.iac.es/news/2013/10/30/exoplanet/

Altre informazioni: ANSA in English - Italians help discover most Earth-like planet - http://www.ansa.it/web/notizie/rubriche/english/2013/10/30/Italians-help-discover-most-Earth-like-planet_9545869.html

Media INAF- Così simile al nostro pianeta - http://www.media.inaf.it/2013/10/30/cosi-simile-al-nostro-pianeta/

Telescopio Nazionale Galileo - http://www.tng.iac.es/

Sabrina

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Il mistero della materia…

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E’ un pochino lunga, ma vale la pena perché è stata una bella dimostrazione di come si può parlare di cose complesse in maniera semplice ed accattivante (senza che venga meno la correttezza dell’informazione). Se la son cavata benissimo tutti e tre, Marco Bersanelli, Lucio Rossi e Sergio Bertolucci. Tre noti scienziati, intervenuti sabato scorso al Meeting di Rimini, alle prese con una cosa tanto impegnativa come elusiva, la tanto citata particella di Higgs, e il “mistero della materia“.

Quello che a mio parere conquista, è l’entusiasmo e la passione di tutti e tre i relatori. E anche, va detto, la loro umiltà (e sì che di qualifiche ne hanno). Ero presente e vi assicuro, tutto questo era palpabile, ti faceva venir voglia di seguire con attenzione.

Ne esce un bel quadro non solo della storia della scoperta del bosone di Higgs, ma di quello che è davvero l’avventura scientifica, soprattutto nel caso di una collaborazione così estesa come quella che ha permesso di arrivare alla scoperta. Da vedere.

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Vita su Marte rivelata dalle sonde Viking: intervista a Giorgio Bianciardi

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Il Mars Curiosity è attualmente in rotta verso il pianeta Marte, arriverà nell’agosto 2012. Sarà sicuramente un rover in grado di dare maggiori informazioni sulle possibilità di forme di vita marziana. Crediti NASA.

di Umberto Genovese

L’8 maggio 2012 ho intervistato  il Dott. Giorgio Bianciardi – che conosco personalmente da anni – in proposito alla sua ricerca sui risultati dell’esperimento Labeled Release (LR), come seguito del mio precedente articolo Caccia ai microrganismi marziani, le nuove ricerche sugli esperimenti Labeled Release.

Colgo l’occasione per scusarmi col dott. Bianciardi per non aver forse sottolineato abbastanza che lui è il primo firmatario della ricerca [1] e che è anche medico oltreché biologo presso l’Università di Siena e attuale vicepresidente dell’Unione Astrofili Italiani.

Ecco a voi  l’intervista, ma prima facciamo un veloce ripasso della storia della ricerca biologica delle Viking.

Il Labeled Release Experiment

L’esperimento Labeled Released (LR) fu ideato dal dott. Levin alla fine degli anni cinquanta del secolo scorso per cercare attività biologica su Marte [2] e venne scelto insieme ad altri tre esperimenti per sondare il suolo marziano alla ricerca di tracce biologiche nelle due missioni gemelle Viking giunte su Marte nel 1976.

L’esperimento LR consisteva nel prelevare alcuni campioni di suolo marziano e aggiungervi una soluzione altamente nutritiva – e molto diluita -  composta da alcuni semplici elementi organici derivati dagli esperimenti di Miller e Hurey (glicina, D-alanina e L-alanina, formato, D-lattato di sodio e L-lattato di sodio, glicolato)  a cui però il comune carbonio era stato sostituito con la versione radioattiva di questo: il carbonio 14 (14C). Eventuali microrganismi eterotrofi avrebbero assimilato le sostanze nutritive e rilasciato il 14C nell’aria. L’atmosfera sopra i campioni veniva monitorata per diversi giorni al ritmo di una rilevazione ogni 16 minuti.

