IL BUCO NERO DI V404 Cygni e il suo spettacolare risveglio

Nel sistema binario V404 Cygni il buco nero illumina il cielo X e gamma ed elettrizza l’intera comunità astronomica mondiale. Tutti gli strumenti disponibili a terra ed in orbita, per non perdere nessun dettaglio dello straordinario spettacolo”.

Chi ha qualche familiarità con il cielo delle alte energie, sa i dati delle emissioni X e gamma ci mostrano un panorama estremamente variabile con sorgenti che si accendono e si spengono. Alcune, come i lampi gamma – i cosiddetti GRB, dall’inglese Gamma Ray Burst, oppure le supernove, brillano una volta sola perché l’emissione di alta energia coincide con la distruzione del corpo celeste; altre, generalmente si tratta di sistemi binari, mostrano picchi di attività ricorrenti su tempi scala che possono variare dai mesi, agli anni, ai secoli.

L’emissione delle sorgenti variabili ricorrenti è spesso collegata al processo di accrescimento attraverso il quale la stella normale cede materia alla compagna collassata. In presenza di una stella di neutroni o di un buco nero, la materia si organizza in un disco di accrescimento intorno alla stella collassata e dal disco che hanno origine, nella maggior parte dei casi, i fuochi d’artificio.

Tutte le sorgenti variabili sono attentamente catalogate in modo da poter riconoscere subito la riaccensione di una sorgente già nota. Il 15 giugno (2015) è stato il satellite Swift a dare l’allerta: il BAT (Burst Alert Telescope) rivelava una sorgente brillantissima che, puntata dal telescopio X, rivelava una posizione coincidente con V404 Cygni, un sistema binario che una stella normale, grande la metà del nostro Sole, orbita intorno ad un buco nero di circa una dozzine di masse solari.

È uno dei pochi casi dove siamo assolutamente sicuri della presenza di un buco nero di massa stellare, in più il sistema è relativamente vicino, a circa 8000 anni luce da noi, nella costellazione del Cigno. Un ottimo laboratorio per studiare il comportamento o, se preferiamo, le abitudini alimentari di un buco nero, specialmente durante i periodi attivi, quando la sorgente diventa molto brillante.

Scoperta nel 1989 dal satellite giapponese Ginga, dopo ventisei anni di quiete, la sorgente si è risvegliata e ha fatto registrare un flusso estremamente variabile con picchi da capogiro, decine di volte il flusso della pulsar e nebulosa del Granchio, una delle sorgenti variabili più brillanti nel cielo X e gamma.

Considerando che nel 1989 erano operativi solo due rivelatori di raggi X, Ginga è uno strumento sulla stazione spaziale MMIR dell’allora Unione Sovietica, mentre non c’era nessun Telescopio gamma, si capisce che oggi con XMM-Newton, Chandra, Swift, INTEGRAL, NuStar, AGILE e Fermi le possibilità di studio sono infinitamente migliori.

In più, è cresciuta la sensibilità della comunità scientifica alle osservazioni simultanee a molte lunghezze d’onda per seguire e capire quello che succede nei vari componenti del sistema binario, nel disco di accrescimento, nel probabile getto, nell’ambiente circostante. È quindi naturale che all’erta di Swift abbiano risposto sia i satelliti in orbita sia telescopi e radiotelescopi a terra.

L’immagine ottenuta da IBIS (Image on Board the Integral Satellite) montato su Integral, nei raggi X ad alta energia mostra che la nuova sorgente domina il campo di vista dove, per altro, sono visibili altre sorgenti variabili, come si evince dal confronto con un’immagine estratta dall’archivio. Integral ha deciso di puntare ininterrottamente la sorgente per almeno due settimane per seguire tutti i suoi sussulti, e i risultati non si sono fatti attendere a giudicare dal susseguirsi di picchi di picchi di emissione che hanno una durata che spazia dai minuti alle ore.
È sicuramente una decisione saggia perché la straordinaria brillantezza della sorgente permetterà di ottenere spettri di grande qualità, dai quali si potrà imparare molto sul comportamento di un buco nero di taglia stellare nella nostra galassia.

Inoltre, considerando che gli archivi ottici ci dicono che V404 Cygni ha avuto aumenti di luminosità nel 1938 e nel 1956, è facile rendersi conto che siamo testimoni di qualcosa che ci riporta a intervalli più che decennali. In altre parole, è un’occasione che pochi degli astronomi impegnati oggi nella pianificazione e nell’analisi delle osservazioni vedranno ripetersi nel corso della loro carriera.

Per chi studia l’accelerazione, questa è l’occasione vita, da cogliere al volo senza nessuna esitazione.

Ispirato a "Le Stelle"


delta Chephei

svelata la sua struttura

La luminosità di una stella non è mai rigorosamente costante ma è soggetta, nel corso della sua vita, a delle reazioni che sono legate all’evoluzione delle sue caratteristiche fisiche.

Oltre a questa, la stella può mostrare delle variazioni di luminosità su tempi scala più corti che, a seconda dei casi, possono avere un carattere erratico oppure periodico. Le variazioni di luminosità rappresentano una caratteristica peculiare di alcune famiglie di stelle tanto da essere classificate come variabili. La prima variabile fu osservata da Daniel Fabricius nel 1596 ed è la stella da lui denominata “MIRA” (cioè meravigliosa, straordinaria).

Tra le variabili ci sono le cosiddette variabili pulsanti che hanno un’atmosfera che si espande e contrae in seguito alle variazioni del raggio stellare. Tali stelle dunque mostrano modulazioni periodiche della luminosità dovute a un cambiamento del raggio. Appartengono a questo gruppo le variabili cefeidi, che prendono il nome da delta Chephei, una delle stelle più brillanti nella costellazione circumpolare di Cefeo.

La sua variabilità fu scoperta nel 1784 dal giovane astrofilo inglese John Goodrieke. Questi si accorse che la stella delta della costellazione di Cefeo era variabile con una luminosità che oscillava in maniera molto regolare. Si tratta, come detto, di stelle pulsanti, il cui raggio varia periodicamente intorno a un valore medio. Il periodo è compreso tra 1 e 50 giorni circa; nel corso di un periodo variano la luminosità (di circa una magnitudine), il raggio, la temperatura e il tipo spettrale.

Durante la fase di espansione dell’atmosfera si osserva uno spostamento delle emissioni spettrali verso il blu (velocità radiale negativa in quanto la superficie della stella si muove verso l’osservatore). Durante la fase di contrazione lo spostamento è invece verso il rosso (velocità radiale positiva, in quanto la superficie della stella si allontana). Il periodo di questa radiazione nella velocità radiale coincide con il periodo della pulsazione (lo stesso della curva di luce), ed è piuttosto facile da osservare.

Le cefeidi sono giganti gialle di tipo spettrale G0 in corrispondenza del massimo di luce e hanno una curva di luce regolare con un rapido incremento di luminosità seguito da un lento declino. Le cefeidi sono molto importanti in astronomia per due ragioni. La prima è che possono essere osservate anche a grandi distanze, dell’ordine di diversi milioni di anni luce: sono stelle molto luminose, con una luminosità che varia da alcune centinaia ad alcune decine di migliaia di volte quella solare.

La seconda è che esiste un’importante relazione tra la luminosità media di una cefeide e il suo periodo. Se una stella è identificata come cefeide e se può essere determinato il suo periodo, allora è possibile determinare la sua magnitudine assoluta, ovvero la sua luminosità. Questo può essere utilizzato, nota la magnitudine apparente, per determinare la sua distanza e quindi quella dell’ammasso stellare o della galassia che la ospita.

La loro importanza consiste proprio nella possibilità di misurare una distanza semplicemente misurando il periodo della curva di luce della variabile, ovvero la misura di una distanza si riduce a una più semplice misura del tempo. La prima evidenza sperimentale della relazione periodo-luminosità per le cefeidi si ebbe nel 1912 quando Henrietta Leavitt, che stava misurando sulle variabili nelle piccole Nubi di Magellano, si accorse che “..le variabili più brillanti hanno periodi più lunghi..”.

Le cefeidi sono molto numerose e vale la pena ricordare che anche la famosissima Stella Polare è una cefeide.

La delta Chephei è tra le stelle più studiate nella storia dell’astronomia: nuove informazioni arrivano adesso dalla pubblicazione di un articolo sulla rivista ‘The Astrophysical Journal’ scritta da un gruppo di ricercatori di cui il primo autore è Richard Anderson in forza alla Johns Hospkins University (Stati Uniti).

Nell’articolo è riportato che delta Chephei è in realtà una binaria spettroscopica, ovvero una stella binaria che non può essere risolta come binaria visuale, neanche utilizzando i migliori telescopi, ma solo grazie alle osservazioni spettroscopiche.

Uno spettrografo è in grado di rilevare una binaria come tale, mediante lo spostamento Doppler delle righe spettrali: nel loro moto attorno al baricentro le due stelle ora si avvicinano, ora si allontanano dall’osservatore, quindi le righe subiscono uno spostamento rispettivamente verso il blu o verso il rosso.

