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Astronomia

EarthCARE: una nuova missione satellitare per capire l’impatto delle nuvole sul cambiamento climatico

By ScientifiCult 6 Giugno 2024

EarthCARE: una nuova missione satellitare per capire l’impatto delle nuvole sul cambiamento climatico

Il Politecnico di Torino è tra i protagonisti degli studi scientifici che hanno permesso la realizzazione della missione. Le missioni di ricerca Earth Explorer, realizzate nell’ambito del programma dell’ESA FutureEO, mirano a comprendere la complessità del funzionamento della Terra e l’influenza delle attività umane sui processi naturali.

Torino, 6 giugno 2024

Nella giornata di martedì 28 maggio, nel contesto del prestigioso programma di osservazione della Terra “Earth Explorer” dell’ESA, è stato lanciato dalla base di Vandenberg, in California, il satellite EarthCARE-Earth Cloud Aerosol Radiation Explorer, frutto della collaborazione tra l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e quella Giapponese (JAXA). La missione, rivoluzionaria nel suo genere, si prefigge di migliorare la comprensione dell’interazione tra nuvole e aerosol nel modificare i bilanci energetici associati al trasporto di onde elettromagnetiche e il ciclo dell’acqua, così da contribuire in modo significativo ad una migliore previsione dell’entità dei cambiamenti climatici e quindi ad ottimizzare le strategie di adattamento e mitigazione del clima.

Tra gli attori coinvolti nella progettazione della missione il Politecnico di Torino, con il gruppo di ricerca del Dipartimento di Ingegneria dell’Ambiente, del Territorio e delle Infrastrutture-DIATI che ha partecipato, sotto la guida del professor Alessandro Battaglia, agli studi scientifici per la realizzazione del lancio e che contribuirà alle prossime fasi del progetto. Il professor Battaglia è da anni coinvolto nell’ideazione della missione: dal 2008 si registrano i suoi primi interventi negli studi preliminari di settore e nel 2015 viene ufficializzata la sua nomina a membro dell’ESA Mission Advisory Board per lo sviluppo della missione.

Il satellite EarthCARE, una volta lanciato, ha raggiunto in pochi minuti la sua orbita eliosincrona polare, intorno ai 400 km di altezza. Nel corso dei prossimi gironi cominceranno i primi test dei 4 strumenti all’avanguardia inseriti al suo interno: un radar atmosferico a 94 GHz con capacità Doppler che permette di profilare nuvole e precipitazioni e di mappare per la prima volta le velocità verticali delle idrometeore; un lidar che, grazie alla sua risoluzione spettrale, consente di ottenere profili verticali micro e macrofisici di nubi e aerosol riuscendo anche a distinguere i diversi tipi di aerosol; un imager multispettrale (MSI) capace di offrire una mappatura bidimensionale della scena sotto osservazione; e infine un radiometro a banda larga che misura la radiazione solare riflessa e la radiazione infrarossa proveniente dalla Terra.

“La missione EarthCARE è uno dei progetti più ambiziosi mai affrontati dall’Agenzia spaziale europea in collaborazione con quella giapponese – ha commentato il professor Alessandro Battaglia – Nonostante le innumerevoli sfide tecnologiche e logistiche, la missione è diventata finalmente operativa. Insieme a colleghi dell’Università di Leicester, UK e McGill in Canada abbiamo lavorato in particolare allo sviluppo del simulatore e agli algoritmi di inversione del radar Doppler a lunghezza d’onda millimetrica. È quindi con trepidazione che aspettiamo i primi dati dopo tanti anni passati a simulare numericamente la risposta degli strumenti sui nostri computer. La tecnologia innovativa del radar che è stato sviluppato dai colleghi giapponesi ci consentirà di misurare per la prima volta il movimento verticale dell’aria in nuvole (e.g. all’interno di celle convettive) e la dimensione di particelle come gocce di pioggia e fiocchi di neve”. “Questa missione terrestre – ha concluso Battaglia – è cruciale per meglio caratterizzare le nuvole e i sistemi precipitanti che svolgono un ruolo vitale nel sistema climatico. I risultati della missione potranno inoltre fungere da apripista ad altre missioni spaziali che impiegano radar Doppler millimetrici quali la missione WIVERN, al momento in fase A nello stesso programma Earth Explorer dell’ESA, e nella quale il Politecnico svolge un ruolo di punta”.

