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I buchi neri che … evaporano

16 Ago

Uno degli aspetti che da sempre fa discutere e creare complottismi su LHC, e’ di sicuro la possibilita’ di creare mini buchi neri. Questa teoria nasce prendendo in considerazione le alte energie in gioco all’interno del collissore del CERN e la possibilita’ che nello scontro quark-quark possa venire a crearsi una singolarita’ simile a quella dei buchi neri.

Se avete perso i precedenti articoli, di LHC abbiamo parlato in questi post:

2012, fine del mondo e LHC

Bosone di Higgs … ma che sarebbe?

Sia ben chiaro, la storia dei buchi neri non e’ la sola creata su LHC. Il CERN ogni giorno riceve lettere che chiedono la chiusura dell’esperimento per il pericolo che questo rappresenta per l’intera terra. Diverse volte il CERN e’ anche stato chiamato in giudizio a fronte di vere e proprie denuncie di pseudo scienziati che lo accusavano farneticando teorie senza capo ne’ coda. Come potete immaginare, tutte le volte le accuse sono state rigettate e non solo LHC il prossimo anno ripartira’, ma a gia’ fornito risultati fisici di prim’ordine.

Perche’ si discute tanto di buchi neri? Qui ognuno puo’ formulare la propria ipotesi. Io ho una mia idea. Parlare di buchi neri, e’ qualcosa che da sempre stimola la curiosita’ e il timore delle persone. Un buco nero e’ visto come qualcosa di misterioso che vive nel nostro universo con caratteristiche uniche nel suo genere: mangia tutto cio’ che gli capita a tiro senza far uscire nulla. L’idea di poter avere un mostro del genere qui sulla terra, scatena gli animi piu’ catastrofisti pensando a qualcosa che nel giro di qualche minuto sarebbe in grado di divorare Ginevra, la Svizzera, il mondo intero.

Come anticipato, LHC e’ ora in stato di fermo. Si sta lavorando incessantemente per migliorare i rivelatori che vi operano al fine di ottenere risultati sempre piu’ accurati e affidabili. Alla ripartenza, avendo ormai preso piu’ confidenza con la macchina, si pensa anche di poter aumentare l’energia del centro di massa, cioe’ quella a disposizione per creare nuove particelle, portandola da 7 a 10 TeV. Come e’ ovvio, questa notizia non poteva che riaccendere gli animi catastrofisti. Al momento non si e’ creato nessun buco nero perche’ l’energia era troppo bassa, gli scienziati stanno giocando con il fuoco e porteranno alla distruzione della Terra. Queste sono le argomentazioni che cominciate a leggere in rete e che non potranno che riaumentare avvicinandoci al momento della ripartenza.

Se anche dovesse formarsi un mini buco nero, perche’ gli scienziati sono tanto sicuri che non accadra’ nulla? Come sapete, si parla di evaporazione dei buchi neri. Una “strana” teoria formulata dal fisico inglese Stephen Hawking ma che, almeno da quello che leggete, non e’ mai stata verificata, si tratta solo di un’idea e andrebbe anche in conflitto con la meccanica quantistica e la relativita’. Queste sono le argomentazioni che leggete. Trovate uno straccio di articolo a sostegno? Assolutamente no, ma, leggendo queste notizie, il cosiddetto uomo di strada, non addetto ai lavori, potrebbe lasciarsi convincere che stiamo accendendo una miccia, pensando che forse si spegnera’ da sola.

Date queste premesse, credo sia il caso di affrontare il discorso dell’evaporazione dei buchi neri. Purtroppo, si tratta di teorie abbastanza complicate e che richiedono molti concetti fisici. Cercheremo di mantenere un profilo divulgativo al massimo, spesso con esempi forzati e astrazioni. Cio’ nonostante, parleremo chiaramente dello stato dell’arte, senza nascondere nulla ma solo mostrando risultati accertati.

Cominciamo proprio dalle basi parlando di buchi neri. La domanda principale che viene fatta e’ la seguente: se un buco nero non lascia sfuggire nulla dal suo interno, ne’ particelle ne’ radiazione, come potrebbe evaporare, cioe’ emettere qualcosa verso l’esterno? Questa e’ un’ottima domanda, e per rispondere dobbiamo capire meglio come e’ fatto un buco nero.

Secondo la teoria della relativita’, un buco nero sarebbe un oggetto estremamente denso e dotato di una gravita’ molto elevata. Questa intensa forza di richiamo non permette a nulla, nemmeno alla luce, di sfuggire al buco nero. Essendo pero’ un oggetto molto denso e compatto, questa forza e’ estremamente concentrata e localizzata. Immaginatelo un po’ come un buco molto profondo creato nello spazio tempo, cioe’ una sorta di inghiottitoio. La linea di confine tra la singolarita’ e l’esterno e’ quello che viene definito l’orizzonte degli eventi. Per capire questo concetto, immaginate l’orizzonte degli eventi come una cascata molto ripida che si apre lungo un torrente. Un pesce potra’ scendere e risalire il fiume senza problemi finche’ e’ lontano dalla cascata. In prossimita’ del confine, cioe’ dell’orizzonte degli eventi, la forza che lo trascina giu’ e’ talmente forte che il pesce non potra’ piu’ risalire e verra’ inghiottito.

Bene, questo e’ piu’ o meno il perche’ dal buco nero non esce nulla, nemmeno la luce. Dunque? Come possiamo dire che il buco nero evapora in queste condizioni?

La teoria dell’evaporazione, si basa sulle proprieta’ del vuoto. Come visto in questo articolo:

Se il vuoto non e’ vuoto

nella fisica, quello che immaginiamo come vuoto, e’ un continuo manifestarsi di coppie virtuali particella-antiparticella che vivono un tempo brevissimo e poi si riannichilano scomparendo. Come visto nell’articolo, non stiamo parlando di idee campate in aria, ma di teorie fisiche dimostrabili. L’effetto Casimir, dimostrato sperimentalmente e analizzato nell’articolo citato, e’ uno degli esempi.

Ora, anche in prossimita’ del buco nero si creeranno coppie di particelle e questo e’ altresi’ possibile quasi in prossimita’ dell’orizzonte degli eventi. Bene, ragioniamo su questo caso specifico. Qualora venisse creata una coppia di particelle virtuali molto vicino alla singolarita’, e’ possibile che una delle due particelle venga assorbita perche’ troppo vicina all’orizzonte degli eventi. In questo caso, la singola particella rimasta diviene, grazie al principio di indeterminazione di Heisenberg, una particella reale. Cosa succede al buco nero? Nei testi divulgativi spesso leggete che il buco nero assorbe una particella con energia negativa e dunque diminuisce la sua. Cosa significa energia negativa? Dal vuoto vengono create due particelle. Per forza di cose queste avranno sottratto un po’ di energia dal vuoto che dunque rimarra’ in deficit. Se ora una delle due particelle virtuali e’ persa, l’altra non puo’ che rimanere come particella reale. E il deficit chi lo paga? Ovviamente il buco nero, che e’ l’unico soggetto in zona in grado di pagare il debito. In soldoni dunque, e’ come se il buco nero assorbisse una particella di energia negativa e quindi diminuisse la sua. Cosa succede alla particella, ormai reale, rimasta? Questa, trovandosi oltre l’orizzonte degli eventi puo’ sfuggire sotto forma di radiazione. Questo processo e’ quello che si definisce evaporazione del buco nero.

Cosa non torna in questo ragionamento?

Il problema principale e’, come si dice in fisica, che questo processo violerebbe l’unitarieta’. Per le basi della meccanica quantistica, un qualunque sistema in evoluzione conserva sempre l’informazione circa lo stato inziale. Cosa significa? In ogni stato e’ sempre contenuta l’indicazione tramite la quale e’ possibile determinare con certezza lo stato precedente. Nel caso dei buchi neri che evaporano, ci troviamo una radiazione termica povera di informazione, creata dal vuoto, e che quindi non porta informazione.

Proprio da questa assunzione nascono le teorie che potete leggere in giro circa il fatto che l’evaporazione non sarebbe in accordo con la meccanica quantistica. Queste argomentazioni, hanno fatto discutere anche i fisici per lungo tempo, cioe’ da quando Hawking ha proposto la teoria. Sia ben chiaro, la cosa non dovrebbe sorprendere. Parlando di buchi neri, stiamo ragionando su oggetti molto complicati e per i quali potrebbero valere  leggi modificate rispetto a quelle che conosciamo.

Nonostante questo, ad oggi, la soluzione al problema e’ stata almeno “indicata”. Nel campo della fisica, si racconta anche di una famosa scommessa tra Hawking e Preskill, un altro fisico teorico del Caltech. Hawking sosteneva che la sua teoria fosse giusta e che i buchi neri violassero l’unitarieta’, mentre Perskill era un fervido sostenitore della inviolabilita dei principi primi della meccanica quantistica.

La soluzione del rebus e’ stata indicata, anche se ancora non confermata, come vedremo in seguito, chiamando in causa le cosiddette teorie di nuova fisica. Come sapete, la teoria candidata a risolvere il problema della quantizzazione della gravita’ e’ quella delle stringhe, compatibile anche con quella delle brane. Secondo questi assunti, le particelle elementari non sarebbero puntiformi ma oggetti con un’estensione spaziale noti appunto come stringhe. In questo caso, il buco nero non sarebbe piu’ una singolarita’ puntiforme, ma avrebbe un’estensione interna molto piu’ complessa. Questa estensione permette pero’ all’informazione di uscire, facendo conservare l’unitarieta’. Detto in altri termini, togliendo la singolarita’, nel momento in cui il buco nero evapora, questo fornisce ancora un’indicazione sul suo stato precedente.