Fin da subito il monitoraggio dei campioni di suolo marziano trattato con i composti nutrienti evidenziò un rilascio di 14C [3]. Invece i campioni di suolo pretrattati con un riscaldamento di 160° centigradi per tre ore, il rilascio non avvenne, segno inequivocabile di una qualche attività metabolica o di qualcosa che potesse imitarne gli effetti.

Una sonda Viking – Credit: NASA

Alla fine fu convenuto da molti scienziati che si fosse trattato della seconda ipotesi, che il terreno marziano fosse ricco di perossidi [4] e che questi avessero prodotto un risposta di stampo biologico all’aggiunta dei nutrienti, mentre il riscaldamento dei campioni aveva distrutto i legami covalenti dell’ossigeno nei perossidi e quindi inibito qualsiasi risposta.

Intanto il gascromatografo di massa (CG/MS) non rilevò alcuna presenza organica nei campioni di suolo, ma solo anidride carbonica, acqua e composti del cloro (clorometano e diclorometano) che furono scambiati per residui dei solventi usati sulla Terra per pulire le celle dei due laboratori. Fu solo con la sonda Phoenix che il mistero è stato risolto [5]:  la sonda scoprì che il terreno marziano è ricco di perclorati che una volta riscaldati distruggono le molecole organiche rilasciando appunto i due prodotti scoperti dal gascromatografo delle Viking.

Il dott. Levin non fu mai persuaso dalla tesi ufficiale, e per oltre un decennio studiò e ripeté l’esperimento LR con campioni di suolo diversi ottenendo risultati paragonabili a quelli su Marte [6] .  Altri scienziati poi nel corso di questi 36 anni hanno ipotizzato che sia i perossidi che i perclorati possono essere essenziali a una biologia sviluppata su Marte, soprattutto per la loro capacità di abbassare il punto di congelamento della – comunque scarsa – acqua marziana.

L’intervista a Giorgio Bianciardi

Il dott. Giorgio Bianciardi, esobiologo e vicepresidente dellUAI.

Grazie dott. Bianciardi per il tempo concesso. Partiamo proprio dall’inizio. In cosa consiste essenzialmente la tua analisi numerica e come può distinguere tra un processo di natura chimica e uno di origine biologica, e in quale ambito viene comunemente  utilizzata?

Analizzo i modelli caotici nei sistemi biologici allo scopo di evidenziare disturbi che nascondono delle patologie. Un sistema biologico ha un certo comportamento caotico riproducibile su diverse scale temporali (un minuto, un ora etc.) mentre un sistema non biologico ha una risposta diversa, più semplice. Un sistema malato avrà l’attrattore caotico [7]

Quindi la tua ricerca sui dati degli esperimenti LR su Marte ha evidenziato qesta risposta caotica?

Si, i risultati dei conteggi dei marcatori di carbonio 14 emessi dai campioni di suolo marziano dopo il nutrimento con la pappa biologica mostravano il tipico andamento che ci si può aspettare da una risposta di tipo biologico.

Questo tipo di risposta era lo stesso ottenuto dalla ripetizione degli esperimenti di rilascio marcato ottenuti in laboratorio con campioni terrestri e, come era stato ottenuto su Marte con il suolo sterilizzato, anche sulla Terra i campioni sterilizzati non mostravano alcuna risposta di alcun tipo. Segno evidente che qualsiasi cosa  avesse rilasciato il carbonio 14 era andato distrutto.

Eppure il gascromatografo nelle sonde non fu in grado di rilevare alcuna materia organica e così gli altri esperimenti, e come fu detto (ed esempio dal celebre Carl Sagan) “se c’è vita, dove sono i cadaveri?”

Il gascromatografo a bordo delle Viking (esperimento CG/MS – nda) non riuscì a rivelare alcuna traccia di sostanze organiche, ma solo acqua, anidride carbonica e tracce di solventi che gli scienziati dell’epoca interpretarono come residui dei solventi usati per pulire le celle delle analisi. Fu solo nel 2008 che la sonda Phoenix scoprì che il suolo di Marte è particolarmente ricco di perclorati [8] che se riscaldati distruggono qualsiasi materia organica presente rilasciando quelle tracce di solventi che il CG/MS aveva trovato.

