Crediti: Karen Teramura, UHIfA

Buco nero non si nasce, d’accordo. Ma nemmeno lo si dovrebbe diventare così, dall’oggi al domani. Essendo l’ultima tappa possibile nell’evoluzione d’una stella massiccia, vien da pensare che sia necessario un lungo intervallo di tempo, per raggiungere la piena maturazione. E dunque che i buchi neri abbiano fatto la loro comparsa relativamente tardi, nella storia del cosmo. Ma da un’analisi della radiazione di fondo in banda infrarossa e in banda X emergono sorprese: quanto meno nella porzione di cielo osservata, la presenza di buchi neri era già rilevante anche fra le primissime stelle dell’universo. Al punto che addirittura una sorgente di raggi infrarossi su cinque, fra quelle risalenti all’universo primordiale, risulterebbe essere un buco nero.

«Abbiamo impiegato quasi cinque anni, per portare a termine questo studio, ma i risultati sono sorprendenti», dice Nico Cappelluti, astronomo presso l’INAF-Osservatorio astronomico di Bologna e primo autore della ricerca appena pubblicata su The Astrophysical Journal. «Se i risultati saranno confermati, questo lavoro potrebbe costituire la base per capire come si sono formati i buchi neri supermassicci agli albori dell’universo».

La scoperta è avvenuta confrontando le mappe del bagliore residuo (la luce che rimane dopo aver sottratto l’emissione di tutte le sorgenti note) in banda infrarossa e in banda X, ottenute rispettivamente con i telescopi spaziali della NASA Spitzer e Chandra. Già i dati sul bagliore residuo osservato, sin dal 2005, dal satellite Spitzer avevano portato gli scienziati a concludere che potesse trattarsi del fondo cosmico a raggi infrarossi (CIB), una luce risalente all’epoca in cui prendevano forma le prime strutture dell’universo, fra le quali stelle e buchi neri primordiali. Elaborando i dati multibanda raccolti, nel 2007, nella stessa regione di cielo ma con un telescopio sensibile ai raggi X, Chandra (sempre della NASA), Cappelluti ha prodotto a sua volta mappe della radiazione residua. E di nuovo, proprio come con Spitzer, è rimasto un bagliore di fondo, questa volta però in banda X: il CXB, dunque, o fondo cosmico a raggi X.

Dal confronto fra le due mappe, è emerso che le fluttuazioni del bagliore residuo alle energie X più basse mostrano una coerenza significativa con quelle presenti nelle mappe a infrarossi. Dunque, sia una parte dell’emissione infrarossa che di quella X sembrano provenire dalle stesse regioni del cielo. Ma le uniche sorgenti in grado di emettere in entrambe queste bande con l’intensità necessaria, spiegano gli scienziati, sono proprio i buchi neri. Le galassie normali, comprese quelle con i tassi di formazione stellare più elevati, non ci riuscirebbero. Non solo: per rimanere indistinte, le sorgenti alimentate dai buchi neri devono trovarsi a distanze estreme. Dunque devono risalire a un’epoca molto primitiva della storia dell’universo.

«Ancora per molti anni le sorgenti di quest’epoca dell’universo non saranno direttamente osservabili dai telescopi. La nostra tecnica ci ha però permesso di vedere oltre le capacità osservative dei telescopi moderni», sottolinea Cappelluti, spiegando che nemmeno i telescopi più potenti sarebbero in grado di distinguere le stelle e i buchi neri più distanti come singole sorgenti. È solo l’analisi del loro bagliore complessivo, giunto fino a noi dopo un viaggio lungo miliardi di anni luce, ad aver consentito agli astronomi d’estrarre i contributi relativi di stelle e buchi neri della prima generazione.

Per saperne di più:

• Leggi l’articolo “Cross-correlating cosmic IR and X-ray background fluctuations: evidence of significant black hole populations among the CIB sources“, di N. Cappelluti, A. Kashlinsky, R. G. Arendt, A. Comastri, G. G. Fazio, A. Finoguenov, G. Hasinger, J. C. Mather, T. Miyaji e S. H. Moseley

Formata da una stella che ha gettato fuori i suoi strati esterni una volta finito il carburante, Messier 57 rappresenta l’archetipo delle nebulose. Sia perché è relativamente vicina alla Terra e piuttosto luminosa, cosa che ha fatto sì che venisse per la prima volta registrata nel 18° secolo.  Sia perché ha in comune con altri oggetti astronomici il fatto che non sia nota la sua distanza precisa, ma si pensa che si trovi a circa duemila anni luce dal nostro pianeta.

La nebulosa appare a forma di ciambella distorta. Anche se il centro di questa ciambella può sembrare vuoto, in realtà è pieno di materiale di minore densità che si allunga sia verso che lontano da noi, creando una forma simile ad un pallone da rugby.

La parte più luminosa della nebulosa è il colorato anello principale. Questo è composto di gas gettato fuori da una stella morente al centro della nebulosa. Questa stella è sulla buona strada per diventare una nana bianca – un corpo molto piccolo, denso e caldo che è lo stadio evolutivo finale di una stella come il Sole.

La Nebulosa  Anello è uno degli oggetti più importanti nei nostri cieli. È  stata scoperta nel 1779 dall’astronomo Darquier Antoine de Pellepoix, e osservata successivamente quello stesso mese da Charles Messier che l’aggiunse al catalogo che porta il suo nome. Entrambi gli astronomi “inciamparono” sulla nebulosa inseguendo il percorso di una cometa che, attraversando la costellazione della Lyra, passò molto vicino alla Nebulosa.

