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Ascoltate finalmente le onde gravitazionali?

19 Mar

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

Perche’ faccio questo preambolo?

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

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

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

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

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

E parliamo diquesto Big Bang

Il primo vagito dell’universo

Universo: foto da piccolo

La materia oscura

Materia oscura intorno alla Terra?

Due parole sull’antimateria

Flusso oscuro e grandi attrattori

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

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

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

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

Cosa sono le onde gravitazionali?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Detto questo, cosa avrebbe trovato Bicep-2?

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

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

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

 

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

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Incidente del passo Djatlov: mistero o bufala?

5 Mar

C’e’ una nuova tipologia di articoli che stiamo scoprendo grazie alla sezione:

Hai domande o dobbi?

che potremmo definire dei “Grandi Misteri” della storia. Dopo aver discusso il caso Valentich e la misteriosa sparizione di questo giovane insieme al suo aereo:

Il caso Valentich

un nostro caro lettore ci ha chiesto di fare un approfondimento su quello che e’ noto come “Incidente del passo Djatlov”. Questo fatto, avvenuto come vederemo nel lontano 1959, e’ da sempre avvolto nel mistero e rientra nei grandi casi irrisolti che costellano la nostra storia. Al solito, si tratta di un avvenimento avvolto dal mistero e su cui, complice anche la sbrigativa chiusura dell’inchiesta, sono state fatte le ipotesi piu’ bizzarre nel corso degli anni che, come potete immaginare, hanno lasciato spazio alle fantasie piu’ sfrenate.

Cerchiamo di andare con ordine e raccontare, per chi non li conoscesse, prima di tutto i fatti.

Alcuni dei ragazzi del gruppo durante i primi giorni dell'escursione

Alcuni dei ragazzi del gruppo durante i primi giorni dell’escursione

Come anticipato, siamo nel 1959. Un gruppo di 10 ragazzi, 8 uomini e 2 donne, tutti studenti o neolaureati dell’Istituto Politecnico degli Urali, decidono di fare una spedizione sugli sci di fondo attraverso gli Urali Settentrionali. Premettiamo subito che alcuni tra i componenti del gruppo erano esperti sciatori e conoscitori sia della montagna che della zona in particolare.

Il 25 Gennaio il gruppo arrivo a Vijdal, l’ultimo insediamento abitato prima della zona prescelta per l’escursione. Qui, strani giochi della sorte, un membro del gruppo ebbe un malore e fu costretto a tornare indietro. Il 1 Febbraio i giovani iniziarono a percorrere quello che era noto come Cholat Sjachi, un passo montano che in lingua mansi significa “Montagna dei Morti”.

Apro e chiudo una parentesi importante. Come detto, il nome del passo montano deriva direttamente dalla lingua mansi, o vogulo. Lingua parlata in quel preciso distretto degli Urali. Anche, come immaginabile e come vedremo dai fatti accaduti, sul nome del passo montano, poi ribattezzato Passo Djatlov in onore del capogruppo della spedizione di cui stiamo parlando, si sono raccontate tante favole. L’origine del nome non e’ nota, ma non riguarda assolutamente pericoli specifici, se non quelli legati alle condizioni climatiche della zona, e probabilmente deve la sua origine a racconti o usanze del popolo stesso.

 

Foto contenuta in un rullino ritrovato sul posto. Allestimento del campo il 2 febbraio 1959

Foto contenuta in un rullino ritrovato sul posto. Allestimento del campo il 2 febbraio 1959

Detto questo, cosa accadde durante il passaggio in quello che poi diverra’ il Passo Djatlov? Durante la salita, un peggioramento delle condizioni climatiche, con conseguente tempesta di neve e temperature intorno ai -30 gradi, provoco’ un notevole calo della visibilita’. Il gruppo perse l’orientamento e punto’ verso la cima del monte deviando dal percorso stabilito che prevedeva l’arrivo per la sera dall’altra parte del valico. Ovviamente, questi fatti sono quelli ricostruiti dalla successiva inchiesta studiando i piani del gruppo e le evidenze di percorso. Capito l’errore, il gruppo decise di accamparsi per la notte sul pendio della montagna in attesa di un miglioramento delle condizioni meteo.

