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Ascoltate finalmente le onde gravitazionali?

19 Mar

Sicuramente, io non posso attaccare o denigrare la divulgazione della scienza e il voler diffondere la conoscenza, sempre troppo scarsa, e le ultime scoperte alle, cosiddette, persone di strada. Per poter fare questo pero’, mia opinione personale, si deve fare un lavoro immenso di modellamento delle informazioni e si deve essere in grado di immedesimarsi in colui che legge quello che scriviamo. Questo non significa assolutamente dire cose false ma solo fare in modo che le informazioni che passano possano appassionare ed essere comprese da coloro che non hanno una base scientifica di supporto. Credetemi, a volte questo lavoro non e’ semplice. Senza voler essere presuntuosi, molte volte un ricercatore abituato a lavorare su delle tematiche, tende a dare per scontate molte cose quando si interfaccia con qualcuno. Il risultato di questo e’, ovviamente, una impossibilita’ di comprensione da chi non ha la stessa base di chi parla.

Perche’ faccio questo preambolo?

La notizia di questi giorni, che sicuramente avrete letto su siti, blog, forum e giornali, e’ quella della conferenza stampa fatta dall’universita’ di Harvard per mostrare i dati raccolti dall’esperimento americano Bicep-2 che si trova in Antartide.

Bene, sulla maggior parte dei giornali che ho letto, e ci metto dentro anche i siti internet, ho visto una quantita’ di cavolate tali da far rabbrividire. Ovviamente, non faccio di tutte l’erba un fascio, ma, da una mia stima, circa il 10% delle notizie aveva senso, il restante era pieno di una quantita’ di idiozie che mai avrei pensato di leggere. Questa volta abbiamo superato di gran lunga gli articoli sulla scoperta del bosone di Higgs. L’unica cosa vera letta e’ che la notizia era attesa ed ha avuto un grandissimo risalto nella comunita’ scientifica, il resto lo potete buttare nel secchio.

Apro e chiudo parentesi: perche’ dobbiamo procedere in tal senso? Cari giornalisti che vi cimentate a scrivere di scienza, chiedete lumi, intervistate addetti ai lavori, non scrivete assurdita’ che non fanno altro che creare confusione su confusione in chi legge.

Detto questo, cerchiamo di capire di cosa si sta parlando.

Dunque, di Big Bang, nascita dell’universo, radiazione di fondo, ecc., abbiamo parlato in questi articoli:

E parliamo diquesto Big Bang

Il primo vagito dell’universo

Universo: foto da piccolo

La materia oscura

Materia oscura intorno alla Terra?

Due parole sull’antimateria

Flusso oscuro e grandi attrattori

Ipotizziamo che l’universo sia nato da un Big Bang, che ad un certo punto materia e antimateria si siano separate, poi, circa 380000 anni dopo il botto, si sono separate materia e radiazione ed e’ nata la Radiazione Cosmica di Fondo, o CMB. Proprio questa radiazione, di cui abbiamo parlato, e’ la prova sperimentale a supporto del Big Bang. Come scritto altre volte, possiamo vedere la CMB come una radiazione fossile di un preciso momento dell’universo. Prima di questo istante, c’e’ il buio perche’ la radiazione non riusciva a “scappare” e rimaneva intrappolata con la materia.

Primo punto fondamentale, la Radiazione Cosmica di Fondo esiste e l’abbiamo gia’ trovata. La prima osservazione della CMB risale al 1964 ad opera di Arno Penzias e Robert Wilson che vinsero poi il nobel nel 1978. Questo per rispondere alle notizie false che girano secondo le quali Bicep-2 avrebbe “scoperto” l’essitenza della radiazione di fondo.

Bene, l’esperimento Bicep-2 serve invece per “rilevare” con altissima precisione la CMB. Perche’ allora si parla di onde gravitazionali?

Non voglio neanche commentare le notizie i cui autori si lanciano a parlare di tensori e modi B perche’ il mio punto di vista e’ stato espresso all’inizio dell’articolo parlando di come, a mio avviso, si deve fare divuilgazione.

Cosa sono le onde gravitazionali?

Come giustamente detto da alcune fonti, questa tipologia di onde e’ stata predetta da Einstein nella sua relativita’ generale anche se queste non sono mai state osservate in maniera “diretta”. Dunque, ad Harvard hanno osservato le onde gravitazionali? Assolutamente no. Le hanno “scoperte” come qualcuno sostiene? Assolutamente no, anche in questo caso.

Per cercare di capire cosa sono le onde gravitazionali, proviamo a fare un esempio molto semplice. Immaginate lo spazio-tempo, concetto di per se molto vago ma supponete, sempre per semplicita’ , che si tratti dell’universo, come un materasso. Si, avete capito bene, un materasso come quello che avete in casa e su cui andate a dormire. Non sono impazzito, vorrei solo farvi capire questo importante concetto in modo semi-intuitivo. Dunque, ora immaginate di mettere un corpo molto pesante, ad esempio una palla da bowling, sul materasso. Cosa succede? Semplice, il materasso si “curva” in prossimita’ del corpo pesante. Bene, il materasso e’ lo spazio tempo, la palla da bowling e’ un pianeta, una galassia, ecc.. Parlando scientificamente, lo spazio tempo quadri-dimensionale e’ curvato dalla massa.

Ora, immaginate di far rotolore o togliere la vostra massa. Cosa succede? La curvatura si sposta insieme alla massa oppure, nel secondo caso, lo spazio tempo torna al suo posto. Le “piegature” dello spazio-tempo che fine fanno? Semplice, succede esattamente quello che avviene se tirate un sassolino dentro uno stagno. Queste “increspature” si propagano partendo dalla sorgente, nel nostro caso la massa, verso l’esterno.

Finalmente ci siamo. Il movimento delle masse, l’esplosione delle Supermovae, lo scontro tra Galassie, sono tutti fenomeni che deformano lo spazio tempo. Effetto di queste deformazioni, cosi’ come avviene per il sasso nello stagno, e’ la formazione di onde che si propagano liberamente nello spazio. Come potete immaginare, queste sono le cosiddette onde gravitazionali.

Ora, la teoria e’ compresa. Le abbiamo viste sperimentalmente? Purtroppo ancora no. Rimanendo ad un approccio divulgativo, lo spazio tempo e’ molto rigido e dunque le onde che si creano hanno intensita’ molto molto piccole. Questo rende le onde gravitazionali estremamente difficili da essere “ascoltate”. In termini di ricerca scientifica, a partire dagli anni ’50 del secolo scorso, diversi esperimenti sono stati realizzati per cercare di captare queste onde. Dapprima, e sono ancora in funzione, si costruivano antenne risonanti, cioe’ una sorta di elemento in grado di vibrare al passaggio dell’onda, ora si procede con interferometri, strumenti che segnano il passaggio dell’onda osservando le minime variazioni meccaniche su strutture molto lunghe in cui vengono fatti passare dei laser. In un modo o nell’altro pero’, queste onde non sono mai state osservate in modo “diretto”.

Perche’ continuo a scrivere insistentemente “in modo diretto”? Semplice, perche’ sappiamo, con buona certezza, che queste onde esistono dal momento che sono state osservate in vari casi in modo “indiretto” cioe’ attraverso gli effetti che queste onde producono. La prima osservazione indiretta, fatta mediante l’osservazione di una pulsar binaria con il radio-telescopio di Arecibo, e’ valsa agli astronomi Taylor e Hulse il premio nobel nel 1993.

Bene, la CMB esiste e dimostra qualcosa, le onde gravitazionali sono state predette da Einstein e sono state osservate in modo indiretto, Bicep-2, come detto prima, non le ha osservate in modo diretto, ma, allora, di cosa stiamo parlando? Perche’ si parla di scoperta cosi’ importante?

Torniamo un attimo alla nascita del nostro universo. Abbiamo detto che c’e’ stato il Big Bang e abbiamo parlato di quando, 380000 anni dopo, materia e radiazione si sono separate. Secondo i modelli cosmologici accettati, c’e’ stato un momento nei primi istanti di vista dell’universo, precisamente 10^(-34) secondi dopo il Big Bang, in cui l’universo ha subito una rapidissima accelerazione dell’espansione a cui si da il nome di “inflazione”. Questo e’ un momento del tutto particolare in cui si e’ registrata un’espansione violentissima al punto, come dicono i cosmologi, da andare oltre l’orizzonte degli eventi. Proprio grazie a questo movimento cosi’ brusco si ha un universo cosi’ uniforme ed e’ tanto difficile registrare fluttuazioni nella distribuzione della radiazione di fondo.

Ora, per l’inflazione abbiamo dei modelli che la includono e la spiegano ma manca una prova, anche indiretta, dell’esistenza di questo momento. Come detto, studiando la CMB arriviamo fino ad un preciso istante prima del quale non possiamo andare perche’ materia e radiazione non erano separate. Attenzione, non erano separate ma, ovviamente, erano presenti. Se ripensiamo a quanto detto in precedenza per le onde gravitazionali, sicuramente un’espansione cosi’ violenta come quella dell’inflazione ne ha generate moltissime. Bene, queste onde avrebbero a loro volta interagito con la CMB lasciando una inconfondibile firma del loro pasaggio. Trovare evidenza di questa segnatura sarebbe molto importante e utile per la comprensione del modelli dell’universo che abbiamo sviluppato.

Detto questo, cosa avrebbe trovato Bicep-2?