Per saperne di più

Le nubi insterstellari di polvere e gas sono le incubatrici che danno vita alle nuove stelle. Questa nuova fotografia mostra una di queste, IC 2944, che appare come uno sfondo di debole luce rosata: è una delle immagini di questo oggetto più nitide mai ottenute da terra. La nube si trova a circa 6500 anni luce da noi, nella costellazione australe del Centauro. Questa zona del cielo ospita molte altre nebulose simili, osservate dagli astronomi per studiare i meccanismi della formazione stellare.

Le nebulose a emissione come IC 2944 sono composte principalmente da idrogeno gassoso che risplende di una caratteristica tonalità rossastra a causa dell’intensa radiazione prodotta dalle tante stelle brillanti appena nate. Contro questo sfondo luminoso si stagliano chiaramente alcuni grumi scuri e misteriosi di polvere opaca: nubi fredde note come globuli di Bok, così chiamati dal nome delll’astronomo olandese-americano Bart Bok, che per primo negli anni ’40 del secolo scorso richiamò l’attenzione degli studiosi su queste formazioni come possibili siti di formazione stellare. Questo particolare insieme di globuli è noto come Globuli di Thackeray .

Questa immagine risale a quindici anni fa, alla prima luce del primo dei quattro UT (Unit Telescope), il 25 maggio 1998. Da allora i quattro telescopi giganti del progetto originale sono stati arricchiti da altri quattro piccoli telescopi ausiliari (AT) che fanno parte integrante dell’interferometro del VLT (VLTI). Il VLT è uno degli impianti astronomici da terra più potenti e produttivi attualmente in funzione. Nel 2012 sono stati pubblicati più di 600 articoli su riviste con referee basati su dati del VLT e del VLTI.

Il comunicato dell’ESO

Guarda il video ESO con le migliori immagini di VLT :

Successi in cui l’Italia ha avuto un ruolo determinante: attraverso un supporto importante dell’ASI, Agenzia Spaziale Italiana, il nostro Paese ha partecipato alla costruzione di tutti e tre gli strumenti a bordo della missione, fornendo contributi tecnologici d’avanguardia che hanno visto coinvolti alcuni istituti di ricerca dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e due tra le industrie italiane aerospaziali più importanti, la Carlo Gavazzi Space S.p.A. (ora Compagnia Generale dello Spazio), e la Galieleo Avionica (ora Selex Galileo S.p.A.).

“L’alto livello scientifico e tecnologico del contributo italiano alla missione è basato sull’esperienza maturata nella partecipazione a precedenti missioni spaziali per l’astronomia infrarossa, esperienza poi continuamente arricchita con l’impegno quotidiano che ricercatori e tecnici hanno dedicato a Herschel” dice Elisabetta Tommasi, dell’Unità Osservazione dell’Universo dell’Agenzia Spaziale Italiana. “L’ASI ha seguito e supportato costantemente questo cammino, che ha portato alla costituzione di un grande ‘capitale’ da mantenere e potenziare in prospettiva futura”.

Anche l’INAF ha fornito il suo fondamentale contributo con l’Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (IAPS) di Roma che ha fornito i sistemi software di controllo dei tre strumenti di bordo, mentre l’Osservatorio Astrofisico di Arcetri e l’Osservatorio Astronomico di Trieste insieme al dipartimento di Astronomia dell’Università di Padova hanno collaborato fornendo personale altamente qualificato per i centri di controllo degli strumenti, che hanno seguito la missione sin dalle prime fasi di assemblaggio a Terra fino agli ultimi giorni di operazione, contribuendo all’aggiornamento e miglioramento continuo delle procedure di calibrazione. “La comunità italiana ha partecipato con entusiasmo alla missione, contribuendo significativamente sia alla realizzazione degli strumenti che alla definizione e all’analisi scientifica dei più importanti programmi osservativi” ricorda Anna Maria di Giorgio, dell’INAF-IAPS, responsabile delle attività scientifiche italiane per la missione Herschel. “È quindi con grande emozione che abbiamo accolto la notizia dell’esaurimento della riserva di elio a bordo e della conclusione della fase operativa. Oggi si chiude un pezzo importante della nostra vita – intendo quella di tutti noi che abbiamo lavorato per oltre 15 anni alla missione e ai suoi Key project scientifici. Ma c’è ancora così tanto da fare per lo sfruttamento dei dati che non possiamo permetterci di sederci sugli allori!”

L’eredità che ha lasciato Herschel alla comunità astrofisica internazionale è davvero sterminata, fatta di terabyte e terabyte di dati ancora in parte da analizzare e da cui potranno arrivare risultati importantissimi per conoscere meglio come ‘funziona’ il nostro universo. Ed è già grazie alle osservazioni di Herschel se è stata scoperta l’esistenza di onnipresenti strutture filamentari nelle regioni di formazione stellare contenute all’interno delle grandi nubi molecolari della nostra galassia, esplorate con una risoluzione spaziale senza precedenti. I filamenti osservati svolgono un ruolo chiave nel processo di formazione delle stelle. Le bellissime immagini di Herschel, così ricche di dettagli, mostrano come alcune nubi abbiano sviluppato filamenti così densi che stanno collassando sotto l’effetto della loro stessa gravità e aprono di fatto un nuovo capitolo sulla comprensione dei meccanismi della formazione stellare galattica.