Secondo i programmi, una volta giunti dall’altra parte, la spedizione avrebbe telegrafato alla loro associazione sportiva la riuscita dell’escursione. Questo sarebbe dovuto accadere intorno al 12 Febbraio 1959. Ora, come e’ noto, ritardi di qualche giorno per escursioni montane sono del tutto normali e possono essere dovuti, come in questo caso, al peggioramento improvviso delle condizioni meteo.

Il 20 Febbario pero’, non avendo ricevuto piu’ nessuna comunicazione da parte del gruppo, vennero organizzate le prime squadre di ricerca. A queste si unirono poi anche polizia e esercito che misero a disposizione uomini e mezzi per setacciare la zona in cerca degli escursionisti.

La tenda cosi' come e' stata ritrovata

La tenda cosi’ come e’ stata ritrovata

Il 26 Febbario venne ritrovata sulle pendici del Cholat Sjachi la tenda dei ragazzi fortemente danneggiata e da cui partivano una serie di impronte che andavano verso il vicino bosco. Seguendo le impronte, ad una distanza di circa 500 metri dall’accampamento e all’inizio della vegetazione, i soccorsi trovarono i resti di un fuoco e i primi due corpi. Quello che salto’ subito agli occhi era che questi ragazzi avevano indosso solo la biancheria intima ed erano nei pressi di un grande albero, alcuni raccontano di un cedro, ma questo poco conta.

Tra questo albero e la tenda, vennero ritrovati altri 3 corpi. Ci tengo a sottolineare come i documenti e i testimoni concordano sul fatto che la posizione di questi corpi era tale da suggerire che i tre stessero tentando di tornare verso l’accampamento. Anche in questo caso, i corpi erano parazialmente svestiti, alcuni avevano solo una scarpa, altri sono i calzini, ecc. Di questi tre corpi, uno presentava una piccola ferita cranica assolutamente non imputabile come causa della morte. A parte questo dettaglio, come vedremo importante per alcune analisi, i corpi non presentavano ferite o segni di lotta.

Prima di ragionare sull’accaduto, completiamo il racconto dei fatti. Il gruppo era composto da 10 escursionisti, uno ebbe un malore e torno’ indietro. Dei 9 rimasti, 2 erano sotto il cedro, 3, distanti tra loro, tra il cedro e la tenda. Mancano ancora quattro persone.

Alcuni dei corpi ritrovati nel passo Dyatlov

Alcuni dei corpi ritrovati nel passo Dyatlov

Gli altri 4 membri del gruppo vennero ritorvati solo ai primi di maggio del 1959 dopo una lunga ricerca durata due mesi. I quattro corpi vennero rinvenuti in una gola scavata da un torrente all’interno del bosco sotto 4 metri di neve. Le condizioni in cui vennero ritrovati i corpi creo’ poi il mistero del caso. Uno dei corpi presentava una profonda ferita alla testa, altri due invece avevano gravi lesioni alla gabbia toracica. In particolare, uno dei corpi, aveva una profonda emorragia causata proprio da una costola spezzata. C’e’ poi un altro particolare macabro ma importante nella storia, ad uno dei ragazzi mancava completamente la lingua.

Altri dettagli importanti. Come evidente, alcuni ragazzi avevano indosso abiti di altri componenti del gruppo. Ad esempio, un ragazzo col giacchetto e capello di pelliccia di una ragazza o un altro con indosso due orologi di cui uno, come riportato dai parenti delle vittime, appartenente ad uno dei corpi ritrovati sotto al cedro. Inoltre, anche questo dettaglio non da trascurare, la tenda presentava delle lacerazioni fatte dall’interno, come stabilito dagli inquirenti. Questo significava che i ragazzi avevano danneggiato la tenda mentre erano dentro, probabilmente, per fuggire velocemente.