Ovviamente quello a cui state pensando, l’effetto primordiale lasciato sulla CMB dalle onde gravitazionali dell’inflazione, dunque una misura indiretta dell’esistenza di questo periodo. Capite la portata di una misura di questo tipo? Questa evidenza ci fa capire che i modelli che prevedono un periodo inflazionario durante i primi istanti di vita del nostro universo potrebbero essere corretti. Inoltre, la tipologia dei segnali trovati riesce gia’ ad escludere alcuni dei modelli formulati in questi anni.

Come avrete letto sulle varie fonti, gia’ molti parlano di nobel per questa misura. In realta’, anche in questo caso, si sta esagerando, non per l’importanza di una misura del genere ma, semplicemente, perche’ parliamo di “evidenza”. Dopo tutte le varie storie sentite sul bosone di Higgs, come sapete bene, prima di poter parlare scientificamente di scoperta e’ necessario che il segnale atteso abbia una certa “significanza statistica” che ci faccia affermare che quanto visto corrisponde al vero. In questo caso, statisticamente ripeto, parliamo ancora di “evidenza” non di “scoperta”. Ovviamente, una misura del genere non puo’ che spingere a migliorare e perfezionare una ricerca di questo tipo, anche da parte di altri esperimenti in grado di captare e raccogliere i dati relativi alla radiazione di fondo a microonde.

Concludendo, l’annuncio fatto dall’universita’ di Harvard e’ importantissimo dal punto di vista della fisica. Purtroppo, come spesso avviene, nel raccontare cose di questo tipo si fa molta confusione e si finisce col dire cose non veritiere e che non permettono ai non addetti ai lavori di comprendere la rilevanza di notizie del genere. Come detto, quanto osservato e’ una prova indiretta dell’esistenza dell’inflazione per il nostro universo. Questo e’ un momento assolutamente unico previsto nella teoria dell’esansione dell’universo, in cui quest’ultimo si e’ stirato in modo impensabile anche solo da immaginare. Come spesso avviene, per ogni piccolo passo avanti fatto nella comprensione, si aprono ogni volta decine di nuove domande in cerca di una risposta. Non resta che andare avanti e continuare ad osservare il cosmo consapevoli di quanti misteri ancora ci siano da scoprire.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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Flusso oscuro e grandi attrattori

28 Feb

Nella ormai celebre sezione:

Hai domande o dubbi?

in cui sono usciti fuori davvero gli argomenti piu’ disparati ma sempre contraddistinti da curiosita’ e voglia di discutere, una nostra cara lettrice ci ha chiesto maggiori lumi sul cosiddetto “dark flow” o flusso oscuro. Una richiesta del genere non puo’ che farci piacere, dal momento che ci permette di parlare nuovamente di scienza e, in particolare, di universo.

Prima di poterci addentrare in questo argomento scientifico ma, anche a livello di ricerca, poco conosciuto, e’ necessario fare una piccolissima premessa iniziale che serve per riprendere in mano concetti sicuramente conosciuti ma su cui spesso non si riflette abbastanza.

Per iniziare la discussione, voglio mostrarvi una foto:

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Quello che vedete non e’ un semplice libro, ma uno dei tre volumi che compongono il Philosophiae Naturalis Principia Mathematica o, tradotto in italiano, “I principi naturali della filosofia naturale”. Quest’opera e’ stata pubblicata il 5 luglio 1687 da Isaac Newton.

Perche’ e’ cosi’ importante questa opera?

Questi tre volumi sono considerati l trattato piu’ importante del pensiero scientifico. Prima di tutto, contengono la dinamica formulata da Newton che per primo ha posto le basi per lo studio delle cause del moto ma, soprattutto, perche’ contengono quella che oggi e’ nota come “Teoria della Gravitazione Universale”.

Sicuramente, tutti avrete sentito parlare della gravitazione di Newton riferita al famoso episodio della mela che si stacco’ dall’albero e cadde sulla testa del celebre scienziato. Come racconta la leggenda, da questo insignificante episodio, Newton capi’ l’esistenza della forza di gravita’ e da qui la sua estensione all’universo. Se vogliamo pero’ essere precisi, Newton non venne folgorato sulla via di Damasco dalla mela che cadeva, ma questo episodio fu quello che fece scattare la molla nella testa di un Newton che gia’ da tempo studiava questo tipo di interazioni.

Volendo essere brevi, la teoria della gravitazione di Newton afferma che nello spazio ogni punto materiale attrae ogni altro punto materiale con una forza che e’ proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. In soldoni, esiste una forza solo attrattiva che si esercita tra ogni coppia di corpi dotati di massa e questa interazione e’ tanto maggiore quanto piu’ grandi sono le masse e diminuisce con il quadrato della loro distanza.

Semplice? Direi proprio di si, sia dal punto di vista fisico che matematico. Perche’ allora chiamare questa legge addirittura con l’aggettivo “universale”?

Se prendete la male di Newton che cade dall’albero, la Luna che ruota intorno alla Terra, la Terra che ruota intorno al Sole, il sistema solare che ruota intorno al centro della Galassia, tutti questi fenomeni, che avvengono su scale completamente diverse, avvengono proprio grazie unicamente alla forza di gravita’. Credo che questo assunto sia sufficiente a far capire l’universalita’ di questa legge.

Bene, sulla base di questo, l’interazione che regola l’equilibrio delle masse nell’universo e’ dunque la forza di gravita’. Tutto quello che vediamo e’ solo una conseguenza della sovrapposizione delle singole forze che avvengono su ciascuna coppia di masse.

Detto questo, torniamo all’argomento principale del post. Cosa sarebbe il “flusso oscuro”? Detto molto semplicemente, si tratta del movimento a grande velocita’ di alcune galassie in una direzione ben precisa, situata tra le costellazioni del Centauro e della Vela. Questo movimento direzionale avviene con velocita’ dell’ordine di 900 Km al secondo e sembrerebbe tirare le galassie in un punto ben preciso al di fuori di quello che definiamo universo osservabile.

Aspettate, che significa che qualcosa tira le galassie fuori dall’universo osservabile?

Per prima cosa, dobbiamo definire cosa significa “universo osservabile”. Come sappiamo, l’universo si sta espandendo e se lo osserviamo da Terra siamo in grado di vedere le immagini che arrivano a noi grazie al moto dei fotoni che, anche se si muovono alla velocita’ della luce, si spostano impiegando un certo tempo per percorrere delle distanze precise. Se sommiamo questi due effetti, dalla nostra posizione di osservazione, cioe’ la Terra, possiamo vedere solo quello che e’ contenuto entro una sfera con un raggio di 93 miliardi anni luce. Come potete capire, l’effetto dell’espansione provoca un aumento di quello che possiamo osservare. Se l’universo ha 14.7 miliardi di anni, ci si potrebbe aspettare di poter vedere dalla terra la luce partita 14.7 miliardi di anni fa, cioe’ fino ad una distanza di 14.7 miliardi di anni luce. In realta’, come detto, il fatto che l’universo sia in continua espansione fa si che quello che vediamo oggi non si trova piu’ in quella posizione, ma si e’ spostato a causa dell’espansione. Altro aspetto importante, la definizione di sfera osservabile e’ vera per ogni punto dell’universo, non solo per quella sfera centrata sulla Terra che rappresenta cquello che noi possiamo vedere.

Bene, dunque si sarebbe osservato un flusso di alcune galassie verso un punto preciso fuori dall’universo osservabile. Proprio dal fatto che questo flusso e’ all’esterno del nostro universo osservabile, si e’ chiamato questo movimento con l’aggettivo oscuro.

Aspettate un attimo pero’, se le galassie sono tirate verso un punto ben preciso, cos’e’ che provoca questo movimento? Riprendendo l’introduzione sulla forza di gravitazione, se le galassie, che sono oggetti massivi, sono tirate verso un punto, significa che c’e’ una massa che sta esercitando una forza. Poiche’ la forza di gravitazione si esercita mutuamente tra i corpi, questo qualcosa deve anche essere molto massivo.

Prima di capire di cosa potrebbe trattarsi, e’ importante spiegare come questo flusso oscuro e’ stato individuato.

Secondo le teorie cosmologiche riconosciute, e come spesso si dice, l’universo sarebbe omogeneo e isotropo cioe’ sarebbe uguale in media in qualsiasi direzione lo guardiamo. Detto in altri termini, non esiste una direzione privilegiata, almeno su grandi scale, in cui ci sarebbero effetti diversi. Sempre su grandi scale, non esisterebbe neanche un movimento preciso verso una direzione ma l’isotropia produrrebbe moti casuali in tutte le direzioni.

Gia’ nel 1973 pero’, si osservo’ un movimento particolare di alcune galassie in una direzione precisa. In altri termini, un’anomalia nell’espansione uniforme dell’universo. In questo caso, il punto di attrazione e’ all’interno del nostro universo osservabile e localizzato in prossimita’ del cosiddetto “ammasso del Regolo”, una zona di spazio dominata da un’alta concentrazione di galassie vecchie e massive. Questa prima anomalia gravitazionale viene chiamata “Grande Attrattore”. In questa immagine si vede appunto una porzione di universo osservabile da Terra ed in basso a destra trovate l’indicazione del Grande Attrattore:

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Questa prima anomalia dell’espansione venne osservata tramite quello che e’ definito lo spostamento verso il rosso. Cosa significa? Se osservate un oggetto che e’ in movimento, o meglio se esiste un movimento relativo tra l’osservatore e il bersaglio, la luce che arriva subisce uno spostamento della lunghezza d’onda dovuto al movimento stesso. Questo e’ dovuto all’effetto Doppler valido, ad esempio, anche per le onde sonore e di cui ci accorgiamo facilmente ascoltando il diverso suono di una sirena quando questa si avvicina o si allontana da noi.