Testo e immagine dall’Ufficio Web e Stampa del Politecnico di Torino.

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Medicina

SkinSource: riprodurre il senso del tatto grazie alla propagazione dell’energia lungo mano e braccio

By ScientifiCult 23 Aprile 2024

SkinSource: riprodurre il senso del tatto grazie alla propagazione dell’energia lungo mano e braccio
Lo studio dell’Università di Pisa e dell’Università della California Santa Barbara premiato all’IEEE Haptics Symposium, una delle conferenze più prestigiose di Aptica

Le vibrazioni trasmesse attraverso mano e braccio quando tocchiamo un oggetto giocano un ruolo essenziale nel farci provare una determinata sensazione tattile. Ma misurarle e costruirne dei modelli è estremamente complesso. Uno studio dell’Università di Pisa e dell’Università della California Santa Barbara ha messo a punto SkinSource, uno strumento open source in grado di misurare e modellare le vibrazioni della pelle lungo gli arti superiori in risposta a un insieme molto ampio di stimoli tattili localizzati. Le potenziali applicazioni vanno dal design di nuove potessi e mani robotiche fino alla realtà aumentata tattile. Il toolbox ha destato un grande entusiasmo nella comunità di studiosi del senso del tatto, che include discipline molto diverse tra loro, come le neuroscienze, la medicina e l’ingegneria, ed è stato premiato con il Best Paper Award all’IEEE Haptics Symposium, una delle maggiori conferenze internazionali del settore dell’Aptica, che si è svolto nei giorni scorsi a Long Beach, California.

“Il senso del tatto – spiega Matteo Bianchi, docente di robotica al Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa – è il più complesso e diffuso in tutto il corpo. Le nostre sensazioni tattili dipendono non solo dai recettori locali della pelle, ma anche da diversi altri fattori, come le vibrazioni che si diffondono attraverso la mano e il braccio nel momento in cui tocchiamo un oggetto. Il tatto è un senso chiave sia per la propriocezione – ovvero la capacità di percepire il nostro corpo come collocato nello spazio in una certa posizione – sia per l’esterocezione, ovvero la capacità di capire le proprietà fisiche degli oggetti, quali la rugosità e la rigidezza. È con il tatto che sappiamo se siamo in una posizione stabile, se stiamo tenendo un bicchiere di carta abbastanza dritto da non rovesciarlo, ma abbastanza delicatamente da non stritolarlo. Senza il tatto non potremmo camminare, stare seduti, tenere una posizione in modo consapevole, interagire, esplorare e modificare il mondo che ci circonda.

Per questo, la capacità di modellare le dinamiche del nostro corpo nel momento in cui tocchiamo un oggetto, per poterle riprodurre per esempio in una protesi, o in una mano robotica, o in un’applicazione di realtà aumentata o virtuale, assume una grande rilevanza.

Il nostro dispositivo è in grado di predire l’estensione e l’intensità delle vibrazioni che si trasmettono lungo gli arti superiori a seguito di differenti tipi di stimoli di forza localizzati, in modo accurato. Il toolbox è open-source, ed è quindi a disposizione di tutta la comunità scientifica che ne vuole fare uso, liberamente scaricabile da questo link https://doi.org/10.5281/zenodo.10547601. Proprio questo aspetto, data la complessità e la difficoltà di riprodurre in modo affidabili le sensazioni tattili, è stato accolto con grande entusiasmo”.

