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Fabiana ramulosa: una pianta contro l’antibiotico-resistenza 

Un team multidisciplinare della Sapienza ha individuato in una molecola dell’arbusto originario delle pendici montuose del Cile e dell’Argentina un alleato naturale contro la resistenza agli antibiotici. L’azione antimicrobica della pianta è stata scoperta utilizzando approcci bioinformatici e screening biologici. I risultati del lavoro sono pubblicati sulla rivista Journal of Antimicrobial Chemotherapy

Fabiana densa ramulosa antibiotico-resistenza
Il composto BBN149, estratto da Fabiana ramulosa, inibisce la crescita batterica di batteri resistenti alla colistina. A destra la pianta utilizzata per l’estrazione del BBN149 la cui struttura è riportata al centro. Il grafico a sinistra riporta l’inibizione della crescita (Growth %) di un ceppo di P. aeruginosa resistente alla colistina in presenza di dosi crescenti di BBN149 e colistina (+ colistin). Si può notare che in presenza di colistina il BBN149 inibisce completamente la crescita del ceppo resistente alle concentrazioni comprese tra 125 e 31 mM, mentre non ha alcun effetto in assenza di colistina.

La resistenza agli antibiotici, o antibiotico-resistenza, è un meccanismo che deriva dal naturale sistema di difesa dei batteri nei confronti degli agenti esterni. A livello molecolare si tratta di un processo che normalmente avviene in pochi microrganismi di una popolazione batterica. Tuttavia, quando la popolazione è esposta agli antibiotici, i batteri resistenti per continuare a sopravvivere e a proliferare diffondono velocemente questa capacità a batteri diversi presenti nello stesso ecosistema.

L’antibiotico-resistenza sta compromettendo la possibilità di trattare le più comuni infezioni batteriche, mettendo a rischio anche procedure mediche ordinarie quali gli interventi chirurgici o i trattamenti chemioterapici. La situazione inoltre sta peggiorando con l’emergere di nuovi ceppi batterici capaci di sviluppare resistenza a più antibiotici (multi-resistenza) e persino pan-resistenza a tutti gli antibiotici disponibili. Basti pensare a batteri come Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Staphlylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa, che sono diffusi in tutti i paesi e mostrano resistenze multiple anche agli antibiotici indicati come ultima risorsa, limitando fortemente le opzioni di cura per i pazienti.

Per il trattamento di infezioni da batteri multi- o pan-resistenti sono stati reimmessi nella terapia vecchi antibiotici che, non essendo stati più stati utilizzati da diversi anni, possono risultare efficaci. Uno di questi è la colistina, una molecola antimicrobica entrata in disuso negli anni ‘50 e recentemente riconsiderata per il trattamento di infezioni da batteri Gram-negativi come la Klebsiella.

Oggi, un nuovo studio coordinato dalla Sapienza Università di Roma, in collaborazione con altre università e enti di ricerca italiani, ha indagato i meccanismi molecolari alla base della resistenza dei batteri alla colistina, giungendo a identificare un composto naturale in grado di disattivare l’azione dei batteri contro il farmaco.

Lo studio, risultato dell’approccio multidisciplinare di un team di chimici, bioinformatici, microbiologi e biochimici, è stato pubblicato sulla rivista Journal of Antimicrobial Chemotherapy e ha visto il supporto del MUR, della Fondazione Fibrosi Cistica e dell’Istituto Pasteur Fondazione Cenci Bolognetti.

In particolare, i ricercatori hanno osservato che la colistina si lega alla parete dei batteri, nello specifico alla loro componente lipideA del lipopolisaccaride, e ne distrugge l’integrità causandone la morte. Nei batteri che sviluppano resistenza alla colistina invece si attiva l’enzima ArnT, che modifica il lipideA rendendolo inattaccabile.

La conoscenza dei meccanismi molecolari alla base della colistina-resistenza, ha permesso quindi di identificare BBN149, un composto di origine naturale estratto dalla pianta Fabiana densa var. ramulosa, un genere di piante originario delle pendici montuose del Cile e dell’Argentina.

“Poiché in alcuni casi la colistina rappresenta l’ultima opportunità terapeutica disponibile è molto importante preservarne l’attività il più a lungo possibile” – spiega Fiorentina Ascenzioni del Dipartimento di Biologia e biotecnologie Charles Darwin della Sapienza. “Il nostro obiettivo è stato quello di trovare un composto capace di inattivare ArnT e lo abbiamo fatto attraverso lo screening di una vasta libreria di composti naturali appartenente al gruppo di Bruno Botta del Dipartimento di Chimica e tecnologia del farmaco del nostro Ateneo”.

Successivamente i ricercatori hanno confermato la funzione di BBN149 con dati microbiologici e biochimici e poi attraverso l’utilizzo di tecniche di molecular modeling, utili a simulare il comportamento della molecola.

I dati sperimentali presentati nel lavoro, da una parte confermano ArnT come target anti-colistina-resistenza, dall’altra aprono la strada allo sviluppo di adiuvanti della colistina nel trattamento di infezioni batteriche da Gram-negativi colistina-resistenti, le quali sono rapidamente aumentate da quando è stato ripristinato l’utilizzo della molecola negli antibiotici.

Fabiana ramulosa antibiotico-resistenza
Fabiana ramulosa, dalla quale è possibile estrarre una molecola, alleato naturale contro l’antibiotico-resistenza. Foto di Penarc, CC BY 3.0

Riferimenti:

A novel colistin adjuvant identified by virtual screening for ArnT inhibitors – Francesca Ghirga, Roberta Stefanelli, Luca Cavinato, Alessandra Lo Sciuto, Silvia Corradi, Deborah Quaglio, Andrea Calcaterra, Bruno Casciaro, Maria Rosa Loffredo, Floriana Cappiello, Patrizia Morelli, Alberto Antonelli, Gian Maria Rossolini, Marialuisa Mangoni, Carmine Mancone, Bruno Botta, Mattia Mori, Fiorentina Ascenzioni, Francesco Imperi – Journal of Antimicrobial Chemotherapy (2020), dkaa200, https://doi.org/10.1093/jac/dkaa200

Le piante del genere Fabiana prendono il loro nome dal vescovo Francisco Fabián y Fuero. Qui in un dipinto di Juan Bautista Suñer, olio su tela (201 x 114 cm), all’Università di Valencia. Immagine UV CC BY-SA 4.0

Testo e immagine dall’Ufficio Stampa Sapienza Università di Roma sulla molecola dalla Fabiana densa var. ramulosa, alleato contro l’antibiotico-resistenza.

GHIACCIAI MINACCIATI DAL CLIMA: SCIENZIATI A 4100 METRI PER SALVARE LA ‘MEMORIA’ DEL GRAND COMBIN

ghiacciai clima Grand Combin
Ghiacciai minacciati dal clima: foto di archivio dalla ricognizione sul Grand Combin del 2018. Credit: Riccardo Selvatico per Cnr e Università Ca’ Foscari Venezia

ICE MEMORY: STOP ALLA MISSIONE SUL GRAN COMBIN

GHIACCIAIO DIFFICILE, SCIENZIATI RIENTRATI

 

VENEZIA, 21 Settembre 2020 – Dopo tre tentativi interrotti a una ventina di metri di profondità, il team italo-svizzero di scienziati del programma Ice Memory ha dovuto lasciare questa mattina il campo sul massiccio del Grand Combin. I ricercatori hanno operato per una settimana a 4.100 metri di quota sul ghiacciaio Corbassiere. Giorni di temperature elevate, con massime sempre sopra lo zero, hanno reso più difficile del previsto l’estrazione dei campioni di ghiaccio.

Il team sul ghiacciaio era composto da 6 glaciologi e paleoclimatologi dell’Istituto di Scienze Polari del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isp), dell’Università Ca’ Foscari Venezia e del centro di ricerca svizzero Paul Scherrer Institut (Psi). Con loro una guida alpina e a valle, nel borgo aostano di Ollomont, un ricercatore a supporto.

In due punti gli scienziati hanno incontrato una transizione inaspettata, probabilmente delle ‘lenti’ di ghiaccio molto resistenti, che hanno bloccato e anche danneggiato il carotatore. Determinati a portare a termine la missione, grazie al supporto a valle, erano riusciti a far trasportare riparare in una notte la strumentazione nel laboratorio del costruttore, nei pressi di Berna.

Nel fine settimana il terzo tentativo, spostato a una decina di metri dai precedenti, si è arrestato ancora una volta attorno ai 20 metri, determinando lo ‘stop’ alle operazioni, suggerito anche dalle previsioni di instabilità meteo che avrebbero reso difficile per i prossimi giorni un rientro a valle in sicurezza.