Quindi se la stella è una binaria spettroscopica, le sue righe di assorbimento oscilleranno in velocità orbitale proiettata lungo la direzione della linea vista dall’osservatore (velocità radiale) con un periodo uguale a quello orbitale.

Per determinare l’orbita di una binaria spettroscopica occorre una lunga serie di osservazioni, per costruire un grafico della velocità radiale di una o di entrambe le stelle nel tempo. Un famoso esempio di binaria spettroscopica è MIZAR nella costellazione dell’Orsa Maggiore. Ed è proprio grazie alla spettroscopia che Anderson e colleghi hanno evidenziato la vera natura di delta Chephei.

La presenza della compagna è stata evidenziata grazie a numerose misure eseguite tra il settembre 2011 e il settembre 2014 con lo spettrografo HERMES (High Efficiency and Resolution Mercator Echelle Spectrograph). Lo strumento è installato al Telescopio Mercator situato all’osservatorio del ‘Roque de los Muchachos’ sull’isola di La Palma nell’arcipelago delle Canarie.

Il Telescopio, un riflettore del diametro d 1,2 metri, è così denominato in omaggio a Gerardo Mercator, celebre per i suoi studi nella cartografia per aver ideato un noto sistema di precisione cartografica che porta il suo nome (proiezione di Mercator).

Le osservazioni spettrografiche hanno mostrato come la velocità di avvicinamento di delta Chephei al Sole non è costante, ma varia nel tempo con un andamento caratteristico. Questo può essere spiegato solo con la presenza di un’altra stella a formare un sistema binario. Il caso di delta Chephei è piuttosto complicato perché possiede sia il moto di pulsazione radiale che il moto orbitale.

Di conseguenza la velocità radiale osservata è la combinazione di questi due moti, e il moto orbitale può essere misurato solo dopo aver caratterizzato con estrema precisione il moto di pulsazione radiale, che altrimenti prevale, e solo se le osservazioni sono disponibili per un lungo periodo di tempo, comparabile con il periodo orbitale. Per questa ragione la natura binaria di delta Chephei è rimasta nascosta fino ad oggi.

Una precisazione è doverosa. Finora, prima del lavoro di Anderson e colleghi, nessuno aveva messo in evidenza la natura binaria spettroscopica per la delta Chephei, tuttavia tale stella era già nota come binaria visuale (ovvero visibile come tale al telescopio), con una compagna denominata HD213 307. Quest’ultima è nata da parecchio tempo ma si tratta di una compagna molto lontana, con un’orbita lunghissima; la nuova compagna scoperta da Anderson e colleghi è invece molto più vicina.

Al periastro la stella compagna si avvicina a meno di 2 unità astronomiche a delta Chephei. Combinando i dati ottenuti da HERMES con quelli pubblicati nella vasta letteratura scientifica su questa stella, i ricercatori sono riusciti a stimare la massa della compagna pari a circa un decimo di quella di delta Chephei. L’orbita di questo sistema binario ha un’eccentricità elevata, che porta periodicamente la coppia stellare a sperimentare degli incontri ravvicinati.

Incontri che, secondo i ricercatori, possono attirare degli intensi fenomeni mareali sui due astri. Il risultato ottenuto da Anderson e colleghi permette di capire delle proprietà di questa stella. Alcune osservazioni, nella banda infrarossa e in quella radio, avevano rilevato la presenza di un denso guscio di polvere e gas dovuto ad una notevole perdita di massa.

L’esistenza di una compagna molto vicina spiega i fenomeni osservati e può essere la causa scatenante della perdita di massa. Lo stesso vale per la luminosità nei raggi X, recentemente misurata, di delta Chephei, grazie a questa scoperta può essere ora spiegata come emissione di radiazione della corona della compagna. Le osservazioni X e nell’ultravioletto sono state riportate da Scott Engle (James Cook University, Australia) nella sua tesi di dottorato e pubblicate in un articolo del The Astrophysical Journal.

Le osservazioni X sono state fatte con XMM Newton e quelle nell’ultravioletto con lo strumento COS (Cosmic Origins Spectrograph) montato sul telescopio spaziale Hubble.
Gli attuali dati non consentono però di poter determinare l’orbita del sistema binario, ma sarà certamente uno degli obiettivi per le misure di moto proprio e di parallasse trigonometrico che sta effettuando il satellite europeo GAIA, in orbita dal dicembre 2013.

Ispirato a "Le Stelle"


IPERSPAZIO E BRANA UNIVERSI

Le dimensioni nascoste

Lavorando intorno alle Dimensioni extra dell’Universo ho fatto delle simulazioni soprattutto manuali intorno all’iperspazio pullulante di universi.

Quante cose ho da dire su questi argomenti!!

Schizzando su un’ipotesi e progetto di multispazio specialmente a 11 dimensioni, brulicante di pieni e di vuoti, non ho potuto fare a meno di pensare a Henry Moore e alle sue sculture più ardite. Nelle sue sculture del suo periodo più maturo, infatti, troviamo un’agile contorsione di pieni e di vuoti in un ritmo che potremmo definire “astratto”, dove la forma è in forte anticipo sui tempi in cui fu formulata, in quanto a modernità.

Si tratta di giochi plastici arditissimi, dove il gioco dei piani riecheggia le sistole e le diastole della materia vitale, quello che potremmo definire “carving” della scultura. Con un occhio più moderno potremmo supporre come una ricerca di una quarta dimensione da parte di Moore e a me piace dargli questa interpretazione.

Supponiamo che quei giochi di piani, di cavità plastiche fatte dal miglior Moore, noi li ampliamo e li moltiplichiamo in pluralità plastiche: ecco questa è una strada per simulare l’iperspazio, come lo intendo io. Certo Moore oltre 80 anni fa non poteva spingersi con la fantasia nelle dimensioni spaziali che sottintendono l’ipotesi del mio progetto, ma la sua intuizione lo aveva spinto verso una pluralità di incroci plastici che possono sorprendere per l’epoca in cui sono stati intuiti.

Allineandomi con le concezioni più avanzate della fisica attuale, ho abbracciato l’ipotesi delle stringhe nel loro faticoso cammino ed evoluzione maturati in circa 30 o 40 anni della loro vita. Una sinfonia si stringhe che vibrano nell’iperspazio è un’ipotesi affascinante che sta alla base di tutte le fisiche del mondo e che risolve i conflitti matematici di Einstein in opposizione alla Meccanica Quantistica.

Ma se abbracciamo l’ipotesi rivoluzionaria delle stringhe dobbiamo conseguentemente farle vivere in uno spazio di almeno 11 dimensioni. Ma cosa sono 11 dimensioni? Chi le ha mai viste? Per risolvere questo mistero dobbiamo supporre che esse sono in gran parte nascoste. Se sono nascoste dobbiamo supporre che siano arrotolate, allora il discorso diventa più intrigante……

Per capire il diametro di questo arrotolamento dobbiamo riportarci a dimensioni più piccole delle misure che siamo abituati a vedere e percepire; si tratta di dimensioni dell’ordine della scala dei quanti di Planck, ovvero le dimensioni così piccole che più piccole non si può, dove parlare di “cose più piccole ancora” non ha senso. Ma allora se si parla di cose così piccole che forse non vedremo mai, che senso ha tutto ciò?

Un senso c’è per dire il vero: esiste una giungla di equazioni matematiche varate faticosamente dai migliori scienziati del mondo, in spinte e controspinte matematiche, da interi decenni, che ci raccontano la esattezza matematica della Teoria delle Stringhe. Questa teoria è salva e nessuno può confutarla. Alcuni dicono che è una teoria filosofica, non riguardante il mondo reale – delle Stringhe e dei Multiversi. Ma ciò non è esatto.

La ripresa in funzione del LHC di Ginevra può darci molte sorprese. In realtà esiste una particella speculativa chiamata Gravitone che pare sia la sola, al momento capace di attraversare il nostro universo per evadere altrove verso dimensioni extra. Si tratta di questo: si mettono nell’acceleratore nucleare una misurata ed esatta quantità di particelle che poi si fanno collidere a velocità relativistiche. Dopo si controllano i risultati. Se dalla miscela e quantità di particelle misurate dopo la collisione, manca qualcosa, ciò vuol dire che questo qualcosa ha evaso e attraversato il nostro universo per passare altrove nelle dimensioni extra.

Se ciò accadrà vuol dire che questo evento rappresenta qualcosa di esaltante nella storia dell’uomo!! Le potenzialità dell’acceleratore LHC di Ginevra sono enormi, in poco meno di un mese dalla ripresa della sua attività esso ha “scoperto” i pentaquark, cioè dei nuovi quark che non conoscevamo prima, che arricchiscono la famiglia dei quark già esistente! D’altra parte presso questo sito esiste una quantità enorme di scienziati di tutto il mondo: non c’è da meravigliarsi se le sorprese possono arrivare di giorno in giorno.

D’altra parte la potenza del suddetto acceleratore può rivelare particelle nuove ed alcune esotiche che mai abbiamo “visto” prima. Io verso la fine degli anni ’50 lavoravo intorno agli “universi paralleli” (visualizzati poi in strutture trasparenti e parallele appese nello spazio). Da quel ragazzino qual’ero non potevo certo sapere che un giovane e grande matematico aveva lavorato nella sua tesi di dottorato “intorno ai molti mondi”, si trattava di Hugh Everett.

