Come ti trovo le sorgenti di onde gravitazionali

UNA MISSIONE IMPOSSIBILE?

Lo European Gravitational Observatory a Cascina in provincia di Pisa ha ospitato un meeting internazionale dove fisici e astrofisici hanno discusso metodi e strategie per individuare nella banda elettromagnetica le sorgenti delle onde gravitazionali che potranno essere captate dai telescopi LIGO e VIRGO

onde gravitazionaliIdentificare nel cielo la sorgente astrofisica di un segnale gravitazionale osservato con i “telescopi gravitazionali” LIGO (ad Hanford e Livingston, USA) e Virgo (a Cascina, Pisa, Italia): una “Mission Impossible”? se lo sono chiesti e ne hanno discusso in un meeting fisici e astrofisici, riunitisi presso loEuropean Gravitational Observatory a Cascina, in provincia di Pisa.

Perché si parla di “Mission Impossible” per la ricerca della sorgente celeste controparte elettromagnetica di segnali gravitazionali?  Perché la complessità dei processi fisici coinvolti, le difficoltà operative e tecnologiche sono una sfida ai limiti delle attuali strumentazioni per le osservazioni astronomiche. I primi ‘alert’ saranno comunicati con una incertezza sulla posizione dell’ordine di circa 100 gradi quadrati. Ciò significa dover cercare oggetti variabili in una regione di cielo equivalente a un quadrato virtuale con un lato circa 20 volte il diametro della Luna! In più, questo si deve fare in un tempo rapidissimo: alcune tra le controparti più probabili (come i Lampi di Raggi Gamma corti, i GRB short) si affievoliscono drasticamente in poche ore o giorni. Dobbiamo ricordare che, come dimostrano diversi studi osservativi, sono molte centinaia le sorgenti variabili che ci possiamo attendere da una ricerca in un’area così vasta. Bisognerà saper riconoscere quella giusta perché ancora non sappiamo  quali siano le sorgenti che emettono onde gravitazionali (GW). Alcune sono state previste dagli studi teorici, ma quali e quante altre sono ancora da scoprire?

D’altra parte la posta in gioco è altissima.  Si tratta di usare per la prima volta dei messaggeri eccezionali, le onde gravitazionali, in grado di trasportare fino a noi informazioni uniche che i messaggeri tradizionali (i fotoni) non sono in grado di portarci. Si aprirà una nuova frontiera della fisica per studiare i processi esplosivi e i collassi gravitazionali più potenti: quelli sprigionati dall’incontro di stelle di neutroni binarie, tra stelle di neutroni e buchi neri, i possibili progenitori di GRB. Questi messaggeri ci permetteranno di studiare la materia in condizioni di densità estrema (maggiore addirittura di quella dei nuclei atomici) e i processi fisici nei regimi dominati dalle leggi della relatività generale.

Oggi la  “mission impossible” è vicina a poter essere realizzata! E’ stato già dimostrato che è possibile identificare una sorgente elettromagnetica con telescopi ottici e da terra in un’area d’incertezza di oltre 70 gradi quadrati. E’ il caso di un afterglow di un Lampo Gamma individuato a partire dall’allerta emesso dal team GMT@Fermi dei colleghi dell’Intermediate Palomar Transient Factory (IPTF).

Il confronto tra la comunità degli astrofisici abituati a lavorare con il messaggero elettromagnetico (i fotoni) ed i fisici che stanno cercando di individuare le prime rilevazioni dirette di onde gravitazionali ha permesso un dibattito serrato sui piani operativi che gli astrofisici dovranno attuare a seguito degli  allerta da potenziali sorgenti gravitazionali durante la prima sessione di osservazioni con LIGO-Virgo, prevista a partire da settembre 2015. Oltre 20 gruppi indipendenti di astrofisici hanno esposto le loro strategie ed ‘armi’ per individuare la prima controparte elettromagnetica di segnali gravitazionali.

L’INAF è stato uno degli organizzatori di questo meeting collaborando all’organizzazione scientifica sia alla logistica. E’ stata anche presentata la nostra strategia per essere competitivi in questa gara. Quattro le armi principali del gruppo INAF per scoprire e identificare la controparte elettromagnetica di onde gravitazionali:

  1. il VLT Survey Telescope in grado di coprire circa 100 gradi quadrati in una notte in 2 bande di radiazione (g, r) raggiungendo oggetti deboli sino alla 23esima magnitudine nel visuale;
  2. osservazioni multi-banda da terra e dallo spazio per coprire quasi tutto lo spettro elettromagnetico;
  3. grande esperienza dei ricercatori INAF e italiani sulla ricerca di sorgenti transienti (come Supernovae e GRB) e fotometria di precisione in campi stellari affollati;
  4. collaborazione con i ricercatori Virgo già avviata per sfruttare al meglio le informazioni dalle rivelazioni di sorgenti gravitazionali e ottimizzare le probabilità di identificazione della controparte elettromagnetica.