Lo studio spettroscopico nell’infrarosso con Herschel dei sistemi stellari in formazione ha, poi, permesso di osservare per la prima volta strutture ancora in fase di contrazione gravitazionale. Herschel ha rivelato in alcune di esse una quantità di vapor d’acqua sufficiente a riempire più di 2000 volte tutti gli oceani della Terra. Questa scoperta è stata ottenuta all’interno di un’altro dei grandi progetti scientifici della missione, quello di seguire le tracce della presenza di acqua, una molecola cruciale per la vita, a partire dalle nubi di formazione stellare sino alla sua osservazione nei dischi protoplanetari che circondano le stelle appena formate.

Ma l’alta sensibilità degli strumenti a bordo di Herschel ha permesso anche di osservare la formazione di stelle nelle altre galassie, partendo da quelle vicine, come Andromeda, fino a galassie situate a miliardi di anni luce lontano da noi. Si è scoperto che molte tra quelle più distanti, più di 10 miliardi di anni luce, hanno un tasso di formazione stellare elevatissimo, producendo centinaia di migliaia di stelle all’anno.

Cosa ne sarà adesso di Herschel? L’osservatorio spaziale continuerà le comunicazioni con la Terra per qualche tempo, permettendo agli ingegneri dell’ESA di condurre tutta una serie di test tecnici soltanto alla fine dei quali verrà spedito verso una orbita stabile ‘di parcheggio’ intorno al Sole, simile a quella di un asteroide o di una cometa.

Per saperne di più:

• Il comunicato stampa congiunto INAF-ASI
• Le news di Media INAF su Herschel

Guarda il servizio video su INAF-TV:

Un rendering artistico di un possibile mondo lontano

Attorno a quali tipi di stelle dobbiamo cercare pianeti? Sono di più i pianeti giganti o quelli di tipo terrestre? Il nostro Sistema Solare è una regola o un’eccezione?

Porsi queste domande vent’anni fa sembrava ai limiti della Fantascienza. Oggi è ricerca astrofisica di punta.

A queste domande cerca di rispondere il progetto GAPS (Global Architecture of Planetary Systems) dell’INAF volto, come dice il nome stesso, ad acquisire una maggior comprensione dell’architettura dei sistemi planetari, quindi delle proprietà strutturali dei pianeti extrasolari e delle dipendenze tra proprietà fisiche dei pianeti e delle stelle che li ospitano. Tutto ciò nel contesto, più ampio, relativo alla comprensione di come si formino e si evolvano i sistemi planetari e in particolare quali tra gli scenari (vedi la scheda), finora invocati, sia il più plausibile. A GAPS contribuiscono astronomi appartenenti a dieci sedi INAF, tra cui il Telescopio Nazionale Galileo, all’Università degli Studi di Padova e di Milano, e ad altri istituti stranieri.

I primi risultati di GAPS, che si avvale dello spettrografo HARPS-N per la cui installazione è stato scelto il Telescopio Nazionale Galileo, alle Canarie, ci confermano gran parte delle osservazioni e deduzioni effettuate finora, le quali ci dicono come sia più probabile trovare pianeti giganti orbitanti attorno a stelle ricche di elementi pesanti, o ad alta metallicità , cioè stelle relativamente giovani rispetto all’età dell’universo.

Questi risultati, presentati in una letter in Astronomy & Astrophysics, ci dicono che non vi sono pianeti orbitanti attorno alla stella a basso contenuto di elementi pesanti HIP 11952. La presenza di due pianeti era stata in precedenza rilevata da un gruppo di astronomi, analizzando dati ottenuti con una strumentazione decisamente meno sofisticata di HARPS-N.

E, sempre dalla raccolta e dall’analisi di dati accuratissimi ottenuti con HARPS-N sul sistema stella-pianeta denominato Qatar-1, a circa 600 anni luce da noi tra le costellazioni del Dragone e di Cefeo, viene un primo articolo sempre sulla rivista A&A.
“Con i dati che abbiamo analizzato e pubblicato abbiamo messo un altro piccolo ma importante tassello al puzzle sulla questione tuttora aperta della caratterizzazione delle proprietà architetturali dei pianeti extrasolari e della loro dipendenza dalle proprietà fisiche della stella ospite…”, spiega Elvira Covino dell’INAF di Napoli che ha guidato lo studio su Qatar-1. “Per esempio, finora non si sono cercati pianeti di tipo terrestre in sistemi dove siano stati rilevati pianeti giganti. Difatti, i pianeti extrasolari sinora scoperti sono molto differenti dai pianeti del Sistema Solare. Molti di essi hanno masse e dimensioni simili a quelle di Giove ma si muovono su orbite molto strette (anche cento volte inferiori alla distanza Terra-Sole) con periodi orbitali di appena qualche giorno. Per Qatar-1 siamo riusciti a raccogliere così tanti dati e di qualità così elevata (Vedi la scheda) che ora possiamo caratterizzare questo sistema con grande precisione. ”