La sua tesi rivoluzionaria venne derisa dagli scienziati di allora e fu accantonata per molto tempo. In realtà EVERETT partendo dai suoi studi sulla meccanica quantistica e dalle straordinarie nuove tesi sul mondo subatomico di quest’ultima dimostrò, per esempio, che una particella quando si divide può andare in due direzioni opposte e compie un destino dai risultati talora opposti. (Vedi l’esperimento tutto mentale di Schrödinger’s cat) dove nella famosa divisione della particella il gatto segue due destini diversi, dove in uno il gatto è vivo e nell’altro il gatto è morto!

Si tratta di un paradosso che Schrödinger aveva escogitato per mettere in crisi alcune teorie che lui ed altri scienziati della meccanica quantistica avevano inventato (Schrödinger per questi lavori aveva preso il premio Nobel). Similmente Everett ipotizza, in base a complicati studi matematici, che le particelle quando si dividono danno origine a “molti mondi” dove ciascun mondo è leggermente diverso dall’altro e vive in un iperspazio pullulante di “bolle universo”.

Noi vivremmo in una di queste bolle. Come già dissi, io avevo intuito, per conto mio l’esistenza degli universi paralleli caratterizzati in modo mio personale, e quindi ora continuo a credere in queste “dimensioni extra”.

Ma ritornando in tempo reale, oggi Everett è diventato un pioniere, non solo, ma sono nate nel frattempo altre Brane, cioè strutture di dimensione universale, a forma di “coperte” parallele che oscillano per conto loro nell’iperspazio e che quando si urtano creano un nuovo Big Bang e quindi un nuovo universo.

Quindi l’orizzonte dei diversi universi si è allargato, grazie anche alla formulazione delle stringhe che necessita appunto, di questi nuovi spazi extra per potersi estendere in spazi siderali pressoché infiniti. Ma com’è nata l’idea della stringa? Il suo percorso è davvero strabiliante. Si parte da lontano. Nel ‘700 il matematico svizzero Eulero (Leonhard Euler) aveva ipotizzato dei “strani giochi matematici” il cui vero significato era passato inosservato per molto tempo.

Nei nostri tempi, cioè verso gli anni ’60 il nostro giovane matematico Veneziano aveva riscoperto quei “giochi” e ci aveva lavorato su per molto tempo sinché capì che quelle formule erano qualcosa di più geniale, ipotizzavano delle corde che vibrano nello spazio come “anelli vibranti” o corde, o strisce aperte vibranti. Veneziano venne folgorato da quella scoperta e capì che si riferiva a eventi che accadono in natura.

Successivamente anche con l’intervento di Leonard Susskind si capì che tali anelli vibranti erano molto più piccoli della struttura subatomica che conosciamo: atomo, nucleo, quark, eccetera. L’intervento poi di molti scienziati ha sviluppato questa teoria delle stringhe che è stata oggetto di discussioni, smentite, da parte di molti scienziati, con alterne vicende e contestazioni anche feroci.

Ma l’intervento illuminante e successivo di alcuni illustri scienziati, anche premi Nobel, ha dato alle stringhe quella nobiltà concettuale che gli spetta, tanto da fondersi con i nuovi Universi o Brane. Va detto poi che alle strutture, ora puntiformi, ora circolari, ora sferiche (vedi pianeti e corpi celesti… ecc.) che sono sempre stati alla base della scienza che noi conosciamo, sin dai tempi più antichi. A tali concezioni, per la prima volta al mondo si sono create forme irregolari e vibranti.

Ora a pensarci bene, la Teoria delle Stringhe va d’accordo non solo con la meccanica quantistica, ma con la teoria della relatività generale perché può conciliarsi con tutte e due tali teorie. Forse Einstein che aveva lavorato quasi tutta la vita per trovare una Teoria del Tutto, cioè una sorta di equazione che unificasse tutte le teorie del mondo, senza però riuscirci, sino alla sua morte.

Forse dall’aldilà egli si sta rivedendo, e vedendo con un occhio diverso la Teoria delle Stringhe. Ora, per visualizzare bene un iperspazio a più dimensioni, ci vorrebbe uno o più supercomputer 3D capaci di modellare nello spazio reale, tutti i punti di vista di tale super complicata struttura. Io penso che i computer quantistici quando saranno funzionanti molto sicuramente loro faranno queste super visualizzazioni multi dimensionali.

Io dunque, per ora debbo adattarmi a fare delle forme parziali, come se girassi insieme all’interno e all’esterno dell’oggetto iperspaziale. Ciò nondimeno, il lavoro fatto solo con l’intuizione, può essere esaltante sia nella simulazione manuale di tale spazio, sia la simulazione delle stringhe nelle loro possibili e multiformi forme.

Le stringhe vibrando ciascuna a una frequenza diversa come corde di un violoncello o altro strumento di musica classica, oscillano come una grandiosa sinfonia cosmica, ciascun elemento ha una sua vibrazione.

Ma in quale universo noi viviamo veramente? Il fatto che siamo cresciuti in un universo tridimensionale non significa tutto. In tal senso siamo veramente imbottigliati.
E se invece tutto d’un tratto apriamo gli occhi e la nostra percezione toglie il velo davanti agli occhi e ci troviamo invece davanti a qualcosa di meraviglioso e sconvolgente, come la mettiamo?

In un altro mio scritto ho chiarito come il nostro cervello usa solo una percentuale ridotta delle sue facoltà (il 12% circa) e l’altra parte cerebrale ancora ci è totalmente oscura (che io chiamai ALIENA in altro scritto).

Se la nostra percezione apre completamente i battenti, noi ci troveremo di fronte a universi sconosciuti, ma meravigliosi. Questo è un mio anelito supremo che ho con me da molti decenni. Oh Natura, fammi fare prima che io muoio almeno un barlume di questa esperienza universale. Ma io, come del resto il genere umano, non faremo in tempo ad aprire il nostro cervello verso i livelli superiori delle multi dimensioni extra.

Ma perché allora siamo stati creati se non possiamo godere totalmente della nostra psiche? Sotto questo punto di vista siamo e rimarremo mutilati per sempre, sino alla nostra estinzione? Se la Natura o l’Onnipotente è gelosa dei suoi segreti, noi dobbiamo fare in modo di meritarci un suo aiuto visto che siamo così cattivi, ed ella ci concede poco alla volta, per paura di essere scardinata o scompaginata.

Certo la Scienza, ed in particolare la Cosmologia, possono aprirci le porte verso la graduale conoscenza di una parte dei punti cardine della struttura Universale degli Universi paralleli, a cui non possiamo accedere, allora impegniamoci, cerchiamo di migliorare noi stessi, incrementando sempre di più l’avanzata della Tecno-Scienza, a cui da pochi decenni, forse da un secolo stiamo percorrendo.

I miei tentativi attuali, di illustrare visivamente l’iperspazio, le dimensioni extra, le stringhe, rimangono dei tentativi parziali e basta. Ma se il genere umano fermerà le guerre, soprattutto nucleari, fermerà gli stupidi conflitti etnici eccetera, lasciando correre la Scienza, come sta facendo adesso, allora forse faremmo in tempo a conoscere l’inconoscibile di cui ho parlato prima.

Dobbiamo correre verso la conquista di altri pianeti abitabili, e, forse anche di altri Mondi-Universi. Qualcosa in questa direzione l’abbiamo incominciata a fare negli ultimissimi tempi quindi siamo su una buona strada, purché sia molto estesa.

Certo esiste il principio di correlazione quantistica in base al quale è come se madre Natura ci volesse dare una mano. Ma veniamo ai fatti. Secondo Einstein il massimo della velocità in natura è quello della luce (300 mila chilometri al secondo). Che è una velocità altissima, ma nel cospetto della sterminata grandezza dell’Universo appare ridimensionata.

Nulla, si dice, è più veloce di essa. Orbene il fenomeno della correlazione quantistica evade da tale limite massimo. La correlazione quantistica invece è un’eccezione straordinaria a tale principio-limite di tale proprietà. Noi sappiamo che una particella in natura ha una “sorella gemella” straordinaria. Orbene, se io in natura do un certo impulso alla particella in questione, tale caratteristica si trasmette simultaneamente all’altra sorella!!!

E ciò è valido sia che la distanza è di pochi metri, sia che la distanza si trova a miliardi di anni luce!!! Questo sovverte la velocità della luce, e si trasmette istantaneamente in qualsiasi altro punto dell’Universo. Non è clamoroso? Ciò può anche significare che la prima particella trasmette istantaneamente un segnale anche oltrepassando il nostro universo, sino alla sorella gemella che si può trovare in altri Universi.

Questo può essere “un mistero possibile” che solo con le sperimentazioni e ricerche del futuro può essere confutato. In tal senso allora non è solo il gravitone che può passare da un universo all’altro! Bisognerà vedere.

