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Sabato, Dicembre 16, 2017
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La cometa Lovejoy visibile nei primi giorni di Gennaio, l'ipotesi alternativa sull'energia oscura e l'avvicinamento della sonda Dawn al pianeta nano Cerere


Il 2015 si apre con una piacevole sorpresa nei cieli serali: il passaggio della cometa C/2014 Q2 o più semplicemente Lovejoy, dal nome del suo scopritore, l’astrofilo australiano Terry Lovejoy. La cometa, negli ultimi giorni del 2014 ha aumentato la sua luminosità fino al limite dell’osservazione ad occhio nudo, nelle zone con un cielo limpido e privo di inquinamento luminoso. Questo andamento dovrebbe proseguire anche nella prima settimana di gennaio e, abbinato al rapido aumento dell’altezza dell’oggetto celeste, consentirà di osservare agevolmente la cometa con un piccolo binocolo e magari, per chi ha un’ottima vista e si trova in una zona particolarmente buia, addirittura anche senza strumenti ottici! Il consiglio è quello di provare ad osservare, tempo permettendo, soprattutto nei giorni intorno al 7 gennaio, data in cui la cometa sarà alla sua minima distanza dalla Terra e, quindi, auspicabilmente più luminosa.

Le mappe del cielo che mostrano il moto apparente della cometa e le informazioni sui fenomeni più interessanti da osservare in questo mese potete trovarle nel video qui sotto.

Video

L’energia oscura è un falso problema?


Si sa, gli scienziati sono molto curiosi e, spesso, come dei ciclisti in fuga solitaria, vogliono arrivare per primi al traguardo allo scopo di svelare “da soli” gli enigmi della natura. In tal senso, vogliamo ricordare il lavoro eseguito in gran segreto dallo scienziato israeliano Mordehai Milgrom che negli anni ‘90 formulò una teoria modificata della gravità, detta MOND, per tentare di spiegare le curve di rotazione delle galassie a spirale senza ricorrere alla materia oscura, idea che non venne completamente accettata. Non solo, ma più di recente, un altro scienziato di origine sudafricana, George Ellis, introdusse un’ipotesi più ‘leggera’ per spiegare l’espansione cosmica accelerata. L’idea che sta alla base di questa proposta riguarda l’assunzione che la nostra posizione nella Via Lattea si trovi in una sorta di gigantesco vuoto cosmico o bolla cosmica, cioè una regione dello spazio in cui la densità media della materia sarebbe molto inferiore di quella totale causando così un ritmo di espansione locale maggiore che altrove. Anche in questo caso, l’esistenza di giganteschi vuoti cosmici sembra improbabile poiché non spiegherebbe l’uniformità della radiazione cosmica di fondo per non parlare della distribuzione apparentemente uniforme delle galassie.

Oggi, è arrivato il turno di Edward Kipreos, un genetista molecolare che da qualche anno ha iniziato ad interessarsi di cosmologia e di teoria della relatività. Nel suo articolo, pubblicato sul giornale PLOS ONE, Kipreos parte dal concetto della dilatazione dei tempi, fenomeno fisico che si manifesta nella durata di un evento, riconosciuto da un osservatore che viaggia con velocità costante e con moto rettilineo ed uniforme, effetto che diventa rilevante e significativo solo per velocità prossime a quella della luce. Lo scienziato introduce una ipotesi in base alla quale la dilatazione dei tempi sia direzionale, anziché reciproca, rispetto al moto per cui è solo l’oggetto che si muove a subire l’effetto previsto dalla relatività speciale. Secondo Kipreos, questo fenomeno può essere facilmente compreso nel contesto del funzionamento dei satelliti GPS. “I satelliti si muovono abbastanza velocemente in relazione alla Terra perciò è necessario correggere gli orologi dal momento che vengono rallentati a causa della loro velocità orbitale”, spiega Kipreos. “Se non avessimo corretto questo effetto relativistico, la misura fornita dai satelliti GPS sarebbe stata errata di circa due chilometri al giorno”.