Inoltre il gascromatografo di massa a bordo dei lander Viking era molto poco sensibile, circa un decimilionesimo di grammo di materia organica per grammo di campione, ossia 10-7 gr, mentre l’efficienza del processo di analisi riduceva questa ad appena un decimo, diciamo che in realtà la sensibilità complessiva si riduceva a  10-6 gr per grammo. Un normale batterio terrestre pesa circa 10-12 grammi e il 90% del suo peso è acqua, mentre il resto, 10-13 gr, è materia organica.  Il gascromatografo avrebbe potuto rivelare solo oltre una soglia di 10 milioni di batteri terrestri per grammo, troppi anche per molti ambienti terrestri [9].

Quindi uno strumento matematico pensato e concepito per evidenziare attività biologica sulla Terra può funzionare anche per la vita extraterrestre?

Ripeto: una risposta biologica è sempre diversa da una risposta chimica, questa è organizzata secondo un grado di complessità diverso, come lo è ad esempio il battito cardiaco rispetto al movimento di un pendolo che si smorza col tempo.

È possibile che il tuo metodo di analisi numerica possa essere sviluppato in futuro tanto da poter essere utilizzato per scoprire attività biologica su altri mondi per esempio analizzando la curva di luce stagionale e lo spettro dell’atmosfera di un intero pianeta?

A noi non interessava trovare un metodo universale per scoprire sicuramente dell’attività biologica, anche perché probabilmente un metodo universalmente valido forse non esiste. Sono molti i sistemi naturali che seguono schemi di risposta non lineare, come accade nella rotazione assiale di un pianeta ad esempio, o nella risposta elettronica di un transistor. Quindi questo metodo non può essere utilizzato in questo senso, a noi è servito solo per dimostrare che le risposte del contatore indicavano un rilascio di radiocarbonio nell’ambiente con uno schema non riconducibile ad alcun processo fisico naturale in quel contesto, tipico però dei sistemi biologici.

Quale è stato il ruolo del dott. Miller nella ricerca?

Il dott. Levin si è speso per venti anni cercando di dimostrare al mondo che il Labeled Release aveva identificato dell’attività biologica. Nel 2000 il dott. Miller, neurofarmacologo, ha proposto a Levin  di ricominciare da capo e insieme hanno  ripetuto tutti gli esperimenti dei Viking sulla Terra, dimostrando che i risultati erano gli stessi  che su Marte.

Miller scoprì tra l’altro che i risultati delle Viking mostravano una correlazione  col periodo circadiano marziano.
Poi nel 2003 Miller e Levin lessero i miei lavori indipendenti e mi contattarono per applicare le mie ricerche al complesso dei dati in loro possesso. Successivamente mi proposero di mettere il mio nome come primo ricercatore e io accettai.

Perché la vostra ricerca è stata approvata e pubblicata dalla Società Coreana per lo Spazio, piuttosto che la NASA [1. La NASA l’anno scorso (dicembre 2010) promosse con una conferenza stampa la ricerca (finanziata dallo stesso ente) sulla “Vita Strana” ipotizzata da Paul Davies e che la ricercatrice Felicia Wolfe-Simon disse di aver trovato nel lago Mono Lake: i famosi batteri all’arsenico, che poi biologi indipendenti di mezzo mondo hanno demolito.] proprietaria del progetto Viking?

La ricerca è terminata l’anno scorso, ma abbiamo avuto delle difficoltà alla sua pubblicazione per i tempi molto stretti che ci eravamo prefissati, noi volevamo che la pubblicazione avvenisse prima che la sonda Mars-Curiosity sbarcasse su Marte.

Un conto è dire adesso che le Viking avevano individuato dell’attività biologica, e un altri è dirlo dopo che Curiosity avrà individuato le stesse.