Bene, questa e’ la storia del gruppo di escursionisti del Passo Djatlov. Come vedete, si tratta di un racconto crudo di un gruppo di 9 ragazzi che hanno perso la vita sugli Urali. La domanda fondamentale in tutta questa storia e’ “come hanno perso la vita?”.

Ovviamente, al tempo vennero condotte delle indagini su quanto accaduto per cercare di ricostruire i fatti. Come pero’ denunciato anche dall’associazione dei parenti dei ragazzi, queste indagini furono molto sbrigative e vennero chiuse in tempi rapidi senza risalire alla reale causa della morte.

Appunto, quale sarebbe la causa della morte secondo l’inchiesta? Come si legge dai documenti, la causa della morte sarebbe da ricercare in una “sconosciuta forza irresistibile”.

Ma che significa? A mio avviso assolutamente niente. Praticamente l’indagine e’ stata chiusa concludendo che non si sa come siano morti 9 ragazzi su una montagna!

A complicare il quadro, ci sono poi una serie di fatti. Prima di tutto, le lacerazioni della tenda indicano che i ragazzi siano scappati velocemente fuori lacerando il tessuto. I corpi sono stati ritrovati in posizioni diverse, alcuni svestiti, altri con vestiti che non gli appartenevano. Alcuni presentavano gravi lesioni interne e non dimentichiamo il particolare della lingua mancante in una delle ragazze. Altro particolare importante e’ che sugli indumenti di uno dei ragazzi sono state rinvenute tracce di radioattivita’ 2 volte maggiori di quelle normalmente misurabili nella zona. Durante i funerali, sempre piu’ a complicare il quadro, alcuni testimoni riportano di aver osservato un colore imbrunito della pelle dei corpi che apparivano come abbronzati.

Scenario sicuramente difficile da districare e che, come potete immaginare, ha lasciato spazio alle interpretazioni piu’ fantasiose.

Cerchiamo di vedere qualche ipotesi tra quelle fatte.

Come e’ ovvio, non poteva mancare l’ipotesi UFO. I ragazzi sarebbero stati attaccati sui monti da una pattuglia extraterrestre. Questo sarebbe “evidente”, secondo i sostenitori, dall’assenza di impronte diverse da quelle dei ragazzi, giustificherebbe lo spavento che li ha costretti ad uscire dalla tenda con 30 gradi sotto lo zero e, sempre secondo i sostenitori dell’ipotesi, giutificherebbe l’alto tasso di radioattivita’ misurato sugli indumenti di uno dei giovani. Apro e chiudo nuovamente parentesi, spesso sentiamo parlare di UFO associati a radioattivita’, esempio classico quello dei cerchi nel grano di cui abbiamo parlato abbondantemente. Fatemi capire una cosa, abbiamo trovato molti UFO con motori nucleari o normalmente incontriamo omini verdi che mangiano radionuclidi? Ovviamente sono ironico nei confronti di queste acclamate e accettate teorie che non hanno nulla di reale  se non una buona dose di fantasia.

Altra ipotesi. Partendo sempre dalla radioattivita’ di cui sopra, qualcuno ipotizza che i giovani si siano trovati coinvolti in un qualche esperimento condotto dall’esercito russo in quella zona sperduta per sperimentare pericolose e misteriose armi. In particolare, tanto visto lo scenario facciamo a gare a chi mette in mezzo piu’ cose, qualcuno torna di nuovo a parlare di armi scalari, Tesla, dispositivi “psicotronici” e altro. Di questo abbiamo gia’ parlato in vari post:

Il raggio della morte

Il raggio del dolore

Le terribili armi scalari

Esistono dei dispositivi cosiddetti non letali basati su microonde ad alta potenza, ma non mi sembra che lo scenario sia compatibile con ipotesi del genere. Per le armi scalari, credo che quanto scritto nell’apposito articolo sia sufficiente a spiegare il mio punto di vista. Riguardo invece all’ipotesi test nucleare, forse non e’ chiaro completamente cosa significhi fare un test nucleare. Secondo voi, un livello di radiazione due volte superiore a quello atteso sui vestiti di uno dei componenti di un gruppo di nove persone ritrovate a distanza di 1 Km, potrebbe far pensare che qualcuno abbia eseguito test atomici in zona? E’ vero che siamo nel 1959 ed in piu’ in Russia, ma cerchiamo di rimanere oggettivi e fare ipotesi che abbiano un minimo di veridicita’.