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Bene, tornando alle onde luminose, se la sorgente si allontana, si osserva uno spostamento verso lunghezze d’onda piu’ alte, redshift, se si avvicina la lunghezza d’onda diminuisce, blueshift. Mediate questo semplice effetto, si sono potuti osservare molti aspetti del nostro universo e soprattutto i movimenti che avvengono.

Tornando al grnde attrattore, questa zona massiva verso cui si osserva un moto coerente delle galassie del gruppo e’ localizzato a circa 250 milioni di anni luce da noi nella direzione delle costellazioni dell’Hydra e del Centauro e avrebbe una massa di circa 5×10^15 masse solari, cioe’ 5 milioni di miliardi di volte il nostro Sole. Questa, come anticipato, e’ soltanto una anomalia dell’espansione dell’universo che ha creato una zona piu’ massiva in cui c’e’ una concentrazione di galassie che, sempre grazie alla gravita’, attraggono quello che hanno intorno.

Discorso diverso e’ invece quello del Dark Flow. Perche’? Prima di tutto, come detto, questo centro di massa si trova talmente lontano da essere al di fuori del nostro universo osservabile. Visto da Terra poi, la zona di spazio che crea il flusso oscuro si trova piu’ o meno nella stessa direzione del Grande Attrattore, ma molto piu’ lontana. Se per il Grande Attrattore possiamo ipotizzare, detto in modo improprio, un grumo di massa nell’universo omogeneo, il flusso oscuro sembrerebbe generato da una massa molto piu’ grande ed in grado anche di attrarre a se lo stesso Grande Attrattore.

Il flusso oscuro venne osservato per la prima volta nel 2000 e descritto poi a partire dal 2008 mediante misure di precisione su galassie lontane. In questo caso, l’identificazione del flusso e’ stata possibile sfruttando il cosiddetto effetto Sunyaev-Zel’dovich cioe’ la modificazione della temperatura dei fotoni della radiazione cosmica di fondo provocata dai raggi X emessi dalle galassie che si spostano. Sembra complicato, ma non lo e’.

Di radiazione di fondo, o CMB, abbiamo parlato in questi articoli:

Il primo vagito dell’universo

E parliamo di questo Big Bang

Come visto, si tratta di una radiazione presente in tutto l’universo residuo del Big Bang iniziale. Bene, lo spostamento coerente delle galassie produce raggi X, questi raggi X disturbano i fotoni della radiazione di fondo e noi da terra osservando queste variazioni ricostruiamo mappe dei movimenti delle Galassie. Proprio grazie a queste misure, a partire dal 2000, e’ stato osservato per la prima volta questo movimento coerente verso un punto al di fuori dell’universo osservabile.

Cosa potrebbe provocare il Flusso Oscuro? Bella domanda, la risposta non la sappiamo proprio perche’ questo punto, se esiste, come discuteremo tra un po’, e’ al di fuori del nostro universo osservabile. Di ipotesi a riguardo ne sono ovviamente state fatte una miriade a partire gia’ dalle prime osservazioni.

Inizialmente si era ipotizzato che il movimento potrebbe essere causato da un ammasso di materia oscura o energia oscura. Concetti di cui abbiamo parlato in questi post:

La materia oscura

Materia oscura intorno alla Terra?

Se il vuoto non e’ vuoto

Universo: foto da piccolo

Queste ipotesi sono pero’ state rigettate perche’ non si osserva la presenza di materia oscura nella direzione del Dark Flow e, come gia’ discusso, per l’energia oscura il modello prevede una distribuzione uniforme in tutto l’universo.

Cosi’ come per il Grande Attrattore, si potrebbe trattare di un qualche ammasso molto massivo in una zona non osservabile da Terra. Sulla base di questo, qualcuno, non tra gli scienziati, aveva ipotizzato che questo effetto fosse dovuto ad un altro universo confinante con il nostro e che provoca l’attrazione. Questa ipotesi non e’ realistica perche’ prima di tutto, la gravitazione e’ frutto dello spazio tempo proprio del nostro universo. Se anche prendessimo in considerazione la teoria dei Multiversi, cioe’ universi confinanti, l’evoluzione di questi sarebbe completamente diversa. Il flusso oscuro provoca effetti gravitazionali propri del nostro universo e dovuti all’attrazione gravitazionale. Il fatto che sia fuori dalla nostra sfera osservabile e’ solo dovuto ai concetti citati in precedenza figli dell’accelerazione dell’espansione.

Prima di tutto pero’, siamo cosi’ sicuri che questo Flusso Oscuro esista veramente?

Come anticipato, non c’e’ assolutamente la certezza e gli scienziati sono ancora fortemente divisi non solo sulle ipotesi, ma sull’esistenza stessa del Flusso Oscuro.

Per farvi capire la diatriba in corso, questo e’ il link all’articolo originale con cui si ipotizzava l’esistenza del Flusso Oscuro:

Dark Flow

Subito dopo pero’, e’ stato pubblicato un altro articolo che criticava questo sostenendo che i metodi di misura applicati non erano corretti:

Wright risposta al Dark Flow

Dopo di che, una lunga serie di articoli, conferme e smentite, sono stati pubblicati da tantissimi cosmologi. Questo per mostrare quanto controversa sia l’esistenza o meno di questo flusso oscuro di Galassie verso un determinato punto dell’universo.

Venendo ai giorni nostri, nel 2013 e’ stato pubblicato un articolo di analisi degli ultimi dati raccolti dal telescopio Planck. In questo paper viene nuovamente smentita l’esistenza del dark flow sulla base delle misure delle velocita’ effettuate nella regione di spazio in esame:

Planck, 2013

Dunque? Dark Flow definitivamente archiviato? Neanche per sogno. Un altro gruppo di cosmologi ha pubblicato questo ulteriore articolo:

Smentita alla smentita

in cui attacca i metodi statistici utilizzati nel primo articolo e propone un’analisi diversa dei dati da cui si mostra l’assoluta compatibilita’ di questi dati con quelli di un altro satellite, WMAP, da cui venne evidenziata l’esistenza del dark flow.

Credo che a questo punto, sia chiaro a tutti la forte discussione ancora in corso sull’esistenza o meno di questo Dark Flow. Come potete capire, e’ importante prima di tutto continuare le analisi dei dati e determinare se questo flusso sia o meno una realta’ del nostro universo. Fatto questo, e se il movimento venisse confermato, allora potremmo fare delle ipotesi sulla natura di questo punto di attrazione molto massivo e cercare di capire di cosa potrebbe trattarsi. Ovviamente, sempre che venisse confermata la sua esistenza, stiamo ragionando su qualcosa talmente lontano da noi da essere al di fuori della nostra sfera osservabile. Trattare questo argomento ci ha permesso prima di tutto di aprire una finestra scientifica su un argomento di forte e continua attualita’ per la comunita’ scientifica. Come sappiamo, trattando argomenti di questo tipo, non troviamo risposte certe perche’ gli studi sono ancora in corso e, cosi’ come deve avvenire, ci sono discussioni tra gli scienziati che propongono ipotesi, le smentiscono, ne discutono, ecc, come la vera scienza deve essere. Qualora ci fossero ulteriori novita’ a riguardo, ne parleremo in un futuro articolo.

 

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Terremoti, gravita’ e …. bufale

9 Dic

Qualche settimana fa, tutta l’opinione pubblica e’ impazzita parlando di GOCE e della sua possibile caduta a terra al termine della missione. Molto prima che questo accadesse, avevamo gia’ parlato di questa missione in questo post:

GOCE: quando il satelliste finisce la benzina

Quando poi non solo il web ma anche i giornali si sono interessati all’avvenimento, in questo articolo:

Obbligatorio dire due parole su GOCE

siamo tornati sull’argomento per valutare le reali probabilita’ di impatto non tanto sulla terra, quanto in un’area popolata del nostro pianeta.

Ora pero’, vorrei tornare su questo argomento perche’ in questi giorni si e’ di nuovo tornati a parlare di GOCE, mettendolo in relazione, questa volta per quanto riguarda i suoi dati, con un altro fatto tragico avvenuto in passato: il terribile terremoto che ha colpito il Giappone nel 2011.

Cosa si e’ scoperto?

Come visto nel primo articolo, il compito scientifico del satellite era quello di mappare il campo gravitazionale terrestre con lo scopo di studiare in dettaglio le sue caratteristiche. Misure di questo tipo sono estremamente importanti per studiare il nostro pianeta ma soprattutto per comprendere i meccanismi di circolazione delle correnti oceaniche.

Bene, dall’analisi dei dati di GOCE si e’ evidenziato come il terremoto del marzo 2011 in Giappone abbia modificato localmente la gravita’. In realta’, questo effetto era ipotizzato ed atteso ma i dati del satellite, che hanno portato una sensibilita’ mai avuta prima, hanno permesso di trovare la conferma di questa ipotesi.

Cerchiamo di ragionare sulla cosa.

