Across the Universe: Tradizione … e Plutone

Astrofisica/Astrophysics, Astronomia/Astronomy, Father George V. Coyne SJ - Director of the Vatican Observatory (1978 - 2006), Fisica/Physics, Geologia/Geology, Oggetti Volanti Non Identificati (OVNI)/Unidentified Flying Objects (UFO), Osservatori Astronomici/Astronomical Observatories, Osservatorio Europeo Australe (ESO)/European Southern Observatory (ESO), Padre George V. Coyne SJ - Direttore della Specola Vaticana (1978 - 2006), Pianeti del Sistema Solare/Planets of the Solar System, Pianeti Extrasolari/Extrasolar Planets, Progetto SETI/SETI Project, Sonde Interplanetarie/Interplanetary Probes, Specola Vaticana/Vatican Observatory, Storia dell'Astrofisica/History of Astrophysics, Telescopi Spaziali/Space Telescopes, Telescopio Spaziale James Webb/James Webb Space Telescope, Vita Extraterrestre/Extraterrestrial Life, Vita intelligente Extraterrestre/Extraterrestrial intelligent Life

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La seguente colonna è stata scritta nel 2006, subito dopo che l’IAU aveva votato per nominare Pluto a Dwarf. È stato pubblicato su The Tablet nell’agosto del 2006. L’abbiamo eseguito di nuovo nel 2015, poco prima che New Horizons superasse Plutone. Ora è  recently come out of hibernation on its way to a Kuiper Belt Object encounter next January.

Explaining the voting procedure on Pluto in 2006 were Rick Binzel, Fr. Chris Corbally SJ (of the Vatican Observatory) and Jocelyn Bell BurnellSpiegando la procedura di voto su Plutone nel 2006 c’erano Rick Binzel, p. Chris Corbally SJ (dell’Osservatorio Vaticano) e Jocelyn Bell Burnell
Spiegando la procedura di voto su Plutone nel 2006 c’erano Rick Binzel, p. Chris Corbally SJ (dell’Osservatorio Vaticano) e Jocelyn Bell Burnell

Non importa ai 2.500 astronomi che frequentano dozzine di seminari e discussioni congiunte su stelle e galassie a Praga; la notizia dell’assemblea generale triennale del 2006 dell’International Astronomical Union (IAU) riguardava il cambiamento di stato di Plutone.

Le assemblee generali sono diverse dai congressi scientifici tipici. Piuttosto che concentrarsi esclusivamente sulla presentazione di risultati scientifici, il punto principale qui è decidere su tutte le definizioni arbitrarie ma necessarie che ci permettono di parlare tra loro e capire i dati di ciascuno. Ad esempio, ci preoccupiamo di modificare la definizione di latitudine e longitudine sulla Luna in modo da corrispondere alla precisione prevista della prossima generazione di veicoli spaziali lunari provenienti da India, Cina, Giappone e Stati Uniti.

Allo stesso modo, definire “what is a planet” è sia arbitrario che necessario. Come denominiamo gli oggetti appena scoperti oltre Plutone, che rivaleggia con Plutone in dimensioni? (Le regole e le commissioni per i pianeti sono diverse da quelle delle comete e degli asteroidi.) Quale comitato tiene traccia delle loro orbite e assegna i nomi alle loro caratteristiche di superficie? Quale definizione funziona per i pianeti attorno ad altre stelle?

Mi ero seduto in precedenti commissioni per la definizione del pianeta, ma sempre all’ultimo momento i nostri accordi si sono dissolti. La proposta del comitato più recente (questa volta molto più piccola, inclusi storici, giornalisti e scienziati) potrebbe già aver fallito nel momento in cui leggete queste parole; il voto finale è previsto per giovedì pomeriggio. [È fallito!]

Ma in seguito ad un incontro della Divisione III della IAU, l’angolo degli scienziati planetari della IAU, un consenso generale cominciò a formarsi attorno a una leggera modifica della proposta originale.

Per essere un pianeta, un oggetto dovrebbe essere più piccolo di una stella, in orbita attorno a una stella, ma abbastanza grande da poter assumere una forma arrotondata. (La definizione attuale parla di un approccio all’equilibrio idrostatico e di altri tali tecnicismi). Si divide poi i pianeti nel nostro sistema solare in otto pianeti “classici”, la cui gravità domina le loro regioni dello spazio, e una nuova classe di meno pianeti dominanti come Plutone.