E se Curiosity dimostrerà il contrario?

Allora ci saremo sbagliati, ma la posta in gioco è troppo grande per non rischiare!

[1] Complexity Analysis of the Viking Labeled Release Experiments, Giorgio Bianciardi, Joseph D. Miller, Patricia Ann Straat e Gilbert V. Levin, IJASS, vol. 13, no. 1, pp.14-26, March, 2012, disponibile su: http://ijass.org/PublishedPaper/year_abstract.asp?idx=132 .

[2] Levin, G. V., Heim, A. H., Clendenning, J. R., and Thompson, M.-F. “‘Gulliver’ – A Quest for Life on Mars,” Science, 138, 114 (1962).

[3] Altri esperimenti con il suolo trattato a diverse temperature o tenuto separato da Marte per lungo tempo dettero a loro modo risultati significativamente diversi.

[4] Durante la felice opposizione di Marte nel 2003, il Pianeta Rosso era anche molto vicino al suo perielio, il che permise agli osservatori di studiare la dinamica dei perossidi marziani nell’atmosfera. Le osservazioni furono effettuate presso il James Clerk Maxwell Telescope (JCMT),  Mauna Kea Hawaii, dal dott. Todd Clancy dello Space Science Institute (SSI) di Boulder, Colorado. Queste osservazioni confermarono che l’equilibrio chimico del perossido di idrogeno nell’atmosfera marziana era determinata dai prodotti della fotolisi del vapore acqueo. http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=13756

[5] Detection of perchlorate and the soluble chemistry of martian soil at the Phoenix lander site.

[6]  Labeled Release – An Experiment in Radiorespirometry, GILBERT V. LEVIN and PATRICIA ANN STRAAT http://gillevin.com/Mars/Reprint78-labelrel-files/Reprint78-labrelea.htm .

[7] Teoria del Caos – Attrattore Strano.] compromesso rispetto a un sistema biologico sano.

[8] Scientists Set Record Straight on Martian Salt Find | Space.com.]

[9] http://astrobiology.berkeley.edu/PDFs_articles/Glavin_EPSL2001.pdf .

Umberto

Altre informazioni su: http://tuttidentro.wordpress.com/2012/04/28/vita-su-marte-gli-ultimi-controlli-dei-dati-dalle-sonde-viking/

L’articolo è stato pubblicato inizialmente sul sito Il Poliedrico: http://ilpoliedrico.altervista.org/2012/05/intervista-a-giorgio-bianciardi-sul-labeled-release-experiment.html .

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Inizia la raccolta dati delle sonde GRAIL sul campo gravitazionale lunare

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Le due sonde gemelle GRAIL Ebb e Flow (Flusso e Riflusso) hanno dato avvio alla missione scientifica dedicata allo studio della gravità lunare e utilizzeranno una formazione tecnica in volo di alta precisione per realizzarla. I segnali radio che viaggiano tra le due sonde forniscono ai ricercatori misure molto accurate che si tradurranno nella mappa più precisa della gravità lunare mai realizzata finora.  Crediti NASA/JPL-Caltech.

Le due sonde lunari Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) della NASA che sono state battezzate con Ebb e Flow hanno il via alla fase di raccolta dei dati scientifici per mappare il campo gravitazionale lunare con grande precisione, la composizione interna e l’evoluzione del satellite.

“La fase di mappatura e di ricerca scientifica di GRAIL è iniziata ufficialmente martedì 6 marzo 2012 e stiamo raccogliendo i dati scientifici” ha affermato Maria Zuber, Principal Investigator di GRAIL del Massachusetts Institute of Technology a Cambridge.

Tutto il team è estremamente emozionato per questo momento. “I dati sembrano di ottima qualità” ha aggiunto Zuber. L’obiettivo di GRAIL è quello di fornire ai ricercatori una maggiore conoscenza di come la Luna, la Terra e gli altri pianeti rocciosi si siano formati ed evoluti nel corso dei 4,6 miliardi di anni di vita del sistema solare.