Come sappiamo bene, la gravita’ che sperimentiamo tutti i giorni, e che, tra le altre cose, ci tiene attaccati alla Terra, e’ frutto della forza di attrazione che si esercita tra noi e il pianeta. Questa interazione si manifesta tra due qualsiasi masse poste ad una certa distanza. Se proprio vogliamo essere scientifici, l’intensita’ dell’interazione e’ direttamente proporzionale alle masse in gioco e inversamente proporzionale al quadrato della distanza. Detto in questi termini, noi siamo attratti dalla terra ma, allo stesso tempo, anche il nostro pianeta e’ attratto da noi.

Ora, facciamo un piccolo sforzo aggiuntivo. La nostra terra e’ un corpo molto grande e con una forma tutt’altro che regolare. Ogni variazione di densita’, o di altezza, contribuisce a variare di qualche percento l’interazione gravitazionale. Bene, come e’ noto, in caso di terremoti, abbiamo movimenti di grandi masse sotterranee che possono propagarsi anche per kilometri rispetto all’epicentro del sisma.

Detto questo, e’ facilmente comprensibile come un terremoto, specialmente se di grande intensita’, possa provocare variazioni locali della gravita’ a causa delle modificazione apportate.

Questa immagine, ricostruita proprio dai dati di GOCE, ci mostra la zona intorno all’epicentro giapponese del 2011 e le variazioni del campo gravitazionale registrate:

Variazioni locali del campo gravitazionale nella zona del terremoto del 2011 in Giappone.

Variazioni locali del campo gravitazionale nella zona del terremoto del 2011 in Giappone.

Fin qui credo sia tutto chiaro e assolutamente non sconvolgente. Come e’ nostra abitudine, andiamo pero’ a sbirciare come i siti catastrofisti stanno raccontando questa notizia.

Tenete a mente quanto detto fino a questo punto, soprattutto pensando a come si determina la gravitazione. Cosa troviamo scritto su uno di questi, tristemente noti, siti?

Analizzando i dati misurati dal GOCE in Giappone, il team ha scoperto che il terremoto aveva chiaramente influenzato negativamente, con conseguente rottura del campo gravitazionale della zona.

Leggete con attenzione questa frase. Ci sono due aspetti molto significativi da analizzare. Prima di tutto, vorrei tanto sapere cosa significa “rottura del campo gravitazionale”.Come visto nella spiegazione, questa frase non ha assolutamente senso. Si parla in questi termini solo per cercare di amplificare la notizia e spaventare le persone. Il campo gravitazionale puo’ si modificarsi, ma certamente non puo’ “spezzarsi” ne, tantomeno, interrompersi.

Oltre a questo piccolo “particolare”, ne abbiamo anche un altro molto importante. Il terremoto aveva influenzato “negativamente” . Che significa influenzato negativamente? Ovviamente niente. I terremoti sono fenomeni naturali, cosi’ come la gravita’. Grandi sismi possono provocare variazioni locali del campo gravitazionale. Non esistono influenze positive o negative, esistono solo i fatti di cui abbiamo discusso in precedenza. Mi sembra assolutamente evidente capire il perche’ di questo aggettivo in una notizia del genere.

Concludendo, siamo di fronte alla solita notizia scientifica vera, amplificata e distorta sul web. Il motivo di questo e’ ormai chiaro a tutti. Purtroppo, dobbiamo sempre prestare la massima attenzione nel leggere notizie di questo tipo e valutare sempre al meglio la fonte da cui ci stiamo informando.

 

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Le forze di marea

13 Ago

Nella sezione:

Hai domande o dubbi?

E’ stata posta una nuova domanda molto interessante e che credo sia il caso di discutere subito. Prima di cominciare, vi ricordo che questa sezione e’ stata appositamente creata per far si che chiunque possa richiedere argomenti specifici che, qualora non ancora trattati, verranno poi affrontati negli articoli al fine di stimolare una discussione costruttiva tra tutti i lettori.

Premesso questo, la domanda riguarda le cosiddette “forze mareali” o “di marea”.

Di cosa si tratta?

Partiamo, al solito, da quello che e’ noto a tutti: i pianeti dell’universo ruotano intorno al Sole grazie alla forza di gravita’ che li tiene uniti. Allo stesso modo, a distanze minori, molti pianeti del sistema solare presentano dei satelliti orbitanti intorno a loro. Ovviamente, anche questi sono tenuti insieme dalla forza di gravita’.

Ecco un primo risultato interessante e che spesso passa inosservato. Lo studio e la formulazione matematica della forza di gravita’, fatta per la prima volta da Newton, prende il nome di “teorie della gravitazione universale”. L’aggettivo “universale” non e’ assolutamente messo li per caso, ma sta ad indicare come la validita’ di questa legge sia vera a scale estremamente diverse tra loro. Se noi rimaniamo attaccati alla Terra e perche’ c’e’ la forza di gravita’. Se la Terra ruota intorno al Sole e’ perche’ c’e’ la forza di gravita’. Allo stesso modo, la rotazione del sistema solare intorno al centro della Galassia, cosi’ come il moto della Galassia stessa e’ possibile grazie alla forza di gravita’. Detto questo, capite bene perche’ viene attribuito l’aggettivo universale a questa legge.

Dal punto di vista fisico, due qualsiasi masse poste ad una certa distanza si attraggono secondo una forza direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Come anticipato questo e’ vero per due qualsiasi masse estese nello spazio.

Per andare avanti, concentriamoci pero’ sulla domanda fatta e dunque parliamo di forze di marea. Come e’ noto, l’innalzamento e l’abbassamento del livello delle acque sulla Terra e’ dovuto alla Luna, anche se, come vedremo, anche il Sole ha il suo contributo.

Alla luce di quanto detto prima, se la Terra attrae la Luna, ed e’ vero il viceversa, come mai i due corpi non vanno uno verso l’altro finendo per scontrarsi?

Il segreto della stabilita’ delle orbite e’ appunto nel moto di rotazione della Luna intorno alla Terra. Questo movimento genera una forza centrifuga diretta verso l’esterno che stabilizza il moto. Questo e’ lo stesso effetto che trovate per qualsiasi corpo in rotazione nell’universo. Per essere precisi, due corpi in rotazione tra loro, ruotano intorno al centro di massa del sistema. Nel caso di Terra e Luna, la differenza tra le masse e’ cosi’ grande che il centro di massa cade molto vicino al centro della Terra.

Detto questo, abbiamo capito perche’ il sistema puo’ ruotare stabilmente, ma ancora non abbiamo capito da dove si originano le maree.

Come anticipato, l’intensita’ della forza di attrazione gravitazionale e’ inversamente proporzionale al quadrato della distanza. Bene, rimaniamo nell’esempio Terra-Luna. L’attrazione subita dal nostro satellite per opera della Terra, non sara’ identica in ogni punto della Luna. Mi spiego meglio, provate a guardare questo disegno:

Forze di marea subite per attrazione gravitazionale

Forze di marea subite per attrazione gravitazionale

Il lato piu’ vicino all’altro pianeta subira’ un’attrazione maggiore dal momento che la distanza tra i due corpi e’ piu’ piccola. Questo e’ vero ogni qual volta siamo in presenza di corpi grandi. Analogamente, prendendo in esame il contributo centrifugo, la forza risultante tendera’ a spingere il lato vicino verso l’altro pianeta e allontare il lato lontano.

Ragioniamo su quanto detto senza perderci. Abbiamo un corpo esteso ad una certa distanza da qualcosa che lo attrae. Questa attrazione dipende dalla distanza tra i due corpi. Dal momento che abbiamo un corpo esteso, il lato che guarda il centro di attrazione sara’ necessariamente piu’ vicino subendo una forza maggiore rispetto al lato lontano.

Bene, questa differenza tra le interazioni tende ad allungare il corpo cioe’ a farlo passare da una sfera ad un elissoide. Queste sono appunto le forze di marea.

Quali effetti possiamo avere?

Nell’immagine riportata prima, si vedevano proprio le forze di marea esercitata dalla Luna sulla Terra. Come vedete, il lato verso la Luna e quello diametralmente opposto tendono ad allungarsi, provocando dunque un innalzamento delle acque. Negli punti perpendicolari al sistema invece, si avra’ uno schiacciamento e dunque un abbassamento del livello delle acque. Ecco spiegato come avvengono le maree. Ovviamente, poiche’ tutto il sistema e’ in movimento, i punti con alta e bassa marea cambieranno nel corso della giornata, presentando due cicli completi nell’arco del giorno.

Domanda lecita: perche’ nel calcolo delle maree consideriamo solo gli effetti della Luna trascurando completamente il Sole? Come sappiamo, la massa del Sole e’ notevolmente maggiore di quella della Luna quindi ci si aspetterebbe un contributo dominante. Come visto, le forze mareali si generano perche’ ci sono differenze significative tra l’attrazione subita da un lato del pianeta rispetto all’altro. Dal momento che la distanza tra la Terra e il Sole e’ molto piu’ elevata di quella Terra-Luna, la differenza di intensita’ dovuta all’attrazione solare e’ molto meno marcata. Detto in altri termini, a distanze maggiori un corpo esteso puo’ essere approssimato come un punto e dunque e’ molto piccola la forza di marea che si genera.

