L’importanza degli universi virtuali

Mentre gli scienziati di diversi campi di studio possono condurre esperimenti in laboratorio, come i fisici delle particelle con i loro grandi acceleratori o i biologi che utilizzano potenti microscopi, gli astronomi non sono in grado di studiare da vicino una stella o un pianeta. Persino i telescopi più avanzati forniscono solo immagini istantanee del cosmo in cui sono veramente pochi i cambiamenti che possono essere analizzati durante la nostra vita. Rimangono, perciò, questioni aperte, come ad esempio il problema che riguarda la formazione della nostra galassia, che cos’è la materia scura e quale sia il ruolo che hanno i buchi neri supermassicci che risiedono nel nucleo delle galassie. Nel tentativo di rispondere a queste problematiche, oggi alcuni cosmologi stanno affrontando progetti ambiziosi: creare “universi virtuali” che, grazie alle simulazioni al computer, potranno fornire preziosi indizi per comprendere l’evoluzione cosmica.

L’alba dell’astronomia gravitazionale

Forse non tutti sanno che la rivelazione sperimentale delle onde gravitazionali, avvenuta il 14 Settembre del 2015 e annunciata giovedì scorso 11 Febbraio 2016 in una conferenza stampa a Washington DC, è stata possibile grazie alla versione “avanzata” di LIGO (Advanced LIGO, a LIGO). Queste onde dello spazio, che allungano e accorciano la lunghezza dell’interferometro di una quantità incredibilmente piccola, hanno avuto origine da una violenta fusione (merger) di due buchi neri, di massa iniziale pari a una trentina di masse solari, così come riportato nell’articolo scientifico pubblicato su Physical Review Letters. Si tratta di un fenomeno accaduto in una galassia distante 1,3 miliardi di anni-luce e le “increspature” nello spaziotempo, per l’appunto le onde gravitazionali, sono arrivate qui sulla Terra qualche mese fa.

A caccia di onde gravitazionali: l’era di LIGO

Per migliaia di anni, l’astronomia è stata il teatro della luce visibile, quella stretta banda dello spettro elettromagnetico fatta di colori che sono visibili dall’occhio umano. Ma a partire dal 20° secolo, gli astronomi hanno iniziato ad esplorare altre forme di luce, dalle onde radio, all’infrarosso fino ai raggi gamma. Su un altro fronte, gli scienziati hanno costruito rivelatori di neutrini oppure osservatori per lo studio dei raggi cosmici, allo scopo di studiare l’Universo per mezzo delle particelle. Più di recente, è arrivata sulla scena un’altra branca dell’astronomia: stiamo parlando delle onde gravitazionali.

La nascita ‘in diretta’ di un buco nero

I buchi neri sono gli oggetti più enigmatici e affascinanti dell’Universo. Di essi conosciamo molto poco e, nonostante sia noto che essi esistono nelle binarie-X che nei nuclei galattici attivi, non ne abbiamo mai visto uno in formazione. Oggi, però, gli scienziati sperano di utilizzare gli esperimenti sui neutrini, come il prossimo denominato Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), attraverso i quali si spera di “assistere in diretta” alla nascita di uno di essi.

La grande G di Newton è davvero costante

Secondo uno studio condotto da oltre due decenni su una pulsar distante, la costante di gravitazione universale, sembra essere in maniera alquanto rassicurante davvero costante nell’Universo. I risultati di questo lavoro, pubblicati su Astrophysical Journal, aiutano gli astronomi a tentare di risolvere uno dei problemi più importanti in cosmologia: la forza di gravità è la stessa ovunque nello spazio e nel tempo? La risposta, almeno finora, sembra essere di sì.