Il team di GAPS ha combinato le misure ad alta precisione, ottenute con HARPS-N, con i dati fotometrici e ne ha potuto così ricavare una visione completa come mai prima d’ora dei parametri orbitali e delle proprietà fisiche del sistema Qatar-1. Qatar-1 contiene quindi uno Hot Jupiter, cioè un pianeta con una massa pari a  circa 1,3 volte la massa di Giove, più massiccio di quanto rilevato in precedenza, che orbita su un piano molto ben allineato con l’asse di rotazione della stella e con una eccentricità nulla. La stella ospite, di cui sono state derivate anche le proprietà atmosferiche, ha ora una sua carta di identità precisa: è, come già detto, una stella ricca di elementi chimici più pesanti di idrogeno ed elio ed è anche una delle più deboli attorno alle quali, con osservazioni da terra, sia mai stato rilevato un pianeta. È una nana di tipo spettrale K, di età comparabile con quella del Sole. Ruota lentamente ma mostra anche un’intensa attività sulla sua superficie, cosa che non ci si aspetterebbe in una stella di questo tipo. Questo ci suggerisce che potrebbe essere proprio la forte interazione mareale con il pianeta gigante, che le orbita intorno a distanza ravvicinata, a far sì che l’attività cromosferica sia così intensa. E gli astronomi ritengono che uno scenario possibile sia quello che vedrà cadere il pianeta sulla stella per esserne “ingurgitato”.

Ma a volte, le scoperte vanno anche messe in discussione. Come nel caso della stella HIP 11952 che, nel 2012, era salita alla ribalta perchè scardinava quanto si credeva di aver capito sul ruolo della composizione chimica nei processi di formazione planetaria perché non ci si aspettava che stelle così povere di elementi pesanti (vedi la scheda) potessero avere pianeti giganti che gli orbitassero attorno. Un secondo studio di GAPS ha quindi escluso, proprio grazie all’accuratezza delle misure fornite da HARPS-N (vedi la scheda) , la presenza dei pianeti attorno a HIP 11952. Si è dimostrato che le variazioni, interpretate lo scorso anno come una variazione di velocità radiale e, quindi, come la presenza di pianeti, erano invece dovute a errori di misura indotte dai limiti della strumentazione con cui si erano raccolti i dati.
“Il sistema era importante perché ha una metallicità almeno 15 volte inferiore a quella della seconda stella nana di più bassa metallicità che ospita con sicurezza pianeti giganti…”, ci dice Silvano Desidera dell’INAF di Padova che ha guidato lo studio. “Inoltre, l’analisi che aveva condotto alla scoperta dei due pianeti suggeriva anche la presenza di un terzo pianeta con periodo orbitale intermedio. Le osservazioni con HARPS-N hanno dimostrato una precisione molto migliore rispetto a quella dello strumento usato per la scoperta e ci hanno consentito di concludere che non esistono pianeti giganti a corto periodo attorno a questa stella. Questo risultato rafforza la nostra comprensione dei processi di formazione dei sistemi planetari…”.

Con HARPS-N è stata quindi monitorata la velocità radiale della stella in 120 giorni (vedi la scheda). La velocità radiale mostra una dispersione di 8 metri al secondo che è una misura compatibile con gli errori di misura per una stella così povera di metalli.
Si esclude quindi la presenza dei due pianeti precedentemente rilevati che dovevano avere rispettivamente un periodo orbitale di 290 e 7 giorni e masse comparabili con Saturno e Giove.  Si esclude anche una variazione di velocità radiale di 100m/s che aveva dichiarato Setiawan nel 2012.

Uno scorcio degli anelli di Saturno e di alcune sue lune (in primo piano Encelado) ottenuto dalla narrow-angle camera della sonda Cassini-Huygens nell’ottobre del 2010. Crediti: NASA/JPL/Space Science Institute

Sono lì, bellissimi e maestosi, a fare da corona Saturno, il secondo più grande pianeta del Sistema solare. E da quando la sonda Cassini si è inserita nella sua orbita, nel 2004, sono anche uno dei suoi principali obiettivi scientifici. Grazie a Cassini abbiamo scoperto molto sul complesso sistema di anelli di Saturno, come il fatto che quelli della fascia A e B  sono composti quasi totalmente da ghiaccio d’acqua. Un risultato ottenuto grazie al contributo fondamentale dello spettrometro VIMS (Visual and Infrared Mapping Spectrometer), uno degli strumenti a bordo della sonda Cassini di cui l’Agenzia Spaziale Italiana ha fornito il canale VIS, mentre l’Istituto Nazionale di Astrofisica partecipa all’utilizzo scientifico dei dati prodotti.

Ed è ancora VIMS il protagonista delle ultime approfondite indagini condotte sugli anelli e sulle lune di Saturno. Indagini che mostrano come essi siano composti di materiali che, seppure alterati in superficie da depositi relativamente recenti di pulviscolo e dall’interazione con le particelle magnetosferiche, hanno età risalenti ad oltre 4 miliardi di anni fa.

“Studiare il sistema di Saturno ci aiuta a capire l’evoluzione chimica e fisica del nostro Sistema solare”, dice Gianrico Filacchione, dell’INAF-IAPS, primo autore dello studio recentemente pubblicato online sul sito della rivista Astrophysical Journal. “Ora sappiamo che per comprendere questa evoluzione è necessario non solo analizzare singolarmente una luna o un anello, ma piuttosto riuscire a collegare in modo coerente le varie relazioni che legano questi corpi celesti. Per questo motivo abbiamo comparato tra loro le proprietà spettrali degli anelli principali, delle 7 lune maggiori (Mimas, Encelado, Teti, Dione, Rea, Iperione, Giapeto) e delle 7 lune minori (Prometeo, Pandora, Giano, Epimeteo, Calipso, Telesto, Helene e Febe). La nostra indagine è un altro importante risultato ottenuto grazie all’infaticabile attività di VIMS, che finora ha inviato a Terra oltre 250.000 immagini iperspettrali, per un totale di oltre 140 gigabyte di dati, e del team INAF che ne cura il supporto scientifico”.