Rinviato a una futura missione, dunque, l’obiettivo di prelevare tre carote di ghiaccio, veri e propri archivi della storia climatica della regione alpina da analizzare e conservare per le prossime generazioni di scienziati.

“L’acqua ha complicato le operazioni. Non ci aspettavamo di trovare il ghiacciaio in queste condizioni – afferma Carlo Barbante, direttore dell’Istituto di Science polari del Cnr e docente all’Università Ca’ Foscari Venezia – dovremo cambiare metodo di perforazione, sperando di non essere arrivati troppo tardi e di riuscire per la prima volta ad estrarre una carota di ghiaccio completa dal Grand Combin, in un’area in cui la calotta raggiunge i 70 metri di profondità”.

Negli ultimi 170 anni il ghiacciaio Corbassiere ha perso circa un terzo della sua area, con un arretramento della lingua glaciale di circa 3,5 chilometri.

Parte dei campioni che gli scienziati volevano prelevare era destinato alla ‘biblioteca dei ghiacci’ che il programma internazionale Ice Memory creerà in Antartide. Ice Memory è una corsa contro il tempo per portare al sicuro questi archivi, mettendoli a disposizione delle future generazioni di scienziati.

Comprendere il clima e l’ambiente del passato permette di anticipare i cambiamenti futuri. I ghiacciai montani conservano la memoria del clima e dell’ambiente dell’area in cui si trovano, ma si stanno ritirando inesorabilmente a causa del riscaldamento globale, ponendo questo inestimabile patrimonio scientifico in pericolo.

Quella sul Grand Combin è stata la prima di una serie di spedizioni finanziate dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (con il Fondo Integrativo Speciale per la Ricerca, Fisr) che proseguirà con i ghiacciai italiani del Monte RosaMarmoladaMontasio e Calderone.

È possibile sostenere l’impegno dei glaciologi partecipando alla campagna di crowdfunding lanciata dall’Università Ca’ Foscari Venezia: https://sostienici.unive.it/projects/la-memoria-dei-ghiacciai

Per saperne di più sul progetto: https://www.icememory.it

Per gli aggiornamenti provenienti dai ricercatori sul campo: Facebook e Twitter.

Il team: Margit Schwikowski (team leader, Psi), Theo Jenk (Psi), Thomas Singer (Psi), Jacopo Gabrieli (Cnr/Ca’ Foscari), Fabrizio de Blasi (Cnr/Ca’ Foscari), Rachele Lodi (Cnr/Ca’ Foscari), Paolo Conz (guida alpina). Al campo base i ricercatori di Cnr e Ca’ Foscari: Federico Dallo (Cnr/Ca’ Foscari).

 

VENEZIA – Un team italo-svizzero di scienziati è salito la mattina del 14 Settembre sul massiccio del Grand Combin, a 4.100 metri di quota, per estrarre dal ghiacciaio Corbassiere due campioni (carote di ghiaccio) da destinare alla ‘biblioteca dei ghiacci’ che il programma internazionale Ice Memory creerà in Antartide. Ice Memory è una corsa contro il tempo per portare al sicuro questi archivi, mettendoli a disposizione delle future generazioni di scienziati.

Comprendere il clima e l’ambiente del passato permette di anticipare i cambiamenti futuri. I ghiacciai montani conservano la memoria del clima e dell’ambiente dell’area in cui si trovano, ma si stanno ritirando inesorabilmente a causa del riscaldamento globale, ponendo questo inestimabile patrimonio scientifico in pericolo.

Negli ultimi 170 anni il ghiacciaio Corbassiere ha perso circa un terzo della sua area, con un arretramento della lingua glaciale di circa 3,5 chilometri.

Sul ghiacciaio del Grand Combin vivranno e opereranno per circa due settimane 6 glaciologi e paleoclimatologi dell’Istituto di Scienze Polari del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isp), dell’Università Ca’ Foscari Venezia e del centro di ricerca svizzero Paul Scherrer Institut (Psi). Le buone condizioni meteo saranno fondamentali per la riuscita dell’impresa: sarà possibile evacuare solo in elicottero. Saranno supportati dai colleghi che seguiranno la missione dal campo base nel borgo aostano di Ollomont.

L’obiettivo è estrarre tre carote di ghiaccio profonde 80 metri e del diametro di 7,5 centimetri. Si tratterà dei primi campioni completi del ghiacciaio del Grand Combin. Due verranno conservate per il futuro nell’archivio creato appositamente nella stazione Concordia sul plateau antartico, l’altra sarà analizzata nei laboratori congiunti di Ca’ Foscari e Cnr a Venezia ed al Psi.

ghiacciai clima Grand Combin
Ghiacciai minacciati dal clima: foto di archivio dalla ricognizione sul Grand Combin del 2018. Credit: Riccardo Selvatico per Cnr e Università Ca’ Foscari Venezia

Quella sul Grand Combin è la prima di una serie di spedizioni finanziate dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (con il Fondo Integrativo Speciale per la Ricerca, Fisr) che proseguirà con i ghiacciai italiani del Monte RosaMarmoladaMontasio e Calderone.

È possibile sostenere l’impegno dei glaciologi partecipando alla campagna di crowdfunding lanciata dall’Università Ca’ Foscari Venezia: https://sostienici.unive.it/projects/la-memoria-dei-ghiacciai

Per saperne di più sul progetto: https://www.icememory.it

Per gli aggiornamenti provenienti dai ricercatori sul campo: Facebook e Twitter.

Parteciperanno alla spedizione: Margit Schwikowski (team leader, Psi), Theo Jenk (Psi), Thomas Singer (Psi), Jacopo Gabrieli (Cnr/Ca’ Foscari), Fabrizio de Blasi (Cnr/Ca’ Foscari), Rachele Lodi (Cnr/Ca’ Foscari), Paolo Conz (guida alpina). Al campo base i ricercatori di Cnr e Ca’ Foscari: Federico Dallo (Cnr/Ca’ Foscari).

 

La scienza delle “carote di ghiaccio”

Foto di archivio dalla ricognizione sul Grand Combin del 2018. Credit: Riccardo Selvatico per Cnr e Università Ca’ Foscari Venezia

Analizzando le bolle d’aria che la neve accumula strato dopo strato sul ghiacciaio nel corso dei secoli, gli scienziati sono oggi in grado di identificare le tracce dell’evoluzione delle temperature e delle concentrazioni di composti chimici. Si tratta di analisi impensabili pochi decenni fa. Per questo, la missione di Ice Memory ha lo scopo di assicurare campioni di qualità agli scienziati che, tra qualche decennio, avranno nuovi metodi e tecnologie a disposizione per analizzarli.

Foto di archivio dalla ricognizione sul Grand Combin del 2018. Credit: Riccardo Selvatico per Cnr e Università Ca’ Foscari Venezia

“Per comprendere meglio la risposta del clima della terra alle continue emissioni e quindi intraprendere concrete azioni di mitigazione ed adattamento, è essenziale guardare al passato – spiegano i ricercatori – È necessario, infatti, capire come il clima abbia reagito alla naturale ciclicità delle variazioni dei gas serra. Grazie alle carote di ghiaccio è possibile ricostruire questa ciclicità”.

L’esempio emblematico è quello della carota del progetto europeo EPICA estratta in Antartide e lunga oltre 3000 metri, che ha permesso di ricostruire la storia del clima della terra negli ultimi 740.000 anni riconoscendo i cicli glaciali e interglaciali che si sono susseguiti nel tempo. Particolari carote estratte dai ghiacci alpini, per esempio sul Monte Rosa e sull’Ortles, hanno permesso di ricostruire l’evoluzione del clima fino a oltre 5000 anni fa nonostante le inferiori profondità di perforazione (70 – 80 metri).

Foto di archivio dalla ricognizione sul Grand Combin del 2018. Credit: Riccardo Selvatico per Cnr e Università Ca’ Foscari Venezia

Ice Memory

Ice Memory è un programma internazionale che ha l’obiettivo di fornire, per le decadi e i secoli a venire, archivi e dati sulla storia del clima e dell’ambiente fondamentali sia per la scienza sia per ispirare le politiche per la sostenibilità e il benessere dell’umanità. Ice Memory ambisce a federare le comunità internazionali scientifica e istituzionale per creare in Antartide un archivio di carote di ghiaccio dai ghiacciai attualmente in pericolo di ridursi o scomparire. Gli scienziati sono convinti che questo ghiaccio contenga informazioni di valore tale da richiedere attività di ricerca anche su campioni di ghiacciai scomparsi.