Il nome per quest’ultimo è ancora da definire. “Pluton” è stato suggerito, ma quella parola descrive una massa di lava in geologia, ed è già la parola per Plutone stessa in molte lingue. Altre fantasiose possibilità includono “planetoide” o “plutenoide” o “plunet”, ma sospetto che in pratica li chiameremo semplicemente “pianeti nani”, per andare insieme a stelle nane e galassie nane nel bestiario astronomico. [E naturalmente, è proprio quello che abbiamo deciso.]

Aspetti più controversi riportati nelle notizie che arrivano dalla definizione originale, preoccupanti dei doppi pianeti e simili, saranno probabilmente eliminati nella definizione finale. In origine erano solo note a piè di pagina della proposta originale, in ogni caso. E tutti i problemi veramente difficili, decidere quali commissioni gestiscono i pianeti nani, incluso nominare i nuovi candidati nel sistema solare esterno, saranno lasciati a noi nella Divisione III.

Per me, la definizione ha un senso scientifico: la mia ricerca mostra una netta differenza tra oggetti piccoli ma compatti come Pluto e le pile di macerie di asteroidi. E un vantaggio di questa definizione è la sua ambiguità creativa. In risposta alla domanda, “Plutone è un pianeta?” Sarà altrettanto vero dire “sì, è un pianeta nano” e “no, è un pianeta nano”. Ciò riflette l’ambiguità della natura stessa.

Tuttavia, tutto ha un’aura di contare gli angeli su una spilla. In effetti, le posizioni trincerate di molti astronomi (e del pubblico) resistono al cambiamento e la sensazione che in qualche modo “il resto di noi” sia stato lasciato fuori dalla decisione, mi ricorda molto di ciò che la Chiesa ha attraversato durante il Vaticano II. Come la chiesa del dopo Vaticano II, l’astronomia sopravviverà … finché questi cambiamenti non diventeranno per noi una tale seconda natura, che iniziamo a pensarli come una tradizione.

La storia completa dietro la decisione Plutone può essere trovata nel secondo capitolo del nostro libro, Would You Baptize an Extraterrestrial?  newly available in paperback.

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IAU Aggiunge il Nome di Lemaître alla Legge di Hubble

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29 ottobre 2018 Robert Macke

Quest’anno ho segnato la mia prima opportunità di partecipare a un’assemblea generale dell’Unione Internazionale Astronomica. Sono state due settimane emozionanti in cui scienziati di tutte le branche dell’astronomia e della fisica dello spazio si sono riuniti nella bellissima Vienna, in Austria, per discutere delle loro ricerche e per svolgere il lavoro dell’IAU. Passeggiando per il luogo dell’incontro, si potevano vedere astronomi di tutte le strisce, provenienti da tutto il mondo, e di tanto in tanto si poteva intravedere uno dei “Grandi Nomi” in astronomia che vagava, di solito in accese discussioni con altri su alcuni argomenti importanti o altro.

Ciò che distingue l’IAU da altre riunioni scientifiche è che funge da organo di governo per quegli aspetti dell’astronomia che richiedono un accordo universale, come la denominazione di stelle e asteroidi o di caratteristiche su pianeti e lune. È stata la IAU che nel 2006 ha votato per cambiare la definizione di un pianeta, che ha portato alla “retrocessione” di Plutone sullo status di pianeta nano. Ero particolarmente entusiasta di partecipare alle riunioni di lavoro dell’IAU per partecipare a questo processo. Non ero uno dei rappresentanti nazionali: per il Vaticano, quell’onore apparteneva a p. Paul Gabor, S.J., p. Chris Corbally, S.J., e p. Richard Boyle, S.J., tutti membri dell’Osservatorio Vaticano, ma l’appartenenza generale è stata autorizzata a votare su tutte le questioni scientifiche. Per la maggior parte, questi non consistevano in nulla di importante o di controverso; la maggior parte è passata all’unanimità e non riesco nemmeno a ricordare cosa fossero.

