Perché questa galassia è finita su Nature

RICERCA – Non tutte le osservazioni astronomiche di polveri galattiche finiscono pubblicate su Nature, ma questa fa eccezione, perché riguarda l’età delle galassie e quindi del nostro u…

Sorgente: Perché questa galassia è finita su Nature

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L’Universo attraverso una lente (gravitazionale)

OggiScienza

INAF e SISSA unite nella scoperta di 5 nuove galassie primordiali. Oggi su Science

Ascolta l’intervista a Gianfranco De Zotti

NOTIZIE – Gettare uno sguardo nel passato remoto usando una lente molto speciale. Questo è quello che ha fatto un team composto da scienziati della Scuola Superiore di Studi Avanzati di Trieste e INAF-Osservatorio astronomico di Padova. Luigi Danese e Joaquin Gonzalez-Nuevo della Sissa e Gianfranco De Zotti e Sara Buttiglione dell’Inaf hanno individuato cinque nuove galassie

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Microlenti gravitazionali per scovare le galassie più lontane

OggiScienza

L’idea di Bruce appare allo stesso tempo semplice ed efficace: si ripropone di sfruttare il fenomeno delle microlenti gravitazionali, secondo cui la luce viaggia in assetto curvato nello spazio-tempo, risentendo dell’influsso dei campi gravitazionali. Crediti immagine: ESO/M. Kornmesser

SCOPERTE – Individuare un nucleo galattico attivo, AGN, che si trova a centinaia di milioni o miliardi di anni luce dalla Terra non è un compito semplice. Questi oggetti sono in grado di emettere una grande quantità di energia da uno spazio davvero piccolo e per questo studiarli nei dettagli è un compito arduo per gli astronomi. Una nuova tecnica, però, potrebbe essere quella di concentrarsi sul fenomeno delle microlenti gravitazionali, in cui una stella o un pianeta sono in grado di riflettere e amplificare il segnale emesso dalla sorgente che così, anche se molto lontana, può essere osservata e analizzata.

A proporre l’utilizzo delle microlenti gravitazionali è Alastair Bruce…

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L’universo che “corre”: si espande più velocemente di quanto ipotizzato

OggiScienza

lente-gravitazionale HE0435-1223, al centro dell’immagine, è uno dei cinque migliori quasar osservati tramite lente gravitazionale. Crediti immagine: ESA/Hubble, NASA, Suyu et al.

SCOPERTE – Cinque galassie massive, la luce di un quasar e l’effetto di lente gravitazionale esercitato da questi corpi. Questi sono gli ingredienti utilizzati dal gruppo della collaborazione H0LiCOW, guidati dall’astronomo Sherry Suyu del Max Plank Institut for Astrophysics, per scoprire che il nostro universo si sta espandendo molto più velocemente di quanto finora ipotizzato. I ricercatori hanno eseguito una nuova misura della costante di Hubble, una costante cosmologica molto importante perché indica quanto velocemente l’universo si espande, e per farlo si sono avvalsi del telescopio spaziale Hubble e di altri telescopi, sia a Terra come il Very Large Telescope dell’ESO, sia nello spazio come la sonda Spitzer della NASA.

La misura ottenuta dal gruppo guidato da Suyu è molto importante, non solo perché è in…

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SCOPERTE – Cosa guida la continua espansione dell’universo? La risposta potrebbe arrivare dal lontano febbraio 1917, da un “errore” nella teoria della relatività del celebre fisico Albert Einsten e dagli esperimenti sulle onde gravitazionali ideati dai ricercatori dell’università di Edimburgo guidati da Lucas Lombriser. La teoria di Einstein prevedeva che l’universo fosse in continua espansione, […]

via Perché l’universo si espande? Il rompicapo di Einstein e la costante mancante — OggiScienza

Gravità quantistica, è l’ora dei cosmologi

INTERVISTA A VINCENT VENNIN

Adottando un modello di “inflazione stocastica”, un team di fisici teorici dell’università di Portsmouth (UK) ha messo a punto un metodo per derivare le impronte quantistiche dell’universo primordiale. Media INAF ha intervistato il primo autore dello studio, pubblicato su Physical Review Letters

Arriva dal canale della Manica, dall’Institute of Cosmology and Gravitation dell’università di Portsmouth, l’ultimo passo avanti nel tentativo di risolvere il problema con la ‘P’ maiuscola della fisica contemporanea: conciliare i due pilastri della scienza moderna – la fisica quantistica e la gravità. Descritto sulle pagine di Physical Review Letters, è un nuovo sistema per formulare previsioni affidabili sull’effetto che dovrebbero avere le fluttuazioni quantistiche sulle onde di densità primordiali, le increspature nel tessuto dello spazio e del tempo dalle quali hanno avuto origine tutte le strutture presenti oggi nell’universo.

