martedì 17 ottobre 2017

Rivoluzione nell'astronomia: onde gravitazionali da scontro di stelle.


Per la prima volta nella storia è stata rivelata un'onda prodotta dalla fusione di due stelle di neutroni e captata, dalle onde radio fino ai raggi gamma, la radiazione elettromagnetica associata. Il traguardo apre a numerose nuove scoperte.

L’astronomia sta per essere rivoluzionata. Per la prima volta nella storia, infatti, è stato catturato il segnale generato dalla fusione di due stelle di neutroni, così dense da costituire uno stato estremo della materia. Un traguardo reso possibile dai rivelatori a onde gravitazionali Ligo e Virgo e da 70 telescopi da Terra e spaziali, che aprono le porte a una vera e propria cascata di scoperte scientifiche. Grazie a queste rivelazioni, ad esempio, potrà essere confermata la teoria della relatività di Einstein che, oltre un secolo fa, sosteneva che le onde gravitazionali viaggiassero alla velocità della luce. Ma sarà anche possibile svelare il processo che porta alla formazione di metalli pesanti come oro, platino e uranio.

Astronomia "multimessaggero". 
Nello specifico è stata rilevata un'onda gravitazionale prodotta dalla fusione di due stelle di neutroni ed è stata captata, dalle onde radio fino ai raggi gamma, la radiazione elettromagnetica associata alla poderosa esplosione avvenuta durante il fenomeno. Quello registrato è il primo evento cosmico nel quale vengono osservate sia onde gravitazionali che elettromagnetiche, avviando così l'era dell'astronomia "multimessaggero". Di fatto di una "nuova" disciplina che sfrutta osservazioni basate su segnali di tipo diverso e che estende notevolmente il nostro modo di "vedere" e "ascoltare" il cosmo. La scoperta è stata realizzata grazie alla sinergia tra le osservazioni nella banda elettromagnetica, realizzate da 70 telescopi a terra e nello spazio, e due osservatori: il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory(Ligo) negli Stati Uniti e il rilevatore europeo Virgo, che si trova nel nostro Paese e al quale l'Italia partecipa con l'Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn). 

L’esplosione.
La fusione delle stelle di neutroni è avvenuta alla distanza di 130 milioni di anni luce dalla Terra, nella periferia della galassia NGC 4993, nella costellazione dell'Idra. Dall'esplosione è cominciata la corsa dei due segnali, che fisici e astrofisici sono riusciti a captare anche grazie a un lampo gamma avvistato dal satellite Fermi della Nasa, al quale l'Italia partecipa con l'Agenzia spaziale italiana (Asi). Un'avvistamento che ha consetito di fare una grande scoperta: la luce del lampo, stando alle rilevazioni, sarebbe arrivata 1,7 secondi dopo la registrazione dell'onda gravitazionale. Una differenza "calcolata in un numero estremamente piccolo" che confermerebbe che le due velocità sostanzialmente si equivalgono, dando ragione ai calcoli di Einstein nella sua teoria della relatività.

Svelato il mistero della genesi dei metalli pesanti.
L'osservazione della fusione della coppia di stelle di neutroni ha permesso agli astrofisici di cominciare a comprendere anche come si formano nell'universo i metalli più pesanti, come oro e platino. Dopo aver captato le onde gravitazionali e il lampo gamma, gli astrofisici sono riusciti ad individuare la posizione e puntare i telescopi spaziali in direzione delle due entità che sono così dense da essere considerate l'anticamera dei buchi neri. In questo modo sono riusciti a registrare la fusione della coppia di stelle nella luce visibile osservando i segnali spia della formazione dei metalli pesanti.

L'annuncio in contemporanea in Italia, 
Europa e Usa. L'annuncio della nuova fondamentale scoperta, in cui l'Italia ha giocato un ruolo fondamentale, è stato dato in contemporanea nel corso di tre conferenze stampa simultanee organizzate a Washington dalla National Science Foundation, in Germania dall'Osservatorio Europeo Australe (Eso), e a Roma dal Miur in collaborazione con l'Infn, l'Istituto nazionale di Astrofisica e Asi, e alla presenza della ministra dell'Istruzione, Valeria Fedeli.

Risultati senza precedenti.
Secondo Gianluca Gemme, coordinatore nazionale del rivelatore Virgo per l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), quelli presentati il 16 ottobre sono risultati "senza precedenti". Per il fisico, infatti, la scoperta delle onde gravitazionali "è stata un momento storico, ma la ricchezza delle osservazioni venute in seguito è ancora superiore perché il numero di strumenti e di comunità scientifiche coinvolti in questa nuova osservazione non ha precedenti. Credo sia un fatto unico". 