Un problema in particolare ha creato un po ‘di entusiasmo e di discussione, e alla fine hanno deciso che la questione era troppo importante per limitare il voto ai membri presenti all’assemblea, ma piuttosto hanno esteso un periodo di votazione online per l’intera appartenenza. della IAU. Questa risoluzione ha riguardato la ridenominazione della legge di Hubble alla legge Hubble-Lemaître, riconoscendo così i contributi di Lemaître alla nostra comprensione dell’espansione dell’universo come risultato del Big Bang.

Lemaitre and EinsteinLemaitre ed Einstein
Mons. Georges Lemaître (a sinistra) con Albert Einstein. (Foto scattata a Caltech nel 1933)

Mons. Georges Lemaître era un prete cattolico dell’arcidiocesi di Leuven, in Belgio. Era anche un astrofisico e professore di fisica all’Università cattolica di Lovanio, e un contemporaneo di Albert Einstein. In un periodo in cui molti cosmologi insistevano su un modello statico di un universo statico non espansivo, Lemaître notò che la geometria della teoria della relatività generale di Einstein era più coerente con un universo in espansione, e anche il suo modello dell’universo in espansione era coerente con il redshift osservato delle galassie. Inoltre, se l’universo si stava espandendo, ha dedotto che a un certo punto nel passato, l’intero universo sarebbe stato condensato in un punto infinitamente denso, infinitamente caldo. Si riferiva a questa teoria come all’atomo primordiale, ma i suoi detrattori – in particolare Fred Hoyle – pensavano che la teoria avesse un sapore teista (se c’è un momento della creazione, ci deve essere un Creatore), e la spazzò via con il nome sprezzante, “Big Bang.”

Lemaître pubblicò lavori su questo argomento nel 1927. Hubble e Lemaître si scambiarono informazioni sul loro lavoro alla terza assemblea IAU nel 1928 e Hubble pubblicò il proprio lavoro sulla relazione velocità-distanza delle galassie nel 1929. Quando nel 1931 Lemaître pubblicò un inglese traduzione del suo articolo del 1927, ometteva intenzionalmente la sezione sugli effetti dell’espansione sulla recessione delle galassie perché “non trovava consigliabile ristampare la discussione provvisoria delle galassie radiali … che potrebbe essere sostituita da una bibliografia di carte antiche e nuove” [per esempio Hubble] “sull’argomento”.

Lemaitre at IAU in 1932.Lemaitre alla IAU nel 1932.
La quarta assemblea generale della IAU nel 1932. Lemaître è contrassegnato da una freccia.

Il periodo di votazione per la risoluzione IAU si è concluso venerdì 26 ottobre 2018 ed i risultati sono stati appena annunciati lunedì 29. Con il 78% dei voti a favore, la risoluzione è stata approvata.

Oltre a riconoscere gli ovvi e preziosi contributi di Lemaître alla cosmologia, il cambiamento del nome della legge Hubble-Lemaître ha un’altra importante implicazione per le persone di fede. I libri di astronomia saranno adattati per includere questo nuovo nome. Insieme a Gregor Mendel per la biologia, ecco un altro scienziato religioso il cui nome diventerà riconoscibile a qualsiasi studente di scuola superiore o di college che segua un corso di base in astronomia. In una cultura che predica sempre più una dicotomia tra fede e scienza, è importante avere figure che possiamo sostenere che esemplificano la compatibilità dei due. La storia è piena di esempi simili, ma la maggior parte sono nascosti, dimenticati o attivamente ignorati perché non si adattano alla narrazione.

Lemaître ha avuto un profondo rispetto per la fede e la scienza e ha riconosciuto i rispettivi ruoli e le rispettive limitazioni. Quando papa Pio XII volle proclamare la teoria dell’atomo primordiale come convalida scientifica della teologia della creazione, Lemaître – con l’aiuto di p. Daniel O’Connel SJ, il direttore dell’Osservatorio Vaticano, lo ha discusso, sottolineando l’importanza di permettere alla scienza di procedere da sola senza complicazioni teologiche e viceversa.

Lemaitre's signature in the Vatican Observatory guest bookLa firma di Lemaitre nel libro degli ospiti dell’Osservatorio Vaticano
Estratto dal libro degli ospiti dell’Osservatorio Vaticano per il maggio del 1957, durante l’incontro sulle popolazioni stellari. Le frecce indicano le firme di Georges Lemaître e Fred Hoyle. Altre firme provengono da figure riconoscibili in astronomia.