Un’altra sonda in questo momento, la sonda Dawn della NASA,  sta mappando il campo gravitazionale dell’asteroide Vesta ad alta risoluzione lungo un’orbita bassa.

Nonostante le oltre 100 missioni inviate sulla Luna c’è ancora molto da conoscere sulla Luna, ha detto Zuber, come per esempio il motivo per cui il lato visibile del nostro satellite sia inondato di magma, o perchè abbia una superficie liscia mentre il lato oscuro sia completamente differente, più ruvido e grezzo.


Il polo sud del lato oscuro della Luna come visto dalla prima immagine inviata a Terra dalla Camera MoonKAM a bordo della sonda GRAIL. Crediti NASA/JPL-Caltech.

GRAIL farà una serie di misure dettagliate dall’orbita lunare con una precisione estremamente grande, entro 1 micron. Questo valore è pari alla larghezza di un globulo rosso umano. Trasmettendo i segnali radio in banda Ka tra una sonda e l’altra e la Terra il lavoro di GRAIL potrà contribuire a svelare alcuni importanti questioni sul nostro satellite.

“Abbiamo lavorato per calibrare l’allineamento delle antenne in banda Ka in modo da stabilire l’allineamento ottimale. Abbiamo verificato i dati della pipeline e stiamo trascorrendo molto tempo nel lavorare con i dati grezzi per assicurarci di aver compreso le sue complessità” ha spiegato Zuber.

Le due sonde stanno volando in tandem intorno alla Luna dopo essere entrate in orbita lunare con delle particolari manovre tra il 31 dicembre 2011 e l’1 gennaio 2012. Gli ingegneri hanno trascorsi gli ultimi due mesi nanovrando le due sonde in orbita più basse, vicino alle regioni polari e quasi circolari ad una altitudine di circa 55 chilometri che sono ottime condizioni per la raccolta dei dati scientifici e allo stesso tempo per il controllo dei sistemi delle sonde.

GRAIL A e B, due mappatori di gravità, sono stati lanciati verso la Luna alla sommità di un razzo Delta II da Cape Canaveral, Florida, il 10 settembre 2011 e hanno compiuto un percorso piuttosto lungo della durata di circa tre mesi e mezzo con un consumo di energia ridotto al minimo per minimizzare i costi complessivi di missione. Gli astronauti dell’Apollo raggiunsero la Luna in soli tre giorni, le sonde GRAIL in tre mesi e mezzo.

 

“Lo scorso 29 febbraio è stata raggiunta l’orbita ideale per raccogliere i dati e l’1 marzo GRAIL è stata posizionata in una configurazione denominata “Orbiter Point Configuration” per testare lo strumento e per monitorare temperature e la potenza. “Quando abbiamo acceso lo strumento si è stabilito un collegamento radio satellite-satellite in modo immediato. Tutti i segni vitali erano normali così che abbiamo lasciato le sonde nella configurazione “Orbiter Point” e da quel momento si è iniziato a raccogliere dati scientifici. Allo stesso tempo abbiamo continuato a eseguire calibrazioni e monitoraggio alla sonda e alla strumentazione di bordo, come le temperature, la potenza, le correnti, i voltaggi, ecc. e tutto sta andando bene” ha affermato Zuber.

La prima mappatura della Luna ottenuta dalla camera MoonKAM a bordo delle sonde GRAIL. Crediti: NASA/GRAIL mission/JPL-Calthech.

Le misure raccolte durante gli 84 giorni di missione saranno utilizzati per creare le mappe più accurate e ad alta risoluzione della faccia nascosta della Luna e del suo campo gravitazionale da 100 a 1000 volte più preciso rispetto al valore ottenuto in passato e permetterà ai ricercatori di dedurrne la struttura interna e la composizione del nostro vicino più prossimo dalla crosta superificiale esterna fino al nucleo più profondo e nascosto.