Ma riguardo alle “dimensioni nascoste” è possibile che non le vedremo mai? È una beffa della Natura nei nostri confronti? Noi non entreremo mai in altri universi? È già difficile per noi ispezionare il nostro universo sterminato e in continua espansione a velocità relativistiche…!

Le grandezze del nostro universo sono così sterminate che è difficile pensare di percorrerlo, almeno in piccola parte significativa. Ma come già dissi in altra occasione, ci è venuta incontro la coppia di Einstein-Rosen, con il loro buco del tarlo, che poi è un “attraversamento” dello Spazio-Tempo, o scorciatoia, per percorrere distanze siderali, accorciandole enormemente.

Ma siamo sicuri che con il “buco del tarlo”, attraversandolo, non solo le distanze del nostro universo da una parte all’altra, siamo certi che poi non si passi addirittura ad altro universo? !! Sarebbe clamoroso!!! Ma se pensiamo poi ai buchi neri, anche lì ci sono incognite e prospettive clamorose. Il giorno in cui attraversando il buco nero, senza essere “spaghettati” dalla sua dinamica interna ed il suo “campo gravitazionale”, od anche il suo “pozzo gravitazionale”, siamo sicuri che tale percorso non porta direttamente in altri universi? Oggi nessuno al mondo può confutare tale ipotesi.

Certo il percorso di un buco nero è affascinante e misterioso, potrebbe essere addirittura un sito, dove per esplorarlo, e capirlo occorre addirittura una NUOVA FISICA TOTALE. Laggiù, in quel mondo infatti le sue grandezze spaziali potrebbero essere così piccole e riconducibili alla Scala di Plank: un mondo per noi totalmente incomprensibile.

The “Theory of Everything” (la Teoria del Tutto)

Molti scienziati hanno lavorato intorno alla “Teoria del Tutto”; il percorso è stato difficilissimo e tortuoso. Il primo a tentare di trovare una soluzione per una Teoria che inglobasse tutte le teorie del mondo, in un’unica teoria, cioè trovare in un’unica formula (o una serie brevissima di formule, che spiegassero come funzionava l’intero universo, in modo che fosse governato e capito in modo armonico e totale fu,come già detto, Einstein).

Einstein arrivò alla vecchiaia e fu colto dalla morte senza riuscire a risolvere tale problema. Dopo di lui alcuni scienziati vollero continuare l’ambiziosissimo progetto.
Tra gli altri ricordiamo il grande Hawking e altri scienziati di alto profilo scientifico.

A tale riguardo esistevano ed esistono due grandi teorie in nettissima contrapposizione, come già dissi, la Teoria della Relatività Generale dello stesso Einstein e la Meccanica Quantistica dei pionieri di Copenhagen, quasi tutti premiati, a suo tempo, con il Premio Nobel.

La Teoria della Relatività Generale era governata da equazioni armoniche semplici e lineari che spiegavano il Macrocosmo. La Meccanica Quantistica invece, riguardante il Microcosmo, era governata dall’indeterminazione e dalla stranezza. Come poteva l’Universo essere governato, contemporaneamente, da due inconciliabili teorie e leggi? Risultò chiaro a tutti gli scienziati che qualcosa di fondamentale non andava; non esistono due universi che convivono sotto lo stesso tetto!

Fu così, che tra alterne vicende, risultava sempre più chiaro, che le leggi della fisica classica non bastavano più: stava nascendo infatti l’organizzazione delle sub-particelle, sotto le quali brulicavano le particelle infinitesimali dette STRINGHE, che costituivano i veri mattoni dell’universo. La vibrazione universale di tali anelli vibranti (stringhe), o anche corde aperte vibranti, costituivano e costituiscono un’armonia e grandiosa sinfonia cosmica nella quale possono convivere le due teorie suddette.

Per farla breve, le stringhe, per poter vivere ed esistere, come già dissi, hanno bisogno di più spazi e dimensioni spaziali multiple. Allargando il concetto, esse assai probabilmente vivono anche in altri universi a noi paralleli. Placato il caos delle due teorie in opposizione, adesso si lavora su un’unica teoria, detta Teoria M.

Quando gli scienziati pionieri sentono parlare di Teoria M gli brillano gli occhi ma tutti si chiedono, cosa significa quella M ? M sta probabilmente per Membrana o Brana, forse significa anche Madre (la madre di tutte le teorie) ed altro ancora.

Per la verità a proposito delle dimensioni nascoste il primo a parlarne fu Theodor Kaluza, un matematico tedesco poco conosciuto, il quale sottopose la sua teoria sulla “quarta dimensione” al grande Einstein. Quest’ultimo fu entusiasta del lavoro di Kaluza e si propose di pubblicare il tutto. Dopo due anni di attesa, il povero Kaluza vide finalmente pubblicato il sue geniale lavoro, che apriva una nuova finestra sull’Universo.

Kaluza poi trovò un nuovo collaboratore matematico e formò la coppia Kaluza-Klein (the Theory KK). Va detto poi che grandi scienziati del tipo di Ed Witten aveva sciolto dei nodi inestricabili per via dei quali il lavoro globale complesso della Teoria M, più volte interrotta, aveva ripreso a camminare da sola.

L’anello mancante di tutta la Teoria (prima di 10 dimensioni e poi di 11) era stato il ruolo della Gravità e poi della Supergravità che una volta individuato aveva ridato fiducia e dignità a tutta l’Architettura grandiosa della Teoria M degli Universi paralleli, delle Brane, ecc.

Per visualizzare l’idea della quarta dimensione ci aveva pensato anche Salvador Dalì con la sua straordinaria “Crocefissione”, dove la figura del crocefisso appariva come sganciata dalla croce, che poi era composta da cubi sovrapposti e costruiti in modo magico, ed aggettanti anche nelle parti posteriori. L’insieme insomma modulava lo Spazio in modo quadridimensionale.

A questo punto bisogna ricordare il ruolo, spesso geniale degli Artisti migliori, nel corso dei secoli, i quali hanno sempre dato un contributi scientifico oltre che artistico spesso sorprendente. Vale la pena di ricordare, per esempio, il ruolo di Piero della Francesca, nel ‘400, il quale è stato l’inventore della prospettiva unitamente ad altri pochissimi Artisti, del tipo di Filippo Brunelleschi ed altri pochissimi geni.

E che dire poi di Leonardo, universalmente riconosciuto?

Ma anche, per esempio, Piet Mondrian, con le sue magiche pitture, di tele o dipinti, realizzava nel piano straordinari effetti geometrico-spaziali con una semplicità di quadrati o rettangoli che sembravano sollevarsi dal piano pittorico, per costruire piani rientranti o aggettanti di sicura sapienza scientifica.

Ma anche il mio amico Gianni Colombo, aveva inventato, tra l’altro, lo spazio elastico, dove lo spettatore, in una stanza, si trovava immerso in un gioco geniale di fili e incroci elastico-cinetici che stuzzicavano la sua percezione. E come se non bastasse aveva anche lavorato su un altro aspetto dello spazio multiplo: la Topoestesia, altra geniale intuizione che non mancò di deliziarci. Mi ripropongo di parlare ancora sia di Gianni, sia di altri artisti quasi coetanei che hanno lavorato sullo Spazio, spesso in modo sorprendente.

Quand’ero ragazzo frequentavo lo studio di Lucio Fontana. Egli era un po’ geloso dei giovani Artisti ruspanti dell’Avanguardia, perché si sentiva talvolta, un po’ superato.
A parte questo io ebbi modo di seguire il suo percorso artistico, dove dapprima si era cimentato con un certo estro su immagini moderne ma figurative.

Ma egli non era soddisfatto di quell’iter che, non poteva cimentarsi con più moderne soluzioni figurali ed astratte. Si capiva che era tormentato da qualcosa che egli sentiva nell’aria, percepiva degli stimoli che non riusciva a coordinare ed esplodere in tutta la sua potenza. Ad un certo punto ebbe la percezione giusta per quello che cercava.

Lo SPAZIO: ecco cosa cercava faticosamente!! I suoi lavori precedenti erano piatti e senza una profonda spazialità.

Nacquero così i suoi “Concetti Spaziali”, dove di fronte alla tela bidimensionale egli la bucò arditamente: in quei buchi furiosi egli aveva attraversato la tela realizzando uno spazio di profondità totale. Ai buchi seguirono i “tagli” sulla tela dove lo Spazio era protagonista. C’è da chiedersi quale entità spaziale Fontana avesse trovato.

Sicuramente uno Spazio nuovo e pragmatico. Forse non era ancora la ricerca di una “quarta dimensione” ma lui forse ci stava andando vicino. Poi fu colto dalla morte, e non sappiamo dove sarebbe arrivata la sua “ricerca spaziale”.

Occorreva ed occorre una profonda riforma culturale, dove gli artisti più quotati e ricchi nel mercato, si spoglino delle loro pseudo glorie, discutibili concezioni dell’arte, e si portino a livelli più dignitosi ed onesti, per un’arte che si fa onore e si spinge verso la scienza. Questo è un cammino dove gli artisti del passato hanno saputo trovare e convivere.

