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Venerdì, Settembre 18, 2020
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Il pianeta extrasolare più vicino, la mappatura della materia oscura in 3D e l'enigma delle esplosioni solari

Il telescopio ESO di La Silla che ha permesso la scoperta


Un esopianeta letteralmente dietro l’angolo. Lo hanno scoperto gli astronomi dello European Southern Observatory (ESO) utilizzando lo strumento HARPS installato sul telescopio da 3,6 metri dell’Osservatorio di La Silla in Cile. Si trova in orbita intorno a una stella del sistema di Alpha Centauri, ad appena 4,3 anni luce di distanza. Non solo è il pianeta più vicino al sistema solare mai individuato, ma anche il più leggero mai scoperto attorno a una stella simile al Sole. Si tratta infatti di un pianeta estremamente piccolo, con una massa pari a solo 1,1 volte la massa terrestre. La scoperta è illustrata sull’ultimo numero di Nature. L’equipe europea ha rivelato il pianeta osservando le piccole oscillazioni nel moto della stella Alpha Centauri B, dovute all’attrazione gravitazionale del pianeta in orbita.

Tra gli autori dell’articolo compare Francesco Pepe dell’Università di Ginevra, che spiega a Media Inaf: “Quattro anni fa abbiamo iniziato un programma d’osservazione di 10 stelle calme e del nostro vicinato, che non mostravano alcuna presenza di pianeti giganti. La speranza era di trovare dei pianeti di piccola massa, possibilmente nella zona abitabile  della stella. Questo programma ha portato i suoi frutti, producendo la scoperta di 7 pianeti intorno a quattro stelle. Alpha Centauri B è una di queste. E’ simile al nostro sole e molto luminosa. Grazie alla sua prossimità, e perciò intensità, diventa un candidato ideale per ulteriori analisi con strumenti e tecniche diverse. Continueremo a studiare alpha Cen B perché sappiamo ormai che i piccoli pianeti si trovano quasi sempre in sistemi multipli. E’ una scoperta che ci fa sognare, perché si tratta di un pianeta di massa terrestre che orbita una fra le stelle più vicine a noi”.

Così commenta invece la scoperta Raffaele Gratton, dell’Osservatorio Astronomico di Padova dell’INAF. “Benché il pianeta scoperto non sia adatto ad ospitare vita (è troppo vicino alla stella, la temperatura alla sua superficie dovrebbe essere prossima a 2000 gradi centigradi), spesso i pianeti piccoli sono in sistemi con parecchi pianeti. Potrebbe quindi esservi un altro pianeta adatto ad ospitare la vita in questo sistema. Data la distanza estremamente ridotta, è possibile cercare un pianeta del genere usando immagini dirette: certamente questo è alla portata di E-ELT che avrà la sensibilità per vedere il pianeta appena scoperto quando entrerà in funzione, fra circa 10 anni -- ma forse sarà possibile scoprire altri pianeti nel sistema, se ve ne sono, usando SPHERE, il cercatore di pianeti che stiamo realizzando insieme a ricercatori di molte nazioni europee per il VLT e che sarà pronto il prossimo anno. SPHERE permette non solo di visualizzare un pianeta, ma di ottenerne lo spettro e quindi avere informazioni sulla composizione della sua atmosfera. Questo studio dimostra che già con la strumentazione attuale, osservazioni molto intensive possono portare alla scoperta di pianeti simili alla Terra, almeno in condizioni molto favorevoli. Scoperte del genere possono essere fatte usando HARPS-N, il nuovo misuratore di velocità radiali di grande precisione che è appena entrato in funzione sul Telescopio Nazionale Galileo e che è un gemello dello strumento usato per questa scoperta”.

Francesco Pepe, che è principal investigator di HARPS-N, ricorda che nell’agosto 2012, dopo l’istallazione dello strumeno al Telescopio Nazionale Galileo sulle isole Canarie, è iniziato un programma di osservazione simile a quello di La Silla. “Speriamo di ottenere presto risultati simili o ancora più eccitanti. Ma ci vorrà un poco di pazienza, perché risultati di questo tipo richiedono uno sforzo in tempo e lavoro considerevole”.

La struttura del cluster MACS J0717 vista da Hubble.

Mettetevi comodi e inforcate gli occhialini 3D perché l’Universo così non lo avete mai visto. Per la prima volta è stato osservato in tre dimensioni un gigantesco filamento di materia oscura, quella materia che non interagisce con la radiazione elettromagnetica e che corrisponderebbe a circa il 25% del cosmo, a seconda dei modelli teorici.

Utilizzando il telescopio spaziale Hubble NASA / ES gli astronomi hanno studiato un filamento lungo almeno 60 milioni di anni luce, parte della rete cosmica che costituisce la struttura a grande scala dell’Universo. Il cluster analizzato è un residuo dei primi momenti dopo il Big Bang.