Lo studio dei buchi neri all’interno della teoria delle stringhe ha portato al cosiddetto principio olografico, secondo il quale la gravita’ sarebbe una manifestazione di una teoria quantistica che vive in un numero minore di dimensioni. Esattamente come avviene in un ologramma. Come sapete, guardando un ologramma, riuscite a percepire un oggetto tridimensionale ma che in realta’ e’ dato da un immagine a 2 sole dimensioni. Bene, la gravita’ funzionerebbe in questo modo: la vera forza e’ una teoria quantistica che vive in un numero ridotto di dimensioni, manifestabili, tra l’altro, all’interno del buco nero. All’esterno, con un numero di dimensioni maggiori, questa teoria ci apparirebbe come quella che chiamiamo gravita’. Il principio non e’ assolutamente campato in aria e permetterebbe anche di unificare agevolmente la gravita’ alle altre forze fondamentali, separate dopo il big bang man mano che l’universo si raffreddava.

Seguendo il ragionamento, capite bene il punto in cui siamo arrivati. Concepire i buchi neri in questo modo non violerebbe assolutamente nessun principio primo della fisica. Con un colpo solo si e’ riusciti a mettere insieme: la meccanica quantistica, la relativita’ generale, il principio di indeterminazione di Heisenberg, le proprieta’ del vuoto e la termodinamica studiando la radiazione termica ed estendendo il secondo principio ai buchi neri.

Attenzione, in tutta questa storia c’e’ un pero’. E’ vero, abbiamo messo insieme tante cose, ma ci stiamo affidando ad una radiazione che non abbiamo mai visto e alla teoria delle stringhe o delle brance che al momento non e’ confermata. Dunque? Quanto sostenuto dai catastrofisti e’ vero? Gli scienziati rischiano di distruggere il mondo basandosi su calcoli su pezzi di carta?

Assolutamente no.

Anche se non direttamente sui buchi neri, la radiazione di Hawking e’ stata osservata in laboratorio. Un gruppo di fisici italiani ha osservato una radiazione paragonabile a quella dell’evaporazione ricreando un orizzonte degli eventi analogo a quello dei buchi neri. Come visto fin qui, l’elemento fondamentale del gioco, non e’ il buco nero, bensi’ la curvatura della singolarita’ offerta dalla gravita’. Bene, per ricreare un orizzonte degli eventi, basta studiare le proprieta’ ottiche di alcuni materiali, in particolare il loro indice di rifrazione, cioe’ il parametro che determina il rallentamento della radiazione elettromagnetica quando questa attraversa un mezzo.

Nell’esperimento, si e’ utilizzato un potente fascio laser infrarosso, in grado di generare impulsi cortissimi, dell’ordine dei miliardesimi di metro, ma con intensita’ miliardi di volte maggiore della radiazione solare. Sparando questo fascio su pezzi di vetro, il punto in cui la radiazione colpisce il mezzo si comporta esattamente come l’orizzonte degli eventi del buco nero, creando una singolarita’ dalla quale la luce presente nell’intorno non riesce ad uscire. In laboratorio si e’ dunque osservata una radiazione con una lunghezza d’onda del tutto paragonabile con quella che ci si aspetterebbe dalla teoria di Hawking, tra 850 e 900 nm.

Dunque? Tutto confermato? Se proprio vogliamo essere pignoli, no. Come visto, nel caso del buco nero gioca un ruolo determinante la gravita’ generata dal corpo. In laboratorio invece, la singolarita’ e’ stata creata otticamente. Ovviamente, mancano ancora degli studi su questi punti, ma l’aver ottenuto una radiazione con la stessa lunghezza d’onda predetta dalla teoria di Hawking e in un punto in cui si genera un orizzonte degli eventi simile a quello del buco nero, non puo’ che farci sperare che la teoria sia giusta.

Concludendo, l’evaporazione dei buchi neri e’ una teoria molto complessa e che richiama concetti molto importanti della fisica. Come visto, le teorie di nuova fisica formulate in questi anni, hanno consentito di indicare la strada probabile per risolvere le iniziali incompatibilita’. Anche se in condizioni diverse, studi di laboratorio hanno dimostrato la probabile esistenza della radiazione di Hawking, risultati che confermerebbero l’esistenza della radiazione e dunque la possibilita’ dell’evaporazione. Ovviamente, siamo di fronte a teorie in parte non ancora dimostrate ma solo ipotizzate. I risultati ottenuti fino a questo punto, ci fanno capire pero’ che la strada indicata potrebbe essere giusta.

Vorrei chiudere con un pensiero. Se, a questo punto, ancora pensate che potrebbero essere tutte fantasie e che un buco nero si potrebbe creare e distruggere la Terra, vi faccio notare che qui parliamo di teorie scientifiche, con basi solide e dimostrate, e che stanno ottenendo le prime conferme da esperimenti diretti. Quando leggete le teorie catastrofiste in rete, su quali basi si fondano? Quali articoli vengono portati a sostegno? Ci sono esperimenti di laboratorio, anche preliminari ed in condizioni diverse, che potrebbero confermare quanto affermato dai catastrofisti?

 

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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Autostrade nei cieli cinesi?

4 Ago

Alcuni utenti mi hanno contatto via mail per mostrarmi una foto scattata in Cina, precisamente nella cittadina di Boao nella provincia di Hainan. Prima di qualsiasi cosa, credo sia interessante mostrarvi la foto:

Immagine scattata a Boao in Cina

Immagine scattata a Boao in Cina

Quando questa immagine e’ stata pubblicata su internet, si sono scatenate moltissime voci per cercare di spiegare l’origine di questa strana conformazione. In alcuni casi, si e’ fatto riferimento a questo feomeno come le “autostrade del cielo” per indicare il solco netto piu’ scuro che si vede nella foto.

Ovviamente, non sono mancate le ipotesi catastrofiste e complottiste sul fenomeno. C’e’ chi ha parlato di segno lasciato dal passaggio di navi aliene, chi parla di fenomeni di geoingegneria legati alle scie chimiche e anche chi fa riferimento a misteriosi fenomeni ottici dovuti a qualche nuova forma di inquinamento.

Come usanza del caso, molti siti concordano sul fatto che il fenomeno e’ del tutto nuovo, mai osservato e, soprattutto, non esiste una spiegazione scientifica.

Chi frequenta il blog da tempo sa bene che questo e’ lo scenario classico in cui siamo abituati a discutere. Ogni qual volta c’e’ un fenomeno non usale, e questo non significa raro, le voci che si rincorrono sono sempre piu’ o meno le stesse.

Ora, data la premessa, avrete gia’ capito che lo strano fenomeno apparso in Cina e’: conosciuto, spiegato e gia’ accaduto innumerevoli altre volte.

Non mi dilunghero’ molto nella spiegazione, perche’ in realta’ di fenomeni del genere ne abbiamo gia’ parlato in un’altra occasione. Ecco il post:

Questo deve essere un segno premonitore!

In questo articolo, parlavamo di un fenomeno molto simile a questo ed, in particolare, mostravamo anche tante altre immagini prese dalla rete con cieli nella stessa conformazione.

Cosi’ come avvenuto in Brasile, anche per il caso cinese dobbiamo appellarci ai raggi crepuscolari. Per essere precisi, nell’articolo precedente eravano di fronte a raggi anticrepuscolari, questa volta invece sono crepuscolari. Come visto, questi fenomeni si possono evidenziare in particolari condizioni quando il Sole e’ basso all’orizzonte, appunto durante il tramonto.

Ora pero’, la differenza sostanziale e’ che nel caso di raggi crepuscolari, le striature che si vedono sono molto luminose. Nel caso cinese, vediamo invece nell’immagine dei segni molto netti ma piu’ scuri rispetto al resto. La cosa non e’ affatto sorprendente ed e’ dovuta alla particolare conformazione atmosferica al momento dello scatto.

Come riportato da molte fonti, la foto e’ stata scattata al tramonto, ma erano presenti nubi negli strati alti dell’atmosfera ad una quota compresa tra 8000 e 12000 metri. In questo caso, i raggi crepuscolari vanno ad illuminare queste formazioni che pero’ proiettano verso il basso la loro ombra. Bene, le strisce piu’ scure che si vedono nella foto sono proprio dovute alle ombre delle nubi filamentose negli strati alti.

Data questa spiegazione, non c’e’ assolutamente nulla di straordinario nel fenomeno, se non l’impatto visivo. Come visto, si tratta d un fenomeno gia’ affrontato sul blog e la cui spiegazione scientifica e’ molto ben conosciuta e documentata. Se vogliamo, unica differenza rispetto al solito e’ la presenza di nubi negli strati alti che proiettano la loro ombra veso il basso. In questo caso, invece di avere strisce luminose abbiamo zone piu’ scure in cielo. Cosi’ come avviene per la zone cangianti in presenza di raggi crepuscolari, anche in questo caso, le strisce appaiono con contorni ben delimitati e proettive verso l’esterno.