Obiettivo dei ricercatori è arrivare a una teoria quantistica della gravità. Media INAF ha intervistato il primo autore dello studio, Vincent Vennin.

Partiamo dall’inizio, dall’impasse che ha per protagoniste le teorie della gravità e quelle della fisica quantistica. Perché continuano a essere inconciliabili?

«Uno dei motivi è che le circostanze in cui entrano in gioco entrambe, in modo apprezzabile, sono rare. In realtà, conosciamo almeno due esempi in cui questo avviene».

Quali?

«Il primo è quello della radiazione di Hawking, nella quale le particelle sono emesse da un processo quantistico che si verifica sull’orizzonte di un buco nero».

E l’altro?

«Il secondo, per molti versi analogo alla radiazione di Hawking, è l’universo primordiale, quando si verificò una fase d’inflazione durante la quale l’espansione dello spazio-tempo venne accelerata a velocità spaventose».

In che senso gravità e fenomeni quantistici giocano un ruolo nell’inflazione?

«La ragione è che, nell’universo primordiale, l’espansione dello spazio è guidata dalla forza di gravità, mentre le strutture cosmologiche derivano da fluttuazioni quantistiche. Ora, dal momento che lo spazio si sta espandendo, gli oggetti che osserviamo oggi separati da distanze astrofisiche (per esempio, due galassie in cielo), in un lontano passato – quando l’universo emerse dal Big Bang – si trovavano a distanze microscopiche. E a distanze microscopiche la teoria dominante è la meccanica quantistica».

Questo cosa comporta?

«Poiché tutto ciò che vediamo oggi – la ragnatela cosmica, le galassie, i pianeti, le persone, gli atomi, tutto – è emerso da fluttuazioni quantistiche “stirate” a distanze enormi, quello dell’inflazione è un processo fondato sia sulle teorie quantistiche che su quelle della gravità. Dunque, osservandolo, possiamo vedere ciò che accade quando le due teorie si combinano».

Ma com’è possibile osservarlo?

«Qualunque misura in grado di dirci qualcosa sulla distribuzione di materia ed energia nell’universo può essere d’aiuto. Quelle più nitide sono le misure delle fluttuazioni di temperatura nella “prima luce” emessa nell’Universo, la cosiddetta radiazione cosmica di fondo, o CMB. La CMB è stata misurata di recente dal satellite Planck, ed è ciò che ci ha permesso di conoscere meglio quell’epoca primordiale in cui fisica quantistica e gravità erano entrambe in scena».

Concretamente, come avete proceduto?

«Non disponendo di una teoria generale della gravità quantistica, ci siamo concentrati sul fatto che le fluttuazioni quantistiche dell’universo primordiale hanno una proprietà molto speciale: possono essere descritte come un processo stocastico, cioè casuale. Non accade spesso che la fisica quantistica risulti equivalente a processi casuali, ma nell’universo primordiale vediamo che è così. Questo ci consente di arrivare a una descrizione efficace nella quale ogni porzione di spazio – ogni patch – è soggetto a una storia d’espansione casuale. Ora questa casualità codifica la fisica quantistica, mentre l’espansione codifica la gravità: dunque l’insieme si avvicina molto a una teoria “efficace” della gravità quantistica.

E questo a quali risultati ha portato?

«Tramite questo approccio, noto come inflazione stocastica, abbiamo mostrato come calcolare quantità osservabili quali le onde di densità primordiali dell’universo: quelle viste da Planck, dunque, ma anche quelle osservabili nella struttura a grande scala dell’universo che verrà mappata, con precisione elevatissima, da esperimenti futuri come Euclid o SKA. Abbiamo identificato un fenomeno, che abbiamo chiamato inflazione infinita, nel quale l’espansione media all’interno di ogni patch potrebbe essere infinita. Ma abbiamo dimostrato che, se la densità di energia dell’universo rimane al di sotto della scala di gravità quantistica, è possibile derivare previsioni osservabili, confrontabili con i dati astronomici. Questo approccio permette di rilevare le impronte quantistiche lasciate sulle strutture cosmologiche nell’universo primordiale, e di far luce su quello che possiamo attenderci da una teoria quantistica della gravità completa».