L’analisi dei dati raccolti da VIMS ha permesso di ricostruire la distribuzione del ghiaccio d’acqua e di altri composti chimici attraverso i loro colori caratteristici, mostrando come nella luce visibile le colorazioni degli anelli e delle lune siano dovute a depositi superficiali di pulviscolo e materiali organici mentre le analisi nella banda infrarossa hanno confermato che il ghiaccio d’acqua ha una distribuzione sostanzialmente uniforme attraverso tutto il sistema di Saturno. Per gli scienziati  è la prova che il ghiaccio d’acqua, il principale costituente di questa popolazione, sia conseguenza della composizione originale del disco protoplanetario da cui questi oggetti si sono formati all’alba del Sistema solare.

E i ricercatori sono certi che il ghiaccio d’acqua rilevato sia davvero così antico perché Saturno orbita attorno al Sole oltre la cosiddetta “linea della neve”, che divide la zona interna del Sistema solare – più calda, dove i ghiacci e altri elementi volatili di dissipano per effetto dell’irraggiamento del Sole – dalla regione più esterna e fredda, dove i ghiacci rimangono sostanzialmente inalterati.

L’indagine evidenzia come la patina colorata presente sulle particelle degli anelli e sulle lune di Saturno sia legata in prima approssimazione alla loro posizione nel sistema di Saturno. Le lune interne, che orbitano nell’anello E, risultano ‘sbiancate’ dagli spruzzi di acqua ghiacciata espulsi dai geyser di Encelado. Titano invece sembra bloccare questi getti verso le lune più esterne. Oltre l’orbita di Titano, gli scienziati hanno scoperto che le superfici delle particelle dell’anello di Febe e delle altre lune di Saturno tendono a presentare colorazioni più rosse via via che ci si allontana dal pianeta. Febe, una delle lune esterne di Saturno, sembra spargere polvere rossastra che va a depositarsi sulla superficie delle lune vicine, come Iperione e Giapeto.

Una pioggia di meteoroidi esterni avrebbe inoltre dato un tocco di colore al sistema principale degli anelli – in particolare quelli all’interno dell’anello B – donandogli una leggera tonalità rossastra, che secondo gli scienziati sarebbe dovuto a particelle di ferro ossidato – ossia ruggine – oppure da idrocarburi aromatici policiclici, che potrebbero essere progenitori di molecole organiche più complesse. Una delle grandi sorprese emerse da questa ricerca è stata quella di osservare la presenza di colorazione rossastra anche sulla superficie irregolare di Prometeo, una piccola luna di circa 100 km di diametro, molto simile a quella delle particelle che compongono l’anello nelle sue vicinanze. Le altre lune vicine sono infatti decisamente più candide.

“La colorazione rossastra comune suggerisce che Prometeo è ricoperto da materiale presente negli anelli di Saturno”, dice Bonnie Buratti, del team VIMS presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, tra i coautori dell’articolo. “Finora abbiamo sempre pensato che fosse il contrario – che cioè gli anelli derivano dalla frantumazione dei satelliti di Saturno. Ma è anche possibile che le particelle espulse dall’anello si siano aggregate a formare il satellite”.

“Lavorare con questo team è un’esperienza estremamente positiva per l’ottima amalgama che si è creata – ha dichiarato Enrico Flamini, coordinatore scientifico dell’Agenzia Spaziale Italiana – e ovviamente per la capacità di analizzare i dati, pur mantenendo la visione del contesto di un pianeta complesso come Saturno. Indubbiamente parte del merito va anche a una missione, come quella Cassini, che favorisce quest’ambiente di lavoro così positivo”.

Nel team che ha realizzato l’articolo The radial distribution of water ice and chromophores across Saturn’s system pubblicato online sul sito della rivista The Astrophysical Journal, oltre Gianrico Filacchione ed Enrico Flamini, partecipano Fabrizio Capaccioni, Priscilla Cerroni, Mauro Ciarniello e Federico Tosi, tutti dell’INAF-IAPS.

Per saperne di più:

• l’articolo pubblicato sul sito web della rivista The Astrophysical Journal
• il comunicato stampa INAF-ASI

Tra le stelle brillanti, lontano sullo sfondo dell’immagine, si vedono molte galassie remote, alcune con una chiara forma a spirale.

Questa graziosa spolverata di stelle blu brillanti è l’ammasso NGC 2547, un gruppo di stelle di recente formazione nella costellazione australe della Vela. L’immagine è stata ottenuta dal WFI (Wide Field Imager) sul telescopio da 2,2 metri dell’MPG/ESO all’Osservatorio di La Silla in Cile.

L’Universo ha circa 13,8 miliardi di anni. Anche la nostra galassia, la Via Lattea, ha una veneranda età – alcune delle sue stelle hanno più di 13 miliardi di anni. Nonostante ciò è ancora molto attiva: nuovi oggetti si formano e altri vengono distrutti. In questa immagine si possono vedere alcuni dei più recenti arrivi, le giovani stelle che formano l’ammasso NGC 2547.