Inoltre, le due ipotesi precedenti, vengono sostenute dalla testimonianza di un altro gruppo di esploratori che si trovava a circa 50 Km dall’accampamento e che riporterebbe la presenza di misteriose sfere luminose nella zona dell’incidente. Ora, punto numero uno, queste testimonianze non sono state verificate. Secondo, come detto all’inizio, e come invece sostenuto da tutti, le avverse condizioni meteo avevano creato una scarsa visibilita’. Parliamo di un gruppo distante 50 Km da quello che stiamo analizzando e che parla di “misteriose” sfere luminose “precisamente” in quel punto. Permettetemi di essere scettico su questo particolare che in realta’ potrebbe essere creato da insediamenti piu’ a valle.

Dunque? Scartiamo tutto, pero’ abbiamo 9 morti inspiegabili.

Premetto che, anche in questo caso cosi’ come per il caso Valentich, tutti possono solo fare ipotesi. A distanza di piu’ di 50 anni e’ difficile risalire alla verita’, complici anche le tantissime teorie e particolari inventati che si sono mescolati al reale nel racconto di questo incidente.

Prendiamo, per esempio, il particolare dei corpi imbruniti durante i funerali. Questo particolare e’ stato enfatizzato all’inverosimile e messo, ovviamente, in relazione al discorso radiazioni. Presi dal mistero che avvolge questo caso, forse molti dimenticano, o fanno finta di dimenticare, che normalmente i morti per ipotermia o che comunque restano molto tempo a bassa temperatura, presentano sempre una colorazione piu’ scura tale da apparire quasi abbronzati.

Gia’, a proposito, come anticipato, uno dei membri della spedizione presentava una contaminazione non dico elevata, ma comunque superiore al normale di radiazioni. Cosa aveva provocato questa contaminazione? Molto semplice, e perfettamente spiegabile, si tratta di contaminazione precedente alla spedizione. Come e’ possibile questo? Presto detto, il ragazzo in questione era un dipendente del sito nucleare Chelyabinsk-40. Si tratta di un impianto militare tenuto nascosto fino al 1957, anno in cui si verifico’ un incidente che porto’ l’attenzione su questa installazione. Ora, ragionando, poiche’ siamo nel 1959, il fatto che un dipendente di un impianto nucleare entri in contatto con radionuclidi e che forse lo faccia con condizioni di sicurezza notevolmente inferiori a quelle che possiamo avere oggi, non ci deve assolutamente sconvolgere. Sulla base di questo, credo che sia abbastanza scontato, a meno che non ci sia dolo nel voler cercare assolutamente il mistero, il discorso radiazioni e’ assolutamente comprensibile e smentisce del tutto le ipotesi, ad esempio, del test atomico nella zona la notte dell’incidente.

Bene, quanto detto fino ad ora e’ ragionevole, ma continuiamo a smentire ipotesi, ovviamente con il ragionamento, ma ancora non abbiamo capito come questi ragazzi siano morti.

Proviamo a ripensare ai diversi corpi e a tutti quei dettagli che sono riportati sia nell’inchiesta ufficiale che nelle testimonianze credibili. Se facciamo questo, ci rendiamo conto che forse un’ipotesi razionale potrebbe esistere.

Andiamo con ordine. I ragazzi sono all’interno della tenda, fuori ci sono 30 gradi sotto zero, le condizioni meteo sono pessime e la visibilita’ scarsissima. Supponiamo che qualcosa, ad un certo punto, spaventi fortemente i giovani. Sul che cosa potrebbe aver spaventato il gruppo torneremo piu’ avanti. Per il momento, lasciateci supporre questo punto di partenza.