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Va ricordata,intanto, la coppia straordinaria Julio Le Park- Hugo Demarco che tanto avevano fatto negli anni ’60 e ’70. La morte prematura dell’amico Demarco aveva interrotto una feconda collaborazione. Ricordo la sala personale dell’amico Julio Le Park alla Biennale di Venezia poco prima della fine degli anni’60. Vi si sentivano le tracce di una nuova concezione dell’Arte che si spingevano verso una nuova spazialità. Geniali erano, per esempio, gli scarponi di ferro pesantissimi, dove per camminare si simulava di stare su un lontano ed enorme pianeta, dove una gravità più potente della nostra gravità terrestre, ci teneva più ancorati al suolo e quindi in diverse condizioni spaziali di quelli terrestri: geniale!

Il gioco poi di luci era straordinario: mediante riflessi e movimenti cinetici queste “bolle” di luci giravano in tutte le direzioni tridimensionali dell’ambiente, dal pavimento al soffitto. Noi visitatori venivamo avvolti dal gioco di queste luci assai belle.

Erano quelli degli anni coraggiosi e di autentica ricerca. Poi tutto si esaurì dopo la morte di Hugo Demarco. Il loro esempio, ed il clima strettamente culturale dell’ambiente non potevano durare a lungo. Peccato: molto sicuramente quel “clima di cui accennavo sopra”, aveva le premesse per portare verso una quarta dimensione.

Erano gli anni dei Bruno Munari, degli Enzo Mari, dei Vasarely, in cui c’era una tacita spinta verso un’Arte-Scienza di cui faceva parte a pieno titolo il sottoscritto, anche se in modo autonomo, indipendente, e personale. Quello era il clima giusto per spingere in avanti verso un’Avanguardia utilissima ed importante. Quella era la strada per portarsi verso una Quarta Dimensione, come l’inizio di un percorso che spingeva verso la Scienza, la regina delle intellettualità umane.

Ma ciò non poteva durare a lungo: altre forze di natura completamente venale, avida del guadagno dannatamente efficace nelle mani dei disonesti spingeva avanti verso qualsiasi forza intellettiva corrotta al massimo (vedi gli esempi di Achille Bonito Oliva, di Giancarlo Politi, della Transavanguardia e in misura minore, ma sempre efficace e pericolosa dell’Arte Povera, ecc. ecc.)

Con strutture del genere c’era poco da sperare per un’Arte-Scienza dalle spinte progressiste e rivoluzionarie. Senza poi contare di uno stuolo di cannibali di un certo mercato dell’arte e di un certo collezionismo avido e crudele.

Tutto ciò ha stroncato le spinte avveniristiche e rivoluzionarie che stavano nascendo in quegli anni, sino ad oggi. La ricerca delle “dimensioni multiple” e delle “dimensioni nascoste” aveva bisogno di ben altro per crescere e dare all’Umanità un contributo di intelligenza pulita e limpida. Rimanere negli alti livelli della ricerca. Soprattutto quando ci sono molti disonesti in ballo e molti avventurieri.

Altro che ricerca delle “dimensioni nascoste” e “Mondi Brana”.

Qui da molti decenni si cerca di “fottere il prossimo” e di mantenere un monopolio, anche internazionale, se vuoi!!!

Solamente unendo le forze dell’Arte e della Scienza si può fare un salto di qualità importante! Altrimenti l’Arte rimane isolata nelle retrovie del fronte e la Scienza invece camminerà in avanti da sola.

E quando parlo di Scienza è chiaro che mi riferisco principalmente all’Astronomia, all’Astrofisica ed alla Fisica cosmologica. Senza però declassare le altre branche della Scienza che hanno tutte un ruolo importante.

L’accesso alle “dimensioni nascoste” è come attraversare di volta in volta diverse soglie “impossibili ma non del tutto, quindi alla fine quasi possibili”. L’accesso da una soglia all’altra, comporta il passaggio di uno Spazio-Tempo all’altro, quindi tocco un argomento scabroso, perché lo Spazio-Tempo non si può bucarlo, almeno secondo Einstein e una parte degli altri studiosi.

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E ANCORA NUOVI DATI SULLA MISTERIOSA CORONA SOLARE

Gli astrofisici hanno ottenuto per la prima volta l’evidenza osservativa diretta dell’assorbimento risonante. È quanto emerge da uno studio che ha permesso di combinare una serie di osservazioni dallo spazio ad alta risoluzione e di confrontare i dati con le simulazioni numeriche.

Un gruppo internazionale di ricercatori guidati da Takenori Okamoto del Solar Terrestrial Environment Laboratory presso la Nagoya University e l’ISAS/JAXA e da Patrick Antolin del National Observatory of Japan a Tokyo ha analizzato una serie di immagini ad alta risoluzione fornite dalla missione Hinoide della “Japan Aerospace Esploration Agency (JAXA)” confrontandole con quelle ottenute dallo spettrografo IRIS (Interface Region ImagingSpettrograph) della NASA e con le simulazioni numeriche e i modelli costruiti con un supercomputer ATERUI del “National Astronomical Observatory of Japan” (NAO).

Gli scienziati sono stati in grado di ottenere le prime evidenze osservative dall’assorbimento risonante, un processo che avviene in presenza di forti campi magnetici e che si ritiene giochi un ruolo importante per risolvere il cosiddetto “problema della temperatura coronale”.

I risultati di questo studio sono riportati su Astrophysical Journal. L’assorbimento risonante è quel processo fisico in cui due tipi differenti di onde magnetiche risuonano, rinforzando una di esse: stiamo parlando delle onde di Alvèn, che si possono propagare lungo una protuberanza solare, cioè una struttura a forma di filamento costituita da gas denso e freddo che si muove nella corona. Dunque, per la prima volta i ricercatori sono stati in grado di osservare direttamente questo processo che avviene durante la propagazione di onde traversali e onde di torsione e che dà luogo a un flusso turbolento, che, a sua volta, riscalda la protuberanza.

Con lo strumento Hinoide è stato possibile osservare il moto traversale, mentre grazie a IRIS si è misurato il moto di turbolenza, un risultato che non sarebbe stato raggiunto senza l’utilizzo dei due satelliti. Ora, questa preziosa informazione potrebbe aiutare i fisici solari a spiegare come mai la corona raggiunge temperature dell’ordine di un milione di gradi Celsius, un fatto noto come “problema della temperatura coronale”, che per oltre 70 anni ha sfidato qualsiasi interpretazione fisica.

La corona solare, ossia lo strato più esterno dell’atmosfera solare, è composta da gas estremamente caldo, detto plasma, le cui temperature possono raggiungere diversi milioni di gradi Celsius. Nello strato più esterno del Sole, cioè la parte più distante dal nucleo, dove avvengono reazioni nucleari che forniscono energia alla stella, ci si aspetta che le temperature siano molto più basse.

Di fatto, questa regione della nostra stella risulta duecento volte più calda della fotosfera, lo strato che si trova immediatamente sotto. Questa contraddizione ha imbarazzato gli astrofisici sin da quando venne misurata per la prima volta più di 70 anni fa la temperatura della corona.

Le missioni satellitari dedicate allo studio del Sole hanno permesso di rivelare che il campo magnetico solare gioca, di fatto, un ruolo essenziale in questo particolare processo. Ma secondo gli scienziati la chiave per risolvere questo problema sta nel comprendere come l’energia magnetica può essere convertita in calore, ed in maniera efficiente, nella corona.

Perciò, per risolvere questo enigma sono state introdotte due teorie. La prima riguarda i brillamenti solari. Anche se ogni brillamento è in grado di convertire enormi quantità di energia magnetica in energia termica, la frequenza complessiva dei brillamenti solari non è abbastanza elevata per tener conto di tutta l’energia necessaria che serve a riscaldare la corona solare.

Per risolvere questa discrepanza è stata introdotta l’ipotesi dei nano brillamenti. Si ritiene che brillamenti solari in miniatura si formino in continuazione nella corona solare e che la somma delle loro azioni sia in grado di convertire abbastanza energia magnetica in calore. Sfortunatamente, però, questi nano brillamenti non sono stati ancora osservati. La seconda ipotesi, invece, si basa sulle onde magnetiche.

Grazie alle missioni spaziali, come quella giapponese Hinoide lanciata nel 2006, ora sappiamo che l’atmosfera solare è permeata da onde Alfrén.

Queste onde di tipo magnetico possono trasportare una significativa quantità di energia lungo le linee di forza del campo magnetico, cioè abbastanza energia da riscaldare la corona. Tuttavia, affinché la teoria funzioni, c’è bisogno di un meccanismo mediante il quale questa energia venga convertita in calore.

Per verificare se esiste questo meccanismo di conversione dell’energia, il team ha combinato i dati di due missioni spaziali: stiamo parlando di Hinoide e IRIS, due satelliti dedicati rispettivamente a osservazioni dirette e alla spettroscopia solare (IRIS è stato messo in orbita nel 2013). Entrambi gli strumenti hanno analizzato la stessa protuberanza solare, una struttura a forma di filamenti costituita da gas freddo e denso che fluttua nella corona.

