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Le luci delle ‘città aliene’ come metodo alternativo della ricerca SETI

Se una civiltà aliena costruisse delle città dotate di una forte illuminazione, le generazioni future di telescopi potrebbero essere in grado di rivelarle, ottenendo così un metodo alternativo alla ricerca di civiltà intelligenti sparse nella Via Lattea.
Credit: David A. Aguilar (CfA)

Nella corsa alla ricerca di intelligenze extraterrestri, gli astronomi stanno cercando di rivelare da un lato segnali radio e dall’altro brevissimi impulsi laser artificiali. In un recente articolo, Avi Loeb suggerisce un metodo alternativo per rivelare la presenza di una eventuale civiltà aliena: l’illuminazione cittadina. Continua a leggere Le luci delle ‘città aliene’ come metodo alternativo della ricerca SETI

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Pianeti ‘freddi’ che ‘vivono’ grazie alla materia scura

Nonostante nessuno sa, almeno per ora, cosa sia effettivamente la materia scura, anche se esistono dei modelli che suggeriscono che si tratti di particelle massicce che interagiscono debolmente con la materia (wimps), alcuni ricercatori ne fanno “uso” avanzando delle ipotesi in base alle quali essa potrebbe produrre, in particolari condizioni, abbastanza “calore” da riscaldare persino un pianeta.

E’ l’idea di due fisici del FermilabDan Hooper e Jason Steffen, che hanno pubblicato una teoria dove quei pianeti che non ricevono sufficiente radiazione dalla propria stella, potrebbero essere invece “riscaldati dalla materia scura”. Secondo questo modello, la materia scura potrebbe influire anche sulla presenza di vita in questa categoria di “pianeti freddi” che si trovano al di fuori della cosiddetta zona abitabile. Il modello di Hooper e Steffen suggerisce che la materia scura venga intrappolata dalla gravità del pianeta la cui interazione con le particelle produce emissione di radiazione che va a “riscaldare”, per così dire, la superficie del pianeta. Naturalmente, l’effetto che potrebbe avere un tale processo fisico su un pianeta come la Terra è trascurabile, ma può diventare significativo in quelle regioni dello spazio dove esiste una elevata densità di materia scura. Questo processo potrebbe aprire una sorta di “nuovo canale” verso la ricerca di pianeti extrasolari. Nelle regioni più centrali della Via Lattea, la densità di materia scura è di fatto centinaia o forse migliaia di volte superiore a quella presente nel Sistema Solare ed è proprio in queste regioni dello spazio che Hooper e Steffen sperano di trovare il primo pianeta che abbia una temperatura superficiale abbastanza “gradevole”, si fa per dire, grazie all’azione dovuta alla materia scura. Una idea molto affascinante se pensiamo che mentre i pianeti “tradizionali” sono legati al ciclo evolutivo della propria stella, i pianeti “dipendenti” dalla materia scura hanno il vantaggio di vivere più a lungo, dell’ordine di qualche trilione di anni. Hooper e Steffen ammettono che, al momento, non c’è modo di rivelare questi pianeti “fortunati” ma, forse, in futuro tutto questo potrebbe diventare possibile.

ArXiv: Dark Matter And The Habitability of Planets

Sistemi planetari in formazione

Questa immagine, ripresa con la camera HiCIAO sistemata presso il telescopio Subaru, mostra un arco brillante di luce riflessa (bianco) proveniente dal disco protoplanetario del sistema stellare LkCa 15 (che si trova al centro dell’immagine mascherato da un cerchio scuro).
Credit: MPIA/Christian Thalmann

I pianeti si formano nei dischi di polvere e gas che circondano le stelle giovani. Osservare questi sistemi, significa andare indietro nel tempo ed immaginare come poteva apparire il nostro Sistema Solare più di 4,6 miliardi di anni fa. Grazie alle recenti osservazioni realizzate con il telescopio Subaru, un gruppo di astronomi guidati da Christian Thalmann hanno identificato due dischi protoplanetari associati a due giovani stelle.