Effetti misurabili si possono avere quando Sole, Terra e Luna sono allineati, come avviene nel novilunio, dal momento che i contributi si sommano. In questo caso si possono dunque avere livelli di marea massimi, anche noti come maree sigiziali, cioe’ in cui la differenza di altezza tra alta e bassa marea raggiunge il picco.

Analogamente a quanto visto, anche la Luna subisce una forza di marea da parte della Terra. Dal momento pero’ che la Luna non e’ ricoperta da oceani, la resistenza meccanica alla distorsione e’ molto maggiore. In questo caso, l’effetto misurabile e’ una differenza di qualche kilometro tra l’asse rivolto verso la Terra e quello perpendicolare, tale da far apparire il nostro satellite come un elissoide.

Altro effetto delle forze di marea tra corpi estesi vicini e’ la sincronizzazione della rotazione. Come tutti sanno, la Luna rivolge sempre la stessa faccia verso la Terra. Detto in altri termini, a meno di “oscillazioni” che si registrano, un osservatore sulla Terra riesce a vedere sempre la stessa porzione di Luna o meglio, un lato della stessa rimane sempre invisibile al nostro sguardo, il cosiddetto “lato oscuro della Luna”.

Perche’ si ha questo comportamento?

Come anticipato, questo e’ dovuto alla rotazione sincrona della Luna intorno alla Terra. Detto molto semplicemente, il periodo di rotazione e di rivoluzione della Luna coincidono tra loro. Se volete, in parole povere, mentre la Luna si sta spostando sulla sua orbita, ruota su se stessa in modo tale da compensare  lo spostamento e mostrare sempre la stessa faccia a Terra. La figura puo’ aiutare meglio a comprendere questo risultato:

Rotazione sincrona tra satellite e pianeta. Fonte: wikipedia.

Rotazione sincrona tra satellite e pianeta. Fonte: wikipedia.

Ovviamente, parlare di stesso periodo di rivoluzione e rotazione non puo’ certo essere un caso. Rotazioni sincrone si hanno come conseguenza delle forze mareali potendo dimostrare che per corpi vicini tra loro, il moto tende ad essere sincrono in tempi astronomicamente brevi.

Parlando di forze di marea, ci siamo limitati a studiare il caso del sistema Terra-Luna. Seguendo la spiegazione data, capite bene come questi effetti possano essere estesi a due qualsiasi corpi in rotazione vicina tra loro. In tal senso, effetti di marea si possono avere in prossimita’ di buchi neri, di stelle di neutroni o anche di galassie, cioe’ corpi in grado di generare un elevato campo gravitazionale. In particolare, nel caso delle galassie le forze di marea tendono, in alcuni casi, ad allungare la forma spostando la posizione di corpi celesti che si allontanano a causa della differenza di attrazione.

Concludendo, abbiamo visto come la Luna possa generare sulla Terra le maree. L’effetto del Sole e’ in realta’ inferiore perche’ molto maggiore e’ la distanza che ci separa dalla nostra stella. Effetti di questo tipo vengono generati a causa della differenza di attrazione gravitazionale che si registra nei diversi punti di un corpo esteso. Queste differenze, generano appunto una forza risultante, detta di marea, che tende ad allungare il corpo. Effetti analoghi si possono avere per corpi piu’ estesi e comunque ogni qual volta si hanno due masse posizionate ad una distanza non troppo maggiore del diametro dei corpi.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

WR104: un fucile puntato verso la Terra

12 Mag

Un nostro affezionato lettore ha lasciato un commento molto interessante nella sezione:

Hai domande o dubbi?

La richiesta riguardava un approfondimento sulla stella WR104 e sull’eventuale pericolo che l’evoluzione naturale di questo corpo potrebbe rappresentare per la Terra.

Se provate a cercare informazioni in rete, trovate una vasta bibliografia catastrofista su questo corpo. Senza mezzi termini, in molte occasioni, la WR104 e’ anche chiamata la “stella della morte” proprio per indicare il potenziale pericolo per la vita sulla Terra rappresentato dall’esplosione di questo oggetto celeste.

Cosa c’e’ di vero in tutto questo?

Cerchiamo al solito di andare con ordine, inquadrando prima di tutto di cosa stiamo parlando e poi cercando di valutare se c’e’ veramente un pericolo prossimo per la Terra.

La WR104 e’ una stella che, come indica il nome stesso, appartiene alla categoria Wolf-Rayet. Si tratta di stelle molto calde, tra 25000 e 50000 gradi, con masse superiori a 20 volte quelle del nostro sole e caratterizzate da una forte emissione di vento stellare. Dalle osservazioni, i corpi di questa categoria arrivano ad emettere fino ad un miliardo di volte la quantita’ di materia emessa dal sole ogni anno. Questo solo per far capire quanto siano attive le stelle di questa categoria. Si tratta di corpi abbastanza rari nell’universo rispetto ad altre tipologie. Fino ad oggi, sono state osservate soltanto 230 Wolf-Rayet nella nostra Galassia di cui 100 nella Grande Nube di Magellano.

Come visto in altri post, ciascuna categoria stellare presenta un processo evolutivo che parte dalla sua formazione fino alla sua morte, intesa come trasformazione in qualcosa non piu’ mutevole. Le stelle di Wolf-Rayet terminano il loro ciclo vitale esplodendo come supernovae di tipo Ib o Ic. Di questi fenomeni abbiamo parlato gia’ in quest’articolo:

E se domani sorgessero due soli?

Animazione di un lampo gamma

Animazione di un lampo gamma

Data la  loro grande massa, si prevede che le WR, durante il collasso, si traformino in buchi neri emettendo moltissima energia sotto forma di Gamma Ray Burst, o GRB.

Cos’e’ un GRB?

Si tratta di un’emissione molto potente di raggi gamma, evento tra i piu’ potenti osservati nel nostro universo. Per darvi una stima, la quantita’ di energia emessa durante un GRB, tipicamente inferiore a qualche secondo, e’ maggiore di quella che il nostro Sole emette in tutto il suo ciclo vitale.

Piu’ o meno, nel nostro universo, si osserva circa 1 GRB al giorno molto distante da noi e questi eventi sono continuamente registrati dai nostri telescopi.

Bene, ora che abbiamo un quadro piu’ completo, torniamo a parlare di WR104.

Come detto, si tratta di una stella Wolf-Rayet, quindi caratterizzata dal ciclo vitale di cui abbiamo parlato. La WR104 appartiene ad un sistema binario con una stella detta di classe O. La continua emissione di vento stellare di questi corpi, rende il sistema doppio molto affascinante dal momento che le due emissioni si scontrano nello spazio di separazione formando una bellissima spirale in movimento. L’animazione a fianco puo’ far capire meglio come questo sistema appare ai nostri telescopi.

Dinamica del sistema binario con WR104

Dinamica del sistema binario con WR104

ll sistema doppio a cui appartiene la WR104 si trova nella costellazione del Sagittario, e dista da noi circa 8000 anni luce.

Dunque? Cosa c’e’ di pericoloso nella WR104?

Dalle osservazioni fatte, questa stella si troverebbe molto vicina alla conclusione del suo ciclo evolutivo per cui, come detto, potrebbe esplodere in una supernova con una potente emissione di raggi gamma. Data la tipologia di rilascio, si considerano pericolosi i GRB che avvengono a distanze inferiori a circa 7000 anni luce da noi. Come visto, la WR104 si trova a 8000 anni luce, distanza paragonabile con questo limite di sicurezza.

A questo punto, le domande importanti a cui dobbiamo rispondere sono: quali effetti avrebbe sulla Terra? Esiste la possibilita’ che il GRB ci colpisca? Quando dovrebe avvenire?

Cominciamo dagli effetti. Come detto, nel Gamma Ray Burst viene emesso un flusso elevato di fotoni con energie comprese tra 0.3 e  2 MeV. Se questo fascio di particelle dovesse investire la Terra, l’interazione dei fotoni con la troposfera causerebbe una dissociazione dell’azoto molecolare con formazione di ossidi di azoto. Questo comporterebbe una drastica riduzione dello strato di ozono che, come visto in questo post:

Che fine ha fatto il buco dell’ozono?

e’ fondamentale per il matenimento della vita sulla Terra. Da stime preliminari, si e’ evidenziato come l’emissione di un GRB che colpisse completamente la Terra, porterebbe ad una riduzione fino al 30% dell’ozono. In questo caso, la diminuita protezione dai raggi solari dannosi, comporterebbe seri problemi per la vita sulla Terra, portando, secondo alcune stime, all’estinzione di diverse specie e alla modificazione del DNA di altre. Diciamo che come scenario, non e’ del piu’ rassicuranti.

Prima di farci prendere dal panico, cerchiamo pero’ di rispondere alla seconda domanda: il GRB della WR104 potrebbe veramente colpirci?

Durante un lampo gamma, la radiazione non viene esplusa in tutte le direzioni, ma viene emessa in due stretti coni coincidenti con l’asse di rotazione della Stella. Detto in parole semplici, il pericoloso fascio non arriva ovunque, ma l’asse di rotazione indica proprio la direzione di questo “sparo” di particelle:

Emissione di gamma di un GRB

Emissione di gamma di un GRB

 

Dunque, per poter essere colpita, la Terra si dovrebbe proprio trovare allineata con l’asse di rotazione della WR104. In rete trovate che dalle misure scientifiche, questa e’ proprio la condizione misurata. Fortunatamente, questo e’ vero solo in parte. Mi spiego meglio. Dalle misure effettuate, l’asse di rotazione del sistema binario, sembra puntare in direzione del sistema solare. Ora pero’, stiamo prima di tutto parlando di un qualcosa distante da noi 8000 anni luce. Per questo motivo, esiste sempre un’incertezza sperimentale su misure angolari di questo tipo. Dire che si trovano perfettamente allineati, non e’ corretto. La misura angolare del sistema doppio, con una incertezza sperimentale piu’ o meno grande, copre anche il nostro sistema solare, ed in particolare la Terra.