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Immagine –  fusione tra due stelle di neutroni, immaginata in un’elaborazione grafica (Robin Dienel / Carnegie Institution for Science)

Viviamo nell’era d’oro della comunicazione e della ricerca, la tecnologia e la scienza ci aprono sempre di più le porte verso la comprensione di questo universo in cui viviamo le nostre brevi vite. Quando si parla di Tempo e Spazio, è meglio fissare alcuni punti per capire bene grandezze che sono fuori dal nostro vivere quotidiano. La durata media di una vita umana è di 79 anni, l’homo sapiens (la nostra specie) è comparsa sulla Terra tra i 200 e 300 milioni di anni fa (secondo le ultime scoperte), il nostro pianeta ed in particolare il nostro sistema solare ha iniziato la sua esistenza 4,5 miliardi di anni fa.
130 milioni di anni fa, quando ancora sulla Terra c’erano i dinosauri, due stelle di neutroni sono entrate in collisione e il segnale di questo scontro è giunto a noi solo il 17 Agosto del 2017! 


La notizia resa pubblica ieri dalla NASA è la seguente:
Il 17 agosto 2017, l’osservatorio LIGO negli Stati Uniti d’America, insieme con l’Interferometro Virgo in Italia, hanno rilevato onde gravitazionali che hanno raggiunto la Terra. Questo è il quinto evento gravitazionale osservato ed è stato chiamato GW170817. Circa due secondi più tardi, due telescopi spaziali, il Fermi della NASA e INTEGRAL dell’ESA, hanno rilevato un (GRB) lampo di luce gamma corto dalla stessa area del cielo.
Per la prima volta nella storia dell’osservazione dell’Universo è stata registrata un’onda gravitazionale prodotta dalla fusione (coalescenza) di due stelle di neutroni e per di più è stato possibile osservare l’evento tramite numerosi telescopi spaziali e terrestri. Tutto chiaro? Purtroppo non proprio, alzi la mano chi nella sua vita ha sentito termini quali onde gravitazionali o stella di neutroni, forse in qualche canzone di Franco Battiato o in un episodio di Star Trek!
Cerchiamo di capire meglio la notizia presentando i soggetti della scoperta.
Stella di neutroni: una stella composta da gas di neutroni liberi, in cui al suo interno gli elettroni sono ridotti a densità così elevate che cominciano a combinarsi con i protoni e a formare neutroni.
Rappresentazione “elementare” di un atomo
In un atomo, normalmente, gli elettroni si trovano molto distanti dal nucleo e l’atomo è praticamente “vuoto”.  In una stella di neutroni, la pressione è così grande da riuscire a spezzare i nuclei in protoni e neutroni. Gli elettroni si trovano così vicini ai protoni da fondersi con essi, formando altri neutroni. Una stella di neutroni si forma all’interno del residuo stellare dell’esplosione della Supernova (l’esplosione di una stella massiccia, sono quelle stelle che si contraddistinguono per via del colore spesso tendente al blu). La densità di una stella di neutroni è tale che a quella densità il Sole verrebbe ad avere un raggio di circa una decina di chilometri.
Onde gravitazionali: increspature nello spazio e nel tempo, create da masse in movimento, emesse durante i momenti finali della fusione di oggetti celesti composti da materia superdensa (oggetti molto massicci) come ad esempio possono essere buchi neri o stelle di neutroni.

Gamma Ray Bursts (GRB): sono fenomeni di emissione rapida e intensa di raggi gamma ma anche di altre radiazioni energetiche. Si tratta di rilasci di energia molto più potenti rispetto alle radiazioni emanate dalle galassie che li ospitano e la loro durata può andare da qualche millisecondo a qualche minuto. Per convenzione, fino a 3 secondi si parla di short GRB (lampo di luce gamma corto, come quello registrato nella fusione delle due stelle di neutroni) mentre per tempi superiori si parla di long GRB (di questi ultimi ancora si dibatte sulla loro origine).
La NASA ha rilasciato un video (una riproduzione artistica) per rappresentare visivamente la fusione delle due stelle di neutroni.
Questa importante e storica scoperta ha avuto anche un forte e valido contributo dall’Italia. Vi propongo quindi un video di come i ricercatori italiani hanno vissuto l’evento, la notizia raccontata dai protagonisti: scienziate e scienziati dell’Inaf (Istituto Nazionale di Astrofisica) che vi hanno contribuito.

Le Fake News dei Media Mainstream!!!