Ma queste stelle sono veramente dei giovanotti su scala cosmica? Anche se la loro esatta età è incerta, gli astronomi stimano che NGC 2547 abbia dai 20 a 35 milioni di anni, cioè non tanto giovane, dopo tutto. Ma il nostro Sole ha circa 4600 milioni di anni e non ha ancora raggiunto la mezz’età. Ciò significa che se si pensa al Sole come una persona di 40 anni, le stelle brillanti nell’immagine sono infanti di tre mesi.

La maggior parte delle stelle non si formano in isolamento, ma negli ammassi ricchi, con dimensioni che vanno da diverse decine a diverse migliaia di stelle. Se NGC 2547 contiene molte stelle calde che risplendono di blu brillante, un segno inequivocabile di gioventù, se ne possono trovare anche alcune, gialle o rosse, che sono già evolute fino a diventare giganti rosse. Gli ammassi stellari aperti come questo hanno vite relativamente brevi, dell’ordine di parecchie centinaia di milioni di anni, prima di disintegrarsi e lasciare che le stelle componenti si allontanino.

Gli ammassi sono oggetti chiave per gli astronomi che studiano come le stelle evolvono durante la loro vita. I membri di un ammasso sono nati tutti dallo stesso materiale e circa nello stesso momento, rendendo più semplice la determinazione degli effetti delle altre proprietà stellari.

L’ammasso stellare NGC 2547 si trova nella costellazione australe della Vela, circa 1500 anni luce dalla Terra, ed è abbastanza brillante per essere visibile facilmente con un binocolo. È stato scoperto nel 1751 dall’astronomo francese Nicolas-Louis de Lacaille durante una spedizione astronomica al Capo di Buona Speranza in Sud Africa, usando un telescopio molto piccolo, di meno di due centimetri di apertura.

Tra le stelle brillanti di questa immagine si vedono molti altri oggetti, specialmente nell’ingrandimento. Molti sono stelle più deboli o più distanti nella Via Lattea, ma alcuni, che appaiono estesi e sfuocati, sono galassie, a milioni di anni luce dalle stelle nel campo di vista.

[Fonte Eso]

Questa fotografia è stata creata a partire dalle immagini della DSS2 (Digitized Sky Survey 2): mostra la regione di cielo, ricca di stelle, intorno al giovane ammasso aperto NGC 2547, nella costellazione australe della Vela.

Il comunicato stampa dell’ESO

La distribuzione nello spazio delle 55.000 galassie che compongono l’attuale campione PDR-1 della survey VIPERS. Le due “fette” di torta corrispondono ai due campi W1 e W4 in cui sono state compiute le misure. L’osservatore in questa immagine è situato al vertice immaginario dei due pseudo-coni, fuori dallo schermo a destra dell’immagine. La dimensione delle fette in lunghezza corrisponde a 6 miliardi di anni luce riportati all’epoca attuale. Crediti: © VIPERS Collaboration

Una ragnatela cosmica che si estende per miliardi di anni luce, fatta di galassie, gas, polveri, ma anche di numerose zone apparentemente sgombre di materia visibile, dove invece potrebbe annidarsi quella ‘oscura’. Ecco il primo spettacolare colpo d’occhio dell’Universo realizzato nell’ambito del progetto VIPERS (VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey), sviluppato da un team internazionale coordinato da ricercatori dell’INAF e a cui partecipano colleghi di varie Università italiane . VIPERS utilizza lo spettrografo VIMOS installato al Very Large Telescope (VLT) dell’ESO per ricostruire la distribuzione spaziale delle galassie quando l’Universo aveva circa metà dell’età attuale, ovvero attorno a 7 miliardi di anni. La novità del progetto è nella combinazione senza precedenti delle dimensioni del volume esplorato e del dettaglio con cui la struttura a grande scale viene ricostruita. L’ambizioso obiettivo è quello di misurare le distanze di circa 100.000 galassie in un volume di quasi due miliardi di anni-luce cubici per ricostruirne la loro distribuzione tridimensionale. I risultati, molto attesi, cominciano ad arrivare: sono stati infatti presentati una serie di articoli inviati alla rivista Astronomy&Astrophysics e pubblicati online su arxiv.org che si basano sulle prime 55.000 galassie finora osservate. “È il primo traguardo di un lavoro iniziato nel 2008 e che richiederà altri 3 anni per essere completato” commenta Luigi Guzzo, dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, coordinatore generale del progetto.

Il primo e più spettacolare risultato fornito da questi dati è nelle mappe della distribuzione delle galassie basate sulle nuove misure di distanza che mostrano come già a quell’epoca l’Universo fosse organizzato in grandi strutture filamentose, che connettono gli ammassi di galassie e circondano ampie zone vuote.  E’ il cosiddetto Cosmic Web, la ragnatela cosmica che i ricercatori spiegano come il risultato dell’amplificazione da parte della forza di gravità di piccole perturbazioni nell’Universo primordiale.  La struttura è analoga a quella osservata nell’Universo più vicino a noi, ma rappresenta un fotogramma intermedio del film cosmico, scattato circa 7 miliardi di anni fa e per di più dettagliatissimo e molto esteso.  Un fondamentale passo in avanti che ci permette di avere a disposizione, per la prima volta, una visione d’assieme dell’Universo a queste epoche. Grazie all’estensione di queste mappe, il team di VIPERS è stato in grado di produrre già con il campione attuale dei risultati che migliorano significativamente la nostra conoscenza sia delle proprietà globali della popolazione di galassie, sia della loro distribuzione spaziale a grande scala.

