Onde gravitazionali captate anche in Italia

28 09 2017

     Prosegue il cammino verso una maggiore conoscenza dell’Universo. Ieri, all’apertura del G7 della Scienza a Venaria Reale (TO), è stato dato l’annuncio della rilevazione di un nuovo evento di onde gravitazionali. Questa volta le onde, oltre che dagli interferometri gemelli statunitensi di LIGO (uno a Livingstone, in Louisiana, e l’altro a Hanford, Washington), sono state registrate anche in Italia dall’interferometro del progetto europeo Advanced VIRGO, situato a Cascina vicino Pisa e costruito in collaborazione tra l’Istituto nazionale di fisica nucleare (INFN) e il CNRS francese. È la quarta volta che si rilevano onde gravitazionali, ma disporre di tre interferometri che lavorano in parallelo consente una maggiore individuazione della sorgente delle onde ed una migliore raccolta ed elaborazione dei dati.

     I dati statunitensi e quelli italiani sono concordi: l’onda gravitazionale ha attraversato l’intero pianeta Terra ed è stata emessa dalla fusione turbinosa di due buchi neri, dalle dimensioni rispettivamente di 25 e 31 masse solari, lontani dalla Terra circa 1,8 anni luce. Secondo gli studiosi, la massa complessiva del nuovo buco nero sarebbe di 53 masse solari e non 56 perciò la materia equivalente a ben tre masse solari si sarebbe convertita in onde gravitazionali e, forse, in qualche altra cosa.

     Il G7 Scienza è iniziato con un annuncio sensazionale quindi, frutto della collaborazione tra le due grandi infrastrutture tecnologiche statunitensi ed europee che aumentano il potenziale di ricerca per una maggiore comprensione dei fenomeni dell’Universo.

     I dati raccolti consentono anche di orientare opportunamente le parabole dei vari osservatori sparsi in diversi luoghi della Terra, soprattutto quelli sulle Ande sudamericane.

     Le onde gravitazionali sono il frutto delle increspature causate da eventi catastrofici che coinvolgono enormi masse nell’Universo, con effetti su quattro dimensioni: le tre dello spazio e il tempo, quindi si ha un’unica nuova dimensione, lo spazio-tempo, prevista insieme alle onde gravitazionali circa un secolo fa da Albert Einstein nella teoria della relatività generale.

Per approfondire, alcuni video: TeleGalileo dentro l’interferometro Virgo di Cascina. Terza rilevazione di onde gravitazionali per LIGO. Superquark: onde gravitazionali.




Abbondanza degli elementi chimici nell’Universo visibile

26 03 2017

     Tralasciando la materia oscura di cui si sa ben poco, altrimenti non sarebbe più definita “oscura”, diversi gruppi di studio hanno fatto una stima, supportata da numerosi calcoli, dell’abbondanza dei vari elementi chimici che costituiscono la materia “ordinaria” dell’Universo, cioè la materia “barionica” formata da protoni, neutroni ed elettroni. Questa materia costituirebbe solo una piccola parte dell’Universo conosciuto. I dati sui quali concorda la maggior parte degli studiosi, che si possono reperire nelle pubblicazioni cartacee e in quelle digitali riguardano anche la Via Lattea, la nostra Galassia.

     Nella tabella e nell’areogramma ci sono i dieci elementi più comuni dell’Universo visibile e della Via Lattea misurati in in % in massa (Dati ricavati da: Ken Croswell, Alchemy of the Heavens, 1996, riferiti alla nostra Galassia; Focus Scienza, luglio 2012, riferiti all’Universo). Rispetto all’idrogeno e all’elio, tutti gli altri elementi messi insieme, arrivano al 2% circa, perciò quasi invisibili sull’areogramma.

     L’origine di questi primi dieci elementi risale a periodi diversi della storia dell’Universo, datata quindici miliardi di anni. Il primo elemento a formarsi dal “nulla” o meglio dal Big Bang che diede origine allo spazio-tempo, fu l’idrogeno 15 miliardi di anni fa. Poco dopo, negli scontri tumultuosi fra gli atomi di idrogeno originati in questo enorme cataclisma, iniziò a formarsi l’elio. Per alcuni (?) successivi milioni di anni l’Universo fu dominato da forme di energia conosciute e sconosciute, da materia oscura e da questi due elementi chimici. Solo dopo la formazione delle stelle e delle galassie si formarono gli altri elementi e, gradualmente, a mano a mano che le stelle si evolvevano fino alla loro “morte”, si formarono gli altri elementi chimici e cambiò il rapporto tra la quantità di idrogeno che diminuì fino ai valori attuali e quella di elio che aumentò fino ad arrivare ad un quarto circa del totale della materia barionica.