Concludendo, non  c’e’ assolutamente nulla di sorprendente nel fenomeno apparso a Boao. La spiegazione e’ da ricercarsi nel fenomeno dei raggi crepuscolari, molto ben documentati e perfettamente compresi a livello scientifico.

 

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 adesso abbiamo i “cani solari”

4 Giu

Solo qualche giorno fa, ho ricevuto un commento molto interessante riguardante quello che secondo la cultura popolare e’ un rarissimo evento naturale, spesso enfatizzato come portatore di qualche presagio o messaggio divino. Come evidenziato dal titolo, si tratta dei cosiddetti “Cani Solari”, dall’inglese “Sun Dog”, anche noti come “Parhelion”, dal greco “Accanto al sole”.

Non sapete di cosa si tratta? Senza tanti giri di parole, vi mostro una foto che vi lascera’ a bocca aperta:

Il fenomeno del Parhelion o Sun Dog

Il fenomeno del Parhelion o Sun Dog

Come vedete, si tratta di una sorta di arcobaleno che si manifesta intorno al sole ma che, a differenza del classico fenomeno conosciouto da tutti, ha i colori invertiti con il rosso all’interno e il violetto all’esterno. Quella mostrata e’ una foto di un Sun Dog completo, cioe’ completamente circolare. Spesso vengono riportate testimonianze di cerchi incompleti come se fossero presenti tre soli in cielo:

Sun dog incompleto come se vi fossero tre soli all'orizzonte

Sun dog incompleto come se vi fossero tre soli all’orizzonte

Come e’ evidente, si tratta di un fenomeno veramente affascinante e che, come riportato, lascia a bocca aperta le fortunate persone che riescono ad assistere al fenomeno.

Ora che abbiamo capito quello di cui stiamo parlando, cerchiamo di capire dal punto di vista scientifico come e perche’ si manifestano questi fenomeni.

Come e’ noto, i classici arcobaleni si formano a causa della dispersione dei raggi solari quando questi passano all’interno di minuscole gocce d’acqua in sospensione dopo un temporale. A causa della riflessione, la luce bianca del Sole, cioe’ composta da diverse lunghezze d’onda, viene scomposta e ciascuna frequenza esce con un angolo diverso, separandosi dalle altre.

Cosi’ per assonanza, possiamo pensare che anche il fenomeno dei Sun Dog sia dovuto ad un evento similare. Questo infatti e’ corretto. Quello che pero’ distingue questi fenomeni dagli altri piu’ noti, e’ nel mezzo che crea la dispersione.

I Parhelion sono creati dalla dispersione della luce solare a causa di minuscoli cristalli di ghiaccio in sospensione che restano a seguito di un violento temporale freddo o come residui del passaggio di cirri. Generalemente, questi mini cristalli, con spessori compresi tra 0.5 e 1 mm, hanno forma esagonale, per cui, al loro interno, la luce viene scomposta un po’ come avviene quando guardiamo un diamante.

Questa ragionamento, non e’ pero’ sufficiente a spiegare il fenomeno. Se ci pensiamo bene, avendo tanti cristalli esagonali in cielo, ognuno con la sua orientazione, come e’ possibile che venga creata questa forma esattamente circolare? La considerazione e’ corretta, ed infatti quanto detto non e’ ancora sufficiente a spiegare i Sun Dog.

In presenza di cristalli esagonali con orientazione casuale, quello che si forma e’ il fenomeno degli “aloni”, molto meno definiti. Affinche’ si formi un Parhelion e’ necessario che i cristalli siano tutti orientati verticalmente. In questo caso, la luce viene scomposta sullo stesso piano formando appunto queste meravigliose forme di cui abbiamo riportato le foto.

Al contrario di quello che si pensa, i Parhelion non sono cosi’ rari. Affinche’ il fenomeno si formi e’ necessario che, prima di tutto ci siano i cristalli di ghiaccio orientati in modo corretto, ma anche che il Sole sia all’altezza giusta. Geometricamente, quello che si ottiene e’ un angolo di dispersione di 22 gradi rispetto al nostro orizzonte. Ora, molto spesso pero’, questi fenomeni non sono facilmente visibili anche perche’, come vedete dalle foto, per poterli identificare e’ necessario guardare direttamente in direzione del Sole. Detto questo, se il Sole e’ troppo alto in cielo, la sua luce potrebbe arrecare danni alla vista oltre a far diminuire di intensita’ la luce scomposta.

All’inizio dell’articolo, dicevamo che spesso questi fenomeni sono riportati nella storia come presagi divini o segnali del destino. Partendo dai classici greci e latini, le opere sono piene di Parhelion riportati in concomitanza di grandi eventi o di luoghi specifici pregni di significato sociale e religioso. Per darvi qualche esempio, anche Cicerone nel De re publica parla dei Sun Dog ed in particolar modo della discussione nata nel senato romano dopo la comparsa di questi fenomeni. Shakespeare racconta invece nel suo Enrico VI del Parhelion comparso prima di una battaglia nella Guerra delle due Rose.

Concludendo, quello dei Parhelion e’ senza dubbio un fenomeno naturale estremamente affascinante e che, anche se formato in condizioni non rare, molto difficilmente risulta visibile all’occhio umano. Il meccanismo di formazione di questi fenomeni e’ oggi completamente compreso dal punto di vista scientifico ma nel passatto veniva spesso associato con un presagio divino ed importante.

 

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E portiamo lo smartphone anche nello spazio!

10 Mag

Come spesso si dice: la necessita’ stimola l’ingegno. Forse proprio questo sta capitando in un periodo di crisi in cui molti settori della ricerca stano soffrendo a causa dei ripetuti tagli dei governi.

Come sappaimo bene, e come discusso in questi post:

I lanci Spaziali del Futuro

Dove andiamo in vacanza? Nello spazio!

Dal turismo al traferimento nello spazio

Londra-New York in un’ora?

una delle agenzie che piu’ soffre a cuasa del diminuito budget e’ proprio la NASA. Nei post precedenti, abbiamo in particolare visto come, dopo la chiusura del programma Shuttle, l’ente americano versi in gravi difficolta’ perche’ per la prima volta nella sua storia si ritrova senza un mezzo proprietario per andare nello spazio e con dei finanziamenti che difficilmente le consentiranno di sviluppare un nuovo programma in tempi rapidi.

In questa ottica, molto lavoro si sta facendo grazie a compagnie private, interessate in primis ad un programma di turismo spaziale che potrebbe fruttare molti soldi, ma che grazie alla loro diponibilita’ finanziaria stanno dando importanti contributi anche nella ricerca della miglior soluzione per andare in orbita.

Dunque, se il trend continuera’ ad essere questo, e’ meglio pensare subito a soluzioni alternative anche per le alre missioni spaziali, in modo da trovare il miglior rapporto qualita’/prezzo per tutto.

Pensiamoci un attimo, tolto il discorso lanci di cui abbiamo parlato, qual e’ l’altra attivita’ spaziale che impiega grossi finanziamenti? Sicuramente quella legata alle missioni in orbita, cioe’ su satellite.

Bene, questo e’ il punto. Se possibile, si deve risparmiare sui satelliti ma ovviamente senza perdere funzioni necessarie al corretto svolgimento della missione o della ricerca. Questo discorso, affrontato anche dai vertici della stessa NASA, e’ molto importante per fare in modo che tutte le linee scientifiche dell’agenzia siano mantenute, senza perdere terreno in nessun campo.

Ora, cambiamo apparentemente discorso: qual e’ lo strumento tecnologico che tutti abbiamo? Sicuramente il telefono cellulare. Ormai, una grossa percentuale dei nostri telefoni sono dei cosiddetti “smartphone”.

Cosa e’ in grado di fare uno smartphone? Indipendentemente dal modello, ormai tutti hanno una fotocamera con piu’ o meno risoluzione, collegamenti internet, bluetooth, gps, registratore di suoni e immagini, ecc.

Bene, ora uniamo i due discorsi fatti. Stiamo cercando satelliti low cost da utilizzare in orbita, la tecnologia degli smartphone e’ evoluta e ormai a buon mercato.

Perche’ non mettere insieme queste due cose?

Il satellite PhoneSat

Il satellite PhoneSat

A questo ci ha gia’ pensato la NASA che infatti ha iniziato il programma “Small Spaceraft Technology”. Proprio nell’ambito di questi studi, e’ nato il programma PhoneSat che prevede l’utiizzo di sistemi basati sulla tecnologia dei cellulari per studiare satelliti a basso costo, basso peso e alte prestazioni. Ovviamente, non dovete pensare che i ricercatori hanno preso dei modelli di telefonino e li hanno mandati in orbita, ma la tecnologia utilizzata per realizzare questi prototipi sfrutta esattamente l’elettronica dei nostri smartphone.

Lo scorso 21 aprile, con il lancio dell’ultimo razzo Antares, e’ stato portato in orbita un piccolo satellite, dal peso inferiore a 10 Kg, dotato proprio di 3 telefonini-equivalenti, chiamati Alexander, Graham e Bell. Questa piccola scatola cubica e’ stata messa in orbita e ha raccolto dati fino al 27 aprile quando poi e’ ricaduta incendiandosi a contatto con l’atmosfera.