Foto di archivio dalla ricognizione sul Grand Combin del 2018. Credit: Riccardo Selvatico per Cnr e Università Ca’ Foscari Venezia

Per Ice Memory, quella sul Grand Combin è la seconda missione sui ghiacciai alpini dopo quella del 2016 sul Monte Bianco. Altre spedizioni internazionali hanno permesso di mettere al sicuro gli archivi dei ghiacciai Illimani (Bolivia), Belukha e Elbrus (Russia).

Ice Memory è un programma congiunto tra Università Grenoble Alpes, Università Ca’ Foscari Venezia, Istituto nazionale francese per le ricerche sullo sviluppo sostenibile (Ird), Cnrs, Cnr, e con Istituto polare francese (Ipev) e Programma nazionale per le ricerche in Antartide (Pnra) per quanto riguarda le attività alla stazione Concordia in Antartide. Ice Memory ha il patrocinio delle commissioni italiana e francese dell’Unesco.

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Ghiacciai minacciati dal clima: foto di archivio dalla ricognizione sul Grand Combin del 2018. Credit: Riccardo Selvatico per Cnr e Università Ca’ Foscari Venezia

Testo, immagini e video dall’Ufficio Comunicazione Università Ca’ Foscari Venezia sui ghiacciai minacciati dal clima e gli scienziati a 4100 metri per salvare la ‘memoria’ del Grand Combin.

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Ghiacciai minacciati dal clima: foto di archivio dalla ricognizione sul Grand Combin del 2018. Credit: Riccardo Selvatico per Cnr e Università Ca’ Foscari Venezia

28 salvi tutti! Così le politiche di conservazione hanno evitato l’estinzione di molti mammiferi e uccelli a rischio

Un nuovo studio internazionale, a cui ha preso parte la Sapienza, ha valutato l’impatto dei programmi di conservazione dal 1993 a oggi. I risultati del lavoro, pubblicati su Conservation Letters, hanno mostrato che sono state sottratte all’estinzione globale almeno 28 specie di uccelli e mammiferi, fra cui il pony della Mongolia, la lince pardina, l’amazzone di Portorico e il cavaliere nero

Il pony della Mongolia o cavallo di Przewalski, una delle 28 specie tra mammiferi e uccelli a rischio per le quali le politiche di conservazione stanno evitando l’estinzione. Foto di Henryhartley, CC BY-SA 3.0

La vita sulla Terra è il risultato di complessi equilibri dinamici che permettono i processi evolutivi e l’incredibile diversità biologica del pianeta. Le comunità biologiche però sono sempre più sottoposte a processi di deterioramento e impoverimento, principalmente dovuti all’azione dell’uomo, con effetti su scala globale e locale.

Numerosi studi hanno confermato che la maggior parte delle estinzioni di specie autoctone avvenute negli ultimi decenni è imputabile alle attività antropiche, tra le quali lo sviluppo di infrastrutture di comunicazione, l’espansione di produzioni industriali e agricole intensive e, più in generale, allo sfruttamento delle risorse non rinnovabili.

È su questi fattori che agiscono in tutto mondo le politiche e i programmi di conservazione per ristabilire una relazione di coevoluzione tra i sistemi naturali e quelli umani. Ma qual è realmente il loro impatto sulla tutela della biodiversità?

Oggi un nuovo studio internazionale coordinato dall’Università di Newcastle (Regno Unito) con la partecipazione di un team di 137 esperti da tutto il mondo, tra i quali Carlo Rondinini del Dipartimento di Biologia e biotecnologie Charles Darwin della Sapienza, ha identificato i programmi di protezione che più si sono dimostrati capaci di prevenire le estinzioni fra le specie di uccelli e animali a maggiore rischio di estinzione secondo la Red List della International Union for Conservation of Nature (IUCN). I risultati del lavoro, pubblicati sulla rivista Conservation Letters, hanno mostrato che dal 1993 a oggi sono state salvate dall’estinzione globale almeno 28 specie di uccelli e mammiferi, fra queste il pony della Mongolia (cavallo di Przewalski Equus ferus), la lince pardina (lince iberica Lynx pardinus), l’amazzone di Portorico (Amazona vittata) e il cavaliere nero (Himantopus novaezelandia).

Carlo Rondinini, che dirige il Global Mammal Assessment – un’iniziativa in partnership tra Sapienza e IUCN – ha coordinato l’analisi dei dati relativi ai mammiferi. “Senza programmi di conservazione – spiega Rondinini – a oggi il tasso di estinzione delle specie analizzate sarebbe stato dalle 3 alle 4 volte superiore a quello osservato: grazie a tali azioni, tra le numerose specie di mammiferi a rischio, quattordici di queste hanno beneficiato di interventi di carattere legislativo, come restrizioni sul commercio, e nove sono state soggette a interventi di reintroduzione e conservazione ex-situ in giardini zoologici. Si pensi al pony della Mongolia, estinto in natura negli anni ‘60 del secolo scorso. Nel 1990 sono iniziati gli interventi di reintroduzione, e nel 1996 il primo individuo è nato in ambiente selvatico. Ora oltre 760 cavalli di Przewalski vivono liberi nelle steppe della Mongolia”.

Per quanto riguarda gli uccelli, lo studio ha evidenziato che ventuno specie hanno beneficiato del controllo delle specie invasive, 20 della conservazione ex-situ e 19 della circoscrizione di aree protette. Uno dei volatili valutati dal team è l’amazzone di Portorico, un piccolo pappagallo endemico dell’isola di Portorico. La sua popolazione, un tempo abbondante, ha raggiunto la dimensione minima nel 1975, quando solo 13 individui erano sopravvissuti in ambiente selvatico. Dal 2006 sono stati prodotti ingenti sforzi per reintrodurre la specie in un secondo sito, nella Riserva Statale del Rio Abajo, unico areale oggi popolato.

Purtroppo per alcune delle specie incluse nello studio, come la focena (o vaquita) del Golfo di California, sebbene le azioni di conservazione abbiano determinato un rallentamento del declino, potrebbe essere impossibile prevenire l’estinzione in natura.

“La crisi della biodiversità è di ampiezza tale che non possiamo permetterci altri fallimenti. Comprendere quali azioni di conservazione abbiano più speranza di successo nei diversi scenari è fondamentale per pianificare il futuro della biodiversità e del pianeta – afferma Carlo Rondinini. “In ogni caso, investire per evitare l’estinzione delle specie più a rischio è importante, ma queste specie sono solo la punta dell’iceberg. La maggior parte delle specie è in drammatico declino e molte rischieranno l’estinzione nei prossimi decenni. Per invertire la tendenza e supportare la diversità della vita sul nostro pianeta è necessario ridurre l’impatto quotidiano e pervasivo dei nostri sistemi di produzione e consumo di cibo ed energia, adottando stili di vita realmente sostenibili”.

 

Riferimenti

Bolam, F.C, Mair, L., Angelico, M., Brooks, T.M, Burgman, M., McGowan, P. J. K & Hermes, C. et al. (2020). How many bird and mammal extinctions has recent conservation action prevented? Conservation Letters, e12762. doi: https://doi.org/10.1101/2020.02.11.943902

 

Testo dall’Ufficio Stampa Sapienza Università di Roma sulle 28 specie tra mammiferi e uccelli a rischio per le quali le politiche di conservazione stanno evitando l’estinzione.

ASTROFISICI SCOPRONO CHE IL “MODELLO UNIFICATO”

DELLE GALASSIE ATTIVE NON È COMPLETAMENTE VERIFICATO 

I risultati del lavoro del team internazionale guidato dal prof. Francesco Massaro di UniTo rilanciano l’eterno dibattito tra Mendel e Darwin per le radio galassie e gli oggetti di tipo BL Lac

La galassia attiva Hercules A: foto Hubble Telescope sovrapposta all’immagine radio del Very Large Array (VLA). Foto Credits: NASA, ESA, S. Baum and C. O’Dea (RIT), R. Perley and W. Cotton (NRAO/AUI/NSF), and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)  – http://www.spacetelescope.org/images/opo1247a/, CC BY 3.0

Un gruppo internazionale di astrofisici italiani guidato dal Prof. Francesco Massaro del Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Torino, associato sia all’Istituto Nazionale di Astrofisica che all’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, ha dimostrato – in un articolo pubblicato dalla rivista internazionale Astrophysical Journal Letters  che le previsioni del modello unificato delle galassie attive, per una particolare classe di sorgenti conosciute come oggetti di tipo BL Lac, non sono verificate.