Lemaître è anche un buon esempio personale in contraddizione con la cultura odierna di estrema partigianeria e il suo effetto sulle nostre relazioni interpersonali. Lui e Fred Hoyle avevano posizioni opposte e occasionalmente antagoniste sia nella loro scienza che nella loro fede; dove Lemaître era un devoto prete cattolico, Hoyle era un agnostico che si appoggiava all’ateismo; e mentre Lemaître era un sostenitore della cosmologia del Big Bang, Hoyle sostenne un modello statico stabile e fu un critico esplicito del Big Bang. Tuttavia, hanno avuto rispetto per l’altro e in effetti sono diventati amici. Nel 1957 l’Osservatorio Vaticano ospitò un incontro su popolazioni stellari in cui entrambi i due parteciparono, e in seguito fecero insieme una vacanza di guida in tutta Europa. Dimostrano che è possibile essere fortemente in disaccordo e rimanere amici.

Per ulteriori informazioni sulla risoluzione IAU, seguire this link.

I membri della IAU votano per raccomandare di rinominare la legge di Hubble come legge Hubble-Lemaître

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iau1812 – Comunicato stampa

Voto tra i membri nazionali al 2018 GA29 ottobre 2018

Vote among National Members at 2018 GA

Un voto elettronico è stato condotto tra tutti i membri dell’Unione Internazionale Astronomica e la risoluzione di raccomandare di rinominare la legge di Hubble come la legge Hubble-Lemaître è stata accettata. La legge Hubble-Lemaître descrive l’effetto mediante il quale gli oggetti in un Universo in espansione si allontanano gli uni dagli altri con una velocità proporzionalmente correlata alla loro distanza. Questa risoluzione è stata proposta per rendere omaggio a Lemaître e Hubble per i loro contributi fondamentali allo sviluppo della cosmologia moderna.

La scoperta dell’apparente recessione delle galassie è un pilastro fondatore della cosmologia moderna e una pietra miliare della ricerca astronomica. Per riconoscere i contributi scientifici dell’astronomo belga Georges Lemaître alla teoria scientifica dell’espansione dell’Universo, e con il voto dei suoi membri, l’International Astronomical Union (IAU) ha deciso di raccomandare la legge Hubble per essere ribattezzata Hubble-Lemaître legge.

Dopo un periodo di consultazioni con la comunità astronomica, la risoluzione per suggerire di rinominare la legge di Hubble è stata presentata e discussa durante XXX General Assembly della IAU, tenutasi a Vienna (Austria) nell’agosto 2018. Tutti i membri individuali e Junior della IAU ( 11072 individui) sono stati invitati a partecipare a una votazione elettronica, che si è conclusa a mezzanotte UT il 26 ottobre 2018. 4060 hanno espresso un voto entro la scadenza (37%).

La risoluzione proposta è stata accettata con il 78% dei voti a favore e il 20% contro (e il 2% di astensione).

Uno dei ruoli della IAU è quello di promuovere scambi di opinioni e discussioni internazionali e si sforza di contribuire ai discorsi scientifici con fatti storici. Per onorare l’integrità intellettuale e la scoperta estremamente significativa di Georges Lemaître, l’IAU è lieta di raccomandare che l’espansione dell’Universo sia chiamata legge Hubble-Lemaître.

Maggiori informazioni
L’IAU è l’organizzazione astronomica internazionale che riunisce oltre 13 500 astronomi professionisti provenienti da oltre 100 paesi in tutto il mondo. La sua missione è promuovere e salvaguardare l’astronomia in tutti i suoi aspetti, compresa la ricerca, la comunicazione, l’educazione e lo sviluppo, attraverso la cooperazione internazionale. L’IAU funge anche da autorità riconosciuta a livello internazionale per l’assegnazione delle designazioni ai corpi celesti e alle caratteristiche di superficie su di essi. Fondata nel 1919, l’IAU è il corpo professionale più grande del mondo per gli astronomi.