Se pensate che stia scherzando, ecco il link della pagina NASA relativa la programma Small Spacecraft Technology:

NASA, SST

Sempre nell’ottica del risparmio, il programma PhoneSat ha utilizzato un’analisi dei dati davvero molto carina. Invece di raccogliere i dati a terra e analizzarli in un centro di calcolo specifico, i dati sono stati resi pubblici per gli utenti che quindi hanno potuto analizzare indipendentemente le informazioni inviate dai telefoni in orbita, mettendo poi in condivisione con gli altri i loro risultati. Si e’ dunque trattato di un bellissimo esempio di “citizens science”, in cui tutti potevano partecipare e condividere informazioni con gli altri.

Attraverso le immagini inviate dalle fotocamere, e’ stato possibile ricostruire una mappa completa della Terra, come mostra questo esempio:

Immagini a bassa risoluzione di PhoneSat. Media e alta risoluzione in acquisizione

Immagini a bassa risoluzione di PhoneSat. Media e alta risoluzione in acquisizione

ottenuta incollando tra loro le diverse foto scattate. Ovviamente, in questo caso l’informazione della posizione misurata attraverso il GPS e’ fondamentale.

Ecco il sito ufficiale di PhoneSat, in cui trovate oltre alle immagini anche la descrizione del programma e le modalita’ di condivisione dei dati raccolti:

PhoneSat

Qualora fosse interessati, anche se il satellite e’ andato perso, potete ancora iscrivervi al programma per avere libero accesso ai dati raccolti.

Solo per completezza, una domanda lecita che ci si potrebbe fare e’: come sono stati inviati i dati? Come detto, siamo partiti dall’elettronica ormai di consumo degli smartphone. Per poter inviare i dati a terra pero’, i sistemi sono stati costruiti per utilizzare la banda 437.425 MHz che e’ quella maggiormente utilizzata dai radioamatori. In questo modo, e’ possibile far arrivare le informazioni dagli smartphone fino alla stazione di terra dove poi vengono condivisi tra tutti gli utenti.

Concludendo, i risultati di questo studio sono senza dubbio incoraggianti. Sfruttare soluzioni low cost nella costruzione dei satelliti sicuramente consentirebbe di risparmiare molti fondi e deviarli da queste attivita’, ormai di servizio, verso tematiche piu’ complesse in cui e’ richiesto un maggior afflusso di finanziamenti. PhoneSat continua dunque il suo lavoro, e il programma a breve termine prevede il lancio di altri sistemi migliorati al fine di ottenere dati sempre piu’ precisi e che, nel giro di poco tempo, potrebbero sostituire del tutto i vecchi sistemi satellitari molto piu’ costosi.

 

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Acqua su Giove?

26 Apr

Come sapete, ogni tanto e’ interessante dare uno sguardo al nostro sistema solare, anche per presentare gli ultimi lavori scientifici pubblicati che, di volta in volta, ci permettono di capire meglio alcune caratteristiche dello spazio in cui viviamo.

Questa volta, la mia attenzione e’ stata attrata da un articolo pubblicato proprio in questi giorni, in cui viene presentata la scoperta fatta dagli scienziati dell’ESA che sono riusciti finalmente a dimostrare l’origine dell’acqua osservata nell’atmosfera di Giove. Come ipotizzato gia’ diversi anni fa, questa acqua non appartiene a Giove ma e’ stata portata sul pianeta dall’impatto con la cometa Shoemaker-Levy nel 1994.

Forse, piu’ di qualcuno ricordera’ l’attenzione mediatica su questa cometa quasi 20 anni fa. La Shoemaker-Levy venne scoperta nel 1993 e attiro’ subito l’attenzione degli astronomi perche’ per la prima volta venne osservato un corpo di questo tipo orbitare intorno ad un pianeta invece che al Sole. La cometa infatti, durante un passaggio all’interno del Sistema Solare, venne catturata dall’interazione gravitazionale di Giove e quindi inizio’ ad orbitare intorno al pianeta. La stretta orbita seguita dalla Shoemaker-Levy face subito capire che a distanza di poco tempo, la cometa avrebbe finito per impattare contro il pianeta. Dalle simulazioni del tempo, fu possibile infatti determinare con precisione il periodo dell’impatto, ipotizzato tra il 10 e il 20 luglio 1994.

Alla notizia dell’impatto, non solo molte sonde in orbita, ma anche molti telescopi a terra, di cui un numero enorme di stazioni amatoriali, vennero puntate verso Giove per osservare in diretta l’evento. L’impatto avvenne esattamente il 16 Luglio 1994, ma purtroppo nel lato non visibile a Terra di Giove. L’evento venne comunque registrato in diretta dalla sonda Galileo che pote’ osservare dal vivo l’ingresso in atmosfera dei 27 frammenti principali del nucleo cometario, che si era frantumato a causa di un precedente passaggio intorno al pianeta. La rapida velocita’ di rotazione di Giove, permise dopo pochi minuti di osservare i residui dell’impatto anche da Terra. Nell’atmosfera di Giove erano presenti delle vaste macchie nere causate appunto dall’ingresso ad alta velocita’ dei frammenti della Shoemaker-Levy.

Impatto della Schoemaker-Levy su Giove

Impatto della Schoemaker-Levy su Giove

Oltre alla spettacolarita’ dell’evento, la collisione della cometa, permise di ottenere notevoli informazioni astronomiche. Prima di tutto, fu possibile studiare gli strati piu’ profondi dell’atmosfera del pianeta, non raggiungibili con gli strumenti dell’epoca, inoltre, l’impatto apri’ nuovi scenari scientifici sugli studi del nostro sistema solare.

Successivamente, analizzando le macchie nere ancora oggi presenti su Giove, si capi’ che queste erano dovute ad una concentrazione anomala di acqua nell’atmosfera del pianeta. L’origine di questa acqua, rimase un mistero fino ai giorni nostri.

Come anticipato, il nuovo studio dell’ESA pubblicato in questi giorni, ha evidenziato come le tracce d’acqua presenti nell’atmosfera di Giove siano proprio dovute all’impatto con la Shoemaker-Levy. Detto in altri termini, l’acqua non appartiene a Giove, ma e’ stata proprio portata dalla cometa. Questo risultato e’ stato possibile sfruttando le osservazione nell’infrarosso del satellite Herschel. Questa sonda e’ stata in realta’ lanciata per studiare le proprieta’ degli Esopianeti, di cui abbiamo parlato in questi post:

Nuovi esopianeti. Questa volta ci siamo?

A caccia di vita sugli Esopianeti

ma si e’ rivelata una strumento molto preciso anche per analizzare i corpi del nostro sistema solare.

Come anticipato, l’ipotesi che l’acqua fosse stata portata dalla cometa era stata formulata gia’ nel 1994, proprio da un gruppo di astronomi italiani del nostro istituto di astrofisica. In questo caso, sfruttando la particolare emissione delle molecole d’acqua, si era ipotizzata l’origine di quanto osservato. Solo per completezza, vi dico anche che questa innovativa tecnica per l’epoca, e’ esattamente la stessa utilizzata oggi per cercare eventuale acqua sui pianeti al di fuori del sistema solare.

Immagine di Giove dopo l'impatto

Immagine di Giove dopo l’impatto

L’osservazione della Shoemaker-Levy e’ stato, come detto, il primo caso di cometa caduta su un pianeta del sistema solare. Come visto in questo post:

Adesso e’ il turno di Marte

sappiamo che anche nel 2014 un’altra cometa, la Siding Spring, cadra’ invece su Marte ed anche in questo caso, l’evento consentira’ sicuramente di raccogliere nuove ed importanti informazioni sul nostro sistema solare.

Concludendo, l’osservazione condotta dall’ESA ha consentito, a distanza di 20 anni, di determinare con certezza che l’acqua osservata nell’atmosfera di Giove e’ stata portata dall’impatto con la cometa Shoemaker-Levy. Questo genere di eventi sono sempre possibili all’interno del nostro sistema solare ed infatti nel 2014 un evento di questo tipo e’ atteso per Marte. La storia della Shoemaker-Levy ci consente anche di ricordare il ruolo di Giove come scudo per i pianeti del sistema solare interno. La sua grande massa infatti attira molti oggetti provenienti dallo spazio profondo di fatto proteggiando anche il nostro pianeta.

 

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

 

Strano arco rosso in cielo

10 Apr

Sfogliando i tanti siti catastrofisti che (purtroppo) animano la rete, mi sono imbattutto in una notizia che ha attirato la mia curiosita’. Molti siti infatti riportano di un misterioso e alquanto allarmante arco rosso che sarebbe state osservato nei cieli di tutta Europa solo un paio di giorni fa. Stando a quanto si legge in rete, questo arco sarebbe stato molto luminoso e visibile, testuali parole, su quasi tutta l’Europa, Italia compresa.

Ecco una foto di questo misterioso fenomeno:

Il presunto arco rosso sui cieli d'Europa

Il presunto arco rosso sui cieli d’Europa

Vi assicuro che la foto non e’ ritoccata, e dopo vedremo anche il perche’. Di cosa si tratta? Come sempre, non manca la solita cantilena: e’ un fenomeno misterioso, mai accaduto prima, gli scienziati non sanno dare una spiegazione certa di quanto accaduto. Qualche scienziato avrebbe provato a mettere in relazione questo fenomeno con il Sole, ma, sempre secondo i siti che pubblicano la notizia, questo accostamento e’ poco probabile. Dunque? Perche’ e’ comparso questo arco? Ovviamente per colpa della geoingegneria. Questo e’ solo uno dei tanti risultati delle scie chimiche e di HAARP che lavorano insieme modificando il nostro clima, avvelenando i cieli, uccidendoci pian piano. Insomma, come avete capito bene, la storia e’ sempre la stessa.