Bene, nella foga di voler scappare dalla tenda e’ plausibile che qualcuno abbia lacerato il tessuto. Probabilmente, chi ha fatto questo poteva essere uno dei meno esperti in preda al panico a causa del motivo dello spavento. Ovviamente, una volta uscito dalla tenda e andando incontro a morte sicura, possiamo altresi’ supporre che anche gli altri ragazzi siano usciti fuori per recuperare il o gli avventati compagni.

Cosa succede a questo punto?

Immaginiamo la scena, uno dei ragazzi strappa la tenda e fugge spaventato in mezzo al nulla. Gli altri lo inseguono per fermarlo. Allontanati dalla tenda, a causa della scarsissima visibilita’, il gruppo, ormai al completo, non e’ riuscito ad individuare la tenda. Viste le temperature, come sopravvivere al freddo? La prima cosa da fare sarebbe quella di accendere un fuoco. Infatti, come detto in precedenza, nelle vicinanze del grande albero, sono stati ritrovati i resti di un falo’. Ovviamente, il vento forte avrebbe messo comunque a rischio la vita dei giovani. A questo punto, uno si arrampica sull’albero per cercare di individuare l’accampamento, ma scivola o si spezza un ramo. Nella caduta, il ragazzo si ferisce alla testa. Come vedete, il quadro probatorio che abbiamo analizzato in precedenza, e’ compatibile con le ipotesi fatte fino a questo punto.

Come si spiega pero’ il fatto che i corpi rinvenuti, soprattutto per i ragazzi morti vicini all’albero, erano seminudi? Anche per questo esiste una spiegazione razionale. Andando in ipotermia, quando la morte si sta avvicinando, in circa il 25% dei casi si puo’ manifestare quello che e’ noto come “undressing paradossale”, cioe’ “spogliamento paradossale”. Cosa significa? In uno stadio avanzato di ipotermia, il soggetto diviene confuso, aggressivo e avverte una fortissima sensazione di calore che sembra incendiare tutto il corpo. In queste condizioni, con uno stato mentale ovviamente alterato, il soggetto puo’ strapparsi letteralmente i vestiti di dosso.

Quanto detto e’ compatibile con il caso in esame? Certamente si. L’undressing paradossale non e’ avvenuto per tutti i ragazzi morti sotto l’albero, ma solo per due di loro. Ovviamente tutti sono morti per ipotermia, la distanza tra i corpi ci indica soltanto come loro abbiano tentato inutilmente di tornare all’accampamento ma la morte li abbia raggiunti in momenti diversi.

E gli altri quattro ragazzi?

Continuate ad immaginare la scena. Cinque ragazzi sono gia’ morti a causa del freddo, molto probabilmente i restanti quattro hanno pensato di rifugiarsi nel bosco per cercare di sopravvivere. Qui pero’, sono caduti nel fosso profondo ben 15 metri riportando gravi ferite. Per due di loro, le ferite sono state talmente gravi da provocare la morte immediatamente. Degli altri due, uno e’ ferito, l’altro solo lievemente. Quest’ultimo proprio per cercare di riparare dal freddo il compagno, toglie abiti ed accessori ai due deceduti. Nonostante questa disperata manovra, anche gli ultimi due ragazzi trovano la morte nel giro di poco tempo a causa dell’ipotermia.

Bene, diciamo che questo racconto e’ compatibile con quello che riportano le cronache. Ci sono pero’ ancora dei particolari da capire. Tra questi, sicuramente il fatto che uno dei ragazzi all’interno del burrone non aveva la lingua. Secondo alcuni, questa asportazione potrebbe essere dovuta all’attacco degli animali selvatici. Personalmente, la trovo molto forzata come spiegazione. Perche’? E’ possibile che un animale selvatico mangi solo la lingua, lasciando completamente intatto il viso? In alternativa, una spiegazione potrebbe essere trovata pensando ad una decomposizione del corpo non uniforme. Non dimentichiamo che i quattro nel burrone vengono trovati solo dopo 2 mesi di ricerche e dunque sono quelli che sono rimasti piu’ esposti all’esterno. Ora, all’interno di un burrone, in una zona fortemente ventosa, non e’ assurdo pensare che ci possano essere, anche in base alla posizione di un corpo, parti piu’ o meno esposte al vento e alle basse temperature. Non dimentichiamo poi che parlando di lingua, parliamo di un tessuto molto molle e facilmente decomponibile.