Tra i ricercatori c’è un clima di grande attesa e consapevolezza di essere molto vicini a un grande passo per la conoscenza della fisica degli oggetti compatti e di esplosioni violente. D’altra parte, ciò che senza dubbio è il sentimento più diffuso è la speranza di essere sorpresi dalla natura che, come già accaduto nella storia dell’astrofisica, spesso supera di gran lunga le nostre previsioni e aspettative.  D’altra parte «Quella del mistero è la migliore esperienza che possiamo avere. È l’emozione fondamentale che veglia la culla della vera arte e della vera scienza» diceva Albert Einstein.

Quel clima pazzo sugli esopianeti

GIORNI UGGIOSI E POMERIGGI BOLLENTI

Se ci lamentiamo del clima sulla Terra, allora non potremmo mai vivere su uno di questi pianeti extrasolari, con temperature superiori a 1.600° Celsius. Quelli analizzati sono dei gioviani caldi, non proprio quello che viene considerato un pianeta abitabile

keplerplanets

Semmai ci trovassimo su un esopianeta lontano dalla Terra sarebbe inutile cercare di guardare le previsioni del tempo. Lassù il clima è davvero pazzo! Mattine nuvolose e uggiose, pomeriggi roventi e aridi. È questo quello che ci aspetterebbe se una spedizione umane riuscisse ad arrivare su uno di questi pianeti extrasolari (cioè fuori dal Sistema solare dove viviamo noi terrestri). Così, un team internazionale di ricercatori ha studiato il ciclo climatico di sei esopianeti grazie alle dettagliate osservazioni del telescopio spaziale, nonché instancabile cacciatore di pianeti, Kepler.

«Nonostante la scoperta di migliaia di pianeti extra-solari, questi mondi lontani sembrano ancora avvolta nel mistero», ha spiegato Lisa Esteves, dell’Università di Toronto e prima autrice dello studio “Changing Phases of Alien Worlds: Probing Atmospheres of Kepler Planets with High-Precision Photometry” pubblicato su Astrophysical Journal. Il gruppo di ricercatori ha analizzato tutti i 14 pianeti scoperti da Kepler che hanno mostrato delle sensibili variazioni climatiche trovando mattine nuvolose su quattro pianeti e pomeriggi caldi e tersi su altri due. La maggior parte dei mondi esaminati in questa ricerca sono molto caldi e grandi, con temperature superiori a 1.600° Celsius e dimensioni paragonabili a Giove (quindi dei giovani caldi). È facile, quindi, dedurre che questi pianeti sono tutt’altro che abitali, almeno per come noi terrestri intendiamo la vita. Insomma, per nulla ospitali ma eccellenti per effettuare delle misurazioni sui cicli climatici.

«Stiamo conoscendo sempre di più questi pianeti alieni come mondi tridimensionali e dinamici grazie al telerilevamento attraverso grandi distanze. Un giorno speriamo di poter fornire previsioni del tempo per mondi non molto più grandi della Terra», ha detto il coautore dello studio Ray Jayawardhana (Università di York), il quale ha aggiunto che le prossime missioni spaziali, comeTESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite della NASA- 2017) e PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars – 2024) la quarta missione dell’ESA (Agenzia Spaziale Europea) nell’ambito del programma Cosmic Vision 2015-2025 a cui partecipa anche l’Italia. Queste due missioni dovrebbero rivelare molti piccoli pianeti intorno a stelle brillanti rendendo il lavoro degli scienziati più facile.

Ai fini dello studio, gli esperti hanno studiato il clima su questi mondi lontani misurando i cambiamenti nelle varie fasi mentre orbitavano attorno alla loro stella. Come accade per la Luna, un pianeta extrasolare attraversa un certo ciclo di fasi, passando dalla completa illuminazione al completo buio a seconda di come la luce della stella madre li tocca. Ed è proprio la luce che è importante in questo studio, ha sottolineato Ernst de Mooij, della Queen’s University Belfast. «Ma se si considera che le variazioni del ciclo di fasi, in termini di luce, possono essere fino a 100.000 volte più deboli rispetto alla stella ospite, queste rilevazioni diventano davvero sorprendente».