E’ la prima volta che queste strutture a forma di disco, paragonabili alle dimensioni del Sistema Solare, sono state osservate chiaramente, non solo, ma è stato possibile rivelare alcune caratteristiche peculiari che sono associate alla formazione di pianeti giganti. Questi risultati fanno parte di una ricerca sistematica che ha lo scopo di cercare nuovi pianeti extrasolari e dischi protoplanetari che si stanno formando attorno alle stelle.

L’immagine mostra un disegno della forma tridimensionale del disco protoplanetario attorno alla stella LkCa 15. La luce riflessa dalle regioni più esterne del disco, in giallo, viene ripresa dalla camera HiCIAO. Le altre caratteristiche del sistema planetario sono state desunte indirettamente. Lo spazio che esiste tra la parte interna ed esterna del disco è stato prodotto, molto probabilmente, dalla formazione di uno o più pianeti che orbitano attorno alla stella e che non sono stati direttamente rivelati.
Credit: MPIA/Christian Thalmann

ArXiv: IMAGING OF A TRANSITIONAL DISK GAP IN REFLECTED LIGHT: INDICATIONS OF PLANET FORMATION AROUND THE YOUNG SOLAR ANALOG LkCa 15

Kepler al servizio della cosmologia

Il satellite Kepler potrebbe avere un secondo obiettivo: verificare l’esistenza dei buchi neri primordiali tra gli oggetti candidati della materia scura. L’obiettivo principale del satellite Kepler della NASA, lanciato a Marzo del 2009, è quello di cercare pianeti di tipo terrestre in una determinata regione della Via Lattea. Oggi, un gruppo di fisici ha suggerito il fatto che Kepler potrebbe avere anche un secondo scopo: rivelare o meno i cosiddetti buchi neri primordiali che hanno una certa massa e che potrebbero essere i costituenti principali dell’enigmatica materia scura.

ArXiv: Microlensing of Kepler Stars as a Method of Detecting Primordial Black Hole Dark Matter

TW Hydrae, un sistema solare in formazione con una ‘nube’ d’acqua

Credit: Tim Pyle, Spitzer Science Center, CalTech

Per la prima volta gli astronomi hanno rivelato in prossimità di un sistema solare in formazione una nube di vapor acqueo che risulta abbastanza fredda per formare le comete e che, a sua volta, potrebbe rifornire d’acqua i futuri pianeti. L’immagine mostra una illustrazione artistica del sistema TW Hydrae nel quale sono state realizzate le osservazioni mediante lo strumento Heterodyne Instrument for the Far-Infrared (HIFI) a bordo dell’osservatorio spaziale Herschel. Ad appena 176 anni-luce dalla Terra, TW Hydrae risulta il sistema solare più vicino nel quale gli scienziati hanno trovato diversi corpi celesti in cui è potenzialmente presente l’acqua.

ArXiv: Detection of the Water Reservoir in a Forming Planetary System

Il Sistema Solare visto dagli ET

Queste immagini, prodotte al computer, mostrano la formazione circolare di granelli di polvere e ghiaccio e rappresentano la fascia di Kuiper così come potrebbe essere osservata da qualche astronomo alieno.
Credit: NASA/Goddard/Marc Kuchner e Christopher Stark

Come apparirebbe il nostro Sistema Solare se venisse osservato da qualche civiltà aliena? E’ ciò che è emerso da uno studio condotto da alcuni ricercatori della NASA effettuando alcune simulazioni al computer relative alla formazione del disco protoplanetario. Le simulazioni relative all’interazione gravitazionale di migliaia di granelli di polvere e ghiaccio hanno mostrato come il Sistema Solare potrebbe apparire a qualche possibile civiltà aliena che, come noi, sta esplorando l’Universo alla scoperta di nuovi sistemi planetari.