Il livello di disomogeneità alle diverse scale (galassie, ammassi di galassie, filamenti) è infatti strettamente legato alle proprietà delle componenti fondamentali dell’Universo. Quanta e quale materia oscura è necessaria per spiegare ciò che vediamo? Che cosa produce l’accelerazione dell’espansione che oggi osserviamo? È la cosiddetta energia oscura oppure in realtà stiamo usando una teoria non corretta per descrivere l’Universo su queste scale? Tra i principali obiettivi di VIPERS c’è quello di fornire risposte a questi interrogativi. Uno dei lavori in fase di pubblicazione mostra che la distribuzione e le velocità delle galassie sono compatibili con le previsioni della Relatività Generale e confermano quindi la necessità di inserire una forma di energia oscura nelle relative equazioni, per spiegare l’espansione accelerata.

Un altro degli articoli in corso di pubblicazione presenta una misura molto precisa del numero di galassie di grande massa già presenti nell’Universo quando questo aveva 7 miliardi di anni.  “Avere a disposizione queste informazioni per campioni di centinaia di migliaia di galassie – come sarà il caso di VIPERS al termine del progetto tra tre anni -  permette di identificare nel dettaglio i processi e le leggi fisiche che ne regolano l’evoluzione, informazioni che possono essere fraintese se si usano campioni troppo piccoli e non rappresentativi di simili oggetti celesti” commenta Micol Bolzonella dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Bologna, che nel progetto coordina gli studi di evoluzione delle galassie.

“Non è stato semplice arrivare a questi risultati, ottenuti grazie a un lavoro lungo e sistematico, che ha richiesto lo sviluppo di procedure automatizzate di calibrazione e analisi dei dati e il coordinamento di un grande sforzo collettivo” prosegue Guzzo. “Gli istituti dell’INAF hanno avuto un ruolo centrale in questo compito. In particolare, presso l’INAF-IASF di Milano si trova il ‘Centro Riduzione Dati’ del progetto, sotto la responsabilità di Bianca Garilli e Marco Scodeggio, che ha sviluppato sia il software di calibrazione e gestione della survey, sia la struttura informatica di archiviazione dei dati”. E‘ da qui che i dati sono scaricabili dai membri del team per le diverse analisi, ed è qui che l’intera comunità scientifica mondiale potrà accedere a questo nuovo campione a partire già da settembre prossimo.

Per saperne di più:

• Il comunicato stampa INAF
• Il sito web del progetto VIPERS
• L’intervista a Luigi Guzzo, PI del progetto VIPERS

La Grande Nube di Magellano (LMC) ripresa dal telescopio Schmidt dell’osservatorio ESO di La Silla in Cile. Crediti: ESO

Quanto può essere importante conoscere la distanza in linea d’aria tra Roma e Milano con un’incertezza di qualche chilometro? Non molta in realtà, dato che oggi grazie al sistema GPS possiamo ottenere questo valore con uno scarto di solo qualche decina di metri. Ma se spostiamo la nostra attenzione alla distanza delle galassie, e manteniamo lo stesso grado di accuratezza nella misura di in oggetto celeste che dista quasi duecentomila anni luce, tutto cambia e acquista risvolti decisivi addirittura per conoscere con più sicurezza le dimensioni e l’età del nostro universo. E’ proprio questo che ha fatto un gruppo internazionale di ricercatori a cui partecipano due astronomi italiani associati INAF: misurare con una precisione mai raggiunta la distanza della Grande Nube di Magellano (Large Magellanic Cloud, LMC), la seconda galassia più vicina alla nostra. Il valore che emerge dallo studio, pari a 162.000 anni luce, è in accordo con stime simili effettuate da altri gruppi di ricerca, ma il principale vantaggio della nuova misura è quello di essere caratterizzata da un livello di incertezza molto piccolo, pari solo al due per cento, ossia meno della metà della migliore stima effettuata in precedenza. Questa misura super precisa è fondamentale per astronomi e cosmologi in quanto la distanza della Grande Nube di Magellano è il primo ‘gradino’ della ‘scala delle distanze cosmiche’. Conoscere con precisione questo valore significa ridurre sensibilmente l’errore sulla distanza di oggetti celesti assai lontani e, quindi, riuscire a stimare più accuratamente, tramite la costante di Hubble, la velocità di espansione e l’età dell’universo.

È stato un lavoro lungo e laborioso quello del team, che ha passato al setaccio la sterminata mole di dati di quattordici anni di osservazioni condotte nell’ambito del progetto OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment). Oltre 35 milioni di stelle contenute nel database sono state controllate, permettendo di individuare dodici sistemi stellari particolari, ovvero del tipo binario ad eclisse, dei quali otto sono stati scelti per ulteriori osservazioni con lo spettrografo MIKE installato al telescopio Magellan Clay all’osservatorio Las Campanas in Cile e con lo spettrografo HARPS operativo presso il telescopio da 3,6 metri dell’ESO a La Silla, sempre in Cile. Un ulteriore monitoraggio durato ben otto anni. Ma l’impegno è stato finalmente ripagato.