Immagine ottica di BL Lac PKS 2155-304. Foto di Rfalomo – [1], in pubblico dominio
Nel nostro Universo esistono galassie denominate “attive” perché presentano un nucleo almeno cento volte più brillante dei miliardi di stelle che le costituiscono. Per oltre 30 anni, gli astrofisici avevano pensato che le differenze osservate tra le diverse classi di galassie attive fossero da imputare, in prevalenza, a un solo unico parametro: l’orientazione della struttura interna rispetto alla linea di vista. In accordo con quello che viene definito il modello unificato, tutte le galassie attive sarebbero “geneticamente” simili e l’angolo rispetto alla linea di vista l’unico parametro che le fa apparire diverse.

“Se il modello unificato è, almeno all’ordine zero, corretto – spiega il Prof. Massaro –, l’ambiente su grande scala dove la galassia attiva si trova è una proprietà che non dipende da come la si guarda. Quindi oggetti che possono apparire con diverse proprietà osservate perché semplicemente visti con una diversa inclinazione, se intrinsecamente uguali, dovranno risiedere in un ambiente che ha le stesse caratteristiche”.

Questo è proprio il caso delle radio galassie di tipo FRI, considerate sorgenti intrinsecamente uguali agli oggetti di tipo BL Lac. I loro getti di plasma si espandono ben al di fuori della loro galassia ospite su scale dei milioni di anni luce. In accordo con il modello unificato si è sempre pensato che una radio galassia di tipo FRI il cui getto puntasse in direzione della Terra corrispondesse a una sorgente classificabile come BL Lac. Il Prof. Massaro e il suo team internazionale hanno invece mostrato che l’ambiente in cui risiedono BL Lac e radio galassie FRI è estremamente diverso e pertanto le due classi di sorgenti non sono assimilabili.

“Ma il lavoro non è finito qui – aggiunge il Dott. Alessandro Capetti dell’Osservatorio Astrofisico di Torino anch’egli autore dell’articolo – il nostro studio ci ha anche permesso di dimostrare che gli oggetti di tipo BL Lac sembrano essere intrinsecamente simili a una classe differente di radio galassie, estremamente compatte, i cui getti non sono così estesi da essere visti in banda radio su scale ben al di fuori della galassia ospite”.

“Siamo estremamente soddisfatti dei risultati ottenuti e continueremo su questa linea di ricerca – continua il Prof. Massaro –, stiamo infatti cercando di dare una risposta definitiva al quesito sulle proprietà osservate nelle radio sorgenti e alla loro evoluzione, se dipendano dall’ambiente su grande scale in cui nascono, vivono e muoiono oppure se parametri intrinseci, come l’angolo rispetto alla linea di vista, siano sufficienti a caratterizzarle. Un po’ come il dibattito tra Darwin e Mendel visto in ambito astrofisico dove al momento le opinioni del primo sembrano prevalere”.

Hanno contribuito all’analisi e alla stesura del lavoro il Dott. R. D. Baldi dell’Istituto di Radio Astronomia, il Dott. R. Campana dell’Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna e il Dott. I. Pillitteri dell’Osservatorio Astronomico di Palermo, tutte sedi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, e infine il Dott. A. Paggi, dell’Università degli studi di Torino e il Dott. A. Tramacere dell’Università di Ginevra. La ricerca, portata avanti in questi anni, è stata finanziata dalla Compagnia di San Paolo e dal Consorzio Interuniversitario per la fisica Spaziale (CIFS) ed è stata realizzata nell’ambito del finanziamento relativo ai “Dipartimenti di Eccellenza 2018 – 2022” del MIUR (L. 232/2016) ricevuto dal Dipartimento di Fisica dell’Università degli studi di Torino.


Testo e immagini dall’Ufficio Stampa dell’Università degli Studi di Torino

Il professor Emidio Albertini premiato per uno studio sul ruolo svolto dalla variazione del numero di cromosomi nell’evoluzione delle piante 

Emidio Albertini cromosomi piante
Emidio Albertini

Il Prof. Emidio Albertini, del Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali (DSA3) dell’Università degli Studi di Perugia, è risultato vincitore di un progetto per il trasferimento di conoscenze di Ricerca e Innovazione Tecnologica nell’ambito dell’H2020-Marie Sklodowska-Curie.

Il Prof. Albertini, che negli ultimi 5 anni è stato responsabile di 4 ‘azioni’ Marie Sklodowska-Curie, ha ottenuto il prestigioso riconoscimento con il progetto dal “The polyploidy paradigm and its role in plant breeding”; è il secondo che lo vede coordinatore ed è volto a comprendere il ruolo giocato dalla variazione del numero cromosomico nella evoluzione delle piante.

 Il progetto ha avuto una delle maggiori valutazioni (90.2 su 100) tra quelli finanziati dalla EU confermando il gruppo di Genetica del Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali dell’Università degli Studi di Perugia ai vertici Europei.  

Partner dello studio sono, oltre alle Università di Milano e di Napoli, la University of California, Davis (USA), la Lincoln University (Nuova Zelanda), il CONICET (Argentina), la Galway University (Irlanda) e due industrie, la Sequentia Biotech (Spagna) e la Keygene (Olanda).

“Organismi come l’uomo e gli animali hanno normalmente due set completi di cromosomi (46 cromosomi nel caso dell’uomo) e mal sopportano la presenza di qualche cromosoma soprannumerario che molto spesso porta alla morte dell’organismo – spiega il Prof. Albertini -. Nel corso dei millenni, invece, le piante hanno sviluppato un complesso sistema genetico che ha permesso loro di avere numeri multipli di assetti cromosomici che hanno conferito caratteristiche uniche. Si pensi, ad esempio, ai frumenti, che derivano tutti dalla moltiplicazione di un assetto cromosomico di base. Così dal farro monococco, che ha due assetti cromosomici, nel corso dei millenni si è sviluppato il frumento duro (quello della nostra pasta), che di assetti ne ha 4 e, molti decenni dopo, il frumento tenero (quello del nostro pane) che di set completi di cromosomi ne ha ben 6”.

La notevole superiorità dei poliploidi è stata dunque utilizzata da decenni dai genetisti vegetali per ottenere varietà sempre migliori e più produttive. Nonostante questo, poco si sa su come le piante poliploidi si siano formate in natura. E l’obiettivo di questo progetto è proprio quello di far luce su questo affascinante aspetto evolutivo.

“Siamo molto soddisfatti che il progetto che ci vede coordinatori sia stato finanziato a solo un anno di distanza dalla conclusione del precedente – conclude il Prof. Albertini –: dimostrazione che il lavoro che da anni svolgiamo sullo studio dell’evoluzione delle piante e del loro sistema riproduttivo è apprezzato e riconosciuto a livello internazionale”.

Emidio Albertini

 

Perugia, 4 settembre 2020

Testo e foto dall’Ufficio Stampa dell’Università degli Studi di Perugia sulla premiazione del professor Emidio Albertini per uno studio sul ruolo svolto dalla variazione del numero di cromosomi nell’evoluzione delle piante.

ERC 2020

INQUINAMENTO DA NANOPLASTICHE: MONICA PASSANANTI, RICERCATRICE UNIVERSITÀ DI TORINOVINCE UNO DEGLI STARTING GRANTS 2020

 

Il progetto della ricercatrice del Dipartimento di Chimica dell’Università di Torino ha ottenuto dall’organismo dell’Unione Europea un finanziamento di oltre 1.600.000 euro per i prossimi 5 anni.

Monica Passananti starting grants 2020 inquinamento nanoplastiche
Monica Passananti

Il 3 settembre 2020, lo European Research Council (ERC), organismo dell’Unione Europea che attraverso finanziamenti competitivi sostiene l’eccellenza scientifica, ha pubblicato la lista dei progetti che hanno vinto uno degli Starting Grants per l’anno 2020.

Su un totale di 3272 proposte, di cui 432 selezionate, tra le 20 italiane il progetto NaPuE – Impact of Nanoplastics Pollution on aquatic and atmospheric Environments di Monica Passananti, ricercatrice del Dipartimento di Chimica dell’Università di Torino e docente di chimica ambientale, che ha ottenuto un finanziamento di 1.624.751 euro per i prossimi 5 anni. Il progetto studierà l’impatto delle nanoplastiche sull’ambiente determinando come queste possano interagire con le componenti abiotiche nell’acqua marina e nell’atmosfera e come possano modificare con i processi naturali.

 L’inquinamento da plastica raggiunge le più remote aree della Terra: detriti plastici sono stati trovati quasi ovunque dalle Alpi all’Antartide e anche nell’atmosfera. Tra questi contaminanti ci sono le cosiddette nanoplastiche, non visibili ad occhio nudo, che possono essere prodotte attraverso la degradazione di pezzi di plastica più grandi o possono entrare direttamente nell’ambiente a causa di uno smaltimento non corretto.