E chissà se da domani parlando del tempo saremo più clementi nel giudicarlo.

Carl Sagan: la Cornell gli dedica un istituto

MERITATO RICONOSCIMENTO

La Cornell University di Ithaca rende merito all’attività del grande scienziato e divulgatore Carl Sagan intitolandogli un istituto dedicato alla ricerca di segnali di vita su altri pianeti. L’annuncio di Ann Druyan, moglie e collaboratrice di Sagan, e Lisa Kaltenegger, direttrice dell’istituto

Carl Sagan, nel ritratto di un fumettista.

Affermazioni straordinarie richiedono prove straordinarie. Ma la notizia c’è: l’istituto della Cornell University di Ithaca, nello stato di New York, dedicato alla ricerca di vita extraterrestre è stato intitolato a – e chi altri se no – Carl Sagan. Il Carl Sagan Institute dà lustro al più conosciuto dei suoi docenti, che fra le mura della Cornell ha insegnato per quasi trent’anni. Qui ha diretto il laboratorio per gli studi planetari e, come docente, ha tenuto corsi di pensiero critico fino alla propria morte. I suoi corsi contavano centinaia di iscritti ogni anno, sebbene i posti disponibili per ogni semestre fossero appena una ventina.

Profondamente appassionato dei misteri di Marte (era certo che lo sbarco dell’uomo sul Pianeta Rosso si sarebbe realizzato presto), pioniere dell’esobiologia, consulente della NASA per le più importanti missioni spaziali planetarie e ideatore del progetto SETI (vedi MediaINAF), Carl Sagan è stato un brillante scrittore e conferenziere e nel 1978 ha vinto il Premio Pulitzer per la saggistica con I draghi dell’Eden: considerazioni sull’evoluzione dell’intelligenza umana.

Nel 1980, con Bruce Murray e Louis Friedman, Sagan ha fondato la Planetary Society, una società senza scopo di lucro con la missione di promuovere l’esplorazione di altri mondi e la ricerca della vita extraterrestre. Un’organizzazione che raccoglie a oggi oltre 100mila iscritti.

«È un genere di onore per cui vale la pena aspettare», ha commentato la moglie e collaboratrice di Sagan, Ann Druyan. «Sicuramente meglio di una statua o un monumento alla memoria». L’astrofisicaLisa Kaltenegger, posta alla direzione dell’istituto lo scorso anno aveva inizialmente conservato la proposta iniziale di chiamare l’istituto Pale Blue Dots, con riferimento a un altro titolo della produzione di Sagan. La scorsa settimana l’annuncio della Druyan: ecco il Carl Sagan Institute.

E proprio da Pale Blue Dot ripeschiamo questa citazione, che ci ricorda come il primo pianeta da scoprire e salvaguardare, è quello che abitiamo, l’astronave Terra: «La Terra è l’unico mondo conosciuto che possa ospitare la vita», scrive Sagan. «Non c’è nessun altro posto, per lo meno nel futuro prossimo, dove la nostra specie possa migrare. Visitare, sì. Abitare, non ancora. Che vi piaccia o meno, per il momento la Terra è dove ci giochiamo le nostre carte. È stato detto che l’astronomia è un’esperienza di umiltà e che forma il carattere. Non c’è forse migliore dimostrazione della follia delle vanità umane che questa distante immagine del nostro minuscolo mondo. Per me, sottolinea la nostra responsabilità di occuparci più gentilmente l’uno dell’altro, e di preservare e proteggere il pallido punto blu, l’unica casa che abbiamo mai conosciuto».

Cile, la montagna esplode per far posto al telescopio E-ELT

Un milione di tonnellate di roccia fatte deflagrare per far posto al nuovo, gigantesco cacciatore di Terre dell’ESO: il video dell’esplosione e le foto dell’osservatorio astronomico.

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L’esplosione che ha modellato la cima del Cerro Armazones (Cile), dove sorgerà il telescopio dell’ESO E-ELT. Photo: ESO

Il silenzio del Deserto dell’Atacama, in Cile, è stato rotto il 19 giugno da un potente boato. La cima del Cerro Armazones, una montagna di 3.064 metri nella Cordigliera della Costa, è stata fatta in parte esplodere per fare largo a quello che diventerà il più potente “occhio” dell’uomo sul cosmo: l’European Extremely Large Telescope (E-ELT).