Anche se la mia potrebbe sembrare una sottigliezza per distrarre l’attenzione, queste valutazioni sono molto importanti in questo caso. L’emissione di gamma in un GRB avviene in un cono molto stretto, con un’apertura dell’ordine di pochi gradi. Per fare un esempio facile, immaginate di sparare una freccia a grande distanza. Piu’ siete lontani, maggiore e’ la precisione che dovete usare per colpire un corpo esteso. Per il GRB vale esattamente la stessa cosa. Il piccolo cono di emissione rende l’aalineamento richiesto molto preciso e difficilmente si possono fare stime a questo livello per distanze di quest’ordine.

Inoltre, quello che viene misurato e’ l’asse di rotazione del sistema binario, non quello di WR104. Secondo i modelli, le stelle di un sistema binario vengono formate dall’aggregazione della stessa polvere cosmica. Questo significa che l’asse di rotazione di ciascun corpo e’ in relazione con quello del sistema nel suo complesso, ma possono esserci degli spostamenti dovuti alla dinamica del sistema. In un discorso di allineamenti cosi’ precisi come quelli richiesti, capite bene che e’ estremamente difficile valutare tutti questi fattori.

Come potete capire, non sono attendibili tutte quelle voci che dicono che la WR104 punti “esattamente” verso di noi. In tutto questo poi, ho omesso di parlare di lente gravitazionale e di altri effetti che potrebbero in qualche modo complicare ancora di piu’ la precisione richiesta per l’allineamento. Ovviamente questo non significa nulla neanche in verso opposto, cioe’, allo stesso modo, non sono attendibili tutte quelle fonti che parlano di allineamento impossibile. Tenendo a mente la legge di Murphy, o se volete in termini meno scientifici “la fortuna e’ cieca ma la sfortuna ci vede bene”, cerchiamo invece di capire quando dovrebbe avvenire questo pericoloso GRB.

Poiche’ la distanza tra noi e WR104 e’ di 8000 anni luce, la radiazione del lampo gamma impiegherebbe proprio 8000 anni per arrivare fino alla Terra. Da questa considerazione, secondo alcune fonti, il GRB potrebbe gia’ essere avvenuto e sarebbe in viaggio verso di noi.

Su questo punto, esistono opinioni scientifiche del tutto contrastanti. Vista la complessita’ del sistema, non e’ assolutamente facile fare una stima precisa. Secondo le teorie piu’ accreditate, i modelli di evoluzione di una stella di tipo WR prevedono, prima del suo collasso, un aumento significativo della velocita’ di rotazione accompagnato anche da un aumento del vento stellare. Queste caratteristiche sono in contrasto con quanto osservato oggi mediante i telescopi in orbita.

Cosa significa questo?

Secondo questi modelli, come detto maggiormente accreditati, la WR104 sarebbe ovviamente vicina al collasso, ma non ancora prossima a questo evento. In questo caso, si parla di periodi prima del GRB che arrivano anche a centinaia, se non migliaia di anni. Di contro pero’, esistono modelli che parlano di tempi molto piu’ stretti. Ovviamente, gli 8000 anni si separazione tra noi e la stella sono gia’ conteggiati. E’ come se osservassimo un qualcosa avvenuto 8000 anni prima.

Concludendo, la WR104 “potrebbe” realmente rappresentare un pericolo per la vita sulla Terra. Il condizionale e’ pero’ d’obbligo. Come visto, prima di tutto, e’ impossibile parlare di allineamento cosi’ preciso tra noi e l’asse di emissione del fascio. In questa stima entrano tantissimi parametri, difficilmente quantificabili, e che, vista la distanza, potrebbero rappresentare la differenza tra essere colpiti in pieno o completamente mancati. Per quanto riguarda l’istante in cui verra’ emesso il GRB, anche qui le opinioni sono molto contrastanti. Secondo alcuni, il collasso potrebbe gia’ essere avvenuto, mentre secondo altre fonti, mancherebbero ancora moltissimi anni.

Visti i tanti condizionali utilizzati, non resta che attendere. L’unica cosa positiva e’ che, se dovesse avvenire un evento del genere, difficilmente potremmo farci qualcosa, almeno allo stato attuale. Sicuramente, come evidenziato piu’ volte, affinche’ il pericolo si manifesti, sarebbero necessarie condizioni ben precise la cui probabilita’ di avvenire tutte allo stesso tempo e’ estremamente bassa. Detto questo, credo sia inutile preoccuparsi. Sarebbe come non uscire di casa perche’ esiste la remota probabilita’ che una tegola ci cada in testa.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

E se domani sorgessero due soli?

18 Dic

Il titolo la dice lunga, una delle ipotesi catastrofiste, molto proposta in rete in queste ultime ore, e’ proprio il sorgere di due Soli il 21 Dicembre 2012.

Al contrario di molte altre profezie di cui abbiamo parlato, questa non e’ un’ipotesi del tutto campata in aria, ma che merita un approfondimento attento.

Anche se molti di voi avranno subito pensato a Nibiru, non ci stiamo affatto riferendo a questo fantomatico decimo pianeta del Sistema Solare, di cui abbiamo parlato, smentendo la sua esistenza, in diversi post:

Asteroide Nibiru: considerazioni scientifiche

Finalmente le foto di Nibiru

La NASA torna a parlare di Nibiru

Evidenze di un decimo pianeta?

Nibiru e la deviazione delle Pioneer

Nibiru e’ monitorato dall’osservatorio di Arecibo?

Storia astronomica di Nibiru

Secondo le ipotesi, il secondo Sole in cielo sarebbe invece la stella Betelgeuse.

Cerchiamo di andare con ordine.

Betelgeuse e’ la seconda stella piu’ luminosa nella costellazione di Orione e distante, secondo gli ultimi calcoli, circa 640 anni luce dalla Terra. Per i non esperti vi ricordo che l’anno luce e’ soltanto un modo astronomico di misurare le distanze e che corrisponde alla distanza percorsa dalla luce in un anno. Dunque, sapendo che la luce si muove nel vuoto ad una velocita’ di 300000 Km/s, l’anno luce corrisponde ad una distanza di circa 10^13 Km, cioe’ 10000 miliardi di kilometri. Perche’ si usa l’anno luce? Semplicemente perche’ e’ piu’ pratico parlare di qualche anno luce, piuttosto che dire ogni volta milioni di miliardi di kilometri.

Betelgeuse e’ facilmente identificabile nel cielo stellato, cosi’ come l’intera costellazione di Orione, che, essendo posizionata vicino all’equatore celeste, risulta visibile da quasi ogni parte del mondo.

Ecco una foto delle costellazione di Orione, in cui la luce delle stelle formanti la figura e’ stata amplificata per renderla meglio visibile:

Foto di Orione amplificata con l'indicazione di Betelgeuse

Foto di Orione amplificata con l’indicazione di Betelgeuse

La stella indicata dalla freccia e’ proprio Betelgeuse.

Ora, veniamo alla profezia del 21 Dicembre. Betelgeuse e’ da sempre in quella posizione, perche’ mai il 21 Dicembre dovrebbe cambiare qualcosa e quella stella dovrebbe apparire come un secondo Sole?

La risposta che trovate online e’ molto semplice, perche’ Betelgeuse potrebbe esplodere in una supernova espandendo nell’universo la maggior parte della materia che la costituisce e apparire dunque come un oggetto molto luminoso.

La spiegazione sembra molto semplice, ma in realta’ per poterla comprendere a pieno e per capire se realmente esiste questa possibilita’, si devono introdurre dei concetti di scienza, e di astronomia in particolare, non troppo difficili ma che devono essere seguiti attentamente.

Cerchiamo di analizzare queste ipotesi, mantenendo sempre un approccio molto divulgativo e accessibile a tutti.

Come forse molti di voi gia’ sanno, le stelle non sono sempre costanti nel tempo, ma hanno un loro ciclo vitale. A cosa e’ dovuto il loro ciclo? Una stella funziona come una centrale a fusione nucleare. Al suo interno, gli elementi vengono fusi per formare atomi piu’ pesanti e in questo processo viene emessa energia. Questo e’ anche il processo grazie al quale viene prodotta luce, che poi altro non e’ che l’emissione verso l’esterno di questa energia.

Ora, immaginiamo la stella come un serbatoio di atomi. Man mano che li fondiamo, ne avremo sempre di meno a disposizione. Il paragone piu’ semplice e’ quello di una qualsiasi automobile. Quando la benzina finisce, la macchina si ferma. Analogamente, quando il combustibile nucleare si esaursisce, la stella si trasforma evolvendosi in qualcos’altro.

In realta’, il processo e’ solo leggermente piu’ complicato, dal momento che il combustibile primario e’ l’idrogeno che viene fuso per formare elio che a sua volta viene fuso per formare atomi piu’ pesanti, via via fino ad arrivare al Ferro che e’ un elemento stabile che non puo’ essere bruciato per fusione nucleare. Ma non preoccupiamoci di questo. Quello che ci interessa in questo contesto e’ capire di che morte muore una stella.