Ancora poco si conosce su come agiscono le nanoplastiche nell’ambiente e la loro presenza negli oceani è stata dimostrata solo di recente, pertanto i rischi ambientali e sanitari non sono ancora definiti. A causa della piccola dimensione e della grande superficie esposta su cui si dispongono, le interazioni delle nanoplastiche con le specie chimiche e le forme di vita presenti in natura, possono essere significativamente differenti rispetto ai detriti più grandi.

Il progetto, che si svilupperà in cinque anni, si svolgerà presso l’Università di Torino e l’Università di Helsinki in Finlandia e si avvarrà di esperimenti di laboratorio per determinare cosa producono le nanoplastiche, quando reagiscono con la luce solare e le specie chimiche in acqua di mare e nell’atmosfera. Svilupperà una procedura di raccolta e analisi, attraverso la spettrometria di massa e tecniche di misurazione degli aerosol, un passo cruciale per analizzare quanto le nanoplastiche siano presenti nell’ambiente. Infine, valuterà il loro potenziale impatto sui processi fotochimici naturali, sugli scambi mare-atmosfera e sul ciclo del carbonio.

La ricerca fornirà importanti informazioni sulla reattività e sui meccanismi di trasformazione delle nanoplastiche nell’ambiente. I risultati saranno fondamentali per comprendere quale sia l’impatto sull’ecosistema dell’inquinamento da nanoplastiche e saranno decisivi nello sviluppare strategie per risolvere i problemi relativi all’inquinamento da plastica.

 “Penso che questo progetto e in generale la ricerca sull’impatto delle plastiche sull’ambiente sia importante – ha dichiarato la professoressa Monica Passananti – perché l’inquinamento da plastica è un problema globale, infatti piccoli frammenti sono stati trovati anche nelle aree più remote della Terra. Spesso l’attenzione è focalizzata sui detriti grandi e visibili che inquinano i nostri suoli e mari, tuttavia il problema dell’inquinamento da nanoplastiche è spesso sottovalutato. Non sono visibili ad occhio nudo, ma il fatto che siano così piccole le rende potenzialmente più pericolose per l’ecosistema”.

Il nuovo riconoscimento dell’European Research Council alla professoressa Monica Passananti – ha dichiarato il Rettore Stefano Geuna – conferma ancora una volta l’eccellenza del lavoro dei ricercatori del nostro Ateneo nei diversi ambiti disciplinari. Studiare l’inquinamento delle nanoplastiche è oggi fondamentale per lo sviluppo sostenibile del pianeta e per ridurre i rischi ambientali e l’impatto sulla salute”.


Testo e foto dall’Università degli Studi di Torino sull’ottenimento di uno degli Starting Grants dell’ERC da parte del progetto NaPuE sull’inquinamento da nanoplastiche, di Monica Passananti.

L’Università di Torino accoglie con grande soddisfazione la decisione della Presidenza del Consiglio che ha individuato Torino come sede per l’Istituto Italiano per l’Intelligenza Artificiale (I3A)


DICHIARAZIONE DEL RETTORE STEFANO GEUNA

 

Immagine di Gerd Altmann

La costituzione a Torino di un Istituto nazionale dedicato all’Intelligenza Artificiale è la naturale evoluzione di un processo già forte e consolidato su cui siamo impegnati da tempo in sinergia con gli altri Atenei del territorio, gli Enti e il mondo delle imprese” dichiara il Rettore Stefano Geuna “A partire dal lavoro dei ricercatori del Dipartimento di Informatica fino alle sempre più frequenti integrazioni con le altre discipline di eccellenza, l’Ateneo svolge un ruolo centrale nei settori che saranno principalmente coinvolti nel nuovo Istituto dalla robotica alla sanità, dalla mobilità all’agrifoood, dall’energia alle digital humanities e industrie creative in connessione con i principali trend tecnologici (5G, Industria 4.0, Cybersecurity).

 Una combinazione che rende unico l’ecosistema torinese e che ha determinato Torino candidata ideale per l’istituzione del nuovo centro. Mai come in questo caso il nostro territorio ha saputo fare rete con slancio e partecipazione collettiva. Un grande lavoro di squadra che ha coinvolto tutti gli attori pubblici e privati, gli Atenei, gli Enti e le imprese. Mi congratulo con la Sindaca Chiara Appendino, l’Assessore Marco Pironti e con Don Luca Peyron che con il suo entusiasmo è stato un grande motivatore per il territorio. Come comunità accademica siamo pronti a mettere a disposizione del progetto le nostre competenze per promuovere e sviluppare il necessario mix fra eccellenza nella ricerca e capacità di trasferimento tecnologico utile alla maturazione del progetto”.

 


Testo dall’Ufficio Stampa dell’Università degli Studi di Torino sull’individuazione della sede dell’Istituto Italiano per l’Intelligenza Artificiale I3A.

La notizia dalla Presidenza del Consiglio dei Ministri a questo link, che individua anche Milano come città candidata ad ospitare il Tribunale Unificato dei Brevetti.

Leggi anche dalla Regione Piemonte a questo link.

Milkomeda: la “supergalassia” che verrà 

Un nuovo studio internazionale, coordinato da un team del Dipartimento di Fisica della Sapienza Università di Roma, ha realizzato sofisticate simulazioni numeriche per prevedere i tempi cosmici nei quali la nostra Galassia si scontrerà con Andromeda fino a fondersi in un’unica “supergalassia”. I risultati del lavoro, che gettano nuova luce sul destino del nostro sistema stellare, sono stati pubblicati sulla rivista Astronomy and Astrophysics

La nostra galassia appartiene a un ammasso di galassie detto Gruppo Locale, composto da circa settanta sistemi stellari per la maggior parte di relativamente piccole dimensioni. Il centro di massa del Gruppo Locale si trova in un punto compreso fra la Via Lattea e la Galassia di Andromeda, che sono infatti, insieme alla galassia M 33, le sue componenti principali.

Le moderne osservazioni astronomiche suggeriscono l’esistenza all’interno sia della Via Lattea, che di Andromeda, di buchi neri supermassicci, con una massa superiore milioni di volte a quella del nostro Sole che a sua volta pesa circa un milione di volte la Terra. Non solo, la posizione e la velocità relativa delle due galassie lasciano ipotizzare una collisione futura tra i due sistemi che apre numerosi interrogativi sui loro destini e su quelli dei rispettivi buchi neri.

Oggi, un nuovo studio coordinato dal Dipartimento di Fisica della Sapienza Università di Roma, in collaborazione con l’Universitá di Heidelberg (Germania) e la Northwestern University (USA), fornisce le risposte a queste domande e individua i tempi cosmici in cui avverranno gli scontri fra le due galassie e i loro buchi neri.

Il lavoro, pubblicato sulla rivista Astronomy and Astrophysics, suggerisce che fra circa 10 miliardi di anni la Via Lattea e Andromeda si fonderanno in un’unica “supergalassia”, che potrebbe prendere il nome di Milkomeda.

I ricercatori sono giunti a tali risultati mediante sofisticate simulazioni numeriche, le quali sono state realizzate con un sistema di calcolo di alte prestazioni a disposizione del gruppo di astrofisica teorica (ASTRO) del Dipartimento di Fisica della Sapienza.

“In un tempo senz’altro lungo rispetto ai tempi umani, ma non enorme rispetto a quelli cosmici, le due galassie collideranno e si fonderanno in un’unica supergalassia, Milkomeda – spiega Roberto Capuzzo Dolcetta della Sapienza. “La prima collisione tra le galassie avverrà tra 4 miliardi di anni e la fusione tra circa 10 miliardi anni, tempo curiosamente simile a quella che è la stima dell’età dell’Universo, ovvero dal Big Bang a oggi”.

I dati ottenuti hanno permesso inoltre ai ricercatori di predire che, in seguito alla collisione galattica e alla fusione, i rispettivi buchi neri supermassicci delle due galassie si troveranno ad orbitare uno vicino all’altro.

“Ciò implica – aggiunge Roberto Capuzzo Dolcetta – che in un tempo mille volte più breve di quello necessario alla collisione delle galassie “madri”, i buchi neri si scontreranno a loro volta dando origine a una esplosione di onde gravitazionali di potenza inimmaginabile, miliardi di volte maggiore di quelle recentemente individuate dai grandi osservatori gravitazionali interferometrici della collaborazione internazionale LIGO-VIRGO negli Stati Uniti e in Italia”.