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Contatti
Piero Benvenuti
Ex segretario generale, Unione astronomica internazionale
Parigi, Francia
Tel: +33 1 43 25 83 58
Email: piero.benvenuti@unipd.it

Madeleine Smith-Spanier
Database Manager / Assistente IAU
Parigi, Francia
Tel: +33 1 43 25 83 58
Email: smith@iap.fr

Lars Lindberg Christensen
Addetto stampa IAU
Garching bei München, Germania
Tel: +49 89 320 06 761
Cella: +49 173 38 72 621
Email: lars@eso.org

Don Giuseppe TANZELLA – NITTI

Astrofisica/Astrophysics, Astronomia/Astronomy, Città del Vaticano/Vatican City, Cristianesimo/Christianity, Father George V. Coyne SJ - Director of the Vatican Observatory (1978 - 2006), Fisica/Physics, Geologia/Geology, Oggetti Volanti Non Identificati (OVNI)/Unidentified Flying Objects (UFO), Osservatori Astronomici/Astronomical Observatories, Osservatorio Europeo Australe (ESO)/European Southern Observatory (ESO), Padre George V. Coyne SJ - Direttore della Specola Vaticana (1978 - 2006), Pianeti del Sistema Solare/Planets of the Solar System, Pianeti Extrasolari/Extrasolar Planets, Progetto SETI/SETI Project, Sonde Interplanetarie/Interplanetary Probes, Specola Vaticana/Vatican Observatory, Storia dell'Astrofisica/History of Astrophysics, Telescopi Spaziali/Space Telescopes, Telescopio Spaziale James Webb/James Webb Space Telescope, Vita Extraterrestre/Extraterrestrial Life, Vita intelligente Extraterrestre/Extraterrestrial intelligent Life

Il professor Giuseppe TANZELLA – NITTI, laureato in Astronomia presso l’Università di Bologna (1977), sacerdote dal 1987 e dottore in teologia (1991); professore ordinario di Teologia fondamentale presso la Pontificia Università della Santa Croce a Roma ed Adjunct Scholar presso il Vatican Observatory. È stato professore invitato presso la Facoltà di Filosofia della Pontificia Università Gregoriana. Si è dedicato per alcuni anni alla ricerca scientifica nel campo della radioastronomia e della cosmologia, svolgendo la sua attività come ricercatore CNR presso l’Istituto di Radioastronomia di Bologna e poi come astronomo all’Osservatorio Astronomico di Torino.

via Astrofisica: Angelo Secchi e il suo tempo, un dibattito pubblico nel 2° centenario della nascita del grande scienziato italiano – Meteo Web

Astrofisica: Angelo Secchi e il suo tempo, un dibattito pubblico nel 2° centenario della nascita del grande scienziato italiano – Meteo Web

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via Si apre la caccia ai pianeti sosia della Terra – Spazio & Astronomia – ANSA.it

Si apre la caccia ai pianeti sosia della Terra – Spazio & Astronomia – ANSA.it

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via Einstein vs Newton, così nasce la relatività generale – VIDEO – Fisica & Matematica – ANSA.it

Einstein vs Newton, così nasce la relatività generale – VIDEO – Fisica & Matematica – ANSA.it

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Una “ventata” di ossigeno per svelare l’alba cosmica e la galassia a distanza record

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SCOPERTE

Nuovo record per la galassia più antica e distante mai osservata: si trova a 13.28 miliardi di anni luce dalla Terra

 

SCOPERTE – Immaginate di poter spingere lo sguardo fino all’oggetto più distante nell’universo, cosa pensate di trovare? Gli astronomi sanno già la risposta: antichissime e deboli tracce di ossigeno. Subito dopo il Big Bang infatti l’ossigeno non era presente dell’universo e tutto era buio, ma con la nascita delle prime stelle in quella che è definita “alba cosmica” non è arrivata solo la luce, ma anche la produzione di elementi via via più pesanti, come appunto ossigeno e carbonio, che venivano liberati nel cosmo dalla morte delle prime generazioni di astri.