Messe da parte queste farneticazioni, cerchiamo di capire in primis se la notizia e’ reale e se esiste una spiegazione razionale a quanto accaduto.

Per prima cosa, come ho anticipato, la foto e’ reale e assolutamente non ritoccata al pc. Nella notizia che vi ho in parte riportato, ci sono pero’ una grossa serie di cantonate.

Andiamo con ordine.

Anche se reale, la foto mostrata non e’ assolutamente relativa al fenomeno di cui si sta parlando. Si tratta di una foto d’archivio dello stesso fenomeno avvenuto nel 2011. Per completezza, vi dico anche che la foto e’ stata scattata in Italia.

Qualche giorno fa, c’e’ stato nuovamente il fenomeno dell’arco rosso sui cieli d’Europa, ma questa volta l’arco non era visibile ad occhio nudo, mentre nel 2011 si. Quale e’ stato il ragionamento catastrofista per parlare di questa notizia? Ho letto di questo fenomeno, non so nemmeno di cosa si tratta, prendo una foto da internet senza sapere nemmeno se e’ relativa all’ultimo caso e poi ci ricamo sopra per alimentare il sospetto e per spingere il pensiero collettivo dove mi fa piu’ comodo. Questo e’ quello che tutti i giorni fanno i tanti siti catastrofisti che pubblicano notizie false o distorte solo per farci credere che qualcosa di pericoloso sia in atto.

Dunque, ricapitolando, qualche giorno fa c’e’ stato il fenomeno dell’arco rosso in Europa. L’arco pero’ non era visibile. Lo stesso fenomeno e’ avvenuto nel 2011 e questa volta era visibile.

Quanto detto apre una serie di interrogativi: se c’e’ stato l’arco rosso ma non era visibile, come facciamo a dire che c’e’ stato? Ma soprattutto, ci sono prove per sostenere quello che noi stiamo dicendo?

Cominciamo dall’ultima domanda. Volete una prova su quanto affermato? Ecco il link ad una pagina di livescience che parla di quanto avvenuto:

LiveScience Red Arc

Notate la data: 2/4/2013, dunque in linea con quanto affermato.

Come potete leggere nell’articolo, mentre nel 2011 il fenomeno fu visibile, quest’anno l’arco era invisibile ad occhio nudo anche a causa del notevole inquinamento presente sull’Europa. Il fenomeno e’ stato pero’ osservato dal telescopio ASIAGO (All-Sky Imaging Air-Glow Observatory) costruito proprio in Italia. Questo telescopio ha una strumentazione che gli consente di osservare il cielo con particolari filtri che, in questo caso, gli hanno anche permesso di osservare l’arco rosso.

Come potete vedere nell’articolo, l’immagine che viene riportata fa proprio il confronto tra l’immagine catturata da ASIAGO e quella del 2011 da cui siamo partiti.

A questo punto, cosa sarebbe questo arco rosso?

In funzione della normale attivita’ solare, piu’ o meno particelle cariche possono arrivare sulla nostra magnetosfera, cioe’ la regione dominata dal campo geomagnetico. Queste interazioni sono esattamente le stesse che danno luogo alle aurore nelle regioni polari. Mentre in questo caso l’effetto dell’interazione da luogo ad emissioni di particelle nel visibile, alle latitudini piu’ basse si possono formare appunto gli archi rossi. Questo fenomeno avviene ad un altitudine molto maggiore rispetto a quella delle Aurore, dal momento che gli archi vengono formati nella ionosfera tra 100 e 600 Km di altitudine. L’emissione ottica del processo avviene ad una specifica lunghezza d’onda, spostata appunto verso il rosso. Generalmente, l’emissione avviene con intensita’ molto debole e difficilmente il fenomeno degli archi rossi e’ visibile ad occhio nudo.

Solo per precisare, quando diciamo che “generalmente” non e’ visibile, significa che in alcuni casi lo e’. L’esempio del 2011 e’ proprio la prova della sporadica visibilita’ di questi fenomeni.

Dal punto di vista della ricerca, il telescopio ASIAGO non servira’ certo solo per vedere gli archi rossi in cielo. La sua funzione, anche attraverso l’osservazione di questo fenomeno, consentira’ di capire molte cose sulla nostra magnetosfera, sia dal punto di vista della composizione che sotto il profilo delle reazioni chimico-fisiche che avvengono. Inoltre, questo potrebbe essere un’ottima misura indiretta per valure in continuo l’attivita’ solare in corso.

Concludendo, anche in questo caso non c’e’ assolutamente nessun mistero. La notiza degli archi rossi, non riguarda assolutamente un fenomeno misterioso, ne tantomeno mai osservato o incomprensibile. Come dimostrato, ci sono altri esempi di archi rossi in cielo ed, in particolare, la foto che trovate in moltissimi siti riguarda proprio uno stesso evento, questa volta visibile ad occhio nudo, accaduto nel 2011.

 

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

Universo: foto da piccolo

24 Mar

In questi ultimi giorni, tutti i giornali, i telegiornali, i siti internet specializzati, sono stati invasi da articoli scientifici riguardanti le ultime scoperte fatte con il telescopio Planck. I dati di questo telescopio, gestito interamente dalla nostra Agenzia Spaziale Europea, hanno mostrato una foto dell’universo quando aveva solo 380000 anni. Ecco la foto che sicuramente vi sara’ capitato di vedere:

L'universo alla tenera eta' di 380000 anni

L’universo alla tenera eta’ di 380000 anni

Si parla anche di risultati sconvolgenti: l’universo e’ piu’ vecchio di quello che si pensava fino ad oggi. Inoltre, la radiazione cosmica di fondo presenta delle differenze tra i due emisferi oltre a mostrare una regione fredda piu’ estesa di quella che si pensava.

Fantastico, direi io, questi risultati mi hanno veramente impressionato. Ora pero’, la domanda che mi sono posto e’ molto semplice, anche su giornali nazionali, ho visto articoli che commentavano questa foto parlando di CMB, anisotropie, fase inflazionistica. In pochissimi pero’, si sono degnati di spiegare in modo semplice il significato di questi termini. Purtroppo, spesso vedo molti articoli che ripetono a pappagallo le notizie senza neanche chiedersi cosa significano quei termini che stanno riportando.

Cerchiamo, per quanto possibile, di provare a fare un po’ chiarezza spiegando in maniera completamente divulgativa cosa significa: radiazione cosmica di fondo, periodo inflazionistitico, ecc.

Andiamo con ordine. La foto da cui siamo partiti ritrae l’universo quando aveva 380000 anni ed in particolare mostra la mappa della radiazione cosmica di fondo.

Prima cosa, come facciamo a fare una foto dell’universo del passato? In questo caso la risposta e’ molto semplice e tutti noi siamo in grado di sperimentarla facilmente. Quando alziamo lo sguardo e vediamo il cielo stellato, in realta’ e’ come se stessimo facendo un viaggio nel tempo. Se guardiamo una stella distante 100 anni luce da noi, significa che quell’immagine che osserviamo ha impiegato 100 anni per giungere fino a noi. Dunque, quella che vediamo non e’ la stella oggi, bensi’ com’era 100 anni fa. Piu’ le stelle sono lontane, maggiore e’ il salto indietro che facciamo.

Bene, questo e’ il principio che stiamo usando. Quando mandiamo un telescopio in orbita, migliore e’ la sua ottica, piu’ lontano possiamo vedere e dunque, equivalentemente, piu’ indietro nel tempo possiamo andare.

Facciamo dunque un altro piccolo passo avanti. Planck sta osservando l’universo quando aveva solo 380000 anni tramite la CMB o radiazione cosmica a microonde. Cosa sarebbe questa CMB?

Partiamo dall’origine. La teoria accettata sull’origine dell’universo e’ che questo si sia espanso inizialmente da un big bang. Un plasma probabilmente formato da materia e antimateria ad un certo punto e’ esploso, l’antimateria e’ scomparsa lasciando il posto alla materia che ha iniziato ad espandersi e, di conseguenza, si e’ raffreddata. Bene, la CMB sarebbe un po’ come l’eco del big bang e, proprio per questo, e’ considerata una delle prove a sostegno dell’esplosione iniziale.

Come si e’ formata la radiazione di fondo? Soltanto 10^(-37) secondi dopo il big bang ci sarebbe stata una fase detta di inflazione in cui l’espansione dell’universo ha subito una rapida accelerazione. Dopo 10^(-6) secondi, l’universo era ancora costituito da un plasma molto caldo di  fotoni, elettroni e protoni, l’alta energia delle particelle faceva continuamente scontrare i fotoni con gli elettroni che dunque non potevano espandersi liberamente. Quando poi la temperatura dell’universo e’ scesa intorno ai 3000 gradi, elettroni e protoni hanno cominciato a combianrsi formando atomi di idrogeno e i fotoni hanno potuto fuoriuscire formando una radiazione piu’ o meno uniforme. Bene, questo e’ avvenuto, piu’ o meno, quando l’universo aveva gia’ 380000 anni.