Dato che un satellite segue l’altro lungo la stessa orbita, le due sonde GRAIL daranno prova delle loro potenzialità con misurazioni di alta precisione nella determinazione di come la distanza cambia l’una rispetto all’altra. Mentre sorvoleranno le zone di maggiore o minore gravità lunare causate dalle caratteristiche visibili come montagne, crateri e masse nascoste sotto la superficie lunare, la distanza tra i due veicoli spaziali cambierà leggermente di volta in volta.

I dati raccolti saranno tradotti in mappe del campo gravitazionale lunare che aiuteranno a svelare informazioni sulla composizione del nucleo della Luna e della sua composizione interna. In particolare GRAIL permetterà di ottenere tre mappe complete sulla gravità nel corso dei tre mesi previsti per la missione che si prevede si concluderà intorno al 29 maggio. Se le sonde sopravviveranno ad una eclisse solare prevista per il prossimo giugno e se la NASA avrà fondi disponibili, allora la missione potrà estendersi per altri tre mesi.

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Il video della sonda Ebb che ha catturato la prima sequenza di immagini con la MoonKAM. Crediti NASA-GRAIL mission-Caltech.

La NASA ha sponsorizzato un concorso pubblico a livello delle scuole americane per la scelta dei nomi da dare alle sonde gemelle, originariamente indicate con GRAIL A e GRAIL B. La IV elementare dell’Emily Dickinson Elementary School a Bozeman, Montana, ha vinto il concorso con la scelta di Ebb e Flow (Flusso e Riflusso). I due nomi sono stati selezionati perchè descrivono in modo chiaro i movimenti delle due sonde in orbita mentre raccolgono i dati scientifici.

Le sonde gemelle GRAIL sono inoltre dotate con una particolare camera chiamata MoonKAM (Moon Knowledge Acquired by Middle school students) il cui scopo è quello di ispirare i ragazzi allo studio delle scienze.  Avendo vinto il concorso nella scelta dei nomi per le sonde, gli studenti della IV elementare dell’Emily Dickinson hanno pure vinto il premio che consiste nello scegliere il primo obiettivo o target sulla Luna per fotografare con le telecamere della MoonKAM, gestite dalla Dottoressa Sally Ride, la prima donna americana a volare a bordo di uno Shuttle.

Una scuola di Padova ha avuto il grande privilegio di essere selezionata tra le varie scuole candidate dalla NASA-GRAIL Mission per ricevere immagini del suolo lunare dalla camera MoonKAM a bordo di GRAIL. Ho fatto la richiesta qualche settimana fa alla NASA seguendo le indicazioni riportate sulla Request. Circa 240 studenti italiani di questa scuola avranno il privilegio di selezionare il sito da analizzare e ricevere informazioni direttamente dalla NASA. Ringrazio il Generale Antonio Cosma e la Prof.ssa Giuliana Clemente per l’onore concessomi in questa memorabile impresa nella ricerca spaziale e nell’arricchimento della conoscenza dell’astronomia tra i giovani.

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La scuola americana che ha vinto in concorso nella selezione dei nomi da dare a GRAIL A e B.

Altre informazioni:

La MoonKAM sulle due sonde GRAIl per gli studenti di tutto il mondo: http://tuttidentro.wordpress.com/2012/03/07/la-moonkam-sulle-due-sonde-grail-per-gli-studenti-di-tutto-il-mondo/

Le prime immagini della Luna dalle sonde GRAIL: http://tuttidentro.wordpress.com/2012/02/03/le-prime-immagini-della-luna-dalle-sonde-grail/

Sito NASA GRAIL: http://www.nasa.gov/grail .
Sito MoonKAM: https://moonkam.ucsd.edu .