Dunque, siamo arrivati a capire che una stella avra’ un tempo di vita limitato dal combustibile a disposizione. Al termine di questo ciclo vitale, l’evoluzione allo stadio successivo non e’ univoca, ma dipende da alcuni parametri, primo tra tutti la massa della stella stessa. In astronomia, le stelle vengono ad esempio catalogate in base alla loro massa rispetto al nostro Sole. In questo contesto, a volte trovate scritto “e’ una stella di 10 masse solari”, o “di 0.1 masse solari” e cosi’ via.

Come anticipato, in base alla massa della stella, l’evoluzione naturale del ciclo vitale puo’ essere diverso da caso a caso. Betelgeuse e’ una stella di massa pari a circa 15-20 volte quella del nostro Sole ed e’ in uno stadio della sua evoluzione chiamato di “supergigante rossa”. Si tratta di uno stadio abbastanza avanzato del suo ciclo vitale, e presenta fluttuzioni di luminosita’ che fanno pensare che sia prossima a passare al gradino successivo della sua evoluzione.

Fin qui tutto bene. Betelgeuse e’ una supergigante rossa e potrebbe passare allo stadio successivo.

Qual’e’ questo stadio?

Le stelle di massa come Betelgeuse, al termine del loro ciclo vitale esplodono formando una brillantissima Supernova di tipo II. Anche qui andiamo con ordine. Una supernova e’ un’esplosione stellare, estremamente energetica, che costituisce uno stadio finale per stelle molto massive.

Cosa significa invece di tipo II? Semplicemente che l’esplosione si genera dal collasso interno di una stella con massa superiore a 9-10 volte quella del nostro Sole, come nel caso dunque di Betelgeuse. Durante il collasso in supernova, quasi tutta la materia contenuta all’interno della stella viene letteralmente “sparata” nello spazio circostante con emissione elevata di energia e dunque con luminosita’ molto elevate.

Come apparirebbe Betelgeuse se esplodesse in una supernova di tipo II? Come potete capire facilmente, la sua luminosita’ sarebbe molto elevata il che la renderebbe visibile tranquillamente anche ad occhio nudo ed anche in pieno giorno. Vi riporto una immagine ricostruita che mostra come apparirebbe Betelgeuse, all’interno di Orione, dopo il collasso:

Betelgeuse_supernova

Questo ci fa capire molto bene perche’ si parla di un secondo Sole.

Ora, la cosa piu’ importante da capire e’: ci sono possibilita’ che Betelgeuse esploda proprio il 21 Dicembre?

Ovviamente, in astronomia e’ impossibile fare previsioni precise per il giorno, ma sull’evoluzione di Betelgeuse non vi e’ un parere univoco degli astronomi. Secondo alcuni, per essere precisi i piu’, Betelgeuse sarebbe ancora in una fase poco avanzata dello stadio di supergigante rossa. Questo comporterebbe ancora un periodo, fino anche ad 1 milione di anni, prima di poter assistere a questo spettacolo naturale. Secondo altri, le fluttuazioni della luminosita’ indicherebbero uno stadio molto avanzato della vita della stella e dunque la possibilita’ di esplosione in tempi brevi. Fate attenzione, quando in astronomia si parla di tempi brevi, come in questo caso, ci si riferisce in un lasso di tempo di qualche secolo.

Esiste anche una terza ipotesi, dibattutta scientificamente, che vorrebbe la stella gia’ esplosa. In questo contesto, vediamo ancora Betelgeuse cosi’ com’e’ solo perche’, dopo l’esplosione, ci vogliono 640 anni prima di vedere l’evoluzione da Terra. Questo periodo e’ proprio dovuto alla distanza della stella da noi.

E’ necessario premettere prima di tutto che, scientificamente, questa terza ipotesi e’ quella meno probabile secondo la scienza, ma comunque presa in considerazione. Nonostante questo, capite bene che e’ del tutto impossibile stabilire esattamente il giorno in cui vedremo Betelgeuse esplodere in una supernova. Dunque, l’ipotesi di vedere l’evoluzione esattamente per il 21 Dicembre e’ del tutto campata in aria.

Nonostante questa conclusione, vorrei aprire una brevissima parentesi. Se anche vedessimo l’esplosione di una supernova in cielo, cosa comporterebbe questo per noi? Sarebbe la fine del mondo?

Anche in questo caso, potete dormire sonni tranquilli. Supernove che esplodono a centinaia di anni luce da noi, espellono verso lo spazio enormi quantita’ di materia, ma questa non arriva assolutamente fino a Terra. L’unico effetto reale a Terra, e’ un aumento del flusso di neutrini che attraversano il nostro pianeta e che vengono prodotti dalle reazioni nucleari durante l’esplosione. Solo per curiosita’, vi dico che queste particelle hanno una probabilita’ di interagire con la materia estremamente bassa e sono in grado di attraversare l’intera Terra senza interagire con nulla. Pensate che anche il nostro Sole produce un enorme flusso di neutrini che attraversano il nostro pianeta, senza nessuna conseguenza per gli esseri umani. Ovviamente il nostro Sole e’ dietro l’angolo se paragonato ad una supernova in una qualche parte della Via Lattea.

Questo ci fa capire bene che comunque non vi e’ nessun pericolo di “fine del mondo” in caso di un’esplosione di supernova.

Per darvi ancora un’altra prova, le cronache storiche sono piene di esplosioni di supernove nella nostra galassia, e osservate da Terra. La piu’ famosa e’ forse l’esplosione del 1054 che porto’ alla formazione della Nebulosa del Granchio e che venne opportunamente riportata nelle cronache cinesi. In ordine temporale, l’ultima supernova osservata nella Via Lattea e’ del 1604 osservata anche da Keplero. Vi sono poi altri casi piu’ recenti ma che non sono stati direttamente osservabili da Terra. Per darvi l’idea, di esplosioni di supernove nella nostra galassia, se ne contano piu’ o meno una ogni 50 anni, ovviamente senza nessuan conseguenza diretta per noi.

Concludendo, abbiamo capito il perche’ si parla di questa esplosione di Betelgeuse. Abbiamo visto come l’ipotesi di una supernova sia in realta’ possibile, ma assolutamente non aspettabile per  il 21 Dicembre. La cosa piu’ importante che abbiamo capito e’ che le esplosioni di Supernove nella nostra Galassia non sono un evento cosi’ raro, ma che comunque non comportano nessun problema a Terra e soprattutto sul genere umano.

Analizzare le profezie del 2012, significa affrontare temi sempre attuali della scienza e che spesso vengono poco divulgati ai non addetti ai lavori. Per un’analisi scientifica del 2012, ma soprattutto per leggere un libro di divulgazione chiaro ed accessibile a tutti, non perdete in libreria ”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.

Storia astronomica di Nibiru

31 Ott

Come sappiamo, uno degli argomenti piu’ citati nelle profezie del 2012 e’ l’esistenza, e l’eventuale scontro con la Terra, di un decimo pianeta del Sistema Solare. Cercando in rete, trovate molte varianti possibili su questo corpo celeste. Oltre ad un pianeta, qualcuno ipotizza una nana bruna, una nana bianca, un buco nero, un sistema solare, e anche dal punto di vista del nome oltre a Nibiru trovate Tyche, Tiamat e Pianeta X. In particolare, questo ultimo nome ha la duplice funzione di indicare il decimo pianeta del Sistema Solare ma anche la natura misteriosa del corpo.

Del pianeta Nibiru, limitiamoci a considerarlo tale e chiamarlo in questo modo, abbiamo parlato in moltissimi post. Alcuni esempi sono:

Finalmente le foto di Nibiru

Nibiru e’ vicino, la prova delle orbite

La NASA torna a parlare di Nibiru

Evidenze di un decimo pianeta?

Nibiru e la deviazione delle Pioneer

Nibiru: la prova del trattore gravitazionale

Nibiru e’ monitorato dall’osservatorio di Arecibo?

Come abbiamo visto, ad oggi, non vi e’ assolutamente nessuna evidenza dell’esistenza di questo decimo pianeta. La rete abbonda di video, foto e presunte prove, ma, come detto, in molti casi si tratta o di materiale falso  o di materiale reale ma non riguardante Nibiru. Un chiaro esempio di quest’ultimo caso e’ dato dal post precedente sulle foto del pianeta.

Dell’origine storica di Nibiru, cosi’ come delle diverse ipotesi a riguardo e delle misura scientifiche “vere”, ne abbiamo parlato abbondantemente nel libro “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”. In quest post, invece, vogliamo raccontare l’origine e la ricerca “scientifica” del decimo pianeta.

Molti, anche tra i sostenitori della sua esistenza, ignorano il fatto che la scienza ha per diversi anni cercato un decimo pianeta e su questi argomenti c’e’ stato un dibattito, anche acceso, tra diversi astronomi. Prima di addentrarci in questa rivisitazione storica e’ pero’ necessario fare una piccola introduzione scientifica spiegando alcuni concetti importanti.

Come sapete, il nostro sistema solare e’ costituito da un Sole, di grande massa, e da una serie di pianeti che orbitano intorno a questa stella centrale su orbite ellittiche. La forza gravitazionale e’ la “colla” che tiene in equilibrio tutto il sistema. Questa interazione e’ di tipo attrattivo e dipende direttamente dalle masse dei pianeti considerati e inversamente dal quadrato della loro distanza. Ogni pianeta ruota dunque intorno al Sole grazie all’attrazione gravitazionale.