Capiamo subito due cose: la foto da cui siamo partiti e’ dunque relativa a questo periodo, cioe’ quando la materia (elettroni e protoni) hanno potuto separarsi dalla radiazione (fotoni). Stando a questo meccanismo, capite anche perche’ sui giornali trovate che questa e’ la piu’ vecchia foto che potrebbe essere scattata. Prima di questo momento infatti, la radiazione non poteva fuoriuscire e non esisteva questo fondo di fotoni.

Bene, dopo la separazione tra materia e radiazione, l’universo ha continuato ad espandersi, dunque a raffreddarsi e quindi la temperatura della CMB e’ diminuita. A 380000 anni di eta’ dell’universo, la CMB aveva una temperatura di circa 3000 gradi, oggi la CMB e’ nota come fondo cosmico di microonde con una temperatura media di 2,7 gradi Kelvin. Per completezza, e’ detta di microonde perche’ oggi la temperatura della radiazione sposta lo spettro appunto su queste lunghezze d’onda.

Capite bene come l’evidenza della CMB, osservata per la prima volta nel 1964, sia stata una conferma proprio del modello del big bang sull’origine del nostro universo.

E’ interessante spendere due parole proprio sulla scoperta della CMB. L’esistenza di questa radiazione di fondo venne predetta per la prima volta nel 1948 da Gamow, Alpher e Herman ipotizzando una CMB a 5 Kelvin. Successivamente, questo valore venne piu’ volte corretto a seconda dei modelli che venivano utilizzati e dai nuovi calcoli fatti. Dapprima, a questa ipotesi non venne dato molto peso tra la comunita’ astronomica, fino a quando a partire dal 1960 l’ipotesi della CMB venne riproposta e messa in relazione con la teoria del Big Bang. Da questo momento, inizio’ una vera e propria corsa tra vari gruppi per cercare di individuare per primi la CMB.

Penzias e Wilson davanti all'antenna dei Bell Laboratories

Penzias e Wilson davanti all’antenna dei Bell Laboratories

Con grande sorpresa pero’ la CMB non venne individuata da nessuno di questi gruppi, tra cui i principali concorrenti erano gli Stati Uniti e la Russia, bensi’ da due ingegneri, Penzias e Wilson, con un radiotelescopio pensato per tutt’altre applicazioni. Nel 1965 infatti Penzias e Wilson stavano lavorando al loro radiotelescopio ai Bell Laboratories per lo studio della trasmissione dei segnali attraverso il satellite. Osservando i dati, i due si accorsero di un rumore di fondo a circa 3 Kelvin che non comprendenvano. Diversi tentativi furono fatti per eliminare quello che pensavano essere un rumore elettronico del telescopio. Solo per darvi un’idea, pensarono che questo fondo potesse essere dovuto al guano dei piccioni sull’antenna e per questo motivo salirono sull’antenna per ripulirla a fondo. Nonostante questo, il rumore di fondo rimaneva nei dati. Il punto di svolta si ebbe quando l’astronomo Dicke venne a conoscenza di questo “problema” dell’antenna di Penzias e Wilson e capi’ che in realta’ erano riusciti ad osservare per la prima volta la CMB. Celebre divenne la frase di Dicke quando apprese la notizia: “Boys, we’ve been scooped”, cioe’ “Ragazzi ci hanno rubato lo scoop”. Penzias e Wilson ricevettero il premio Nobel nel 1978 lasciando a bocca asciutta tutti gli astronomi intenti a cercare la CMB.

Da quanto detto, capite bene l’importanza di questa scoperta. La CMB e’ considerata una delle conferme sperimentali al modello del Big Bang e quindi sull’origine del nostro universo. Proprio questa connessione, rende la radiazione di fondo un importante strumento per capire quanto avvenuto dopo il Big Bang, cioe’ il perche’, raffreddandosi, l’universo ha formato aggreggati di materia come stelle e pianeti, lasciando uno spazio quasi vuoto a separazione.

Le osservazioni del telescopio Planck, e dunque ancora la foto da cui siamo partiti, hanno permesso di scoprire nuove importanti dinamiche del nostro universo.

Prima di tutto, la mappa della radiazione trovata mostra delle differenze, o meglio delle anisotropie. In particolare, i due emisferi presentano delle piccole differenze ed inoltre e’ stata individuata una regione piu’ fredda delle altre, anche detta “cold region”. Queste differenze furono osservate anche con la precedente missione WMAP della NASA, ma in questo caso si penso’ ad un’incertezza strumentale del telescopio. Nel caso di Plack, la tecnologia e le performance del telescopio confermano invece l’esistenza di regioni “diverse” rispetto alle altre.

Anche se puo’ sembrare insignificante, l’evidenza di queste regioni mette in dubbio uno dei capisaldi dell’astronomia, cioe’ che l’universo sia isotropo a grande distanza. Secondo i modelli attualmente utilizzati, a seguito dell’espansione, l’universo dovrebbe apparire isotropo, cioe’ “uniforme”, in qualsiasi direzione. Le differenze mostrate da Planck aprono dunque lo scenario a nuovi modelli cosmologici da validare. Notate come si parli di “grande distanza”, questo perche’ su scale minori esistono anisotropie appunto dovute alla presenza di stelle e pianeti.

Ci sono anche altri importanti risultati che Planck ha permesso di ottenere ma di cui si e’ parlato poco sui giornali. In primis, i dati misurati da Planck hanno permesso di ritoccare il valore della costante di Hubble. Questo parametro indica la velocita’ con cui le galassie si allontanano tra loro e dunque e’ di nuovo collegato all’espansione dell’universo. In particolare, il nuovo valore di questa costante ha permesso di modificare leggermente l’eta’ dell’universo portandola a 13,82 miliardi di anni, circa 100 milioni di anni di piu’ di quanto si pensava. Capite dunque perche’ su alcuni articoli si dice che l’universo e’ piu’ vecchio di quanto si pensava.

Inoltre, sempre grazie ai risultati di Planck e’ stato possibile ritoccare le percentuali di materia, materia oscura e energia oscura che formano il nostro universo. Come saprete, la materia barionica, cioe’ quella di cui siamo composti anche noi, e’ in realta’ l’ingrediente meno abbondante nel nostro universo. Solo il 4,9% del nostro universo e’ formato da materia ordinaria che conosciamo. Il 26,8% dell’universo e’ invece formato da “Materia Oscura”, qualcosa che sappiamo che esiste dal momento che ne vediamo gli effetti gravitazionali, ma che non siamo ancora stati in grado di indentificare. In questo senso, un notevole passo avanti potra’ essere fatto con le future missioni ma anche con gli acceleratori di particelle qui sulla terra.

Una considerazione, 4,9% di materia barionica, 26,8% di materia oscura e il resto? Il 68,3% del nostro universo, proprio l’ingrediente piu’ abbondante, e’ formato da quella che viene detta “Energia Oscura”. Questo misterioso contributo di cui non sappiamo ancora nulla si ritiene essere il responsabile proprio dell’espansione e dell’accelerazione dell’universo.

Da questa ultima considerazione, capite bene quanto ancora abbiamo da imparare. Non possiamo certo pensare di aver carpito i segreti dell’universo conoscendo solo il 5% di quello che lo compone. In tal senso, la ricerca deve andare avanti e chissa’ quante altre cose strabilinati sara’ in grado di mostrarci in futuro.

 

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

Questo deve essere un segno premonitore!

29 Dic

Tante volte ci siamo trovati a discutere, o meglio a spiegare, alcuni fenomeni atmosferici apparentemente strani e che in rete venivano pubblicizzati come segni premonitori di qualcosa che stava cambiando. Esempi di questo tipo sono stati i suoni dell’apocalisse, le strane nubi apparse in varie parti del mondo o, per ultimo, l’apparente mistero dei pilastri di luce:

I misteriosi suoni dell’Apocalisse

Di nuovo i suoni dell’apocalisse

Una nuvola che fa pensare alla fine del mondo

Altra strana nube, questa volta in Giappone

Altra strana nube a Tulsa

Strano arcobaleno a Conca della Campania

Scoperta nuova nuvola?

Misteriosi pilastri di luce?

In questi ultimi giorni pero’, la rete e’ stata invasa dalle immagini di un nuovo fenomeno apparso questa volta in Brasile, per la precisione nella citta’ di Palotina, confermato da diversi testimoni, e che vedrebbe la formazione di un misterioso fascio di luce, molto intenso, proveniente dall’orizzonte.

Ecco una foto di quanto accaduto:

Il fascio di luce apparso a Palotina in Brasile

Il fascio di luce apparso a Palotina in Brasile

In rete esiste anche un video girato nella zona e che riprende per diversi minuti il fascio di luce:

Veramente un fenomeno straordinario. Come potete facilmente immaginare, in rete trovate la notizia corredata da frasi del tipo: “la scienza non ha spiegazione”, “mistero a Palotina”, “gli esperti si interrogano senza far trapelare nulla”. Ormai siamo abituati a sparate di questo tipo.