Qui, l’aggettivo “freddo” è un termine relativo, dato che queste strutture possono raggiungere temperature dell’ordine di 10000 gradi. Anche se una tale struttura sia più densa di tutto il resto della corona, una protuberanza non cede, poiché le linee di forza del campo magnetico agiscono come una sorta di rete magnetica che la mantiene in vita.

I singoli filamenti che compongono la protuberanza, denominati fili, che seguono le linee di forza. Le elevate risoluzioni spaziali e temporali di Hinoide hanno permesso ai ricercatori di osservare piccoli movimenti in un piano bidimensionale dell’immagine (su/giù, destra/sinistra) per studiare il fenomeno nelle tre dimensioni, i ricercatori hanno utilizzato IRIS per misurare la velocità Doppler, cioè la velocità osservata lungo la linea di vista.

Inoltre, i dati dello spettro ricavati mediante lo strumento IRIS hanno fornito un’informazione importante sulla temperatura della protuberanza. Questi strumenti così diversi tra loro, permettono di rivelare tipi differenti di onde di Alfrén: in altre parole, Hinoide è in grado di rivelare onde trasversali, mentre IRIS può rivelare onde di torsione.

L’analisi comparativa dell’insieme dei dati forniti dai due satelliti, ha mostrato che questi due tipi di onde sono in realtà sincronizzati e che allo stesso tempo si nota un aumento della temperatura nella protuberanza che va da 10000 gradi fino a oltre 100000 gradi.

È la prima volta che viene stabilita una correlazione stretta tra le onde di Alfrén e il processo di riscaldamento della protuberanza. Tuttavia, le onde non sono sincronizzate come si aspettano gli scienziati. Pensiamo ad un cucchiaino che si muove avanti e indietro in una tazzina di caffè: il moto di torsione a mezzo giro attorno all’estremità del cucchiaino appare istantaneamente. Ma nel caso dei fili della protuberanza, il moto di torsione è per metà fuori sincrono proprio rispetto al moto traversale: in altre parole, c’è un certo ritardo tra la velocità massima del moto trasversale e quella del moto di torsione, un po’ come il ritardo che si ha tra il moto dei fianchi di una ballerina che indossa una gonna lunga e il moto stesso della gonna.

Per comprendere questo risultato inaspettato, il team ha utilizzato il supercomputer ATERVI del Naoj in modo da realizzare una serie di simulazioni numeriche tridimensionali di un filo relativo a una protuberanza oscillante. Dai vari modelli teorici che sono stati considerati, uno che riguarda l’assorbimento risonante ha fornito la miglior descrizione ai dati osservativi.

In questo modello, le onde traversali risuonano con quelle di torsione, rinforzandole, un po’ come quando il bambino può aggiungere energia all’altalena facendola oscillare più in alto e più velocemente, man mano che si muove a tempo con il moto di oscillazione dell’altalena stessa. Le simulazioni dunque, mostrano che questa risonanza si ha al’interno di uno specifico strato della sua struttura a filamento della stessa protuberanza in prossimità della sua superficie.

Quando ciò avviene, viene generato, e allo stesso tempo amplificato un moto di torsione a mezzo-giro attorno all’estremità: si parla di flusso di risonanza. Ma a causa della sua posizione vicino all’estremità, la velocità massima del flusso di torsione viene ritardato della metà rispetto al valor massimo della velocità relativa al moto trasversale, che è proprio ciò che si osserva nella realtà.

Le simulazioni hanno poi mostrato che questo flusso di risonanza lungo la superficie di una struttura a filamento della protuberanza può diventare decisamente turbolento. L’energia della turbolenza è di grande rilevanza dato che risulta alquanto efficiente nel convertire l’energia dell’onda in energia di calore. Un altro effetto importante della protuberanza è quello di incrementare il flusso di risonanza, così come predetto nei modelli, fino alle dimensioni osservate.

Riepilogando, il modello è in grado di spiegare i dati osservativi in termini di processo a due fasi: inizialmente, il processo di assorbimento risonante trasferisce energia al moto di torsione, producendo un flusso di risonanza lungo la superficie della struttura a filamenti della protuberanza; poi, la turbolenza che appare nel flusso, rafforzato dal processo di risonanza converte l’energia in calore.

Insomma, questo lavoro, mostra che la capacità osservativa di più satelliti, quali Hinoide e IRIS, può essere combinata per studiare alcuni problemi astrofisici ancora irrisolti e servirà da esempio per altri lavori di ricerca che stanno tentando di dare una spiegazione ad altri fenomeni simili nel’ambito della fisica solare.

Ispirato a "Le Stelle"


IL LANDER PHILAE

che sussurra alla Cometa

Per noi che viviamo nel Sistema Solare è naturale, anzi scontato, porci delle domande sulla sua origine e sui suoi processi di evoluzione, non solo per una legittima curiosità scientifica, ma anche nella speranza di capire quale potrebbe essere il suo, e quindi il nostro futuro. Chi può darci illuminate risposte? Al momento si pensa che le comete migliori candidate per soddisfare la nostra curiosità. Questo perché le comete che si sono formate insieme al Sistema Solare e hanno conservato nel tempo la loro composizione originale, rappresentano una sorta di reperto archeologico che ci porta notizie di prima mano di quel tempo lontano (quattro miliardi e mezzo di anni) in cui il Sistema Solare ha incominciato a prendere forma. Ma c’è di più: le comete possono anche dirci qualcosa su come è nato e si è propagata la vita nel Sistema Solare.

Si ritiene infatti che le comete, piccoli corpi ghiacciati che si estendono per qualche chilometro, siano costituite sostanzialmente da carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto, oltre che da una pletora di minerali presenti però in misura molto minore. Ora, i quattro elementi citati sono proprio le basi degli acidi nucleici e degli amminoacidi, gli elementi essenziali per la vita, almeno quella che conosciamo. Come detto gli scienziati pensano che le comete conservino le tracce dei processi chimici e fisici avvenuti negli stadi primordiali dell’evoluzione del Sistema Solare e, dal momento che da un lato non hanno subìto alterazioni dovute al riscaldamento interno e dall’altro passano la gran parte del loro tempo in zone lontane dal Sole, non hanno praticamente subìto cambiamenti da quando sono nate, per cui rappresentano i “mattoni originali” del Sistema Solare.

Dell’intera cometa la parte dove si trovano le informazioni più interessanti è il nucleo che, per svelare i suoi segreti, deve essere monitorato da punti di osservazione situati a breve distanza dalla sua superficie o addirittura sulla superficie stessa.
E questo è proprio quello che ha fatto Rosetta, la sonda cometaria dell’Agenzia Spaziale Europea, attraverso i due segmenti da cui è composta: l’orbiter che “scorta” la cometa orbitandole attorno e il lander progettato per atterraggio morbido sul nucleo. Il primo lo monitorava da distanze diverse e con diverse prospettive, studiandone l’evoluzione con tecniche di telerilevamento per indagare sulla sua struttura interna, la sua composizione (mineralogica, chimica, isotopica, eccetera) e la sua interazione col vento solare.

Il secondo, Philae invece ha il compito di caratterizzare la superficie del nucleo e la zona immediatamente sottostante per caratterizzare i posizionamenti (resistenza, densità, porosità, eccetera) e riuscire a costruire una sorta di “carta di identità”.

SD2, un “gioiello” realizzato in Italia

Originariamente la missione era stata concepita per raccogliere campioni e riportarli a terra, obiettivo troppo ambizioso per i mezzi e i fondi disponibili all’epoca. Si è deciso comunque di effettuare la raccolta dei campioni e studiarli in loco utilizzando uno strumento denominato SD2 (Sampler Driller & Distribution System). SD2 rappresenta, insieme ad altri strumenti imbarcati sull’orbiter, il contributo dell’Italia alla missione Rosetta. È stato progettato e costruito da Selex ES, un’industria spaziale italiana specializzata in strumentazione qualificata, sotto la responsabilità scientifica del Politecnico di Milano, l’Università italiana che vanta una intensa attività di collaborazione con l’Agenzia Spaziale Italiana e le migliori Agenzie Spaziali Internazionali. Va detto subito che la strategia di raccolta di campioni dipende purtroppo in modo essenziale dalle caratteristiche dell’ambiente in cui viene effettuata, quali il livello di gravità, la natura del suolo, la presenza di atmosfera, la temperatura, la radiazione solare, eccetera.

Dico purtroppo perché nel caso delle comete in generale, e della Churymof-Gerasimenko (su cui il lander è atterrato) in particolare, la conoscenza di questi elementi è scarsissima, con valori che possono differire di diversi ordini di grandezza. Questo vale in particolare per la resistenza, per la quale si presuppone una variabilità da 50 Pa a 100 MPa, per la temperatura da 50°C a -140°C, e la pressione, da 105 bar a 1 bar, escursione quest’ultima che mette in conto anche il valore della pressione che SD2 deve sopportare sulla Terra prima del lancio. Da qui la difficoltà di progettazione di uno strumento elettro-meccanico destinato ad operare in ambiente estremo, al termine di un lungo periodo di quiescenza nello Spazio, un viaggio di oltre 10 anni, per di più comprensivo di una fase di ibernazione totale di oltre due anni.