Sabrina 

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Scoperte galassie massicce otto miliardi di anni dopo il Big Bang

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Questo diagramma a forma di torta mostra la distribuzione spaziale delle galassie massicce ottenuta da BOSS. In rosso, vengono mostrate le nuove galassie ottenute da BOSS ad alto redshift (e quindi a grandi distanze), mentre in bianco sono evidenziate le galassie a grandi distanze riprese, invece, con SDSS ; le galassie di massa intermedia (MAIN) riprese da SDSS sono evidenziate in giallo. Image Credit: Michael Blanton and the SDSS-III Collaboration.

Nata come eredità della Sloan Digital Sky Surver (SDSS) la SDSS-III’s Baryon Oscillation Spectroscopic Survery (BOSS) sta attualmente mappando la distribuzione spaziale delle galassie più massicce nell’Universo. I ricercatori dell’MPA sono stati coinvolti nella Survey della SDSS per oltre un decennio. Hanno utilizzato gli spettri galattici ottenuti da questi esperimenti per dedurre importanti informazioni di carattere fisico sulle stelle e sul gas presente in questi sistemi, che fanno capire come le galassie si sono formate ed evolute nel corso della storia dell’Universo.

In un recente articolo, realizzato da una collaborazione internazionale formata da ricevatori delll’MPA, dell’Università del Wisconsis e della Johns Hopkins University, insieme al team BOSS, si sono messe in evidenza le masse e le età di circa 300 000 galassie massicce a redshift compresi tra 0,45 e 0,7 che corrispondono ad un tempo in cui l’Universo aveva un’età pari a circa il 60% di quella attuale. Tutte queste galassie hanno masse superiori a 100 miliardi di masse solari (10^11 Msun) rendendo questo campione di galassie massicce con i loro rispettivi spettri il più grande campione finora ricavato.

Le galassie massicce sono davvero interessanti in cosmologia, perchè sono ritenute essere dei “rappresentanti” del punto di arrivo dell’evoluzione delle galassie. Il paradigma standard Lambda-Cold Dark Matter fornisce previsioni dettagliate di come la struttura della componente della materia oscura dell’universo si assembla nel tempo. In particolare, la formazione della struttura è un processo “bottom-up”, che va dal basso verso l’alto, con i più piccoli aloni di materia oscura che collassano per primi, che si fondono poi per formare sistemi sempre più grandi fino a formare giganteschi ammassi di galassie.

Per un lungo periodo queste previsioni cosmologiche furono attaccate da molti osservatori, perchè le galassie più massicce  sembravano essere costituite solo da stelle molto vecchie. Come poteva questo essere consistente con uno scenario nel quale le strutture più massicce che si erano formate durassero nel tempo? [1]

Una galassia ellittica massiccia è mostrata con i suoi lobi visibili in radio formati da particelle molto energetiche. Credit: Michael Blanton and the SDSS-III Collaboration.

Man mano che venivano costruiti telescopi di maggiori dimensioni, i ricercatori sono stati in grado di rilevare deboli galassie nell’Universo distante, dove i tempi di percorrenza della luce diventano paragonabili con l’età dell’Universo stesso.

I ricercatori hanno scoperto che il numero di galassie massicce presenti in epoche cosmologiche molto antiche era davvero molto inferiore rispetto il numero attuale confermando in questo modo che le galassie massicce si erano assemblate in tempi più recenti. Tuttavia, avevano pure trovato che le galassie più massicce nell’universo primordiale erano apparentemente composte da stelle relativamente evolute. In altre parole, non era importante quanto indietro nel tempo si andava ad osservare, perchè quello che si osservano erano poche evidenze di formazione stellare recente, una volta che la galassia in questione aveva raggiunto una certa soglia di massa stellare.