Prima di vedere se veramente la scienza non ha una spiegazione per questo fenomeno, vorrei analizzare il video insieme a voi. In rete trovate qualche timida spiegazione dell’accaduto, fatta utilizzando come tesi il fatto che il video non sia reale. Ho personalmente guardato tutto il filmato e dal mio punto di vista le immagini sono reali. Come faccio a dire questo? Semplice, prima di tutto vedete che il fascio di luce e’ reale perche’, come mostrato nelle immagini, illumina in modo naturale le nuvole. Se il fascio fosse aggiunto con un programma di grafica, si troverebbe sopra o sotto l’immagine principale. In questo caso invece, le nuvole vengono illuminate in modo giusto e non uniforme dal fascio di luce. Questo ci fa capire che le immagini sono, molto probabilmente, reali.

Notiamo anche un altro punto importante e che ha tratto in inganno molti che hanno cercato di smascherare il trucco. Siamo al tramonto, come detto anche dalla voce di sottofondo, e il Sole si trova nella parte diametralmente opposta a quella di provenienza del fascio. Proprio la presunta non correlazione tra il Sole e il fascio ha fatto si che si siano create spiegazioni fantasiose in rete. Dunque, ricordate bene questi particolari: siamo al tramonto, il Sole si trova dalla parte opposta.

Ora possiamo provare a dare una spiegazione scientifica? Ancora no. In questo caso vorrei procedere in modo diverso a quello a cui siamo abituati. Per fare questo, vi voglio mostrare delle foto di bellissimi paesaggi. State tranquilli, non sono impazzito. Guardate e giudicate da voi:

Paesaggi con raggi anticrepuscolari

Paesaggi con raggi anticrepuscolari

Notato niente di strano? Come vedete sono tutti paesaggi in cui si vedono all’orizzonte dei fasci luminosi molto simili a quelli avvistati nella citta’ di Palotina.

Ma non era un segno misterioso e mai osservato prima? Forse, al solito, su internet si parla un po’ a sproposito.

Ora, passiamo finalmente alla scienza. Cosa sono questi fasci di luce? Come vengono originati? Perche’?

Questo fenomeno e’ noto alla scienza e viene indicato con il nome di “raggi anticrepuscolari”, dall’inglese “anticrepuscolar rays”. Per essere precisi, esiste anche una controparte di questi raggi, nota appunto come “raggi crepuscolari”.

Cerchiamo di capire di cosa si tratta partendo proprio dai raggi crepuscolari.

Durante il tramonto, quando il Sole e’ basso all’orizzonte, i raggi luminosi attraversano uno spessore maggiore di atmosfera. Durante questo percorso, i raggi vengono deviati assumendo colorazioni molto particolari. Il punto focale dei fasci luminosi coincide ovviamente con la posizione del Sole. Molto suggestivi sono ad esempio i casi in cui i raggi solari incontrano cumulonembi durante il loro cammino. In questo caso, possono aversi zone molto luminose intervallate da altre buie che danno un effetto molto particolare e affascinante. Vista la dinamica della formazione, capite bene perche’ si parla di raggi “crepuscolari”, dal momento che possono formarsi solo al tramonto del Sole.

Fin qui ci siamo. Ora ricordate quanto detto sul video brasiliano: siamo al tramonto, il Sole e’ in direzione opposta. Esattamente dalla parte opposta a dove il Sole sta tramontando, possono formarsi dei raggi analoghi a quelli crepuscolari e detti, come anticipato, anticrepuscolari. L’effetto ottico e’ esattamente lo stesso, come abbiamo visto anche nelle altre immagini riportate prima.

Il principio di formazione di questi raggi e’ esattamente lo stesso di quelli crepuscolari. La sorgente luminosa che crea i fasci di luce e’ sempre ovviamente il Sole. Quando in cielo sono presenti strati di nubi, la diffusione della luce puo’ essere trasportata in direzione opposta a quella del tramonto ed arrivare anche in direzione opposta. In questo caso, il fatto di vedere un punto focale all’orizzonte e’ solo un’illusione ottica dovuta alla profondita’ dell’orizzonte stesso osservato. Capite bene che, per come sono formati, i raggi anticrepuscolari sono paralleli tra loro. Quello che sembrerebbe essere il punto di partenza dei raggi e’ in realta’ il punto di arrivo a cui convergono i fasci a causa del nostro orizzonte limitato. Questo crea appunto l’illusione ottica di vedere i raggi uscire dove il Sole non c’e’.

Torniamo un attimo a pensare al video. Come detto, e ripetuto, siamo al tramonto, il Sole e’ in direzione opposta e, come si vede dalle immagini, in cielo sono presenti nubi molto compatte proprio sopra il punto di osservazione. Queste considerazioni ci fanno capire che abbiamo tutte le condizioni necessarie alla formazione dei raggi anticrepuscolari. Le nubi compatte che si vedono impediscono molto probabilmente anche la visione dei raggi crepuscolari in direzione del Sole.

Per completezza scientifica, capite subito che, per come sono formati, i raggi crepuscolari sono in genere piu’ intensi di quelli anticrepuscolari e questi fenomeni possono formarsi sia al tramonto che al sorgere del Sole.

Visto il particolare effetto, questi fenomeni sono spesso indicati anche come: luci divine, raggi di Buddha, raggi di Dio, fasci di Gesu’ e cosi’ via. Il perche’ di questi nomi mi sembra evidente dalle immagini.

Concludendo, anche in questo caso siamo di fronte ad un fenomeno molto ben conosciuto dalla scienza e anche compreso a livello tecnico. Forse sarebbe il caso che molti giornalisti improvvisati sulla rete si documentassero prima di postare notizie di questo tipo o, eventualmente, che riprendessero in mano i libri di scuola per ripassare un po’ di semplice ottica geometrica.

 

 

 

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

 

 

Misteriosi pilastri di luce?

11 Dic

Piu’ volte, in questo blog, abbiamo parlato di fenomeni apparentemente strani, che molto spesso vengono utilizzati da siti catastrofisti come un chiaro segnale della prossima fine del mondo.

Di argomenti di questo tipo, ne abbiamo ad esempio parlato raccontando dei suoni dell’apocalisse, delle nuvole di forma particolare apparse in qualche angolo del mondo o di strani oggetti visti in prossimita’ del Sole:

I misteriosi suoni dell’Apocalisse

Di nuovo i suoni dell’apocalisse

Una nuvola che fa pensare alla fine del mondo

Altra strana nube, questa volta in Giappone

Altra strana nube a Tulsa

Strano arcobaleno a Conca della Campania

Scoperta nuova nuvola?

Missile vicino al Sole?

Tutte, e dico tutte, le volte, analizzando questi fenomeni, ci siamo resi conto che in realta’ non c’era assolutamente nulla di nuovo o di non conosciuto dalla scienza. Semplicemente, vengono presi eventi non standard, cioe’ non proprio manifestabili tutti i giorni, per far credere che qualcosa di strano sia in corso a livello naturale.

In questi ultimi giorni, un presunto nuovo fenomeno naturale sta facendo parlare molti siti catastrofisti che ovviamente vogliono far credere che sia in corso qualcosa di straordinario.

Come forse avrete gia’ letto in qualche sito, ma sicuramente questi articoli verranno rimbalzati nei prossimi giorni su molti forum predisposti al copia/incolla, in diverse parti del mondo si starebbero manifestando i cosiddetti “pilastri di luce”, misteriosi fasci luminosi che appaiono improvvisamente all’orizzonte e che salgono verso il cielo.

Eccovi un esempio delle immagini che trovate in rete in questi giorni:

Foto di pilastri di luce apparsi in diverse parti del mondo

Foto di pilastri di luce apparsi in diverse parti del mondo

Devo dire che artisticamente, e dal punto di vista fotografico, si tratta di un fenomeno molto suggestivo. E’ necessario premettere che si tratta di foto reali, scattate in diverse parti del mondo, soprattutto nell’ultimo periodo.

Come potete facilmente immaginare, e come premesso, sul web si legge che questi fasci sarebbero una manifestazione esclusivamente degli ultimi giorni e indicherebbero un chiaro segnale alla ormai prossima fine del mondo. Alcuni, devo dire dotati di una buona fantasia, vedrebbero in questi pilastri dei segnali divini o delle strade utilizzabili per l’ascensione verso nuovi mondi o verso civilta’ aliene molto avanzate.

Cosa c’e’ di vero in tutto questo? Purtroppo, solo le foto.

Anche in questo caso, si tratta di un fenomeno molto ben conosciuto dalla scienza e molto spesso anche da fotografi professionisti che a volte si trovano a dover combattere questo effetto. Ovviamente nessun sito catastrofista vi dice di cosa si tratta in realta’, ma trovate solo titoli pomposi e articoli pieni di enfasi. Il tutto sempre condito dalla solita argomentazione che “la scienza non sa di cosa si tratta” e che “i ricercatori stanno cercando di dare una spiegazione a questo misterioso effetto”.

Niente di piu’ falso.

In termini tecnici, questo effetto e’ noto proprio come “pilastro di luce” o anche “colonna di luce”, dall’inglese “light pillar”.

A cosa e’ dovuto?

Come sappiamo bene, in atmosfera possiamo trovare gocce d’acqua. Se la temperatura e’ bassa, alcune di queste gocce possono trasformarsi in cristalli di ghiaccio.

Fin qui tutto bene.