Questo esempio molto semplice si basa sulla teoria di Einstein e sulle cosiddette trasformazioni di Lorentz, cioè trasformazioni di coordinate tra due sistemi di riferimento inerziali che descrivono come varia la misura del tempo e dello spazio quando l’oggetto della misura è in moto uniforme rispetto all’osservatore. “Si suppone che l’effetto relativistico della dilatazione dei tempi sia reciproco”, dice Kipreos. “Se si guarda ai satelliti GPS, l’orologio sta rallentando, ma secondo i satelliti GPS il nostro orologio non sta rallentando, il che lo farebbe nel caso di reciprocità. Il nostro orologio va più veloce rispetto ai satelliti e lo sappiamo per il fatto che siamo in continua comunicazione”.

Partendo dalla cosiddetta trasformazione assoluta di Lorentz e scegliendo opportunamente un sistema di riferimento preferenziale, relativamente al quale si ha la dilatazione dei tempi direzionale (ad esempio, il sistema di riferimento inerziale non-rotante centrato sulla Terra, che attualmente viene utilizzato per calcolare la dilatazione dei tempi dei satelliti GPS), Kipreos ritiene che una precisa applicazione della trasformazione assoluta di Lorentz ai dati cosmologici potrebbe avere delle implicazioni significative per l’evoluzione dell’Universo e per l’esistenza dell’energia oscura.

Man mano che l’Universo si espande, le strutture cosmiche, come le galassie, si allontanano molto più rapidamente le une rispetto alle altre secondo un processo noto come espansione di Hubble. La trasformazione assoluta di Lorentz indica che l’aumento delle velocità determina una dilatazione dei tempi direzionale. Se si applica questa trasformazione alle velocità incrementate, che sono associate all’espansione di Hubble nell’Universo di oggi, si ottiene uno scenario in cui il presente subisce una dilatazione temporale relativa al passato. In altre parole, il trascorrere del tempo sarebbe più lento nel presente e più veloce nel passato.

Kipreos_sn_data

Le due figure illustrano la variazione della luminosità delle supernovae di tipo Ia in funzione della distanza, espressa in termini del redshift. A sinistra sono mostrati i dati attuali delle SN Ia mentre a destra gli stessi dati sono stati corretti per l’effetto relativistico della dilatazione dei tempi secondo l’ipotesi di Kipreos.

Quali sono allora le conseguenze per quanto riguarda il concetto di energia oscura? Se consideriamo le supernovae che esplodono con la stessa luminosità, esse vengono utilizzate dagli astronomi come “candele standard” per misurare le distanze cosmologiche. Quelle che sono relativamente vicine alla Terra sono allineate su un grafico che dà l’andamento della distanza, ricavata dal redshift, in funzione della luminosità. Nel 1998, lo studio delle supernovae distanti fornì l’evidenza osservativa secondo cui il ritmo dell’espansione cosmica ha subito un’accelerazione negli ultimi 5 miliardi di anni. “L’espansione accelerata dell’Universo è stata attribuita all’energia oscura. Ad ogni modo, non sappiamo ancora nulla sulla sua natura né sappiamo come mai si sia manifestata solo di recente nella storia cosmica. Gli effetti previsti dal fatto che il tempo trascorrerebbe più velocemente nel passato potrebbero far sì che il grafico delle supernovae diventi lineare su tutte le distanze cosmiche, il che implicherebbe che non esiste alcuna accelerazione dell’espansione cosmica. In questo scenario, quindi, non ci sarebbe la necessità di invocare l’esistenza dell’energia oscura”, conclude Kipreos.

Media INAF ha chiesto un parere ad Alessandro Melchiorri, dell’High Energy Theory Group presso l’Università La Sapienza di Roma, cosmologo ed esperto di astrofisica particellare e gravità quantistica: “Alle volte non esperti del settore cercano di spiegare tutto e subito con nuove teorie strampalate. Un approccio più umile e consapevole della situazione sperimentale e teorica attuale potrebbe evitare simili uscite. Non credo che questo lavoro meriti particolare attenzione”.

Dawn si avvicina a Cerere

Crediti: NASA/JPL-Caltech

Mancano poco più di tre mesi e la sonda della NASA Dawn arriverà nell’orbita del pianeta nano Cerere, che, con un diametro di 950 chilometri, è l’asteroide più massiccio della Fascia Principale del Sistema solare tra Marte e Giove (dove si trova anche Vesta, un altro potenziale protopianeta come Pallade e Igea). In confronto, Vesta ha un diametro di 525 chilometri ed è il secondo corpo più massiccio nella cintura. La sonda Dawn, lanciata nel 2007, è entrata di recente nella cosiddetta fase di approccio e punta dritto dritto verso l’unico corpo minore del nostro sistema a essere considerato – finora – un pianeta nano, proprio come Plutone. Il fatidico incontro avverrà il prossimo 6 marzo e la sonda rimarrà nell’orbita di Cerere per circa un anno.