Se si aggiunge che il problema di masse power budget SD2 non poteva superare i 10 kg e doveva operare con una potenza media inferiore ai 10W, quella di una piccola lampadina, si capisce perché realizzare SD2 è stata una sfida all’impossibile. SD2 è composto da tre elementi: l’unità meccanica montata sulla base del lander, l’unità elettronica che incorpora il software di SD2 ed i cavi di connessione fra le due unità. L’unità meccanica è costituita dal trapano campionatore, alloggiato all’interno di un guscio di protezione solidale con il lander, da un disco rotante e da 26 piccoli forni elettrici montati sul disco rotante insieme ad un misuratore di volume.

La scatola di protezione risponde sia ad esigenze strutturali che alle necessità di preservare strumenti attuali da ogni possibile contaminazione esterna. Il trapano campionatore è un dispositivo che pratica la perforazione del terreno e la raccolta dei campioni: ha un diametro esterno di 12 mm e può estendersi al di fuori del suo contenitore per un massimo di circa 60 cm. Considerato però che la base del contenitore si trova al di sopra della piastra di base del lander e che q uesta a sua volta è sollevata rispetto al terreno per la presenza delle zampe del lander, si conclude che la quota massima raggiungibile con la perforazione è dell’ordine di 25 cm.

È possibile programmare e misurare la quota che si vuole raggiungere a cui effettuare la raccolta del campione agendo sul motore che regola la traslazione e impostandone opportunamente la velocità e il tempo di azionamento. La capacità di penetrazione è regolata dal motore di rotazione e dai suoi differenti livelli di velocità e a coppia, che vengono scelti volta a volta in base alla (presunta) natura del suolo cometario. Entrambi i motori, di traslazione e rotazione, sono del tipo “a secco”, non potendosi utilizzare lubrificazione fluida, date le condizioni operative sulla cometa: vuoto spinto e microgravità. I taglienti del trapano sono stati realizzati con una miscela di diamanti policristallini, capaci di perforare materiali anche molto duri. Per la verità questo caso è assai improbabile ma è stato messo in conto, data la scarsità delle informazioni sulle effettive proprietà meccaniche del suolo.

Posizione, forma e geometrie dei taglienti sono state individuate ed ottimizzate con simulazioni teoriche e test strumentali, per massimizzare la capacità di taglio a fronte della bassissima spinta verticale imposta (100 newton) e del basso consumo di potenza prescritto (14 watt allo spunto). La scelta di separare la traslazione della rotazione, dotando così il trapano di due gradi di libertà, è dovuta alla necessità di poter predisporre di un alto numero di combinazioni traslazione/ rotazione per affrontare tutte le situazioni che si possono incontrare sulla cometa.

O almeno gran parte di esse. Per lo stesso motivo si è deciso di rendere indipendente l’azionamento del dispositivo di carico e servizio dei campioni Sampling Tube, dagli alti attuatori, dotandolo di un sistema elettromagnetico dedicato. Questo dispositivo consiste in un tubicino campionatore di 5 mm di diametro azionato da un meccanismo elettromagnetico (come detto, dedicato) che raccoglie i campioni e li deposita uno alla volta nei fornetti disposti sul carousel, un disco rotante equipaggiato con motori passo passo e un resolver che fornisce il dato relativo alla posizione dei fornetti.

I fornetti, che rappresentano l’interfaccia tra il materiale raccolto e gli strumenti scientifici, vengono riscaldati a temperature diverse a secondo delle indagini che si intende fare: dieci, i Medium Temperature Owen sono equipaggiati con un prisma ottico di zaffiro e raggiungono 18°C, mentre gli altri sedici, gli High Temperature Owen senza finestra, arrivano a 800°C. Il volume del campione raccolto viene misurato da un dispositivo, il Volume Checker, che utilizza per la misura una sbarretta traslante spinta nel fornetto, la cui posizione viene percepita da un sensore di spostamento.

Questo sistema consente anche di avere una distribuzione omogenea del materiale sulle finestre ottiche nei fornetti equipaggiati con il prisma ottico. I fornetti ad alta temperatura, invece, sono chiusi da un dispositivo di bloccaggio e Tapping Station che collega il fornetto con il sistema per il trattamento del gas. La fase più delicata e complessa dell’attività di SD2 è quella di campionamento che si svolge seguendo una ben precisa procedura illustrata nel seguito. Per la prima cosa si dispiega il trapano facendolo uscire dall’alloggiamento che lo contiene.
L’operazione avviene per rotazione e scorrimento lungo due guide per la cui realizzazione è stato usato l’inver (una lega di ferro e nichel, con tracce di carbonio e cromo) che, in verità del suo bassissimo coefficiente di dilatazione termica, garantisce alta precisione anche in presenza di grandi variazioni di temperatura, quale è il caso dell’ambiente cometario.

Raggiunta la quota a cui si è deciso di effettuare il prelievo, il trapano viene ritratto per 1 mm per consentire l’estrusione del tubo campionatore. Si fa quindi ruotare il trapano per qualche istante, premendolo contro la base del foro in modo che il campionatore, con un procedimento analogo a quello di estrazione del torsolo di una mela, possa riempirsi di materiale. Completata l’operazione, si comanda la risulta finale sino al raggiungimento di carousel. In questa fase si prenota per la sola traslazione, rinunciando alla rotazione in quanto il foro è già stato praticato dalla stessa in fase di penetrazione. Da quanto detto si riconosce che la scelta di integrare il sistema di campionamento nel trapano è vincente rispetto a quelle che disaccoppiano le due funzioni, in quanto consente ad un tempo di effettuare la raccolta del campione alla quota desiderata (e misurata) e di impedire il collasso della parete del foro durante la fase di campionamento.

Una volta risollevato il trapano si comanda una rotazione del disco di entità tale da portare il fornetto designato sotto la punta del trapano e si procede allo scarico del campione nel fornetto generando un effetto pistone con la parte centrale del tagliente preservandolo così da possibili contaminazioni. Una successiva rotazione del piatto porta il fornetto e quindi il campione nella posizione adatta per essere analizzato dallo strumento prescelto, presente sul lander. SD2, infatti interagisce con tre strumenti scientifici dedicati all’analisi dei campioni: COSAC, PROLEMY e Civa.

COSAC è un analizzatore dei gas sviluppati nel riscaldamento, progettato per identificare molecole organiche complesse, a partire dagli elementi che lo compongono, PTOLEM è un secondo analizzatore di gas che effettua misure accurate dei rapporti isotopici, di elementi leggeri e CIVA un microscopio a luce visibile accoppiato a uno spettrometro ad infrarossi che ricava informazioni sulle caratteristiche fisiche del campione quale la composizione, la struttura e l’albedo.
SD2 è stato verificato a terra in tutte le sue parti funzionali e in tutte le sue fasi operazionali, in particolare quella di presa e di rilascio dei campioni con le prove ripetute, effettuate in condizioni rappresentative di quelle cometarie: vuoto spinto e bassa temperatura (-150°C).

In fase di commissioning poi si è proceduti nel caso di diversi checkout all’azionamento del trapano e alla rotazione del carousel per i quali era imposta (e verificata) una precisione massima rispettivamente di 1/-0,5 mm per la traslazione del trapano e di ± +/-20 aremin per la rotazione del carousel mirata all’allineamento della punta dei fornetti. Proprio questo lunghissimo viaggio e le condizioni in cui poi SD2 avrebbe dovuto operare sulla cometa hanno richiesto l’adozione di soluzioni tecnologiche innovative che lo rendono attuale, anche se il progetto è costruito una quindicina di anni orsono.

Ad esempio si sono scelti passo-passo senza contatti elettrici striscianti con lubrificazione solida o autolubrificazione. In molti casi si sono sostituiti i cuscinetti a rullo con cuscinetti radenti fatti di Vespel SP3 o Teflon. Si sono selezionati sensori di posizione di natura magnetica, che in qualche caso sono stati derivati da prodotti esistenti opportunamente modificati per operare in condizioni estreme, quando non c’era la disponibilità di quelli già specializzati con le prestazioni volute.
Per il guscio di protezione si è utilizzato un composto a matrice polimerica con fibre di carbonio, scelte tra quelle usate con successo per i serbatoi criogenici, che soddisfa ad un tempo i requisiti del basso peso, della resistenza agli urti e della tolleranza ai danni.

Per lo sgelo del trapano si è usato un acciaio austenilico che non si infragilisce alle basse temperature. Tutto questo, insieme ai raffinati processi di produzione, quali ad esempio la brasatura dei prismi di zaffiro ai fornetti di platino e il bloccaggio delle viti strutturali con adesivo criogenico, testato a -195°C, fa di SD2 un gioiello della tecnologia al servizio della scienza.

SD2 e la cometa

Una volta arrivata alla Cometa Churymof-Gerasimenko, Rosetta le si è avvicinata gradualmente, raggiungendolo a distanza minima di 10 chilometri dal centro, distanza alla quale il lander è stato rilasciato per effettuare un atterraggio morbido su un sito scelto per le sue caratteristiche di dolce conformazione e buona illuminazione. Le immagini prese da Rosetta durante la fase di discesa mostrano chiaramente SD2 il cui involucro sporga rispetto alla parte superiore del lander e questo fino al momento del contatto morbido al suolo. Purtroppo però, il mancato funzionamento degli arpioni ha creato una soluzione imprevista: il lander non si è ancorato al suolo e ha fatto una serie di balzi, prima di fermarsi in un luogo sconosciuto con un assetto diverso da quello nominale.