Ora, immaginate di avere una sorgente di luce di fronte a voi bassa in angolo, cioe’ radente al vostro orizzonte. Se i cristalli di ghiaccio sono paralleli al terreno, e’ possibile che a causa della riflessione della luce sul ghiaccio, la sorgente di luce puntiforme appaia allargata formando un fascio esteso. Data l’orientazione dei cristalli, e’ evidente che i fasci di luce cosi’ formati avranno una direzione verticale, cioe’ rivolta verso il cielo.

Per meglio comprendere la causa dei pilastri di luce, possiamo far riferimento a questa immagine:

Meccanismo ottico di formazione dei light pillar

Meccanismo ottico di formazione dei light pillar

Come vedete, la luce emessa dalla sorgente a terra, viene riflessa sul ghiaccio e l’osservatore, sempre a terra e lontano dalla sorgente, vede in cielo una linea luminosa estesa verso l’alto. Questo e’ esattamente il meccanismo alla base dei “light pillar”.

Ora, perche’ proprio in questi ultimi giorni si stanno riportando testimonianza di pilastri di luce?

La spiegazione e’ molto piu’ semplice di quanto si creda. Come abbiamo visto, per poter formare i pilastri e’ necessario che ci siano molecole d’acqua in atmosfera e che queste vengano ghiacciate. Quale momento migliore di un bel piovoso inizio inverno? Come potete capire, la spiegazione del fenomeno e’ proprio stagionale. Le basse temperature permettono il congelamento dell’acqua in atmosfera creando le condizini adatte per il fenomeno.

A questo punto, facciamo un esercizio semplice. Andiamo a rivedere le foto pubblicate prima e capiamo l’origine dei pilastri. Come vedete subito, in 3 foto su 4, la sorgente della colonna luminosa e’ il Sole basso all’orizzonte. Il tramonto e’ infatti uno dei momenti migliori per poter osservare fenomeni di questo tipo. Quando il Sole e’ basso, intorno agli 8-10 gradi all’orizzonte, si hanno le condizioni ottimali per la formazione dei pilastri. Vista l’alta probabilita’ di questi fenomeni, molto spesso ci si riferisce a questi chiamandoli proprio “sun pillar” per indicare che la sorgente e’ il Sole stesso.

Nella quarta foto invece, i numerosi pilastri visibili, sono dovuti a diverse sorgenti luminose poste dietro all’abitazione in primo piano. Come vedete, la foto e’ stata scattata da una posizione praticamente parallela al terreno e dunque alla stessa altezza delle sorgenti di luce che provocano i pilastri.

Quest’ultimo esempio in particolare, ci dimostra che la formazione dei pilastri di luce puo’ essere provocata indipendentemente sia da sorgenti naturali, come il Sole, che da sorgenti artificiali.

Dunque? Cosa c’e’ di particolare e misterioso in questi fenomeni?

Alla luce di quanto dimostrato, assolutamente nulla. Anche in questo caso, si tratta di fenomeni ben conosciuti dalla scienza e che di certo non hanno fatto la loro apparizione negli ultimi giorni.

Forse, sarebbe il caso che molti siti catastrofisti prima di pubblicare certe notizie, provassero a documentarsi o, come in questo caso, a studiare un po’ di ottica, tra l’altro molto semplice poiche’ basata solo sulla riflessione della luce, fenomeno noto praticamente a tutti.

Come sempre raccomandiamo, non credete ai titoli sensazionalistici che trovate in rete. Molto spesso, la spiegazione di alcuni fenomeni e’ molto piu’ semplice di quanto vorrebbero farvi credere. Come capite bene, un’analisi scientifica e profonda delle profezie del 2012, ci consente di parlare di scienza e di affrontare argomenti molto spesso poco noti e che possono aumentare il nostro bagaglio culturale indipendentemente dal 21 Dicembre. Per partire dall’analisi delle profezie del 2012, ma soprattutto per leggere un libro di divulgazione della scienza, non perdete in libreria “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.

Lens Flare e avvistamenti UFO

29 Set

Su questo blog, molto spesso abbiamo parlato di UFO e di avvistamenti. Vi ricordo che su “Psicosi 2012. Le risposte della scienza” viene affrontato, anche in questo caso scientificamente, l’argomento alieni ragionando proprio sulla probabilita’ che queste forme di vita possano esistere ed, eventualmente, entrare in contatto con noi.

Riguardo agli avvistamenti, molti di questi, anche documentati con prove video o fotografiche, possono essere smascherati facilmente riconducendoli a lanterne cinesi, bolidi e fulmini globulari:

4 Agosto? Avete capito male!

Palla di fuoco nei cieli del Sud Italia

Misteriose sfere di luce

Analogamente a questi gia’ visti, vi sono poi tutta una serie di avvistamenti che possono essere ricondotti al fenomeno dei “Lens Flare” di cui vorremmo parlare adesso.

I Lens flare sono molto noti a tutti quelli che sono appassionati di fotografie, ma ognuno di noi, almeno qualche volta, li ha osservati. Questo effetto altro non e’ che un disturbo dell’immagine dovuto a fenomeni di rifrazione e diffrazione della luce causati da fonti luminose anche esterne al campo visivo.

Apparentemente puo’ sembrare un fenomeno difficile dal punto di vista tecnico, ma per comprenderlo basta ricorrere ad alcuni esempi semplici.

Prima di tutto, vediamo una foto affetta da questo fenomeno:

Immagine affetta da lens flare

Come vedete nella parte in basso dell’immagine e’ presente una riga composta da esagoni e altre figure geometriche. Ovviamente nella realta’ questa riga non esiste, ma e’ dovuta proprio ad un difetto di costruzione dell’immagine.

Molto spesso i lens flare appaiono quando si tenta di scattare una foto osservando direttamente il Sole o una forte sorgente luminosa. L’origine puo’ essere ricondotta a due casi particolari:

– Lente sporca

– Forte sorgente luminosa.

Per quanto riguarda la sporcizia della lente, in questo caso si osserva una diffrazione della luce sulla lente che scompone lo spettro luminoso. In questo caso, troverete sull’immagine delle zone in cui compaiono i colori dell’iride come nell’arcobaleno. Nella diffrazione infatti, lo spettro luminoso, composto da diverse lunghezze d’onda, viene scomposto nei diversi colori. In questo caso, il problema puo’ ovviamente essere risolto pulendo gli elementi ottici della fotocamera.

Nel caso invece di flare dovuti a sorgenti di luce intense o esterne al campo, la comparsa del fenomeno dipende solo dalla bravura del fotografo. In alcuni casi, questi fenomeni possono dare degli effetti anche molto belli.

Sorgente luminosa esterna al campo

Tecnicamente, nel caso di luce intensa, l’immagine viene elaborata in modo sbagliato dal sensore della fotocamera, mentre nel caso di sorgenti luminose esterne al campo visivo, si creano delle componenti angolate nel sensore che provocano i flare.

Come si vede dallo schema riportato, la luce esterna al campo entra nell’obiettivo e viene rifratta con un angolo diverso rispetto a quella dell’immagine che stiamo riprendendo.

In questo caso, come detto in precedenza, evitare i lens flare dipende solo dall’esperienza e dalla bravura di chi scatta la foto. Per come avvengono, i flare sono piu’ probabili utilizzando elementi ottici come zoom e grandangoli. Questo a causa dal numero maggiore di elementi ottici e del cammino maggiore prima di raggiungere la CCD, cioe’ il sensore, della fotocamera.

Abbiamo parlato di questo fenomeno perche’, come anticipato, molti degli avvistamenti UFO che trovate documentati in rete, possono essere ricondotti alla formazione di lens flare. Lo stesso fenomeno e’ anche la spiegazione alle molte foto con presenze misteriose attribuite a fantasmi o manifestazioni inspiegabili. Un esempio di questo e’ visibile in questa foto scattata nella chiesa del Sacro Sepolcro di Gerusalemme:

Lens Flare nel Sacro Sepolcro di Gerusalemme. Fonte:Wikipedia

Tornando agli avvistamenti UFO, analizziamo direttamente un’immagine che testimonia un avvistamento:

Foto di un presunto avvistamento UFO

Come vedete, in cielo ci sono una serie di puntini luminosi che possono far pensare ad una flottiglia extraterrestre in volo sulla citta’.

In realta’, questo e’ un chiaro esempio di Lens Flare dovuto alle sorgenti luminose presenti nel campo visivo. Inoltre, dal momento che le sorgenti di disturbo sono tutte nell’area dell’immagine, possiamo proprio identificare ciascun UFO con la propria sorgente:

Lens Flare all’origine dell’avvistamento

Quello riportato e’ un chiaro esempio di falso avvistamento UFO riconducibile al fenomeno dei Lens Flare.

Come visto qui e in altri articoli, molte delle foto o delle testimonianze di avvistamenti che trovate, soprattutto in rete, possono essere spiegati facilmente riconducendoli a fenomeni noti.

Purtroppo, la nostra distrazione nell’osservare qualsiasi fenomeno puo’ spingerci a credere a teorie poco scientifiche o ad origini non note di tali eventi. Ragionare sulla documentazione, confrontare fonti e fare ricerche autonome e’ l’unico modo per trovare la vera spiegazione di fenomeni apparentemente inspiegabili. Per sapere il punto di vista della scienza sull’esistenza di forme di vita extraterrestri e per affrontare definitivamente le profezie fatte sul 2012, non perdete in libreria “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.