SkinSource infatti, oltre ad essere uno strumento per lo studio delle basi meccaniche della percezione tattile, può essere utilizzato per la progettazione e design di interfacce per la restituzione sensoriale in protesi degli arti superiori e in mani robotiche teleoperate in cui è fondamentale avere un ritorno tattile, così come nella chirurgia robotica e in molte applicazioni che fanno uso della realtà aumentata. Gli ingegneri pisani, infatti, all’interno del FoReLab, il laboratorio del dipartimento di ingegneria dell’informazione dedicato al 5.0, stanno mettendo a punto dispositivi di realtà aumentata che integrano la percezione visiva e tattile.

“Con SkinSource – conclude Bianchi – possiamo sfruttare lo studio e la modellazione della propagazione dell’energia meccanica lungo la pelle per costruire sistemi indossabili distribuiti, per garantire un’esperienza immersiva che integri stimoli visivi e tattili. Il sistema può operare accanto alle interfacce per realtà aumentata a cui stiamo lavorando nel laboratorio FoReLab, che consentono di vedere o toccare oggetti reali modificandone la percezione visiva o tattile mediante stimoli artificiali.”

Testo e foto dall’Unità Comunicazione Istituzionale dell’Università di Pisa.

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Biologia

Cambiamento climatico: le aree marine protette difendono la fauna ittica dalle ondate di calore

By ScientifiCult 11 Marzo 2024

Cambiamento climatico: le aree marine protette difendono la fauna ittica dalle ondate di calore, nel Mediterraneo tasso di riscaldamento triplo rispetto agli oceani

Il lavoro coordinato dall’Università di Pisa pubblicato su Nature Communications

Un drammatico innalzamento della temperatura dell’acqua di 4 o 5 gradi per almeno cinque giorni. Sono queste le ondate di calore che interessano sempre più i mari del nostro pianeta mettendo a rischio la fauna ittica e la sopravvivenza di alcune specie. Le aree marine protette sono però una risposta in grado di mitigare questo fenomeno dovuto al cambiamento climatico. La notizia arriva da uno studio internazionale pubblicato sulla rivista Nature Communications coordinato dall’Università di Pisa.

“È noto che le aree marine protette, se ben gestite e con opportuna sorveglianza, hanno effetti positivi sulla fauna marina eliminando o riducendo gli effetti diretti della pesca – spiega il professore Lisandro Benedetti-Cecchi del dipartimento di Biologia dell’Ateneo pisano primo autore dell’articolo – per la prima volta grazie a questo studio abbiamo dimostrato che sono anche in grado di mitigare l’impatto delle ondate di calore”.

La ricerca ha riguardato 2269 specie di pesci costieri che vivono in 357 siti interni alle aree marine protette e 747 siti esterni. I dati provengono da oltre 70mila osservazioni ottenute su intervalli temporali che vanno da un minimo di 5 a un massimo di 28 anni. Le aree marine protette studiate sono sparse in tutto il globo, nel Mediterraneo soprattutto in prossimità delle coste spagnole, poi in Australia, California e Indopacifico. Tutta questa mole di informazioni è stata messa insieme anche grazie alla cosiddetta “citizen science”, la scienza che si realizza con il contributo dei cittadine e cittadini.

“Le proiezioni suggeriscono che i cambiamenti nel clima oceanico, di cui le ondate di calore sono espressione, si acutizzeranno nei prossimi decenni e che gli attuali tassi di riscaldamento supereranno presto il margine di sicurezza termica di molte specie – sottolinea Benedetti-Cecchi – L’allarme è ancora maggiore per il Mar Mediterraneo, che si sta riscaldando a un ritmo allarmante di tre volte quello dell’oceano globale”.

A subire le conseguenze delle ondate di calore è la stabilità dell’intero ecosistema e delle popolazioni, con i pesci erbivori che tendono ad aumentare e i carnivori, come squali, barracuda, cernie o dentici, che invece sono più minacciati. Il risultato può essere il collasso dell’intero sistema sino all’estinzione locale di alcune specie. Questi effetti sono però molto mitigati dalle aree marine protette. Qui le popolazioni di pesci sono più abbondanti e funzionalmente strutturate rispetto alle aree non protette, conferendo stabilità alle comunità anche in presenza di eventi climatici estremi.

