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Requiem per ISON

1 Dic

La prima volta che ne abbiamo parlato, i catastrofisti neanche la conoscevano talmente erano impegnati a sparare cavolate sul calendario Maya:

2013 o ancora piu’ oltre?

E se ci salvassimo?

Gia’ da tempo, avevamo capito che questo sarebbe diventato l’argomento piu’ discusso del 2013 ed infatti cosi’ e’ stato. Come avete capito, stiamo parlando della cometa ISON.

Per tutto il 2013 l’abbiamo seguita dando di tanto in tanto qualche aggiornamento, consapevoli che all’avvicinarsi al perielio le storie sarebbero cresciute a dismisura:

Rapido aggiornamento sulla ISON

Che la ISON abbia pieta’ di noi!

– Se la Ison non e’ cometa, allora e’ …

Alla fine, siamo arrivati al momento chiave della traiettoria nel sistema solare, il perielio, punto di minimo avvicinamento al Sole. Come visto nei precedenti articoli, le aspettative sula ISON erano diminuite man mano che le osservazioni divenivano migliori e maggiori informazioni erano ricavabili dai dati. Purtroppo, il piccolo nucleo della cometa e la traiettoria cosi’ radente, facevano capire quanto il passaggio vicino al Sole potesse essere rischioso per la sopravvivenza della ISON.

Alla fine, siamo giunti al perielio il 28 Novembre 2013. Dalle prime immagini catturate dai telescopi che osservavano il Sole, sembrava che la cometa non ce l’avesse fatta e si fosse disintegrata. Noi pero’, in questo articolo:

Ce la fa o non ce la fa?

mostravamo immagini in cui si vedeva qualcosa emergere dall’altra parte del Sole. Con un appello alla calma, abbiamo visto come l’attesa era l’unico modo per capire il reale destino della ISON. A riprova di questo, proprio osservando le immagini che abbiamo riportato nell’articolo, anche la NASA e l’ESA sono state costrette ad un passo indietro dopo aver annunciato da subito la distruzione della cometa.

Oggi, 1 dicembre 2013, penso sia giunto il momento di celebrare e ricordare la ISON. Purtroppo, non per i catastrofisti ma per lo spettacolo natalizio che ci avrebbe regalato, la cometa non e’ sopravvissuta al perielio.

Perche’ decidiamo adesso di dare questa notizia? Se provate a fare una ricerca su internet, troverete notizie completamente discordanti tra loro: c’e’ chi parla di distruzione della cometa, chi di nucleo passato indenne, chi sostiene che una parte del nucleo stia continuando sull’orbita stabilita, ecc. Non possono certo mancare poi i tantissimi siti che inventano storie nuove: il passaggio ravvicinato al Sole avrebbe provocato uno spostamento sostanziale dell’orbita della cometa al punto che, dai calcoli effettuati, ora la cometa sarebbe in rotta di collissione con la Terra.

Partiamo proprio dalle assurdita’. Vi siete mai chiesti perche’ le comete passano vicine al Sole e poi se ne riallontanano? Bene, quello e’ proprio l’effetto della forza di gravita’ che determina l’orbita. Ora, l’effetto dell’attrazione solare e’ gia’ contato nell’orbita della cometa perche’, come detto, l’orbita stessa e’ determinata dall’interazione con la nostra stella. Capite quanto sia assudo pensare a variazioni di questa entita’ apportate dal Sole?

Pensate che c’e’ addirittura chi gia’ parla di frammenti di ISON caduti sulla Terra. Vi giuro che non sto scherzando, basta cercare su google per trovare articoli di questo tipo. Anche qui, capite bene come troppo spesso si dimentichi non solo la scienza ma anche un minimo di buon senso.

Bene, detto questo, passiamo invece alla nostra cometa. Come visto nell’articolo precedente, dopo il passaggio al perielio, si e’ visto qualcosa uscire dall’altra parte del Sole esattamente sulla traiettoria attesa per la ISON. Questo qualcosa, come mostrato dal telescopio SOHO, appariva molto luminoso e con una scia. Parlando di questa notizia, eravamo rimasti cauti dicendo che quanto osservato poteva dipendere da molti scenari: il nucleo era sopravvissuto totalmente o solo in parte oppure era andato distrutto e quello che si osservava erano residui polverosi con dimensioni piu’ o meno grandi che si sarebbero dispersi. Come e’ ovvio, per determinare quale fosse la scenario giusto, si doveva aspettare e seguire l’evoluzione vicino al Sole.

Bene, ecco a voi l’evoluzione osservabile dal momento del passaggio fino a poche ore fa:

Cosa mostra il video? Come vedete, l’oggetto che abbiamo visto spuntare dal Sole si sposta lungo la traiettoria attesa per la ISON ma, al passare del tempo, la sua luminosita’ diviene sempre piu’ debole fino a che non scompare del tutto. Cosa significa questo? Semplice, quello che abbiamo visto uscire erano solo residui granulosi del nucleo della ISON. La dimensione di questi resti puo’ essere piu’ o meno grande ma la ridotta compattezza fa si che nel giro di qualche giorno siano completamente sciolti disperdendosi nello spazio.