Questi filamenti di grandi dimensioni sono costituiti principalmente di materia oscura. La scoperta è stata resa possibile grazie alle osservazioni congiunte del telescopio spaziale Hubble , del Naoj’s Subaru telescope , del Canada-France-Hawaii telescope , combinati con i dati spettroscopici ottenuti grazie agli osservatori Wm Keck observatory e Gemini.

Credit: NASA, ESA, Harald Ebeling (University of Hawaii), Karen Teramura

Tramite la ricostruzione in 3D, i ricercatori, guidati da Mathilde Jauzac (Università di KwaZulu-Natal), hanno potuto osservare in modo straordinariamente dettagliato le proprietà di questa struttura. Il filamento è stato ribattezzato MACS J0717 e gli astronomi ritengono che, se è rappresentativo di altre strutture di questo tipo, questi filamenti potrebbero nascondere più della metà di tutta la massa dell’universo.

La prima identificazione convincente di una sezione di uno di questi filamenti è stato fatta nei primi mesi del 2012 (lo studio è di Jörg Dietrich). Ora il team di astronomi è andato oltre sondando la struttura di un filamento in 3D e questo elimina molti dei difetti che vengono dagli studi precedenti in 2D, con un’immagine piatta.

«I filamenti di questa ragnatela cosmica sono estremamente estesi e molto diffusi, il che li rende estremamente difficili da scovare, per non parlare di uno studio in 3D », spiega Mathilde Jauzac.

Per farlo gli scienziati sono ricorsi anche alle tecniche già utilizzate dal team di Dietrich. La materia oscura è, per definizione, invisibile con i nostri strumenti, e per vederla sono dovuti ricorrere alla tecnica delle lenti gravitazionali (cioè sfruttando il modo in cui la gravità della materia oscura distorce il cammino della luce verso di noi).  Per vedere un filamento di materia oscura bisogna cercarlo in prossimità degli ammassi galattici. Per aggiungere l’effetto tridimensionale ai loro dati i ricercatori hanno dovuto combinare immagini a colori e dati sulla posizione e sul movimento delle galassie nascoste dal filamento, grazie alle misure delle loro velocità.

Lo studio verrà pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Per saperne di più:

  • Guarda la simulazione in computer grafica del cluster: clicca qui

Simulazione al computer del Sole (la sfera rossa) e le linee del suo campo magnetico (in arancio e blu). Il dettaglio mostra l'emergere del campo magnetico sulla superficie, e l'emissione X associata (Cooper Downs, Predictive Science, Inc).

Sono decenni che i fisici solari ci si accapigliano: da cosa sono causate le “espulsioni di massa coronale”, le violente esplosioni che proiettano plasma al di fuori della corona solare e possono causare tra l’altro pesanti effetti su sistemi terrestri come i satelliti artificiali o le reti elettriche e di comunicazioni? Uno studio su Nature Physics prova a rispondere, utilizzando un modello al computer per spiegare come i processi magnetici che avvengono all’interno del Sole possano dare luogo ai violenti fenomeni che avvengono nella corona. “Grazie a questo tipo di simulazione al computer riusciamo a capire come invisibili intrecci di campi magnetici emergano dal di sotto della superficie del Sole e si propaghino attraverso lo spazio interplanetario, fino a raggiungere la Terra” spiega Noé Lugaz dell’Institute for the Study of Earth, Oceans, and Space dell’Università del New Hampshire, uno degli autori dello studio. Oltre a dimostrare il legame fra attività magnetica del Sole e espulsioni di massa coronale, lo studio potrebbe fornire degli strumenti per prevedere con qualche anticipo questo tipo di fenomeni (in particolare l’emissione di raggi X che di solito li accompagna), in questo modo limitando i danni che possono portare ai satelliti, alle reti di comunicazioni, e agli astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale.

Alessandro Bemporad, dell’Osservatorio Astrofisico di Torino dell’INAF, commenta così il contributo di questa ricerca alla comprensione della fisica solare. “Questo lavoro affronta il problema tutt’ora aperto dell’origine delle tempeste solari utilizzando una nuova strategia. E’ infatti fondamentale capire come l’energia magnetica alla base delle eruzioni solari emerga dalle regioni al di sotto della fotosfera per essere poi immagazzinata nella corona ed infine rilasciata”. Il problema di simulare le enormi variazioni di pressione del plasma mentre si sposta dalle regioni sub-fotosferiche alla corona sembrava insormontabile. “Questo lavoro risolve brillantemente il problema costruendo un codice numerico che si occupa di far ‘dialogare’ tra loro la simulazione del plasma sub-fotosferico con quella del plasma coronale. In particolare si dimostra qui per la prima volta che il campo magnetico trasportato infine dalla tempesta solare risulta dall’ “interazione” tra il campo sub-fotosferico emergente ed il sovrastante campo coronale pre-esistente”.

Questo tipo di approccio ha però i suoi limiti, nota Bemporad: “Si tratta comunque di una simulazione magneto-idrodinamica in cui il fondamentale processo della riconnessione magnetica viene innescato “ad hoc”, numericamente: resta ancora molta strada da fare prima di comprendere del tutto l’origine delle tempeste solari”.


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