Nonostante la precarietà della situazione si è deciso di procedere con la prima sequenza delle attività scientifiche, utilizzando l’energia fornita dalla batteria primaria progettata per funzionare 72 ore. Tutti gli strumenti imbarcati sono stati attivati, compreso SD2, che è stato azionato per ultimo, perché non considerato rischioso. Si è deciso di utilizzare tra quelle programmate una procedura che prevedeva l’estensione del trapano (a raccolta di un campione), la retrazione del trapano, la rotazione del carousel fino a portare sotto la punta del trapano il fornetto designato, uno di quelli ad alta temperatura.

Il deposito del campione nel fornetto e la rotazione del disco per collocare il fornetto in corrispondenza di COSAC.

***** E così è stato, come rileva dalla telemetria trasmessa a Terra che dice che il trapano ha raggiunto la quota di 46,9 cm al di sotto della piastra d’appoggio, traslando con una velocità di 7mm, ha effettuato 16 operazioni di carotaggio ed è risalito con la velocità di 13 mm /min. A sua volta il carousel ha fatto una prima rotazione di 144° e una seconda di 180° C, con la precisione voluta. L’operazione quindi, è stata eseguita in modo nominale, ma va detto subito che questo non garantisce che è il campione sia stato raccolto, perché non ne abbiamo l’evidenza: da un lato infatti il fornetto utilizzato era del tipo privo di “finestra” e quindi non è stato possibile ottenere un’immagine del campione depositato, dall’altro COSAC non ha avuto la possibilità di indirizzarlo.

E’ stato fatto un tentativo per vedere se era almeno possibile individuare la traccia del contatto del trapano con il suolo. Per far questo si è utilizzata un’immagine stereoscopica della zona sottostante il lander, presa da uno strumento, ROLIS, che è dotato di una telecamera miniaturizzata per imaging ad alta risoluzione. Purtroppo non solo non è stato possibile individuare la presenza di un contatto, ma, anzi, dalla ricostruzione della quale sembra di poter concludere che la distanza da suolo e dalla base del lander è di parecchio maggiore della lunghezza del trapano esteso.

Secondo se ne deduce che la probabilità di aver raccolto del materiale è davvero molto bassa e questo è dovuto alle condizioni non nominali in cui si trovava il lander quando SD2 è stato azionato. Ma tutto ciò, anche se deprecabile, nulla toglie all’eccezionalità della missione. Rosetta in generale è di SD2 in particolare. Con Rosetta l’Europa ha dimostrato per la prima volta, di sapere effettuare la discesa e l’atterraggio morbido su una cometa tra l’altro di conformazione particolarmente critica. Con SD2 ha dimostrato inoltre di poter disporre di un sistema di perforazione e campionamento capace di operare a distanza planetaria, in ambienti estremi e con precisioni esasperate, uno strumento che quindi si candida per operazioni analoghe su altri corpi extraterrestri.

Il fatto ch è SD2 sia stato ideato costruito e gestito dal nostro paese non può che renderci particolarmente orgogliosi.

Ispirato a "Le Stelle"


La natura

A livello subatomico la natura si rifiuta di collaborare con noi (ce lo meritiamo!) Visto che la stiamo saccheggiando!!!!. Una larghissima parte di essa ci sfugge. Abbiamo cosi' una visione mutilata di essa ,con principi,leggi e dimensioni che ci sfuggono. Ogni tanto qualche studioso_ricercatore illuminato vede qualche piccolo barlume di luce,ma e' poca cosa,visto che ci stiamo autodistruggendo. Chissa' cosa non vediamo !!! Stiamo camminando bendati e gran parte delle delle cose aliene sono vicinissime a noi ma non le vediamo ne' percepiamo. Siamo quindi fuori dal grembo di madre natura, perche' siamo in malafede,siamo figli degeneri che non abbiamo nessun rispetto per essa e per noi e che quindi inquiniamo senza nessun criterio... .... Solo un'alta scienza_bene usata,forse, ci puo' aiutare

copyright (c) di giovanni valentini


Museo Permanente e alcuni soci scellerati

Han tenuto una Conferenza di Astronomia gestita da un tecnico del settore. Non si sono accorti gli scellerati che tra i soci c’è uno studioso di Astronomia_Cosmologia da 50 anni che, casomai, andava coinvolto direttamente e ufficialmente alla Conferenza. Anche perché si da il caso che tale Socio sia all’avanguardia internazionale del settore? Ignoranti!!!! Avreste sentito un altro aspetto del Settore e una musica nuova per le vostre orecchie!! Facendo così non si va molto lontano!!


Prova spazio tempo

di Giovanni Valentini

Io e un mio amico sincronizziamo gli orologi. Io mi siedo e aspetto, lui parte a piedi da lontano e viene verso di me. Io mi muovo nel tempo, lui si muove nello spazio. Al suo arrivo i nostri orologi non sono più sincronizzati.

Per una differenza infinitesimale perché il moto nello spazio rallenta il tempo. Questa differenza sconvolgente è contenuta nelle equazioni einsteniane ed è esatta. Prima di lui nessuno al mondo aveva previsto che una cosa del genere potesse accadere.

(Pubblicato più volte su facebook) Copyright (c) di giovanni valentini


Che cos’è il tempo?

di Giovanni Valentini

Che cos’è veramente il tempo? E’ un mistero, per questo cerchiamo di misurarlo con orologi o strumenti sempre più precisi, come quello al Cesio che è il più preciso di tutti (9 miliardi 192 milioni 631 mila 170 tic al secondo) con tali vibrazioni subatomiche esso scandisce il ritmo del mondo.

Il tempo è un ritmo ripetitivo da sempre, come l’arco del giorno, e della notte, come il giro della Terra intorno al Sole (365 giorni), eccetera.

Ma cosa misuriamo veramente? Einstein capì che questa concezione del tempo aveva profonde lacune. Il passato, il presente e il futuro potrebbero essere un’illusione e non un aspetto assoluto del tempo!

Con questa concezione sconvolgente egli sgretolò la visione di Newton sulla visione della realtà. Ribadiamo ancora: che cosa misuriamo veramente? Per dare un senso all’interpretazione della realtà e della struttura cosmologica universale, egli fondò lo Spazio-Tempo che è una struttura quadridimensionale rivoluzionaria che mette un nuovo ordine alla nostra interpretazione del mondo.

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"IN UN PICCOLO UMILE FIORE DI CAMPAGNA CHE FIORISCE C’E’ L’INTERO UNIVERSO!"

pensiero di Giovanni Valentini a 10 anni, pubblicato più volte su facebook


PARTICELLA Xì Scoperta al CERN

Scoperta al Cern la particella Xì,inseguita da anni. Mai vista una simile, aiuta a capire la colla che unisce la materia. Vista dall’esperimento chiamato Lhcb, la particella appartiene alla famiglia dei barioni, la stessa di cui fanno parte protoni e neutroni che costituiscono la materia visibile, e come tutti i barioni composto da tre quark, come prevede la teoria di riferimento della fisica chiamata Modello Standard. Tuttavia nei barioni noti finora si trova al massimo un solo quark pesante, mentre la particella Xì ha due quark pesanti.

“E’ la prima volta che si osserva una particella simile,un barione con due quark “pesanti”, ha detto Donatella Lucchesi, ricercatrice dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn). “Osservare una particella del genere-ha detto ancora Donatella Lucchesi è stato possibile grazie alle grandissime quantità dei dati che sta producendo l’accelleratore Lhc.

Questo –ha rilevato- permette di raggiungere un obiettivo non facile, come è riprodurre la materia in tutti i suoi dati disponibili. Della particella Xì la chiave per capire la ‘colla’ della materia, la particella Xi promette di essere una chiave senza precedenti per scoprire i segreti della ‘colla’ della materia, ossia il comportamento delle forze che agiscono nel mondo dell’infinitamente piccolo.

Per il nuovo coordinatore della collaborazione Lhcb , l’italiano Giovanni Passaleva, c’è grande speranza nelle nuove conoscenze che la particella Xi potrà rendere possibile “Trovare un bosone con due quark pesanti - ha rilevato- è di grande interesse perché può fornire uno strumento unico per approfondire la cromodinamica quantistica, ossia il campo di ricerca che studia come l’intensità delle forze si riduce quando le distanze tra le particelle diventano molto piccole e che si chiama così in riferimento alle otto cariche che prendono il nome dai tre colori che descrivono i quark rossi,gialli e blu.

E’ un campo di ricerca molto importante grazie alle ricerche inaugurate nel 1963 dal fisico Nicola Carrabba con il teorema che porta il suo nome, l‘Angolo di Carrabba, e che ha gettato le basi per comprendere i mattoni della materia,i quark, si mescolano dando origine alle particelle elementari.