Una scoperta eccezionale e che spinge indietro le frontiere osservabili dell’universo, oltre a riscriverne la sua storia ed evoluzione, resa possibile dal team internazionale di astronomi guidati da Takuya Hashimoto, ricercatore sia dell’Osaka Sangyo University che del National Astronomical Observatory of Japan, che ha collaborato con Nicolas Laporte, ricercatore dell’University College London, e i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature.

le prime esplosioni dovute alle formazioni stellari hanno spinto via il gas Dalla galassia, che poi è riprecipitato dando un secondo impulso di formazione stellare. Crediti immagine: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, W. Zheng (JHU), M. Postman (STScI), the CLASH Team, Hashimoto et al

A rivelare una di queste antichissime tracce di ossigeno arrivata fino a noi dopo aver compiuto un viaggio lungo 13.28 miliardi di anni luce è stato l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), situato in Cile, che ha permesso così di osservare la galassia MACS1149-JD1 quando aveva appena 500 milioni di anni, una galassia giovanissima nata subito dopo il Big Bang. La scoperta non si è avvalsa solo del telescopio ALMA, ma anche del Very Large Telescope (VLT) dell’ESO e delle osservazioni nello spettro infrarosso dei telescopi spaziali Hubble e Spitzer.

Affinché il giovane cosmo fosse disseminato da elementi più pesanti forgiati dal cuore delle stelle è stato necessario che diverse generazioni di astri nascessero e morissero, diventando supernova. Proprio dalle esplosioni stellari infatti questi elementi sono stati liberati nello spazio interstellare, dove si sono surriscaldati e sono stati ionizzati dalla luce e dalle radiazioni massive emesse dalle stelle.

Gli atomi caldi e ionizzati, dunque, brillavano nella luce infrarossa, ma viaggiando fino a noi e per via dell’espansione dell’universo, anche la lunghezza d’onda di questa luce si è allungata fino a diventare millimetrica, cioè proprio dell’ordine di lunghezze d’onda per la cui osservazione ALMA è stato progettato e realizzato. I ricercatori hanno così misurato il cambio di lunghezza d’onda della luce e hanno scoperto l’incredibile distanza coperta dal segnale emesso dall’ossigeno. La stima della distanza è stata poi confermata dai dati raccolti da VLT, che ha analizzato le osservazioni di idrogeno neutro nella galassia. Due misure indipendenti, che hanno permesso di ottenere per la lontanissima MACS1149-JD1.

Le osservazioni sono state poi inserite in un modello informatico che ha permesso agli astronomi di determinare che se il segnale dell’ossigeno ha un’età pari a 500 milioni di anni dopo il Big Bang, la formazione stellare nella galassia doveva essere iniziata almeno 250 milioni di anni dopo la nascita del cosmo. Secondo il modello, le prime esplosioni dovute alle formazioni stellari hanno spinto via il gas dalla galassia, che poi è riprecipitato dando un secondo impulso di formazione stellare, con la produzione di astri che erano grandi tra le 50 e le 100 volte il nostro Sole ed erano molto più calde, emettendo dunque più radiazioni ultraviolette in grado di ionizzare l’ossigeno tra le stelle. Laporte ha spiegato:

“Questa galassia è stata osservata in un periodo in cui l’universo aveva appena 500 milioni di anni, ma si tratta di una popolazione stellare già matura, che implica che le stelle si fossero già formate in epoche precedenti. Grazie a questa scoperta, siamo stati in grado di utilizzare la galassia per dare uno sguardo ad un periodo precedente e completamente inesplorato della storia dell’universo, arrivando a osservare persino l’alba cosmica, cioè quando le prime galassie sono emerse dal buio”.

La maturità delle stelle osservate e dunque della galassia, come ha sottolineato Laporte, ha in effetti spostato indietro nel tempo la lancetta per la nascita delle prime galassie, fornendo una prima dimostrazione che esse esistevano in epoche precedenti a quelle delle galassie di cui abbiamo una osservazione diretta. Richard Ellis, astronomo dell’UCL e co-autore dello studio, ha commentato:

“Determinare quando l’alba cosmica è iniziata è il Santo Graal della cosmologia e della formazione galattica. Con queste nuove osservazioni di MACS1149-JD1 ci stiamo avvicinando a osservare direttamente la nascita della luce stellare e dato che ognuno di noi è fatto letteralmente di polvere di stelle, significa davvero aver trovato le nostre stesse origini”.