I pianeti sono molto deboli per essere rivelati direttamente, ma gli ET che studiano il nostro Sistema Solare potrebbero facilmente determinare la presenza di Nettuno dato che la sua influenza gravitazionale provoca una sorta di divisione nel disco di polvere“, spiega Marc Kuchner della NASA. “Speriamo che i nostri modelli ci aiutino a rivelare pianeti extrasolari come Nettuno in altri sistemi planetari alieni“. Questi granelli di polvere hanno origine nella cosiddetta fascia di Kuiper, che si trova al di là di Nettuno, dove centinaia di milioni di frammenti di ghiaccio, incluso Plutone, orbitano attorno al Sole. Gli scienziati ritengono, infatti, che questa regione sia una sorta di versione più vecchia dei detriti presenti nei dischi osservati attorno a Vega e Fomalhaut. “Le nostre simulazioni ci permettono di vedere come il disco di polvere della fascia di Kuiper apparirebbe quando il Sistema Solare era molto più giovane” dice Christopher Stark. “In effetti, possiamo andare indietro nel tempo e vedere come il Sistema Solare sia cambiato ed evoluto, in pratica i modelli ci mostrano esso apparirebbe nei telescopi di una eventuale civiltà extraterrestre“.

ArXiv: Collisional Grooming Models of the Kuiper Belt Dust Cloud

Tutti i ‘colori’ dei pianeti

La figura mostra un diagramma ‘colore-colore’ della luce riflessa dai pianeti. Tracciando i rapporti dei colori rosso sul verde o blu sul verde, si nota che i pianeti si addensano a formare delle ‘famiglie’. La Terra si distingue facilmente dagli altri pianeti.
Credit: NASA/GSFC

Se la Terra appare incredibilmente blu, Marte mostra un color rosso forte mentre inveceVenere appare di un color bianco brillante. Gli astronomi stanno studiando un metodo per ricavare informazioni importanti analizzando i “colori” che mostrano i pianeti. Ad esempio nel caso di Marte sappiamo che è rosso a causa della presenza di una sostanza, ossido di ferro, che mostra un color rosso ruggine. E il colore blu della Terra? In realtà si tratta di un effetto di rifrazione della luce solare ad opera dell’atmosfera che diffonde i raggi blu molto più efficacemente rispetto a quelli di color rosso, facendo sì che l’atmosfera appaia così blu sia osservando dall’alto che dal basso. Probabilmente quasi tutti i pianeti mostrano una varietà di colori che sono caratteristici dell’arcobaleno. Da questo dato di fatto, gli astronomi stanno cercando di capire come ottenere dei parametri astrofisici importanti osservando i pianeti extrasolari in modo da poter discriminare se si tratta di corpi gassosi o rocciosi o, ancora, se abbiamo a che fare con pianeti di tipo terrestre.

Lucy McFadden e Carolyn Crow della UCLA hanno sviluppato un metodo molto semplice per distinguere i pianeti nel Sistema Solare basandosi proprio sui colori che essi mostrano e trovando, in particolare, che il nostro pianeta si evidenzia nettamente dagli altri. “Questo metodo ci permette di separare e discriminare i pianeti e ci fa apparire la Terra come un corpo celeste unico” spiega Crow. Ciò suggerisce che un giorno, quando avremo la giusta tecnologia per analizzare ancora più in dettaglio la luce dei pianeti, gli astronomi potranno utilizzare questo metodo per individuare i pianeti simili alla Terra. “Osservando i colori degli esopianeti potremo essere in grado un giorno di selezionarli e di studiarli più in dettaglio” dice McFadden.

Tuttavia, bisogna dire che se individueremo un esopianeta che mostrerà un colore simile al blu della Terra, ciò non vorrà necessariamente dire che sarà dotato di un cielo blu e di vasti oceani, come appunto sulla Terra, significherà solo che dovremo studiarlo più attentamente.

Alla ricerca della vita in altri universi

Da oltre cinquant’anni una delle domandi più affascinanti a cui gli astronomi cercano di rispondere riguarda il fatto se siamo soli nell’Universo, se c’è qualcuno lì fuori che attende di essere trovato. In alcuni precedenti post ho parlato del programma SETI e di pianeti extrasolari intendendo la ricerca della vita nell’Universo come noi la conosciamo, o meno, sia in termini dell’esistenza di civiltà intelligenti che di forme di vita più elementari. Ma oggi ci spingiamo oltre e ci chiediamo se questo problema si possa estendere al di fuori dell’Universo in cui viviamo, cioè se ha senso domandarsi che la vita può esistere, in qualche modo, in altri universi.