Vedi anche Tavola Periodica e origine degli elementi chimici, con i relativi link.




La teoria del multiverso

20 12 2015

     A mano a mano che sono stati puntati verso il cielo i primi strumenti ottici, a partire dal “cannone occhiale” di Galilei, ci sono state numerose scoperte in successione. Prima si è scoperto che il nostro pianeta non è l’unico ma uno degli otto del Sistema solare. Poi è apparso chiaro che il Sole è solo una delle centinaia di miliardi di stelle della nostra Galassia. Non solo, la Via Lattea è una dei miliardi di galassie di forme diverse che popolano il nostro Universo e che, a loro volta, sono raggruppate a decine o qualche centinaio a formare Ammassi galattici.

     Poi qualcuno ha incominciato ad ipotizzare che il nostro è solo uno dei tanti possibili universi, fino ad arrivare ad una vera e propria teoria che ormai ha molti autorevoli sostenitori: quella del multiverso. Per maggiore chiarezza, il nostro Universo viene definito “Universo visibile” o osservabile, in contrapposizione agli altri universi eventuali e per ora invisibili. Il fatto che il nostro Universo sia osservabile non significa che finisce dove possono arrivare le nostre osservazioni: forse è finito oppure no e se lo è non sappiamo fin dove arriva. Ciascuno di questi “altri universi” esisterebbe con proprie leggi fisiche. Una teoria affascinante e controversa, sia perché recente, sia per la difficoltà di ottenere prove concrete che possano sostenerla. Del resto abbiamo difficoltà anche a comprendere aspetti fondamentali del nostro Universo, ad esempio: Cos’è, che natura ha e dov’è questa benedetta materia oscura che costituisce gran parte della massa dell’Universo, che non emette luce e della cui esistenza abbiamo prove indirette, come i suoi effetti gravitazionali sulla materia circostante?

     Per molti l’idea del multiverso, allo stato delle cose, ha poca scientificità: ci vorrebbe qualche indizio concreto, controllabile dagli strumenti di cui l’umanità dispone. Ma il progresso scientifico e le nuove scoperte sono possibili se coesistono, in chi fa ricerca, studio meticoloso e immaginazione, capacità di pensare e ideare cose nuove che vanno contro la visione e il senso comune. Bisogna avere la forza di mettere in discussione le teorie precedenti e le idee dei grandi della Scienza. Del resto lo stesso Einstein (di cui quest’anno ricorre il centenario dell’elaborazione della teoria della relatività generale) riteneva erroneamente che l’Universo fosse statico e che esistesse una forza per bilanciare e impedire il collasso gravitazionale dovuto alle masse dei suoi componenti. Fu l’astronomo russo Friedmann a suggerire ciò che ormai pare ampiamente dimostrato: l’espansione dell’Universo continua, e il suo motore è l’energia sprigionata nella grande esplosione iniziale.

     Trovare prove definitive dell’attuale espansione dell’Universo è stato relativamente facile, sono bastati pochi decenni. Dimostrare l’esistenza di un multiverso, costituito da universi multipli, magari sferici, formati da Ammassi galattici, che si muovono e “galleggiano” in modo indipendente (?) in qualcosa di indefinito, sarà molto più arduo. Però sarà altrettanto difficile dimostrare che il nostro Universo è unico. Nella storia della Scienza le teorie delle cose “uniche” e magari “indivisibili”, anche a livello microscopico e nanoscopico si sono sempre rivelate false.

Vedi anche: Multiverso (video di orsobYanco su youtube).

Per approfondire: Universo e multiverso; Il multiverso; L’opinione dei fisici che non approvano l’idea del multiverso (in inglese).




Vita sì, ma quali forme?

2 09 2012

     Confesso: l’argomento di quest’edizione speciale dei carnevali della fisica e della chimica, che si terrà in collaborazione con San Marino Scienza, mi ha lasciato un po’ perplesso. Perché? “Cercando Tracce di Vita nell’Universo” si presta a numerose speculazioni di tipo filosofico e religioso, oltre che ad analisi di tipo probabilistico e offre poche certezze scientifiche. 

Lo stesso concetto di vita sulla Terra, che apparentemente è molto chiaro, in alcune forme come i virus, non trova d’accordo tutti i biologi.