Il record raggiunto da ALMA però non è il primo nel suo genere. Già nel 2016 un team di astronomi guidati da Akio Inoue della Osaka Sangyo University aveva osservato tracce di ossigeno a 13,1 miliardi di anni luce dalla Terra, un record battuto appena l’anno successivo con l’osservazione di un altro segnale di antico ossigeno, stavolta da parte del team di Laporte a 13,2 miliardi di anni luce da noi.

L’unione e gli sforzi dei due team ha permesso ora di raggiungere un nuovo ed emozionante record, segnando un importante passo avanti in quello che è lo studio della prima fase della storia della formazione stellare nel cosmo. La tanto inseguita alba cosmica sembra essere sempre più vicina, proprio grazie al distante ossigeno antico, e le future osservazioni unite a quelle del James Webb Space Telescope, il cui lancio da parte della NASA è previsto nel 2020, potrebbero spingere la conoscenza umana sempre più lontano, fino all’orizzonte del nostro universo.

Un supercomputer per svelare l’alba cosmica

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SCOPERTE

Cosa è successo dopo il Big Bang? Un nuovo modello svela la nascita delle prime stelle e galassie nell’universo.

 

SCOPERTE – Un’esplosione gigantesca e violenta, così è nato il nostro universo. Ma cosa è accaduto subito dopo il Big Bang? Gli astronomi cercano da tempo di ricostruire cosa sia accaduto nei 100 milioni di anni di oscurità fino a quando le prime stelle e galassie si sono improvvisamente accese.

In loro aiuto arriva una nuova generazione di supercomputer e modelli che permettono di trovare le prime risposte. Tra questi ci sono gli studi di Michael Norman, direttore del San Diego Supercomputer Center, che sulla rivista Frontiers descrive il modello elaborato per descrivere l’alba cosmica, la fase del nostro universo in cui l’oscurità è stata diradata dalle prime stelle fino alla completa reionizzazione cosmica.

La galassia GN-108036, una delle più antiche mai osservate dai telescopi spaziali Hubble e Spitzer della NASA, nata appena 750 milioni di anni dopo il Big Bang. Crediti immagine: NASA/JPL-Caltech/STScI/University of Tokyo

Le prime stelle erano molto più grandi e brillanti di qualsiasi altro oggetto celeste mai osservato e splendevano di una luce ultravioletta cos intensa da essere in grado di ionizzare gli atomi. Un’alba cosmica, iniziata 100 milioni di anni dopo il Big Bang e proseguita per circa un miliardo di anni, in cui la materia è stata completamente ionizzata. Un periodo oscuro del nostro universo di cui sappiamo ancora poco, come ha sottolineato Norman: “Da dove sono venute fuori queste stelle? E come sono diventate le galassie che vediamo oggi, in un universo brulicante di radiazione e plasma? Queste sono le domande che ci guidano”.

Un supercomputer e un modello matematico

Domande a cui il team guidato dallo scienziato ha cercato di rispondere utilizzando un supercomputer e un modello matematico complesso, elaborando un universo virtuale cubico. Un piccolo cosmo in una scatola che viene osservato ormai da oltre 20 anni. I ricercatori hanno prima di tutto creato un codice chiamato Enzo, frutto del The Enzo Project, progettato proprio per lo studio di sistemi idrodinamici astrofisici complessi. Partendo da questo codice, gli scienziati hanno creato il codice Enzo P/Cello che ha permesso di modellizzare la formazione delle prime stelle.

Le equazioni così ottenute descrivono i movimenti e le reazioni chimiche che si sono susseguite all’interno delle nubi di gas nell’universo pervaso dalle prime luci stellari, ma anche la forte spinta gravitazionale di una massa invisibile quanto misteriosa, la materia oscura. Norman ha spiegato che “queste nuvole di puro idrogeno ed elio collassano sotto la gravità per accendere singole e massive stelle che sono centinaia di volte più pesanti del nostro Sole”.

I primi elementi dell’Universo

Nelle profondità di questi incandescenti nuclei stellari e i loro altissimi livelli di pressione si sono formati così i primi elementi più pesanti: litio e berillio. Stelle giganti e dalla vita breve, che collassando ed esplodendo in abbaglianti supernova hanno liberato i metalli pesanti nello spazio interstellare e ne hanno creati di nuovi in abbondanza, come il ferro.