Questo video pone la parola fine sul viaggio della ISON nella parte interna del nostro Sistema Solare.

Dunque? E’ stato tutto inutile? Assolutamente no, la cometa e’ stata osservata per diverso tempo da numerosi astronomi. Moltissimi dati sono stati raccolti e forniranno importanti informazioni sul comportamento, ancora poco chiaro, di questi affascinanti oggetti celesti. Purtroppo, quella che doveva essere la cometa di Natale e che avrebbe dovuto brillare in cielo nel mese di dicembere non ce l’ha fatta e si e’ sciolta durante l’incontro ravvicinato con il Sole.

Come visto, il nucleo della ISON era troppo piccolo se confrontato con altre comete e la sua traiettoria mostrava un perielio molto ravvicinato. L’insieme di questi fattori e’ stato fatale.

Oggi, e chissa’ ancora per quanto tempo, molti siti catastrofisti hanno iniziato una speculazione sul destino della cometa parlando subito di segreti e misteri non divulgati dagli astronomi. Credo che, visto il video, non sia necessario dover smentire queste ipotesi e capire il reale destino della ISON. Purtroppo, queste speculazioni non termineranno presto per cui preparatevi al peggio.

 

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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Ce la fa o non ce la fa?

29 Nov

Come non parlare oggi di ISON? Tutto il web sta discutendo del passaggio al perielio di questa cometa, purtroppo, con idee confuse e diametralmente opposte tra loro. Stamattina, milti siti, anche seguendo la news ufficiale dell’ESA, hanno battuto la notizia che la ISON non fosse sopravvissuta al passaggio ravvicinato al Sole. Dopo qualche ora pero’, alcuni, anche tra i laboratori di astronomia, hanno comincito a parlare di qualcosa che e’ fuorisucito dal disco del Sole.

Insomma, la Ison e’ sopravvissuta o no?

Domanda difficilissima. Non e’ un caso che anche gli esperti si stiano chiedendo quale e’ stato il reale destino di quella che doveva essere la cometa di Natale.

Perche’?

Molti telescopi in orbita per studiare il Sole, si sono concentrati catturando immagini dell’avvicinamento della cometa alla regione di spazio piu’ calda. Molto semplicmente, per capire se la cometa sopravvivesse o meno alle alte temperature e alla gravita’, si doveva attendere di vedere qualcosa uscire o meno dall’altra parte del Sole.

Alla prime battute, nulla e’ stato visto uscire per cui molti siti si sono frettolosamente armati per scrivere articoli funebri sulla ISON e sulla sua prematura scomparsa.

A distanza di qualche ora pero’, qualcosa e’ stato visto uscire dall’altra parte del Sole. Inizialmente, si pensava che fossero solo polveri della cometa che sono uscite esattamente dove si aspettava di vedere la cometa. Non si tratta di nulla di magico. Immaginate questa situazione, una macchina procede ad alta velocita’ lungo una strada. Ad un certo punto esplode distruggendosi quasi completamente. Sicuramente, vedrete dei frammenti o la carcassa riemergere dal fumo dell’esplosione e seguire quella che era la traiettoria della macchina.

Se cosi’ fosse, queste polveri sarebbero dovute svanire nel giro di pochissimo tempo. Al contrario, lungo la scia della cometa si e’ visto qualcosa intensificare la luminosita’.

Ecco un video che vi mostra quanto e’ stato visto:

Dunque e’ viva e vegeta? E’ ancora troppo presto per dirlo. Molto probabilmente, anche a giudicare dalla forma visibile, il nucleo cometario e’ stato fortemente daneggiato dla passaggio vicino al Sole. Ora, quello che vediamo potrebbe essere un residuo piccolo e dunque destinato a svanire nel giro di poco tempo oppure residui di cometa di dimensioni molto ridotte, non compatti, e che in questo caso sarebbero visibili per ancora meno tempo.

Cosa possiamo concludere?

Al momento non e’ possibile dire quale sia stato il destino della ISON. Il comportamento di questi oggetti, come detto in diverse occasioni, non e’ semplice da simulare o comprendere. Al momento, qualcosa e’ uscito dall’altra parte del Sole ma non sappiamo ancora cosa sia e, soprattutto, quanto potrebbe durare.

Per vedere immagini aggiornate potete sempre connettervi sol sito:

Helioviewer

che consente di osservare quasi in real time le immagini del Sole catturate da diversi telescopi.

Questa e’ ad esempio l’ultima disponibile, risalente a meno di 2 ore fa, presa da SOHO-LASCO C3:

Osservazione del Sole alle 9.30 UTC. Lasco-C3

Osservazione del Sole alle 9.30 UTC. Lasco-C3

Concludendo, e’ troppo presto per dare qualsiasi giudizio sullo stato della ISON. Vedremo nelle prossime ore cosa succedera’ e se avremo un Natale con la cometa in cielo.

 

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

 

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?

 

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