Il centro della Via Lattea in questa immagine composita da Hubble Space Telescope, Spitzer Space Telescope e Chandra X-ray Observatory. Foto NASA/JPL-Caltech/ESA/CXC/STScI in pubblico dominio

Riferimenti:

Future merger of the Milky Way with the Andromeda galaxy and the fate of their supermassive black holes, Riccardo Schiavi, Roberto Capuzzo-Dolcetta, Manuel Arca-Sedda, and Mario Spera – Astronomy and Astrophysics DOI /10.1051/0004-6361/202038674

 

Testo e video dalla Sapienza Università di Roma.

SIF – STRATEGY INNOVATION FORUM 

THINK TANK DELL’UNIVERSITÀ CA’ FOSCARI VENEZIA

venerdì 4 settembre 2020

 

L’INTELLIGENZA ARTIFICIALE SOSTITUIRÀ COMPLETAMENTE IL LAVORO UMANO?

 Imprenditori, manager ed esperti si confrontano al Campus Economico di Ca’ Foscari

 

Venezia, 2 settembre 2020 – La Venezia che non si lascia fermare dall’acqua alta eccezionale e dal Covid-19, resiliente simbolo di sostenibilità e innovazione, torna a proporre ad una platea internazionale di imprenditori, manager ed esperti il dibattito su come l’Intelligenza Artificiale e la Blockchain abbiano modificato il modo di fare impresa, la gestione delle risorse e i potenziali cambiamenti sui settori e sui processi delle aziende che decideranno di adottare queste tecnologie.

Si terrà venerdì 4 settembre presso il Campus Economico San Giobbe, lo Strategy Innovation Forum di Università Ca’ Foscari Venezia, durante il quale saranno presentati i risultati del Report “Gli impatti di IA e di Blockchain sui modelli di business” realizzato da Carlo Bagnoli, professore ordinario di Innovazione strategica e fondatore e ideatore del SIF.

Negli ultimi 9 mesi Venezia si è trovata ad affrontare due tra le maggiori crisi della sua storia: l’inondazione di novembre 2019 e la pandemia di marzo 2020 che hanno fatto registrare una diminuzione di -13,2 milioni di presenze in città, per un totale di 3 miliardi di euro di spesa turistica perduta” afferma Carlo Bagnoli. “Un calo di oltre il 60% rispetto allo scorso anno, che ha portato alla chiusura temporanea e/o definitiva di numerose strutture. Con lo Strategy Innovation Forum vogliamo dare un segnale forte di ripresa e di resilienza di questa città, insieme ai manager ed esperti nazionali e internazionali che hanno deciso di partecipare all’evento”.

 Secondo l’analisi condotta dal professor Bagnoli sui 183 report realizzati, manifatturiero, retail e sanitario sono i tre settori su cui impatterà maggiormente l’Intelligenza Artificiale, più efficace ed efficiente di quella umana, tanto da prevedere la completa automatizzazione dei lavori umani in un futuro non troppo lontano.

Il 16% delle fonti esaminate parla di un aumento dell’automazione nei processi di produzione del settore manifatturiero e dell’ottimizzazione delle linee di produzione, creando sistemi di smart manufacturing: macchinari con nuove capacità cognitive e di apprendimento, che migliorano il monitoraggio, l’auto-correzione dei processi e l’aumento della produzione on-demand.

Il retail (15% delle fonti) potrà offrire prodotti e servizi più personalizzati, incrementare l’engagement del cliente e aumentare le vendite. Ad esempio, quando un consumatore acquista su un sito web, questo registra le preferenze dello stesso per le volte successive.

Il maggior impatto lo avrà il settore sanitario (13% delle fonti) con possibilità di monitorare lo stato di salute dei pazienti, sia negli ospedali sia presso le abitazioni private, grazie a dispositivi in grado di raccogliere e comunicare i dati biometrici dei pazienti, utili per cure sanitarie personalizzate. I pazienti potranno poi controllare i propri esami tramite smartwatch allacciati ai polsi e sarà possibile avere un rilevamento più rapido e preciso dei dati sanitari per avere una diagnostica più attendibile.

Le aziende che per prime adotteranno tali tecnologie, integrandole nelle proprie strategie aziendali, creeranno un gap competitivo difficilmente colmabile dalle altre” spiega Bagnoli. “Secondo Gartner il 59% delle aziende non ha ancora formulato vere e proprie strategie di IA, ma ormai è chiaro che questa tecnologia produrrà i maggiori cambiamenti nel mondo del business con un contributo potenziale di 15 trilioni di dollari dell’economia mondiale 2030”.

Il nuovo modo di interpretare e analizzare i dati dei clienti (11% delle fonti) consente alle aziende di progettare con precisione la domanda e raggiungere i clienti target con forme di comunicazione personalizzata. L’engagement aumenta con l’interazione tramite chatbot e assistenti virtuali che possono guidare il processo di acquisto. Ecco perché anche i prodotti saranno sempre più personalizzati, grazie all’integrazione automatica e in tempo reale dei feedback degli utenti nei processi di design di prodotto, nell’ottica dell’approccio di co-design.

L’Intelligenza artificiale apre la strada a significativi cambiamenti anche nella gestione dei rapporti con i fornitori (riscontrato nel 12% delle fonti analizzate), ad esempio velocizzando le comunicazioni lungo tutta la supply chain, consentendo la decentralizzazione delle reti logistiche e riducendo i costi di trasporto.

Importanti le applicazioni sulle risorse umane (riscontrato nel 23% dei casi): dalla sostituzione degli operatori umani da parte di macchine intelligenti, alla riduzione dell’errore umano e degli infortuni sul lavoro, grazie all’integrazione sinergica tra intelligenza umana e intelligenza artificiale.

Miglioramenti anche nei processi interni (24% delle fonti analizzate) con l’aumento di efficienza nella gestione del magazzino, riducendo sprechi e scorte inutili, migliorando i tempi di raccolta ordini e invio a produzione, migliorando la diagnostica grazie alla maggiore disponibilità di informazione, riducendo i tempi di fermo macchina. L’IA agirà anche sui processi esterni (11% delle fonti), intervenendo sulla riduzione dei costi di trasporto, identificando tragitti meno costosi e più efficienti e riconoscendo preventivamente potenziali problemi.  Nelle analisi di mercato l’IA permette di incrociare dati di domanda e offerta in tempo reale, anticipando i trend di vendita e aumentando l’efficienza nel controllo delle fasi di acquisto e di vendita e riducendo il time to market.

intelligenza artificiale lavoro umano
Immagine di Gerd Altmann

 

Testo sul confronto “L’intelligenza artificiale sostituirà completamente il lavoro umano?” dall’Ufficio Comunicazione e Promozione di Ateneo – Settore Relazioni con i media Università Ca’ Foscari Venezia

Le news di Ca’ Foscari: news.unive.it

Onde gravitazionali: le nuove sensazionali scoperte del team internazionale di ricercatori Virgo e LIGO 

Il ruolo degli scienziati UNIPG  

onde gravitazionali Virgo LIGO
Helios Vocca e Roberto Rettori


Si è svolta oggi presso il Rettorato dell’Università degli Studi di Perugia la conferenza stampa di presentazione ai giornalisti umbri delle nuove, sensazionali scoperte scientifiche realizzate dai ricercatori dei progetti Virgo e LIGO.

onde gravitazionali Virgo LIGO
Helios Vocca e Roberto Rettori

All’incontro con i giornalisti – realizzato in contemporanea con l’omologo evento internazionale che ha visto collegati i vari gruppi di ricerca in modalità streaming – erano presenti i professori Helios Vocca, Delegato del Rettore per il settore Ricerca, Valutazione e Fund-raising e Roberto Rettori, Delegato del Rettore per il settore Orientamento, Tutorato e Divulgazione scientifica, insieme a numerosi Delegati Rettorali e Direttori dei Dipartimenti dello Studium.

Onde gravitazionali Virgo LIGO

I ricercatori dei progetti Virgo e LIGO hanno annunciato l’osservazione della fusione di un sistema binario di massa straordinariamente grande: due buchi neri di 66 e 85 masse solari, hanno prodotto alla fine un buco nero di circa 142 masse solari. Il buco nero finale è il più massiccio rivelato finora per mezzo delle onde gravitazionali. Si trova in una regione di massa entro cui non è mai stato osservato prima un buco nero, né con onde gravitazionali né con osservazioni elettromagnetiche, e potrebbe servire a spiegare la formazione dei buchi neri supermassicci. Inoltre, il componente più pesante del sistema binario iniziale si trova in un intervallo di massa proibito dalla teoria dell’evoluzione stellare e rappresenta una sfida per la nostra comprensione degli stadi finali della vita delle stelle massicce.