In generale, tutte le forme di vita conosciute contengono le molecole DNA (acido desossiribonucleico) e/o RNA (acido ribonucleico). Il primo è responsabile della conservazione e trasmissione dei caratteri ereditari e ha la capacità di autoduplicarsi, il secondo coadiuva il DNA oppure lo sostituisce nei suoi compiti nel caso dei virus. In queste molecole “vitali”, e in tutte le altre biomolecole, il ruolo centrale è svolto dal carbonio che ne costituisce l’impalcatura grazie alla sua capacità di formare lunghe catene contenenti legami covalenti singoli, doppi o anche tripli.

Per trovare forme di vita nell’Universo si cercano queste tipologie di molecole. Ma chi può assicurarci che in altre condizioni chimico-fisiche e di radiazioni, su altri pianeti non ci siano altri tipi di molecole in grado di codificare le informazioni ereditarie e perciò alla base di altre forme di vita? Del resto fino agli anni quaranta del secolo scorso, la maggior parte degli studiosi di biologia riteneva che a codificare le informazioni genetiche che trasmettono la vita fossero gli amminoacidi. Sembrava logico: di amminoacidi nei sistemi viventi ne esistono 20 tipi diversi che si combinano a formare le proteine. Come le lettere dell’alfabeto, gli amminoacidi avrebbero potuto disporsi in miliardi di sequenze differenti per formare un codice genetico. Si scoprì che non era così perché la molecola di DNA, pur essendo formata solo da 4 differenti tipi di nucleotidi (contenenti ciascuno una diversa base azotata: adenina, guanina, citosina o timina) può contenerne migliaia in sequenza. La scoperta della struttura del DNA avvenne solo nel 1953 con Watson e Crick. Dopo la struttura, si scoprì che le informazioni genetiche sono codificate nei miliardi di differenti sequenze di basi azotate. Dalla scoperta della struttura a doppia elica spiralizzata, saranno solo 60 anni nel 2013. Quasi nulla rispetto all’età della vita sulla Terra che, per i fossili ritrovati è ormai accertato, è di circa 4 miliardi di anni! Questo ci fa capire che c’è ancora molto da scoprire sulle forme di vita terrestre e non sappiamo nulla sulle eventuali altre forme di vita che potrebbero esserci nell’immenso Universo (e se esistessero più universi? Anche su questo non abbiamo certezze). Anche l’acqua, nel suo ruolo di solvente, potrebbe essere stata sostituita da altri composti. Conosciamo le caratteristiche del nostro Pianeta e esploriamo lo spazio alla ricerca di pianeti extrasolari con caratteristiche simili, che potrebbero aver sviluppato le stesse forme di vita terrestri. Conoscendo l’età (circa 14 miliardi di anni) e non conoscendo l’estensione dell’Universo, la probabilità che ci siano molti pianeti simili alla Terra è molto alta, come pura la probabilità che ci sia la vita. Sarebbe molto, molto strano e altamente improbabile che tra i miliardi di galassie, i miliardi di miliardi di sistemi stellari e pianeti, la vita si fosse sviluppata solo sulla Terra. Capisco che per molti una cosa del genere sia ancora difficile da concepire: solo 400 anni fa, Giordano Bruno per la sua ipotesi sull’esistenza di altri mondi finì sul rogo.

     Ammettere l’esistenza di forme di vita simili o diverse da quelle terrestri su altri pianeti è solo un primo passo. I problemi per un eventuale (secondo me, quasi impossibile) contatto con la nostra civiltà sono ben altri, di natura temporale, e vanno cercati nella storia della vita sulla Terra..

     I mammiferi hanno preso il sopravvento sui rettili da circa 60 milioni di anni, gli ominidi sono comparsi sulla Terra circa 4-5 milioni di anni fa, l’homo sapiens circa 200.000 anni fa. Un’inezia rispetto ai 4 miliardi di anni della vita terrestre e all’età dell’Universo! Come se non bastasse, la capacità di osservare altri corpi celesti con strumenti l’abbiamo acquisita solo da 400 anni, e il Progetto SETI ha circa 40 anni.

     I problemi maggiori, che rendono quasi impossibile (non voglio essere categorico, per rispetto ai tanti che ci credono) il contatto con altre civiltà dell’Universo sono quelli temporali e le distanze. Ammettendo che ci siano forme di vita su migliaia di altri pianeti, la probabilità che qualcuna in questi secoli sia al nostro stesso stadio evolutivo è bassissima. È altrettanto bassa la probabilità di incrociare qualche segnale emesso milioni di anni fa. Anche se la probabilità fosse elevata, bisogna considerare la distanza, che è quasi proibitiva per comunicare! Ricordo il racconto “Gli anni luce” della serie “Le cosmicomiche” di Italo Calvino.