Queste equazioni sono state poi aggiunte a quelle dell’universo virtuale e hanno permesso di determinare un modello per l’arricchimento delle nubi di gas con i nuovi metalli appena formati. Proprio la presenza di questi altri e più pesanti elementi ha guidato la formazione di nuovi tipi di stelle. Un processo rapido, rispetto ai termini astronomici: nel modello, in appena 30 milioni di anni tutte le stelle erano state virtualmente arricchite di metalli.

Un arricchimento chimico che però è stato lento e locale, sottolinea Norman, lasciando oltre l’80 percento dell’universo virtuale libero dai metalli alla fine della simulazione eseguita dai ricercatori.

“La formazione di stelle giganti senza metalli però non si è fermata interamente, anzi piccole galassie composte da questo tipo di stelle dovrebbero esistere dove c’è abbastanza materia oscura da riuscire a raffreddare nubi incontaminate di idrogeno ed elio”, spiegano gli autori. “Senza queste imponenti spinte gravitazionali, le intense radiazioni emesse dalle stelle esistenti avrebbero riscaldato le nubi di gas e separato le loro molecole. Nella maggior parte degli scenari, il gas privo di metalli tende a collassare formando infine un solo e supermassivo buco nero”.

La linea di raffreddamento metallica

Questo ha portato nel cosmo virtuale ad un aumento delle reazioni chimiche nelle nubi di gas, con la conseguente frammentazione della nube stessa e la formazione di stelle multiple attraverso la quella che i ricercatori chiamano “linea di raffreddamento metallica”, cioè dei tratti di densità ridotta del gas dove gli elementi combinati irradiano la loro energia nello spazio, piuttosto che tra di loro.

Un processo che ha portato alla formazione di nuove generazioni di stelle più piccole e molto più numerose di quelle precedenti. È così, spiega Norman, che nel modello sono iniziati ad apparire i primi oggetti nell’universo che potevano essere chiamate galassie: una combinazione di stelle, gas ricco di metalli e materia oscura:

“Per via delle intense radiazioni emesse dalle giovani e massive stelle, che spingevano il gas lontano dalla regione di formazione stellare, le prime galassie si sono rivelate più piccole del previsto. A loro volta, le radiazioni emesse da queste galassie hanno contribuito in modo significativo alla reionizzazione cosmica”.

La stima della fine dell’alba cosmica

Le galassie sono dunque difficili da osservare, ma così numerose da permettere la stima della fine dell’alba cosmica, cioè il momento in cui la reionizzazione del cosmo è stata completata. Per poter arrivare a questo risultato, Norman e i suoi colleghi hanno dovuto pensare fuori dagli schemi e superare le limitazioni imposte dalle simulazioni numeriche. Limiti che sono stati superati elaborando delle semplificazioni di parte dei modelli, quelle parti meno rilevanti ai fini del risultato finale.

“Questi metodi semi-analitici sono stati utilizzati per determinera più accuratamente per quanto tempo le stelle massive prive di metalli sono state create, quante di loro siano ancora oggi osservabili e il contributo che hanno dato alla reionizzazione cosmica, insieme a quello delle stelle di metalli e dei buchi neri”.

Gli autori dello studio hanno inoltre sottolineato che nelle nuove simulazioni oggi in atto ci sono delle aree di incertezza che potranno essere superate con l’impiego non solo di nuovi codici, ma anche di nuovi supercomputer con prestazioni di calcolo più potenti. Proprio i futuri modelli permetteranno di comprendere il ruolo di campi magnetici, dei raggi X o ancora della polvere spaziale nel gas in via di raffreddamento e infine della natura della materia oscura, tutti fattori che guidano la formazione stellare.

Dall’universo alla vita: percorso inevitabile o evento singolare?

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Trasmesso dal vivo in streaming il 23 ago 2018

Giovedì 23 agosto 2018 11.30 Salone Intesa Sanpaolo A3
Partecipano:
Antonio Lazcano, Biologo e Professore alla School of Sciences dell’Università del Messico;
Giuseppe Tanzella-Nitti, Professore di Teologia fondamentale presso la Pontificia Università della Santa Croce.
Introduce Tommaso Bellini, Professore Ordinario di Fisica Applicata all’Università di Milano.
Il link dell’incontro sul sito del Meeting: https://www.meetingrimini.org/default…