Helios Vocca

“Il risultato di oggi è per noi fonte di enorme soddisfazione – dichiara il professore Helios Vocca, responsabile del gruppo Virgo Perugia – perché si tratta di una nuova scoperta realizzata grazie ad un detector che è frutto anche del lavoro realizzato dal gruppo Virgo Perugia in trent’anni di attività: un impegno, quello del team perugino, che è stato ampiamente riconosciuto a livello internazionale e che ci vede coinvolti nel management sia del progetto Virgo, sia del nuovo esperimento  giapponese ‘Kagra’, guidato da Takaaki Kajita, premio Nobel per la Fisica nel 2015 e laureato honoris causa del nostro Ateneo. Del nostro gruppo, inoltre – aggiunge Vocca – fa parte anche il dottor Michele Punturo, della sezione INFN di Perugia, attualmente Principal Investigator dell’esperimento ‘Einstein Europe’, il futuro detector europeo per le onde gravitazionali.

Il team di Perugia possiede competenze uniche al mondo – spiega il professor Vocca – in particolare sulle sospensioni degli specchi degli interferometri. In virtù di questa altissima specializzazione, stiamo lavorando insieme ad altri colleghi di vari Paesi europei e giapponesi per creare un laboratorio internazionale proprio a Perugia o comunque in Umbria, al fine di sfruttare le ricadute tecnologiche dei rilevatori di onde gravitazionali in altri settori, quali ad esempio quello del rischio sismico, affinché le avanzatissime tecnologie utilizzate nello spazio servano al miglioramento della vita dei cittadini.

Il tutto, inoltre, – conclude il professor Helios Vocca – avrà un’importante valenza per i nostri studenti: stiamo infatti puntando a costruire, in questo ambito scientifico, un’offerta didattica innovativa interuniversitaria, ovvero corsi di laurea realizzati in partnership con altri Atenei del centro-Italia, per dar vita a una ‘scuola’ che sia davvero unica persino a livello internazionale”.

Roberto Rettori

“In questo periodo di emergenza, nel rispetto delle direttive ministeriali, l’Università degli Studi di Perugia non ha mai interrotto né l’attività didattica né quella di ricerca – ha sottolineato il professore Roberto Rettori -. L’esperimento Virgo, che per l’unità di Perugia è coordinato dal professor Helios Vocca del Dipartimento di Fisica e Geologia, ne è una chiara dimostrazione.

I risultati che i nostri eccellenti ricercatori ottengono in tutte le discipline, permettono al nostro Ateneo di crescere e sempre di più diventare un punto di riferimento in Italia e nel mondo, promuovendo quindi Perugia e il suo territorio. Attraverso le numerose iniziative di divulgazione della ricerca che stiamo organizzando in tutta la regione, l’Università degli Studi di Perugia esce dalle sue mura, arriva alla popolazione e diventa suo patrimonio da difendere e valorizzare. Ringrazio il Magnifico Rettore, Professore Maurizio Olivieroper il supporto costante che offre a tali iniziative nonché tutti i colleghi per il loro lavoro. L’Ateneo di Perugia è soprattutto il luogo accogliente della conoscenza dove i giovani possono realizzare le loro passioni e costruire il loro futuro”.

La Sala Dessau all’Università di Perugia

Perugia, 2 settembre 2020

 

Virgo e LIGO svelano nuove e inattese popolazioni di buchi neri

Helios Vocca e Roberto Rettori

Virgo e LIGO hanno annunciato l’osservazione della fusione di un sistema binario di massa straordinariamente grande: due buchi neri di 66 e 85 masse solari, hanno prodotto alla fine un buco nero di circa 142 masse solari. Il buco nero finale è il più massiccio rivelato finora per mezzo delle onde gravitazionali. Si trova in una regione di massa entro cui non è mai stato osservato prima un buco nero, né con onde gravitazionali né con osservazioni elettromagnetiche, e potrebbe servire a spiegare la formazione dei buchi neri supermassicci. Inoltre, il componente più pesante del sistema binario iniziale si trova in un intervallo di massa proibito dalla teoria dell’evoluzione stellare e rappresenta una sfida per la nostra comprensione degli stadi finali della vita delle stelle massicce.

Gli scienziati delle collaborazioni internazionali che sviluppano e utilizzano i rivelatori Advanced Virgo presso lo European Gravitational Observatory (EGO) in Italia e i due Advanced LIGO negli Stati Uniti hanno annunciato l’osservazione di un buco nero di circa 142 masse solari, che è il risultato finale della fusione di due buchi neri di 66 e 85 masse solari. I componenti primari e il buco nero finale si trovano tutti in un intervallo di massa mai visto prima, né con onde gravitazionali né con osservazioni elettromagnetiche. Il buco nero finale è il più massiccio rivelato finora per mezzo di onde gravitazionali. L’evento di onda gravitazionale è stato osservato dai tre interferometri della rete globale il 21 maggio 2019. Il segnale (chiamato GW190521) è stato analizzato dagli scienziati, che stimano che la sorgente disti circa 17 miliardi di anni luce dalla Terra. Due articoli scientifici che riportano la scoperta e le sue implicazioni astrofisiche sono stati pubblicati oggi su Physical Review Letters e Astrophysical Journal Letters,
rispettivamente.

“Il segnale osservato il 21 maggio dello scorso anno è molto complesso e, dal momento che il sistema è così massiccio, lo abbiamo osservato per un tempo molto breve, circa 0.1 s”, dice Nelson Christensen, directeur de recherche CNRS presso ARTEMIS a Nizza in Francia e membro della Collaborazione Virgo. “Non assomiglia molto ad un sibilo che cresce rapidamente in frequenza, che è il tipo di segnale che osserviamo di solito: assomiglia piuttosto ad uno scoppio, e corrisponde alla massa più alta mai osservata da LIGO e Virgo.” Effettivamente, l’analisi del segnale – basata su una potente combinazione di modernissimi modelli fisici e di metodi di calcolo – ha rivelato una gran quantità di informazione su diversi stadi di questa fusione davvero unica.

Questa scoperta è senza precedenti non solo perché stabilisce il record di massa tra tutte le osservazioni fatte finora da Virgo e LIGO ma anche perché possiede altre caratteristiche speciali. Un aspetto cruciale, che ha attratto in particolare l’attenzione degli astrofisici, è che il residuo finale appartiene alla classe dei cosiddetti “buchi neri di massa intermedia” (da cento a centomila masse solari). L’interesse verso questa popolazione di buchi neri è collegato ad uno degli enigmi più affascinanti e intriganti per astrofisici e cosmologi: l’origine dei buchi neri supermassicci. Questi mostri giganteschi, milioni di volte più pesanti del Sole e spesso al centro delle galassie, potrebbero essere il risultato della fusione di buchi neri di massa intermedia.

Fino ad oggi, pochissimi esempi di questa categoria sono stati identificati unicamente per mezzo di osservazioni elettromagnetiche, e il residuo finale di GW190521 è la prima osservazione di questo genere per mezzo di onde gravitazionali. Ed è di interesse ancora maggiore, visto che si trova nella regione tra 100 e 1000 masse solari, che ha rappresentato per molti anni una specie di “deserto dei buchi neri”, a causa della scarsità di osservazioni in questo intervallo di massa.

I componenti e la dinamica della fusione del sistema binario che ha prodotto GW190521 offrono spunti astrofisici straordinari. In particolare, il componente più massiccio rappresenta una sfida per i modelli astrofisici che descrivono il collasso in buchi neri delle stelle più pesanti, quando queste arrivano alla fine della loro vita. Secondo questi modelli, stelle molto massicce vengono completamente distrutte dall’esplosione di supernova, a causa di un processo chiamato “instabilità di coppia”, e si lasciano dietro solo gas e polveri cosmiche. Perciò gli astrofisici non si aspetterebbero di osservare alcun buco nero nell’intervallo di massa tra 60 e 120 masse solari: esattamente dove si trova il componente più massiccio di GW190521. Quindi, questa osservazione apre nuove prospettive nello studio delle stelle massicce e dei meccanismi di supernova.

“Parecchi scenari predicono la formazione di buchi neri nel cosiddetto intervallo di massa di instabilità di coppia: potrebbero risultare dalla fusione di buchi neri più piccoli o dalla collisione multipla di stelle massicce o addirittura da processi più esotici”, dice Michela Mapelli, professore presso l’Università di Padova, e membro dell’INFN Padova e della Collaborazione Virgo. “Comunque, è possibile che si debba ripensare la nostra attuale comprensione degli stadi finali della vita di una stella e i conseguenti vincoli di massa sulla formazione dei buchi neri. In ogni caso, GW190521 è un importante contributo allo studio della formazione dei buchi neri.”