     “Una notte osservavo come al solito il cielo col mio telescopio. Notai che da una galassia lontana cento milioni di anni luce sporgeva un cartello. C’era scritto: TI HO VISTO. Feci rapidamente il calcolo: la luce della galassia aveva impiegato cento milioni d’anni a raggiungermi e siccome di lassù vedevano quello che succedeva qui con cento milioni d’anni di ritardo, il momento in cui mi avevano visto doveva risalire a duecento milioni d’anni fa.

     Prima ancora di controllare sulla mia agenda per sapere cosa avevo fatto quel giorno, ero stato preso da un presentimento agghiacciante: proprio duecento milioni d’anni prima, né un giorno di più né un giorno di meno, m’era successo qualcosa che avevo sempre cercato di nascondere. Speravo che col tempo l’episodio fosse completamente dimenticato; esso contrastava nettamente – almeno così mi sembrava – con il mio comportamento abituale di prima e di dopo quella data: …”   

     Però considero affascinante il Progetto di Ricerca di Intelligenze Extraterrestri e, insieme a congressi come questo di San Marino, credo possa stimolare la fantasia e l’interesse per le scienze, soprattutto nei giovani. La probabilità che porti a risultati concreti purtroppo è bassissima, anche perché alle tante difficoltà già accennate se ne aggiunge una certamente di rilievo: queste “intelligenze extraterrestri” hanno, hanno avuto o avranno intenzione di comunicare?

     L’interesse della NASA e delle agenzie spaziali di altri Paesi perciò è rivolto verso ricerche “più concrete” di tracce di vita, effettivamente verificabili. Ne è un esempio l’arrivo alcune settimane fa del rover Curiosity sul suolo marziano, impegnato a fare analisi chimiche sul suolo e a cercare e esplorare pozzi, buchi, caverne e strutture simili che possano aver trattenuto sia acqua che eventuali e probabili tracce di forme microscopiche di vita. Ne sapremo di più nei prossimi mesi. Intanto tifo per il successo di San Marino e del Quarto Congresso IAA (International Academy of Astronautics)  ”Cercando Tracce di Vita nell’Universo”.

Nella foto: il suolo di Marte ripreso da Curiosity nei giorni scorsi. Questa e tante altre foto sono state diffuse dalla NASA.

Curiosità:

Radiocronaca de “La guerra dei mondi” di Orson Welles, del 1938.

La traduzione testuale: http://ufoonline.altervista.org/mondi.htm

Pe saperne di più sul Congresso: http://www.sanmarinoscienza.org/




IDROGENO: L’ELEMENTO PIÙ ABBONDANTE NELL’UNIVERSO

1 02 2009


 

Questo elemento infatti costituisce il 95% circa della massa di tutto l’Universo. Invece nell’atmosfera che circonda la Terra costituisce meno dell’1%, infatti le sue molecole biatomiche sono di gran lunga le più leggere fra i componenti dell’aria e risentono poco dell’attrazione gravitazionale terrestre quindi si spostano verso gli strati più esterni dell’atmosfera.

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CERN: PARTITA L’AVVENTURA PER I SEGRETI DELL’UNIVERSO

30 01 2009

       

È cominciata l’avventura più ambiziosa della fisica moderna, diretta a esplorare i segreti della materia riproducendo in laboratorio gli istanti successivi al Big Bang, l’enorme esplosione che ha dato origine all’universo. Il 10 settembre 2008 è stato acceso l’acceleratore di particelle più grande e potente mai costruito, il Large Hadron Collider (Lhc) del Cern di Ginevra, costato alcuni miliardi di euro. D’ora in poi sarà un susseguirsi di eventi, alcuni dei quali potranno addirittura rivoluzionare le attuali conoscenze della natura e della materia.

I primi fasci di protoni hanno attraversato per la prima volta i 27 chilometri dell’anello dell’acceleratore in senso orario e antiorario e tutto è andato perfettamente. In questa settimana i due fasci di particelle saranno sincronizzati per essere iniettati contemporaneamente per ottenere le collisioni, a velocità prossime a quella della luce (circa 300.000 km/sec) All’inizio e per un periodo di una o due settimane queste avverranno ad un’energia bassa e nel prossimi mese, probabilmente a ridosso dell’inaugurazione ufficiale dell’Lhc prevista per martedì 21 ottobre, si aumenterà progressivamente l’energia a cinque TeV. Per i primi mesi del 2009 la macchina lavorerà a regime, all’energia di sette TeV.
Il Teraelettronvolt o TeV è un’unità di misura dell’energia usata principalmente nella fisica delle particelle.

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