Questi risultati hanno causato molta costernazione fra i ricercatori e i tecnici ricercatori che avevano misurato e concluso che grandi quantità di gas avrebbero dovuto raffreddarsi e formare stelle negli aloni di materia oscura che circondavano le galassie massicce. Si è discusso e formulato moltissime teorie in merito ai meccanismi esotici che scaldano il gas e impediscono la formazione stellare. Gli esempi vanno dalle gigante esplosioni che sono alimentate dal materiale che si accresce nei buchi neri centrali di milioni di masse solari, ai getti, su scale del Megaparsec, di particelle cariche che viaggiano a velocità relativistiche e che penetrano e riscaldano il gas che circondano le galassie.

I nuovi risultati da SDSS-III indicano che questi meccanismi esotici possono trovare più difficoltà nel fermare la formazione stellare nelle galassie massicce ad alto redshift. Il team dell’MPA/Wisconsin/JHU ha impiegato una tecnica che potrebbe stimare l’età delle stelle in una galassia utilizzando le dettagliate caratteristiche delle righe di assorbimento stellare nei loro spettri. Nelle galassie massicce, le stelle più giovani sono spesso avvolte in bozzoli di gas ricchi di polvere che assorbono gran parte della luce blu emessa dalle giovani stelle calde, tanto che le deduzioni sulla base del colore della galassia potrebbe portare a deduzioni sbagliate sulla loro età e distanza.

Le linee continue gialle, bianche e azzurre mostrano la frazione di galassie che hanno formato più del 5%, del 10% e 15% delle loro stelle negli ultimi miliardi di anni in funzione della massa stellare. Questi risultati sono relative a galassie con redshift z=0,1 nel campione di dati selezionati da SDSS a basso redshift. Le linee tratteggiate in giallo, bianco e azzurro mostrano lo stesso risultato per galassie con redshift z=0,5 nel campione BOSS. Credit: Michael Blanton e SDSS-III Collaboration.

La nuova tecnica e il campione enorme di grandi galassie che non ha precedenti nello studio dell’universo, hanno permesso al team di ricercatori di concludere che la frazione delle galassie più massicce con giovani stelle è diminuito di un fattore 10 negli ultimi 4 miliardi di anni. Ad un redshift di 0,5 oltre il 10% di tutte le galassie con masse stellari intorno a 200 miliardi di masse solarinhanno sperimentato un episodio recente di formazione stellare.

Questi risultati sono in contrasto con le ipotesi da parte di alcuni ricercatori secondo i quali le stelle nelle galassie massicce si sono tutte formate circa 2-3 miliardi di anni dopo il Big Bang. I risultati sono pure entusiasmanti, perchè la nuova generazioni di satelliti in X sarà in grado di rilevare la presenza del in raffreddamento mentre forma stelle nelle galassie massicce. La nuova generazione di survey in radio permetterà di tracciare e di descrivere come le particelle energetiche dai buchi neri trasferiscono la loro energia in questo gas.

L’articolo è stato pubblicato su ArXiv:  http://arxiv.org/abs/1108.4719: “Evolution of the Most Massive Galaxies to z=0.6: I. A New Method for Physical Parameter Estimation”, di Yan-Mei Chen, Guinevere Kauffmann, Christy A. Tremonti, Simon White, Timothy M. Heckman, Katarina Kovac, Kevin Bundy, John Chisholm, Claudia Maraston, Donald P. Schneider, Adam S. Bolton, Benjamin A. Weaver, Jon Brinkmann; 2011, arXiv:1108.4719v2 [astro-ph.GA].

[1] Scenario bottom-up: la materia oscura dominante è di tipo freddo (Cold Dark Matter) cioè con bassa dispersione di velocità, ad esempio particelle molto massive, m > 30 Gev (come l’ipotetico neutralino). Si formano prima le galassie, poi man mano le strutture più grandi (clustering gerarchico). I dati attuali supportano lo scenario bottom-up di clustering gerarchico, dominato da materia oscura fredda (CDM).

Fonte: Max-Planck-Gesellschaft: http://www.mpg.de/de e Message to Eagle: MPA Sientists Discover Massive Galaxies Still Alive Eight Billion Years After The Big Bang .

Sabrina

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