Infatti, l’osservazione di GW190521 da parte di Virgo e LIGO porta la nostra attenzione sull’esistenza di popolazioni di buchi neri che non sono mai stati osservati prima o sono inattesi, e in tal modo solleva nuove intriganti domande sui meccanismi con cui si sono formati. A dispetto del segnale insolitamente breve, che limita la nostra capacità di dedurre le proprietà astrofisiche della sorgente, le analisi più avanzate e i modelli attualmente disponibili suggeriscono che i buchi neri iniziali avessero alti valori di spin, o in altre parole che avessero un’elevata velocità di rotazione.

“Il segnale mostra segni di precessione, una rotazione del piano orbitale prodotta da spin elevati e con un’orientazione particolare”, nota Tito Dal Canton, ricercatore del CNRS presso IJCLab ad Orsay, Francia, e membro della Collaborazione Virgo, “L’effetto è debole e non possiamo esserne certi del tutto, ma se fosse vero darebbe forza all’ipotesi che i buchi neri progenitori siano nati e vissuti in un ambiente cosmico molto dinamico e affollato, come un ammasso stellare denso o il disco di accrescimento di un nucleo galattico attivo.”

Parecchi scenari diversi sono compatibili con questi risultati e anche l’ipotesi che i progenitori della fusione possano essere buchi neri primordiali non è stata scartata dagli scienziati. Effettivamente, noi stimiamo che la fusione abbia avuto luogo 7 miliardi di anni fa, un tempo vicino alle epoche più
antiche dell’Universo.

Rispetto alle precedenti osservazioni di onde gravitazionali, il segnale di GW190521 è molto breve e più difficile da analizzare. La complessa natura di questo segnale ci ha spinto a considerare anche altre sorgenti più esotiche, e queste possibilità sono descritte in un altro articolo che accompagna quello della scoperta. La fusione di un sistema binario di buchi neri resta però l’ipotesi più
probabile.

“Le osservazioni portate avanti da Virgo e LIGO illuminano l’universo oscuro e definiscono un nuovo panorama cosmico”, dice Giovanni Losurdo, che guida Virgo ed è dirigente di ricerca presso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare in Italia, “E oggi, ancora una volta, annunciamo una scoperta senza precedenti. Continuiamo a migliorare i nostri strumenti per aumentare la loro performance e
per vedere sempre più a fondo nell’Universo.”

Informazioni aggiuntive sugli osservatori di onde gravitazionali:

La Collaborazione Virgo è composta attualmente da circa 580 membri provenienti da 109 istituzioni in 13 diversi paesi, che comprendono Belgio, Francia, Germania, Grecia, Irlanda, Italia, Olanda, Polonia, Portogallo, Spagna e Ungheria. Lo European Gravitational Observatory (EGO) che ospita il rivelatore Virgo si trova vicino a Pisa in Italia ed è finanziato dal Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) in Francia, dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) in Italia, e dal Nikhef in Olanda. Una lista dei gruppi della Collaborazione Virgo è disponibile al link http://public.virgo-gw.eu/the-virgo-collaboration/ . Ulteriori informazioni sono disponibili sul sito web di Virgo http://www.virgo-gw.eu

.LIGO è finanziato dalla National Science Foundation (NSF) e la sua operatività dipende da Caltech e MIT, che hanno concepito e guidato il progetto. Il sostegno finanziario per il progetto Advanced LIGO è venuto dall’NSF, con significativi impegni e contributi da parte tedesca (Max Planck Society), inglese (Science and Technology Facilities Council) e australiana (Australian Research Council-OzGrav). Circa 1300 scienziati di tutto il mondo partecipano all’impresa scientifica della Collaborazione LIGO, che include anche la Collaborazione GEO. Una lista di altri partners è disponibile al link https://my.ligo.org/census.php
.

I RICERCATORI DI PERUGIA A CACCIA DELLE ONDE GRAVITAZIONALI

Un’esperienza ventennale nella descrizione teorica e nello sviluppo di tecnologie per osservare le onde gravitazionali che ha condotto anche a ricadute tecnologiche nel campo delle energie rinnovabili.

onde gravitazionali Virgo LIGO
Helios Vocca e Roberto Rettori

Il gruppo di scienziati di Perugia che lavora all’esperimento Virgo per la rivelazione e lo studio di onde gravitazionali fa parte del Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università di Perugia e della Sezione di Perugia dell’INFN e da circa trent’anni si occupa de i rivelatori delle Onde Gravitazionali. Il gruppo si occupa per lo più di elabora re modelli teorici e tecniche sperimentali per studiare la dinamica dei sistemi fisici non lineari e in particolare p er lo studio del rumore. Si tratta cioè di conoscere le caratteristiche e saper limitare o utilizzare in modo efficiente tutte qu elle vibrazioni che popolano i fenomeni naturali, dalle vibrazioni delle molecole e degli atomi dovute alla temperatura alle vibrazioni macroscopiche che potrebbero disturbare la rivelazione dei segnali che arrivano dal cosmo e che l’esperimento Virgo rivela. Oltre a questo negli ultimi anni ha acquisito competenze di ottica quantistica, di data analisi e modelli stica della Relatività Generale per sistemi compatti.

Il gruppo di ricerca perugino attivo nell’esperimento Virgo è coordinato dal Prof. Helios Vocca (attualmente nel Management Team sia dell’esperimento europeo Virgo che dell’esperimento giapponese Kagra). Sono nel complesso 12, tra scienziati e tecnici, le persone del Dipartimento di Fisica e della Sezione di Perugia dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare che costituiscono il team coinvolto nell’osservazione e nell’analisi dei dati raccolti sulle onde gravitazionali; fra loro anche il Dott. Michele Punturo responsabile del gruppo di ricerca astroparticellare per la sezione INFN di Perugia e attualmente Principal Investigato dell’esperimento Einstein Telescope, futuro detector europeo per le Onde Gravitazionali.

Le abilità acquisite dal team perugino nello studio delle vibrazioni, da quelle microscopiche a quelle più grandi, ha consentito di apportare un contributo essenziale ai metodi utilizzati per istallare gli specchi e il complesso dei sistemi ottici, cuore dello strumento per l’osservazione delle onde gravitazionali: l’interferometro Virgo. Il rivelatore Virgo istallato a Cascina, nelle campagne poco fuori Pisa, è costituito da due lunghi tubi di tre chilometri l’uno, disposti perpendicolarmente tra loro a formare una elle. All’interno di questi tubi si fa il vuoto e viene fatto correre un raggio laser avanti e indietro attraverso un sistema di specchi. È proprio lo spostamento degli specchi al passaggio dell’onda gravitazionale che ne rileva la presenza. Di conseguenza è cruciale la realizzazione di queste parti dell’apparato. Attraverso una conoscenza accurata del rumore termico, ovvero delle vibrazioni degli atomi e delle molecole che costituisco i materiati di cui sono fatte le parti del rivelatore Virgo, il gruppo di Perugia ha fatto sì che il segnale delle onde gravitazionali non si confondesse con altri disturbi provenienti dall’ambiente. Il gruppo di Perugia si è occupato, sin dalla nascita del progetto Virgo, dello sviluppo del sistema per sospendere gli specchi all’interno delle torri dell’esperimento. Tale sistema è unico perché consente allo specchio di poter oscillare dissipando pochissima energia e quindi rendendolo estremamente sensibile alla rivelazione dei segnali gravitazionali. Il pendolo è costituito da sottilissimi fili prima di acciaio, ora di un particolare vetro: il quarzo fuso. Insieme ai fili è stato ideato e realizzato un sistema originale di ancoraggio degli specchi attraverso tecniche innovative d’incollaggio delle componenti del rivelatore sviluppate tra i laboratori di Perugia e quelli di Glasgow. Queste tecnologie sono alla base dell’aumento di sensibilità che caratterizza il cosiddetto Advanded Virgo.

Le abilità tecniche e le conoscenze teoriche acquisite in questi trent’anni dai fisici dell’Università di Perugia, coinvolti nel progetto Virgo, ha consentito al gruppo di entrare da protagonista anche nell’esperimento giapponese, Kagra (esperimento guidato da una vecchia conoscenza dell’Ateneo perugino, il Prof. Takaaki Kajita premio Nobel in Fisica nel 2015, al quale nel 2017 è stata riconosciuta la laurea Honoris Causa) trasferendo le proprie competenze alla collaborazione asiatica per la realizzazione delle sospensioni criogeniche in zaffiro delle ottiche del rivelatore.

 

 

Testi e foto dall’Ufficio Stampa Università di Perugia