Le fasi finali di una gigante in 3D

I secondi finali della vita di una stella massiccia catturati in 3D. E’ la prima volta che un modello tridimensionale di questo tipo di stelle viene costruito e potrebbe portare ad una migliore comprensione sul perchè queste stelle diventano supernovae. Credit: S.M. Couch

Le stelle giganti subiscono una morte violenta. Dopo diversi milioni di anni, esse collassano su se stesse a causa della gravità e poi finiscono per esplodere in ciò che gli astronomi chiamano supernovae. Tuttavia, le modalità di queste esplosioni stellari rimangono ancora un mistero. Oggi, però, grazie ad uno studio recente guidato da alcuni ricercatori della Michigan State University (MSU) emergono nuove risposte verso la soluzione di questo enigma astrofisico. I risultati su Astrophysical Journal Letters.

Lampi gamma da una supernova super brillante

Le magnetar sono tra gli oggetti più estremi dell’Universo. Sono estremamente compatte e hanno una massa come quella del Sole concentrata in un raggio di soli 10-20 Km. Il loro nome deriva dalla presenza degli elevati campi magnetici, i più potenti che conosciamo in natura. Credit: ESO

Astronomi del Niels Bohr Institute hanno osservato un lampo gamma di lunga durata, molto insolito, associato con una supernova super-brillante. I risultati di questo studio sono pubblicati su Nature.

CR7, la galassia più brillante dell’Universo

Illustrazione della galassia distante CR7 osservata con il VLT. Si tratta della galassia di gran lunga più brillante mai trovata nell’Universo primordiale e reca evidenza della presenza, al suo interno, di esempi di stelle di prima generazione. La galassia è tre volte più brillante della galassia distante più brillante finora rivelata. Credit: ESO/M. Kornmesser

Grazie ad una serie di osservazioni realizzate con il telescopio VLT dell’ESO, gli astronomi hanno scoperto la galassia più brillante mai rivelata che presenta delle evidenze dell’esistenza di stelle di prima generazione. Questi oggetti massicci e brillanti, finora solo previsti delle teorie, hanno prodotto i primi elementi pesanti della storia, gli elementi necessari per forgiare le stelle oggi intorno a noi, i pianeti che le orbitano e la vita come la conosciamo. La nuova galassia, chiamata CR7, è tre volte più brillante della galassia distante più brillante nota finora.

Supernovae solitarie

L’immagine mostra una animazione relativa alla luminosità della supernova osservata nel 2009 dal Canada-France-Hawaii Telescope e nel 2013 dal telescopio spaziale Hubble. Credit: Melissa Graham, CFHT and HST

Una serie di immagini molto nitide ottenute con il telescopio spaziale Hubble hanno permesso di confermare che tre supernovae, identificate alcuni anni fa, sono esplose in realtà nel vuoto più buio dello spazio cosmico che separa le galassie, essendo state scagliate via dalle galassie ospiti milioni o miliardi di anni prima. I risultati su Astrophysical Journal.

Nasty 1, una stella unica osservata da Hubble

L’immagine illustra il disco di gas che circonda una stella di Wolf-Rayet (mostrata al centro). Una stella compagna sta attirando a sé gli strati esterni della Wolf-Rayet, come mostra il ponte di materiale brillante che collega le due stelle. Questo atto di cannibalismo stellare espone il nucleo di elio della stella massiccia. Parte del materiale, tuttavia, si disperde nello spazio formando un enorme disco che non è mai stato osservato finora. Credit: NASA, ESA e G. Bacon (STScI)

Grazie ad una serie di osservazioni condotte con il telescopio spaziale Hubble, un gruppo di astronomi ha scoperto nuovi, sorprendenti indizi su una stella massiccia che sta invecchiando rapidamente. Soprannominata “Nasty 1”, da un gioco di parole che deriva dalla sigla NaSt1 con cui è classificata nel catalogo che prende il nome dalle prime due lettere di ciascuno dei due astronomi che la scoprirono nel 1963, Jason Nassau e Charles Stephenson, la stella ha mostrato un comportamento talmente strano rispetto alle altre stelle della Via Lattea. Nasty 1 potrebbe rappresentare una fase transitoria dell’evoluzione delle stelle molto massicce. I risultati appariranno su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.