Ora, pero’, c’e’ ancora un particolare molto importante che abbiamo citato e usato ma su cui ancora non abbiamo fatto considerazioni oggettive. Tutto il castello della ricostruzione si basa sul fatto che uno o piu’ ragazzi abbiano strappato la tenda in preda al panico per scappare.

Cosa li avrebbe spaventati?

Qui le ipotesi da fare potrebbero essere un certo numero e, ovviamente, anche su questo punto potremmo far partire la fantasia piu’ sfrenata tornando nel sensazionalismo. Cerchiamo pero’ di rimanere con i piedi per terra e analizzare fatti o eventi realistici.

La prima cosa che viene in mente e’ che i ragazzi potrebbero essere stati spaventati da una valanga. Attenzione pero’, valanghe non ce ne sono state in quel punto preciso, altrimenti questo particolare sarebbe stato riportato e sicuramente non avremmo trovato ne’ i corpi ne’ la tenda cosi’ come li vediamo dalle foto, cioe’ fuori dalla neve. L’intera zona pero’, e’ soggetta a valanghe. Considerando che siamo in un vallone all’inizio della salita sul monte, una slavina che avviene anche a qualche kilometro di distanza, fa sicuramente molto rumore. I ragazzi potrebbero aver sentito il rumore di una valanga in lontananza e alcuni di loro, forse i meno esperti, hanno pensato di essere in pericolo in quel preciso punto.

Ovviamente, ed e’ giusto ricordarlo sempre, siamo nel campo delle ipotesi. Anche se ci stiamo basando su considerazioni oggettive, tutte le idee che stiamo mettendo in campo hanno la stessa valenza poiche’ parliamo di un fatto accaduto piu’ di 50 anni fa.

Altra ipotesi che negli ultimi tempi ha preso piede per giustificare il possibile spavento e’ quella della “tempesta perfetta”. Cosa sarebbe? Una combinazione di vento forte e geomorfologia della zona potrebbe aver creato dei mini tornado in grado di emettere onde sonore molto potenti nella regione degli infra-suoni. Cioe’? Questo fenomeno naturale, di cui esistono modelli ed esempi, anche se su scala ridotta rispetto a quella ipotizzata per il caso specifico, creerebbe piccoli tornado il cui “rumore” si estenderebbe fino agli infra-suoni, cioe’ a frequenze minori di 20Hz. Gli infrasuoni sono in grado di propagarsi anche a lunga distanza e aggirare gli ostacoli con poca dissipazione. Ovviamente si tratta di regioni dello spettro non udibili dall’orecchio umano. Cosa succede a questo punto? In presenza di infrasuoni e’ dimostrato che l’uomo, anche se non in grado di “ascoltarli” direttamente, sia soggetto a stati di ansia e paura. Inoltre, ad alcune frequenze gli infrasuoni sono in grado di mettere in vibrazione il vestibolo, parte interna dell’orecchio, che a sua volta puo’ provocare vertigini e nausea. Pensate che nelle colonne sonore di alcuni film vengono inseriti infrasuoni proprio per far provare sensazioni quasi soprannaturali agli spettatori e aumentare lo stato di ansia.

Questa ipotesi ci spiegherebbe molto bene lo stato di paura avvertito durante quella notte. Personalmente, pero’, permettetemi di essere un po’ scettico sulla causa dello stato di ansia, non sull’importanza dello stesso. Quanto ipotizzato sulla cosiddetta tempesta perfetta, mi sembra un pochino azzardato e molto macchinoso da pensare. Tra le due, se proprio dovessi scegliere, mi sentirei di credere piu’ alla valanga che alla tempesta perfetta. Inoltre, tenete sempre presente che anche durante una slavina il movimento delle nevi provoca l’emissione di infrasuoni in grado di provocare maggiore ansia.