“Il nostro lavoro – conclude Benedetti Cecchi – vuole enfatizzare l’importanza delle aree marine protette per salvaguardare la fauna marina fornendo supporto alle politiche di conservazione, articolate nelle varie direttive internazionali, come ad esempio la Convention for Biological Diversity, secondo le quali entro il 2030 almeno il 10% della superficie degli oceani dovrebbe essere sottoposta a protezione”.

fauna ittica aree marine protette ondate di calore — Cambiamento climatico: le aree marine protette difendono la fauna ittica dalle ondate di calore, nel Mar Mediterraneo tasso di riscaldamento triplo rispetto agli oceani

Riferimenti Bibliografici:

Benedetti-Cecchi, L., Bates, A.E., Strona, G. et al. Marine protected areas promote stability of reef fish communities under climate warming, Nat Commun 15, 1822 (2024), DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-44976-y

Testo e foto dall’Unità Comunicazione Istituzionale dell’Università di Pisa.

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Biologia

Apre il Museo della Natura e dell’Uomo – MNU, espone la tigre dai denti a sciabola

By ScientifiCult 15 Maggio 2023

La tigre dai denti a sciabola dell’Era Glaciale sarà uno dei reperti esposti al Museo della Natura e dell’Uomo (MNU) dell’Università di Padova che aprirà il 23 giugno 2023 al Complesso di Palazzo Cavalli.

MERAVIGLIE IN VISTA / 1

«Nasce a Padova un nuovo luogo di partecipazione collettiva e democratica alla conoscenza, un grande museo scientifico inclusivo, che incentra la sua narrazione su migliaia di reperti originali di straordinario valore – dice Telmo Pievani, Responsabile scientifico del Museo della Natura e dell’Uomo –. Al MNU si farà ricerca, conservazione, didattica, condivisione dei saperi scientifici, sensibilizzazione sui temi ambientali, aprendosi ai pubblici più diversi, soprattutto giovani e giovanissimi. Sarà un teatro appassionante di cittadinanza scientifica».

«La nostra Università sta per compiere un altro grande salto verso il futuro con un progetto museale unico a livello universitario in Europa e probabilmente tra i più importanti progetti museali al mondo nel suo genere – afferma Fabrizio Nestola, Presidente del Centro di Ateneo per i Musei –. Da un Ateneo come il nostro non potevamo aspettarci che questo: un enorme investimento economico e di risorse umane completamente dedicato alla cultura e al territorio. Siamo tutti pronti ad iniziare questa entusiasmante avventura con l’obiettivo di educare ed ispirare le future generazioni».

Il Museo della Natura e dell’Uomo (MNU) dell’Università di Padova, che aprirà venerdì 23 giugno 2023, nasce dalla fusione delle ricchissime collezioni naturalistiche che sono state costruite nei secoli da studiosi ed esploratori dell’Università patavina, a fini di ricerca e didattica. Il nuovo allestimento riunisce in un unico percorso espositivo i preesistenti musei universitari di Mineralogia, Geologia e Paleontologia, Antropologia e Zoologia, integrandoli in una narrazione coerente e appassionante, arricchita da un intelligente apparato grafico, testuale e multimediale, a raccontare una storia planetaria dai suoi esordi, più di quattro miliardi di anni fa, fino ai giorni nostri.

Il MNU si articola in 38 sale per un totale di circa 3.800 mq, cui si aggiungono un ambiente per le esposizioni temporanee di circa 300 metri quadri.

Una delle sezioni del museo sarà quella di Geologia e Paleontologia – Dalla comparsa della vita a Homo sapiens con 6 sale e 940 metri quadri a disposizione per illustrare ed esporre i suoi reperti: tra questi anche la tigre dai denti a sciabola dell’Era Glaciale.