La necessità di rispondere a questa domanda nasce dal problema di capire il significato più intrinseco della costante cosmologica per cui alcuni scienziati, come Steven Weinberg e Martin Rees, hanno preso in considerazione il cosiddetto principio antropico. Infatti, se assumiamo che il nostro Universo è uno dei tanti infiniti multiversi che sono disconnessi dal nostro, ognuno dei quali è caratterizzato da proprie costanti della natura e dove l’energia del vuoto assume valori diversi, ci si chiede quale dovrebbe essere il valore della costante cosmologica affinchè in uno dei tanti universi evolva la vita. Di recente, Alejandro Jenkins ,dell’Università Statale della Florida, e Gilad Perez, del Weizmann Institute of Science in Israele, hanno introdotto una ipotesi provocativa in base alla quale l’esistenza di forme di vita intelligenti, cioè capaci di studiare i processi fisici, impone dei limiti sulle possibili leggi fisiche. “La nostra vita qui sulla Terra, e tutto ciò che conosciamo dell’Universo intorno a noi, dipende da un preciso insieme di condizioni che ci permettono di esistere“, dice Jenkins. “Per esempio, se le forze fondamentali della natura fossero state leggermente diverse, con ogni probabilità gli atomi non si sarebbero formati”, continua Jenkins. “Dunque come mai deve essere così?

Il modello dell’espansione inflazionaria, sviluppato negli anni ’80 allo scopo di risolvere alcuni problemi della cosmologia osservativa, ci dice che il nostro Universo è uno dei tanti che è emerso dal vuoto primordiale. Anche se non abbiamo modo di vedere gli altri universi è plausibile ritenere che questi abbiano proprie leggi fisiche. Dunque non sarebbe un mistero il fatto che noi viviamo in un universo, diciamo, “raro” dove le condizioni fisiche sono quelle ideali per permettere l’esistenza della vita. E’ un po’ come cercare la vita su altri mondi alieni e chiedersi come mai sul nostro pianeta esistano le condizioni giuste per lo sviluppo di forme organiche. In questo senso, Jenkins e Perez hanno provato a modificare le leggi fondamentali della fisica assumendo di “togliere”, per così dire, l’elettromagnetismo o la gravità e vedere cosa succede. In alcuni casi i risultati permettono, sia pure ipoteticamente e con condizioni decisamente differenti da quelle presenti nel nostro Universo, la possibilità che la vita possa esistere in altri universi anche se essi sono caratterizzati da complicate e differenti strutture fisiche. Il fatto poi di capire che tipo di vita ci dobbiamo aspettare è un’altra storia. Questo ci porta a chiedersi se effettivamente il principio antropico sia o meno utile quando pensiamo a ciò che il multiverso potrebbe in definitiva contenere.

Naturalmente si tratta di idee speculative, sebbene alquanto intriganti, che i cosmologi cercano di portare avanti per avere una visione più grande così come l’idea, in particolare, dell’esistenza di universi parallelirisulta a molti scienziati alquanto affascinante. Ritornando alla costante cosmologica, possiamo concludere dicendo che gli universi in cui l’energia del vuoto è molto più grande sono comuni ma si espandono troppo rapidamente per formare stelle, pianeti e la stessa vita, mentre invece gli universi il cui valore dell’energia del vuoto è troppo piccolo sarebbero rari, dunque il nostro Universo sarebbe quello ottimale dove la costante cosmologica assume un valore compatibile con quello attuale. Ma allora siamo soli? Forse i risultati di Jenkins e Perez potrebbero indicare il fatto che il nostro Universo non sia abbastanza “regolato”, per così dire, per permettere lo sviluppo della vita come si è creduto in precedenza.