A questo punto, cerchiamo di tirare le somme di quanto raccontato. 9 ragazzi sono morti, e questo e’ certo. La dinamica dei fatti e’ ovviamente molto confusa ed e’ ancora tale dopo piu’ di 50 anni. Lo stato, la posizione e le condizioni in cui sono stati ritrovati i corpi hanno aperto il campo ad ipotesi molto fantasiose che nel corso del tempo sono state poi riprese da piu’ parti piu’ per aumentare il misticismo che per dare una spiegazione a questo incidente. Sicuramente, la chiusura affrettata, e con le motivazioni viste, delle indagini hanno contribuito molto al diffondersi di false ipotesi. A contribuire ancor di piu’ a questo, le autorita’ hanno pensato bene di chiudere per qualche anno il passo agli sciatori contribuendo a far credere che qualcosa di misterioso si celasse tra quei monti.

Come detto, possiamo ipotizzare una spiegazione razionale, supportata anche da altre fonti, per spiegare quanto accaduto. Certamente, ci sono ancora molti punti da chiarire e su cui possono aleggiare spiegazioni fantasiose, si pensi ad esempio al motivo dello spavento iniziale. Certo, in tutti i casi si tratta di ipotesi piu’ o meno supportate dai fatti ma che pero’ non possiamo considerare tutte con lo stesso peso. I decenni e la tipologia di incidente, non hanno fatto altro che alimentare ipotesi che di reale hanno veramente poco. Forse, non sapremo mai esattamente tutto quello che e’ successo quella notte, possiamo pero’, e credo che questo sia giusto anche moralmente, cercare di dare spiegazioni razionali, o anche irrazionali ma verosimili, per spiegare come 9 ragazzi siano morti in una sola notte e con le modalita’ viste.

 

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

Flusso oscuro e grandi attrattori

28 Feb

Nella ormai celebre sezione:

Hai domande o dubbi?

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

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

Per iniziare la discussione, voglio mostrarvi una foto:

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

Perche’ e’ cosi’ importante questa opera?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Il primo vagito dell’universo

E parliamo di questo Big Bang

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

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

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

La materia oscura

Materia oscura intorno alla Terra?

Se il vuoto non e’ vuoto

Universo: foto da piccolo

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

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

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

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

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

Dark Flow

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

Wright risposta al Dark Flow

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

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

Planck, 2013

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

Smentita alla smentita

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

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

 

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

La calamita piu’ potente e’ nella Via Lattea

16 Ago

In questi giorni di calura estiva, in cui la pletora di informazioni politiche ed economiche e’ ridotta all’osso, molti giornali si dedicano con lunghi articoli all’informazione scientifica. Questo non puo’ che essere un bene, anche se, molto spesso, la quantita’ di informazioni date viene allungata mettendo in mezzo un po’ di tutto e finendo per sparare qualche castroneria.

Fatto questo necessario preambolo, vi vorrei parlare di una notizia molto importante proprio di questi giorni. Come sicuramente avrete letto, un gruppo di scienziati, in larga parte composto da italiani e del nostro paese e’ anche il coordinatore, e’ riuscito per la prima volta a misurare il campo magnetico di una magnetar.

Di questa tipologia di stelle avevamo parlato in questo post:

Lampi radio dall’universo lontano

Come visto, il nome deriva dalla crasi delle parole magnetic star. Si tratta di uno stadio dell’evoluzione delle stelle, riservato a corpi con masse tra 10 e 25 volte quella del Sole, che possono trasformarsi in stelle di neutroni dotate di un notevole campo magnetico.

Quale scoperta sarebbe stata fatta?

Su alcuni giornali leggete che sono state scoperte per la prima volta le magnetar, oppure che si conoscevano in teoria ma non erano mai state viste, oppure che l’osservazione sarebbe un importante conferma piu’ precisa di qualcosa che si conosceva, ecc. Insomma, hanno scoperto o no qualcosa? Di cosa si tratterebbe?