Si tratta di una missione del Programma Discovery della NASA: il satellite ha raggiunto il suo primo obiettivo, l’asteroide Vesta, nel 2011. Dopo 14 mesi di orbita intorno a Vesta, la sonda si è messa in moto per raggiungere Cerere. La missione è la prima a raggiungere e orbitare intorno a due diversi corpi celesti e l’INAF ha un ruolo importante, essendo responsabile dello spettrometro a immagine VIR (Visual and Infrared Spectrometer) nel visibile e vicino infrarosso. «Lo spettrometro ad immagine VIR è finanziato dall’ASI ed  è stato interamente costruito in Italia», ha spiegato a Media INAF Maria Cristina De Sanctis, ricercatrice presso l’Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali dell’INAF a Roma. «Inoltre l’Italia contribuisce alle operazioni della sonda e partecipa alla missione con numerosi Co-investigators  e team members». E ha aggiunto: «Il pianeta nano Cerere è un oggetto ancora molto enigmatico e presenta ai ricercatori molti quesiti, tra cui l’origine del vapore acqueo transiente osservato di recente. Uno degli obbiettivi di Dawn è indagare il ruolo dell’acqua nelle fasi primordiali del Sistema solare e Cerere è la chiave per questo obbiettivo».

Di recente Dawn è uscita dalla fase di congiunzione solare, in cui si trovava sul lato opposto del Sole rispetto alla Terra, il che ha limitato le comunicazioni. Il satellite è attualmente a 640,000 chilometri da Cerere e viaggia a una velocità di 725 chilometri all’ora. «Cerere è quasi un mistero per noi», ha detto Christopher Russell, principal investigator della missione Dawn presso l’Università della California. «Cerere, a differenza di Vesta, non ha meteoriti che gli orbitano attorno che potrebbero aiutarci a rivelare i suoi segreti. Tutto quello che possiamo prevedere con sicurezza è che saremo sorpresi», ha aggiunto.

Gli scienziati credono che Cerere e Vesta siano molto diversi: il primo potrebbe essersi formato più tardi rispetto a Vesta e potrebbe avere un nucleo ghiacciato. Le prove raccolte negli ultimi anni suggeriscono che Vesta abbia mantenuto solo una piccola quantità di acqua perché si sarebbe formato quando il materiale radioattivo era più abbondante, il che avrebbe prodotto più calore. Cerere, al contrario, ha un mantello spesso di ghiaccio e non è detto che non abbia un oceano sotto la sua crosta. La De Sanctis ha spiegato che «Vesta è un oggetto basaltico, relativamente privo di materiali ricchi di acqua, che si è differenziato ancor prima della Terra; Cerere è un oggetto ricco di materiali idrati, probabilmente differenziato, ma con una storia evolutiva completamente diversa da quella di Vesta. Questi due oggetti così diversi ma collocati nella stessa zona del Sistema solare ci indicheranno i processi evolutivi che sono stati all’origine del sistema solare che noi oggi osserviamo».

La sonda utilizza la propulsione a ioni e per viaggiare nello spazio profondo è ritenuta più efficiente rispetto alla propulsione chimica. Perché? In un motore a propulsione ionica, le particelle cariche (ioni), dopo essere state vengono accelerate da un campo elettrico, sono incanalate nello spazio attraverso un ugello. Sfruttando il principio di azione e reazione la navicella riceve una piccola spinta in direzione opposta. La missione Dwan ha appena completato 5 anni di propulsione, molto più di qualsiasi altro veicolo spaziale.

«Orbitare sia attorno a Vesta che attorno a Cerere sarebbe veramente impossibile con un tipo di propulsione convenzionale», ha detto Marc Rayman, ingegnere capo e direttore della missione presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California. «Grazie alla propulsione ionica stiamo per entrare nella storia come la prima nave spaziale mai riuscita ad orbitare attorno a due mondi alieni inesplorati».

Entro la fine di gennaio arriveranno le immagini inviate dal veicolo spaziale e i dati saranno i migliori mai ottenuti del pianeta nano Cerere.



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