Misure da capogiro
La deflagrazione – che nel video qui sotto potrebbe sembrare di modesta entità – ha spazzato via un milione di tonnellate di roccia: tante ne servivano per far posto a un gigante dell’osservazione celeste che si reggerà su 2500 tonnellate di acciaio e avrà uno specchio-mosaico di quasi 40 metri di diametro.

E-ELT, che si è già guadagnato l’epiteto di “più grande telescopio del mondo”, catturerà 15 volte più luce di ogni altro telescopio esistente e rilascerà immagini 16 volte più nitide di quelle di Hubble. Funzionerà come una “macchina del tempo” in grado di svelare i segreti delle prime galassie formatesi dopo il Big Bang e di indagare più a fondo i principali componenti dell’Universo di cui conosciamo ancora pochissimo, materia ed energia oscura.

Per guardare lontano
Il progetto, che sarà pronto per il 2022 ed è costato un miliardo di euro, ripartiti tra alcuni dei Paesi membri dell’Osservatorio Australe Europeo (ESO), tra cui anche l’Italia, servirà a indagare lo spettro dell’atmosfera degli esopianeti in orbita intorno a stelle distanti, e a capire se su queste nuove “Terre” possano esserci le condizioni per l’esistenza della vita.

La sua vista sopraffina, che dipende soprattutto dalle dimensioni del suo strumento ottico (40 metri “contro” i 2,4 di Hubble) sarà aiutata dalle eccellenti condizioni di visibilità della cima del Cerro Armazones, lontano dalle fonti di inquinamento luminoso, e con l’aria secca e tersa, libera da umidità e vapore acqueo.

23 GIUGNO 2014 | ELISABETTA INTINI

Giganti a confronto 9° parte

E-ELT, il telescopio più grande del mondo, costerà dieci anni e un milardo di euro. È il più ambizioso progetto mai approvato per l’osservazione dei cieli: un gigantesco specchio-mosaico composto da un migliaio di specchi per una superficie di quasi 40 metri di diametro. Quando entrerà in funzione, dopo il 2020, ci dirà com’è fatto l’universo e se “da qualche parte là fuori” c’è vita.

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< 9/9 > Il quadrimotore che andrà fuori produzione nel 2016 può portare fino a 335 persone oltre all’equipaggio.

PER SAPERNE DI PIÙ

# E-ELT: tutti i vantaggi di un telescopio terrestre per esplorare il cosmo.

# Una finestra sull’Universo: il blog di Mario Di Martino| FOTO: © ESO

14 GIUGNO 2012 | RAYMOND ZREICK

Giganti a confronto 8° parte

E-ELT, il telescopio più grande del mondo, costerà dieci anni e un milardo di euro. È il più ambizioso progetto mai approvato per l’osservazione dei cieli: un gigantesco specchio-mosaico composto da un migliaio di specchi per una superficie di quasi 40 metri di diametro. Quando entrerà in funzione, dopo il 2020, ci dirà com’è fatto l’universo e se “da qualche parte là fuori” c’è vita.

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< 8/9 > L’opera incompiuta e in perenne costruzione di Antoni Gaudí: le torri svettano fino a 115 metri.

PER SAPERNE DI PIÙ

# E-ELT: tutti i vantaggi di un telescopio terrestre per esplorare il cosmo.

# Una finestra sull’Universo: il blog di Mario Di Martino| FOTO: © ESO

14 GIUGNO 2012 | RAYMOND ZREICK

Giganti a confronto 7° parte

E-ELT, il telescopio più grande del mondo, costerà dieci anni e un milardo di euro. È il più ambizioso progetto mai approvato per l’osservazione dei cieli: un gigantesco specchio-mosaico composto da un migliaio di specchi per una superficie di quasi 40 metri di diametro. Quando entrerà in funzione, dopo il 2020, ci dirà com’è fatto l’universo e se “da qualche parte là fuori” c’è vita.

e-elt-and-vlt-vs-atomiume-elt-and-vlt-vsosseume-elt-and-vlt-vs-pisa-towere-elt-vlt-gizae-elt-vlt-statue-libertye-elt-vlt-tore-elt-vlt-operae-elt-vlt-sagrada-familiaelt_planeApprofondimenti

< 7/9 > Icona di Sydney e dell’Australia, è una delle principali opere architettoniche del XX secolo. Vanta una delle più larghe scalinate al mondo (100 metri).

PER SAPERNE DI PIÙ

# E-ELT: tutti i vantaggi di un telescopio terrestre per esplorare il cosmo.

# Una finestra sull’Universo: il blog di Mario Di Martino| FOTO: © ESO

14 GIUGNO 2012 | RAYMOND ZREICK