“Essere riusciti a individuare e a misurare i due parametri fondamentali di questi sistemi, ovvero le loro variazioni di luminosità e velocità radiale, ci ha permesso di ottenere una distanza molto precisa e soprattutto non basata su assunzioni teoriche sulle loro proprietà e senza l’ausilio di un modello matematico della struttura geometrica della galassia che li ospita” dice Giuseppe Bono, dell’Università di Roma “Tor Vergata” e associato INAF che insieme al suo collega Pier Giorgio Prada Moroni, dell’Università di Pisa e anch’egli associato INAF, ha partecipato allo studio. “Poiché la Grande Nube di Magellano è così vicina a noi, è stata da sempre oggetto di misure di distanza con i più svariati metodi e se ne contano finora svariate centinaia. Siamo però davvero soddisfatti di essere riusciti ad ottenere un valore così affidabile e preciso, con un’incertezza solo del due per cento, che è meno della metà della migliore tra tutte le stime fatte in precedenza”.

Grazie a questo lavoro si prefigura un sensibile miglioramento della stima anche della costante di Hubble, uno dei parametri cosmologici fondamentali che descrivono il processo di espansione dell’universo e, di conseguenza, una stima indipendente della sua età. “Sfruttando questa misura, saremo in grado di ottenere il valore della costante di Hubble con una precisione del 2 o 3 per cento, mentre oggi è del 5-10 per cento” continua Bono. “Potremo così conoscere meglio come sta evolvendo il nostro universo e quindi, cosa altrettanto importante, ricavare con maggiore accuratezza la stima della sua età che potrà essere confrontata con le stime di età degli ammassi globulari ”.

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Il comunicato stampa INAF

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Visione artistica degli effetti della rotazione di un buco nero sulla radiazione da esso prodotta. Crediti: NASA/JPL – Caltech

Che il buco nero al centro della galassia NGC 1365 fosse un tipo piuttosto speciale gli astrofisici lo sapevano già da diverso tempo. La sua massa è infatti di quelle che non passano certo inosservate, dato che dovrebbe aggirarsi attorno ai due milioni di volte quella del nostro Sole. Quello che però emerge da uno studio presentato nell’ultimo numero della rivista Nature e guidato da Guido Risaliti, dell’Osservatorio Astrofisico di Arcetri dell’INAF è anche la sua straordinaria velocità di rotazione. Tanto elevata che per spiegare le caratteristiche della radiazione X emessa bisogna chiamare in causa la Teoria della Relatività Generale di Einstein. Un risultato fondamentale ottenuto grazie alle osservazioni di due degli osservatori spaziali oggi più avanzati per lo studio dell’astrofisica dell’estremo, XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea e NuSTAR della NASA, in orbita dal giugno scorso.

“Prima di queste osservazioni combinate, non potevamo dire con certezza se la deformazione dei profili della radiazione X dei buchi neri già osservati con XMM-Newton fossero dovuti a fenomeni relativistici legati a rapidissima rotazione o invece a nuvole di gas e polveri presenti attorno ad essi” spiega Guido Risaliti. “I modelli teorici che descrivono e riproducono l’andamento dello spettro dei raggi X nei due diversi scenari fornivano, per entrambi, risultati in grado di spiegare piuttosto bene gli andamenti registrati”.

A superare questa incertezza hanno contribuito le prime osservazioni del nuovo telescopio spaziale NuSTAR lanciato dalla NASA nel giugno scorso. Come ‘bersaglio’ iniziale NuSTAR ha puntato la galassia NGC 1365, distante  circa 60 milioni di anni luce che ospita nel suo centro un buco nero di grande massa, già scandagliato nei raggi X da XMM-Newton. Poiché NuSTAR è in grado di registrare radiazione in una frequenza più alta rispetto a XMM, è riuscito ad aggiungere il “colore mancante” nello spettro di emissione X del buco nero, decisivo per ottenere una spiegazione univoca di quanto osservato. “Le osservazioni di NuSTAR del buco nero al centro della galassia NGC 1365, insieme a quelle di XMM ci hanno permesso di affermare con certezza che quel ‘mostro’ ruota a una velocità elevatissima, vicina a quella massima consentita dalla Teoria della Relatività Generale di Einstein” prosegue Risaliti.

Un risultato, quello ottenuto per NGC 1365, di primaria importanza per migliorare la comprensione della fisica dei buchi neri e per poter testare le predizioni fornite dalla Teoria della Relatività, ma non solo. I buchi neri supermassicci, che possiedono masse di milioni o addirittura miliardi di volte quella del Sole, hanno infatti raggiunto questa ‘stazza’ nel tempo, secondo processi molto diversi tra loro: per accrescimento continuo e ordinato, ‘risucchiando’ progressivamente materiale da stelle e gas circostanti oppure in modo più violento, dallo scontro e fusione di buchi neri più piccoli. In base a queste differenti storie evolutive, si può prevedere una differente velocità di rotazione del buco nero risultante. Quindi, misurare la vorticosità di un buco nero fornisce informazioni fondamentali sulla storia del suo accrescimento e quindi di tutta la galassia che lo ospita.

“Nel caso di NGC 1365 riteniamo che questo accrescimento sia avvenuto in modo continuo, tramite il progressivo accrescimento di materiale che spiraleggiando attorno al buco nero gli trasferisce energia, accelerandone la sua rotazione” prosegue Risaliti. “Adesso ci aspetta ancora tanto lavoro e non vediamo l’ora di sfruttare questa tecnica su altri buchi neri, forti dei risultati precedentemente acquisiti dal solo satellite europeo XMM-Newton di cui adesso ci possiamo fidare di più, in quanto abbiamo verificato che l’interpretazione basata sulla Relatività Generale è quella corretta”.

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• Il comunicato stampa INAF