I RISULTATI IN ANTEPRIMA A BOLOGNA

La sorprendente Via Lattea di Planck

Anche quest’anno la comunità scientifica della missione ESA Planck presenta al pubblico i risultati astrofisici più rilevanti ottenuti di recente dal satellite. Sono due: la prima mappa completa della distribuzione del monossido di carbonio e una misteriosa foschia galattica, forse dovuta alla materia oscura.

In alto, la distribuzione del monossido di carbonio. In basso, lo "haze", la foschia ancora senza spiegazione. Crediti: ESA/Planck Collaboration

Che dice l’ultimo bollettino? In breve, foschia e monossido di carbonio. Niente di sorprendente, vien da pensare. Se non fosse che non stiamo parlando dei risultati raccolti da centraline atmosferiche sparse qua e là per la pianura padana, bensì delle più recenti mappe astrofisiche a tutto cielo ottenute dal telescopio spaziale dell’ESA Planck. Mappe che rivelano caratteristiche e dettagli fino a oggi sconosciuti.

Lanciato il 14 maggio del 2009, Planck ha compiuto da poco – giusto lo scorso 8 febbraio – i suoi primi mille giorni nello spazio. Quasi tre anni di attività, dunque, durante i quali la sonda ESA ha avuto modo di osservare l’intero cielo più volte. In attesa di svelarci cos’hanno scoperto sull’origine e la composizione dell’Universo –perché Planck è nato anzitutto come missione cosmologica, ma per i risultati cosmologici occorrerà attendere ancora dodici mesi – gli scienziati del team internazionale del satellite, puntuali come ogni anno, presentano e discutono gli ultimi risultati. Discussione che quest’anno ha luogo in Italia, presso l’Area della Ricerca del CNR e dell’INAF di Bologna, dove a partire da oggi fino a venerdì 17 febbraio si tiene il convegno internazionale “Astrophysics from the Radio to the Sub-Millimetre. Planck and other Experiments in Temperature and Polarization”.

Due sono i risultati che stanno ricevendo l’attenzione maggiore: enormi nubi di gas freddo mai segnalate prima, individuate da Planck grazie all’emissione del monossido di carbonio, e una sorta di foschia a microonde – o haze, come l’hanno battezzata gli astrofisici – la cui origine è tutt’ora un mistero.

La prima mappa a tutto cielo del monossido di carbonio

Prevalentemente composte da molecole d’idrogeno, le nubi  fredde costituiscono i bacini di gas dai quali si formano le stelle. Le molecole d’idrogeno, però, non emettono facilmente radiazione elettromagnetica, e questo le rende assai difficili da rilevare. Ma anche il monossido di carbonio (CO), che nelle nostre città è uno fra gli inquinanti atmosferici più diffusi, è un costituente delle nuvole fredde che popolano la Via Lattea e altre galassie. Seppur molto più rare di quelle d’idrogeno, le molecole di CO emettono radiazione elettromagnetica proprio nelle frequenze alle quali è sensibile Planck.

Ed è proprio rilevandone le impronte che gli scienziati di Planck sono riusciti non solo a individuare nuove nubi molecolari dove non ci si attendeva d’incontrarne, ma addirittura a tracciare la prima mappa a tutto cielo delle emissioni di monossido di carbonio. Mappa che si rivelerà uno strumento preziosissimo, per esempio, per i radiotelescopi terrestri, anch’essi sensibili elle emissioni del CO ma costretti a esplorare solo porzioni limitate di cielo, a causa dell’enorme quantità di tempo che richiederebbe una survey completa.

Nebbia fitta nel centro galattico: annichilazione della materia oscura?

Se la mappa a tutto cielo del monossido di carbonio è una prima assoluta, la grande sorpresa che le ultime analisi dei dati di Planck stanno regalando agli scienziati è una misteriosa foschia di microonde che sfida ogni spiegazione. Battezzata haze, o foschia, è stata rilevata da Planck nella regione che circonda il centro galattico, e si presenta  come un tipo di emissione ben noto agli astrofisici: l’emissione di sincrotrone, generata allorché gli elettroni, accelerati dalle esplosioni di supernovae, si trovano ad attraversare i campi magnetici.

L’emissione di sincrotrone associata a questa nuova, enigmatica foschia galattica presenta però caratteristiche che la rendono diversa da quella che si osserva altrove nella Via Lattea. In particolare, lo haze ha uno spettro più “duro”: vale a dire che, spostandosi verso energie maggiori, dunque verso frequenze più alte, l’intensità della sua emissione non diminuisce in modo repentino come invece avviene per l’emissione di sincrotrone “standard”. Un comportamento insolito per il quale gli scienziati stanno valutando le ipotesi più disparate, dalla maggiore frequenza di esplosione di supernovae al vento galattico, fino all’annichilazione di particelle di materia oscura.  A oggi nessuna di queste ha però ricevuto una conferma. E il mistero perdura.

Gli ultimi veli prima della mappa cosmologica

Obiettivo primario di Planck è quello di osservare il fondo cosmico a microonde (CMB), risalente ad appena 380mila anni dopo il Big Bang, e decodificare le informazioni in esso contenute sulle componenti fondamentali dell’Universo e l’origine della struttura cosmica. Per vedere nei dettagli il fondo cosmico, però, occorre anzitutto rimuovere le contaminazioni introdotte dalla moltitudine di sorgenti di foregrounds (così chiamato perché si trovano davanti al fondo) sovrapposte. Fra di esse, l‘emissione del monossido di carbonio e la foschia galattica presentate in questi giorni a Bologna. «Un compito lungo e delicato, quello della rimozione, in grado però di fornirci un insieme di dati di prima qualità, tali da offrirci uno sguardo inedito sui temi caldi dell’astronomia galattica ed extragalattica», spiega Jan Tauber, dell’ESA, project scientist di Planck.

Il contributo italiano a Planck

«I dati che il satellite Planck ha raccolto nei quasi tre anni di vita operativa stando dando informazioni estremamente importanti, che aiuteranno gli scienziati a comprendere meglio le problematiche che riguardano la nascita dell’Universo», dice Barbara Negri, responsabile ASI per l’Esplorazione e Osservazione dell’Universo.

«Il lavoro di analisi di più di 450 scienziati di Planck continua senza sosta, per arrivare puntuali al rilascio, all’inizio del 2013, dei primi risultati cosmologici: quelli da cui ci attendiamo grandi sorprese», afferma Reno Mandolesi, responsabile dello strumento a bassa frequenza (LFI) del satellite. «Nel frattempo Planck, rimasto orfano dello strumento ad altra frequenza (HFI) per l’esaurimento dell’elio liquido necessario a raffreddare a 0.1 gradi Kelvin – la più bassa temperatura mai raggiunta nello spazio –  i suoi bolometri, continua ad accumulare dati nella sua esplorazione del cielo con il solo strumento LFI,  ancora perfettamente funzionante ed efficiente. Sono molto orgoglioso di guidare un team internazionale, con grande partecipazione italiana, di valore straordinario. Con Planck, la più complessa missione mai realizzata da ESA, l’Italia con ASI, INAF e le università coinvolte dimostra ancora una volta di essere una delle nazioni spaziali di eccellenza a livello internazionale».

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Fonte: Media INAF | Scritto da Marco Malaspina