Anche se l’interazione principale e’ quella del Sole, dal momento che la forza gravitazionale si esercita tra ciascuna coppia di pianeti, ogni corpo risentira’ anche dell’attrazione degli altri pianeti ed in particolare di quelli ad esso piu’ vicini. Date le masse, questa interazione sara’ molto meno intensa di quella del Sole, e costituira’ una “correzione” rispetto a quella dominante della stella centrale.

Abbiamo fatto questa premessa solo per presentare un metodo indiretto di ricerca dei corpi celesti. Nell’astronomia, anche se non siete in grado di vedere direttamente un corpo, potreste riuscire ad individuarlo osservando i suoi effetti, cioe’ le perturbazioni gravitazionali apportate da questo sugli altri corpi nelle vicinanze.

Facciamo un esempio. Immaginate di vedere soltanto 3 pianeti che orbitano intorno al Sole. Mediante calcoli matematici siamo in grado di calcolare in modo preciso le orbite occupate da questi pianeti considerando l’interazione con il Sole, principale, e le interazioni tra ciascuna coppia di pianeti, correzioni. Ora avete il vostro modello matematico, ovviamente basato sulla fisica. Andiamo poi a confrontare questo risultato con quello che vedete realmente con i telescopi. Se la vostra simulazione coincide con quello che vedete significa che il vostro modello e’ reale. In caso contrario, dando ovviamente per scontato che i calcoli siano fatti bene, misurate delle discrepanze tra mondo reale e simulazione. A cosa sono dovute? Una delle ipotesi piu’ probabili e’ che ci sia un altro corpo, che non avete considerato nella simulazione, e che apporti delle modificazioni alla forza di gravita’.

Seguendo questo schema, e’ stato possibile, ad esempio, scoprire Nettuno nel 1846. Dalle incongruenze tra simulazione e realta’ nell’orbita di Urano, gli astronomi ipotizzarono la presenza di un altro pianeta piu’ esterno che perturbasse con la sua presenza l’orbita di Urano. Allo stesso modo, nel 1930 venne scoperto anche Plutone, poi declassato da pianeta a planetoide.

Ora, nonostante la scoperta di Nettuno e Plutone, l’orbita calcolata di Urano presentava ancora delle piccole perturbazioni rispetto a quella osservata dagli astronomi. Seguendo il ragionamento appena fatto, queste perturbazioni potevano essere dovute ad un altro pianeta, appunto il decimo del Sistema Solare, che perturbasse gravitazionalmente con la sua presenza il moto di Urano.

Siamo intorno agli anni ’70 e partendo da queste misurazioni ebbe inizio la ricerca del decimo pianeta del Sistema Solare.

Molti astronomi si dedicarono allo studio e alla ricerca del pianeta X, tra questi Harrington, Jackson, Killen e Maltese, solo per citarne alcuni. Stiamo parlando di astronomi di notevole esperienza e che attraverso la ricerca del decimo pianeta pubblicarono articoli pioneristici su diversi argomenti astronomici molto importanti come lo studio dei sistemi binari, le risonanze tra pianeti, l’interazione gravitazionale a molti corpi e cosi’ via.

Pianeti del Sistema Solare incluso Nibiru

Ora, ripensiamo a quanto detto sull’equilibrio gravitazionale del Sistema Solare. Mediante simulazioni e confrontando di volta in volta i risultati con quanto osservato nella realta’, e’ possibile, mediante calcoli matematici, ipotizzare la posizione, l’orbita e la massa che dovrebbe avere il decimo pianeta per spiegare le perturbazioni osservate. Detto in altri termini, e’ possibile “aggiustare” la simulazione ipotizzando un pianeta addizionale la cui presenza sia in grado di far coincidere la simulazione con la realta’. Proprio da questi calcoli vengono estratti i parametri che spesso trovate in rete su Nibiru riguardanti la sua grandezza, la sua orbita, la distanza dal Sole e la posizione attuale nel sistema solare.

Fin qui dunque e’ tutto chiaro. Procedendo come per le scoperte di Nettuno e Plutone, si ipotizza la presenza di un ulteriore pianeta in grado di spiegare le perturbazioni ancora ossservate nell’orbita di Urano.

A differenza pero’ di Nettuno e Plutone, il decimo pianeta ipotizzato non e’ mai stato osservato, tantomeno nella posizione indicata dalle simulazioni fatte dai vari astronomi.

Questo risolve solo una parte del problema. Anche se non abbiamo osservato il decimo pianeta, sappiamo che Urano presenta delle perturbazioni nella sua orbita. Come detto in precedenza, in astronomia anche se non osserviamo direttamente un corpo possiamo intuire la sua presenza dagli effetti gravitazionali apportati ai pianeti vicini. Le perturbazioni dell’orbita di Urano possono essere una prova dell’esistenza del decimo pianeta. Forse non lo osserviamo perche’ noi non siamo in grado di farlo.  Questo ragionamento e’ quello portato avanti in moltissimi siti a favore di Nibiru e astronomicamente, in base a quanto detto fino a questo punto, e’ un discorso assolutamente lecito.

Dunque? Cosa non abbiamo considerato?

Torniamo a ragionare su quanto detto riguardo all’attrazione gravitazionale. Due corpi qualsiasi si attraggono mediante la forza di gravita’. Questa interazione dipende direttamente dalle masse dei pianeti ed e’ inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Teniamo questo a mente.

L’orbita di Urano dipende principalmente dall’interazione con il Sole, ma anche dalle correzioni apportate dagli altri pianeti intorno ad esso. Essendo Nettuno subito dopo Urano, questo avra’ un’attrazione importante sulla sua orbita.

Proprio queste considerazioni sono alla base dell’inesistenza del decimo pianeta. Nelle simulazioni erano presenti delle discrepanze nell’orbita di Urano proprio perche’ era considerata una massa leggermente sbagliata di Nettuno. Ragioniamo insieme. La forza gravitazionale con cui Nettuno disturba Urano, dipende, come detto, dalla massa di entrambi i pianeti. Se utilizziamo una massa di Nettuno leggermente diversa da quella reale, nella simulazione avremo una perturbazione diversa rispetto a quella reale e dunque un orbita simulata leggermente diversa da quella osservata. Proprio questa differenza ci porta a cercare un ulteriore pianeta che giustifichi la perturbazione osservata.

Questo e’ esattamente quello che e’ successo storicamente. La massa di Nettuno conosciuta fino agli inizi degli anni ’90 differiva da quella reale di un -0.5%. Questa apparentemente piccola differenza e’ responsabile delle discrepanze osservata tra teoria e simulazione. Il valore preciso della massa di Nettuno venne calcolato solo nel 1990 a seguito del passaggio sopra il pianeta della sonda Voyager 2. Proprio in questa occasione si pote’ misurare con precisione la massa ed accorgersi della differenza rispetto al valore fino a quel punto conosciuto in astronomia, e dunque utilizzato nelle simulazioni.

Nel 1993 venne infatti pubblicato un articolo di Standish dal titolo: “Pianeta X: Nessuna evidenza dinamica nelle osservazioni ottiche”. Potete leggere l’articolo da questo link:

Articolo Standish 1993

Come si legge nell’introduzione: “Viene mostrato come le anomalie nell’orbita di Urano scompaiono prendendo in esame il valore corretto della massa di Nettuno“. E ancora: “Non c’e’ nessuna evidenza che richieda o indichi l’esistenza di un oggetto delle dimensioni di un pianeta (oltre Plutone). A questo punto non vi e’ piu’ nessuna necessita’ di ipotizzare l’esistenza di un decimo pianeta nel Sistema Solare“.

Questo articolo, datato 1993, e’ la conclusione della ricerca astronomica del decimo pianeta. Da quanto detto, non erano sbagliate le simulazioni fatte o i parametri calcolati del decimo pianeta, quello che era sbagliato era il punto di partenza della discussione. Le anomalie nell’orbita di Urano, cioe’ le differenze tra l’orbita osservata e quella calcolata, e da cui si ipotizzo’ l’esistenza di Nibiru, non erano reali, ma dovute all’errore sulla massa di Nettuno. Misurando meglio la massa del pianeta, le anomalie scompaiono e non c’e’ nessuna necessita’ di ipotizzare un decimo pianeta.

Come vedete, nel corso degli anni gli astronomi hanno cercato un decimo pianeta nel sistema solare. Oltre all’introduzione sumera, molti sostenitori di Nibiru si rifanno a questa parte storica per sostenere le loro ipotesi. Quella che pero’ viene spesso ignorata, e’ proprio la conclusione scientifica a cui si e’ giunti nel 1993. Il decimo pianeta viene ipotizzato per spiegare qualcosa. Se questo qualcosa in realta’ non esiste, perche’ c’era un errore a monte, non serve parlare del decimo pianeta.

Non lasciatevi convincere da ipotesi senza fondamento o non supportate da prove. Seguendo un approccio scientifico, possiamo motivare i nostri ragionamenti e le nostre conclusioni mostrando dati, leggi fisiche e, come in questo caso, articoli di astronomia consultabili a tutti. Per affrontare scientificamente, ma senza nessun preconcetto, tutte le profezie del 2012, non perdete in libreria “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.