Per saperne di più:

Sardara capta il cielo radio con le schede grafiche

NUOVO SISTEMA DIGITALE PER LA RADIOASTRONOMIA

Sviluppato all’INAF di Cagliari per SRT, da alcune settimane SARDARA è operativo anche presso il radiotelescopio di Medicina, in provincia di Bologna, e già si stanno pianificando le operazioni per renderlo disponibile nell’antenna siciliana di Noto

La nuova frontiera dei sistemi di digital signal processing per i radiotelescopi italiani si chiama Sardara, acronimo di SArdinia Roach2-based Digital Architecture for Radio Astronomy. Il sistema, frutto di un finanziamento della Regione autonoma della Sardegna, è stato pensato, progettato e realizzato interamente all’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Cagliari sotto la leadership del direttore della struttura, Andrea Possenti. E ha rappresentato una imponente sfida sia tecnologica che scientifica: realizzare e validare scientificamente, nell’arco di tre anni, un backend digitale capace di processare una banda istantanea di 2 GHz (la massima fornita attualmente presso i radio telescopi italiani) e in grado di rispondere a tutte le richieste scientifiche di Srt, il Sardinia Radio Telescope.

«Il sistema segna un’importante discontinuità col passato», dice il responsabile tecnologico di Sardara, Andrea Melis, dell’Inaf di Cagliari. «La tendenza è sempre stata quella di sviluppare piattaforme ad hoc per ogni tipo di applicazione scientifica, mentre lo sforzo fatto per Sardara è stato quello di sfruttare appieno le potenzialità di schede basate su Fpga (field programmable gate array) e le moderne schede Gpu (graphics processing unit) per distribuire opportunamente il calcolo e, sfruttando la versatilità del sistema, adattare lo stesso hardware a ogni applicazione specifica». Un solo strumento, dunque, per applicazioni molto diverse, che vanno dalla ricerca sulle pulsar alla spettropolarimetria.

I radioastronomi ne hanno capito subito le potenzialità: durante l’Early Science Program di Srt, Sardara, pur in una sua versione ancora non definitiva, ha fatto la parte del leone, risultando il sistema più richiesto fra tutti quelli disponibili e alla base delle osservazioni presentate in alcuni articoli già sottoposti a riviste scientifiche.

Certo, non tutto è stato facile. Grande flessibilità di applicazione, larga banda e utilizzo addirittura in modalità multi beam potevano creare qualche difficoltà gestionale. «Una delle principali criticità di un tale sistema», spiega Raimondo Concu, uno fra gli sviluppatori del software di Sardara, «è proprio l’enorme mole di dati da gestire. Non solo abbiamo dovuto acquisire sistemi di storage veloci e capienti, ma è stato fondamentale sviluppare sistemi hardware e software altamente ottimizzati, che in primis evitino perdite dati e contemporaneamente garantiscano la scrittura degli stessi su disco o il loro post-processing in tempo reale».

Ma non è tutto qui. Sardara è un sistema ad alta compatibilità. «I dati che Sardara produce», aggiunge Alessio Trois, sviluppatore del software scientifico del gruppo, «sono opportunamente convertiti, in real-time, nei formati più comuni per la successiva analisi e fruizione con i software scientifici standard universalmente utilizzati dagli astronomi, in ambito pulsar e in quello spettropolarimetrico».

Grazie all’elevata versatilità e all’estrema portabilità del sistema, da alcune settimane Sardara è operativo anche presso il radiotelescopio di Medicina, in provincia di Bologna, e già si stanno pianificando le operazioni per renderlo disponibile presso il suo gemellino siciliano a Noto. Un’installazione ottenuta in meno di tre giorni, proprio grazie alla flessibilità hardware e software di Sardara, sfruttando una tecnica di ottimizzazione di un generico backend nell’interazione con i radiotelescopi italiani, sviluppata durante il progetto.

«Essendo il cuore del software di controllo d’antenna uguale per tutte le tre antenne italiane», conclude Carlo Migoni, responsabile dell’interfaccia col software d’antenna del backend,«per il team medicinese è possibile sfruttare il medesimo componente software scritto per Srt e quindi operare il backend anche a Medicina in modo assolutamente analogo a quello usato a Srt».