Cerchiamo di fare un po’ di chiarezza.

Come visto nell’articolo gia’ citato, le magnetar sono state ossevate gia’ da diverso tempo nel nostro sistema solare. L’introduzione di questo particolare stadio di evoluzione stellare, risale addirittura al 1992. Fino ad oggi pero’, della caratteristica principale di queste stelle, cioe’ l’intenso campo magnetico, si avevano prove indirette osservando effetti intorno alle stelle. Attraverso la ricerca di cui stiamo parlando, e’ stato invece possibile misurare per la prima volta il campo magnetico generato, fino ad oggi solo ipotizzato. Come potete capire, si tratta di uno studio molto importante, tanto da essere pubblicato proprio in questi giorni sulla prestigiosa rivista Nature. Unica nota per i giornalisti, evitate di ridicolizzare con interventi inutili, non veri e fuorvianti una misura gia’ di per se estremamente importante nell’ambito dell’astrofisica.

Quanto e’ intenso il campo magnetico di una magnetar?

Come sicuramente avrete letto, si tratta del piu’ potente campo magnetico mai osservato prima, dell’ordine del milione di miliardi di Gauss. Ve bene, ma quanti sono un milione di miliardi di Gauss? Per capire questi numeri, e’ necessario avere un termine di confronto.

Pensate che il campo magnetico della nostra Terra e’ inferiore al Gauss. Il campo magnetico presente all’interno dell’esperimento ATLAS, il piu’ potente tra gli esperimenti del CERN, ha un’intensita’ di 20000 Gauss. Dati questi numeri, capite bene quanto immensamente piu’ alto sia il campo magnetico prodotto dalla magnetar.

Parlando invece di situzioni reali e conosciute da tutti, un campo magnetico di soli 10 Gauss a breve distanza e’ in grado di smagnetizzare qualsiasi supporto di archiviazione dei dati. Se andiamo a valori piu’ alti, il campo magnetico di una magnetar potrebbe essere letale a migliaia di kilometri di distanza. Un’intensita’ cosi’ alta, sarebbe infatti in grado di strappare letteralmente i tessuti del corpo umano, a causa delle proprieta’ magnetiche dell’acqua che li compone.

Come e’ stato misurato un campo cosi’ intenso?

Per prima cosa, la magnetar presa in esame e’ nota come SGR 0418+5729, distante da noi 6500 anni luce. Si tratta di una delle circa 20 magnetar identificate nella nostra Via Lattea. Per poter misurare il campo magnetico dela stella, ci si e’ basati sui dati raccolti durante il 2009 dal telescopio XMM-Newton dell’agenzia spaziale europea. I dati riguardavano l’emissione di raggi X dalla stella. La frequenza di queste particelle e’ infatti direttamente proporzionale all’intensita’ del campo magnetico che attraversano. In questo modo, si e’ potuti risalire ad una misura diretta del campo cercato.

Altra caratteristica importante che si e’ osservata e’ che l’intensita’ del campo sulla superficie della stella non e’ uniforme. Si sono infatti identificate zone con campi magnetici piu’ o meno intensi. Questa caratteristica era attesa e non fa che confermare i dati analizzati. Differenze superficiali sulla magnetar, potrebbero essere le cause delle emissioni cosmiche osservata in passato e del tutto simili a quelle del nostro Sole.

Concludendo, la ricerca pubblicata in questi giorni, riguarda la prima misura diretta del campo magnetico delle magnetar. lo studio di questi corpi celesti, ci potrebbe consentire di capire meglio l’origine e l’evoluzione del nostro universo. Si suppone infatti che possano esistere o siano esistite nell’universo magnetar con campo ancora piu’ intensi. Inoltre, si sospetta che proprio queste stelle siano responsabili delle violente esplosioni cosmiche, simili a quelle del nostro sole, che ogni tanto investono anche la Terra e possono, in taluni casi, portare disturbi alle telecomunicazioni.

 

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.