«La tigre dai denti a sciabola, Smilodon fatalis, unico esemplare nel suo genere in Italia e fra i pochi presenti nei musei europei, è un fossile che risale al Pleistocene Superiore e proviene da Rancho La Brea in California (USA), uno tra i più importanti giacimenti fossiliferi al mondo per quantità e varietà di specie ivi recuperate – sottolinea Mariagabriella Fornasiero, conservatrice della sezione di Geologia e Paleontologia –. Il genere Smilodon è vissuto nelle Americhe circa 2 milioni di anni fa. Carattere distintivo di questo grosso felino sono i denti canini enormemente sviluppati che lo rendevano un temibile predatore. Probabilmente viveva in branco e poteva cacciare grossi erbivori, come ad esempio i mammut, ma non è escluso che si nutrisse anche di carcasse. Lungo più di 2 metri e alto circa 1,20 metri (al garrese), poteva pesare fino a 300 chilogrammi».

«Recentemente l’esemplare è stato oggetto di studio. Ricerche d’archivio hanno consentito di stabilire che esso è stato donato nel 1933 dal Museum of Paleontology dell’Università di Berkeley (California) in cambio di un reperto di Ursus spelaeus proveniente dal Carso triestino. Grazie ai codici numerici individuati per la prima volta sullo scheletro – conclude Luca Giusberti, referente scientifico della sezione di Geologia e Paleontologia – è stato possibile definire con precisione la provenienza delle singole ossa che lo compongono e stabilire che il loro recupero è avvenuto negli anni tra il 1906 e il 1913. La tigre con i denti a sciabola è da sempre l’animale icona dell’era Glaciale che più colpisce l’immaginario di grandi e piccoli».

Testo e immagini dall’Ufficio Stampa Università di Padova

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Biologia

Dal botrillo un aiuto per capire meglio Alzheimer e Parkinson

By ScientifiCult 12 Luglio 2022

DA UN PICCOLO INVERTEBRATO MARINO, IL BOTRILLO, UN AIUTO PER CAPIRE MEGLIO ALZHEIMER E PARKINSON

Con l’avanzare dell’età nel Botryllus schlosseri si osserva una riduzione del numero di neuroni e delle abilità comportamentali, come nell’uomo.

Inoltre il suo cervello manifesta geni la cui espressione caratterizza malattie neurodegenerative umane quali l’Alzheimer e il Parkinson. Pubblicato su PNAS lo studio delle Università di Stanford, Padova e Cham Zuckerberg Biohub

I tunicati, invertebrati marini molto comuni nei nostri mari, sono i parenti più stretti dei vertebrati, di cui fa parte anche l’uomo. Tra i tunicati il botrillo, Botryllus schlosseri, forma piccole colonie in cui gli individui adulti si dispongono come i petali di un fiore. Nella colonia, che può essere formata anche da centinaia di fiori, ciascun individuo adulto presenta ai lati del corpo uno o più piccoli individui in crescita (le sue gemme), derivate per riproduzione asessuata. Gli adulti vengono settimanalmente riassorbiti e sostituiti dalle loro gemme nel frattempo maturate. Questo processo di sostituzione è ciclico e siccome ogni “genitore” produce più di una gemma, la colonia cresce di dimensioni in maniera veloce e continua. Tuttavia, se gli adulti hanno vita breve e sono continuamente sostituiti da nuovi individui, la colonia non vive in eterno: nella Laguna veneta muoiono tipicamente dopo 1-2 anni, ma in laboratorio si possono mantenere in vita anche per periodi molto più lunghi.

Dal botrillo un aiuto per capire meglio Alzheimer e Parkinson. In foto, un botrillo (Botryllus schlosseri)

Questi animali semplici, i botrilli, sono al centro dell’articolo dal titolo “Two distinct evolutionary conserved neural degeneration pathways characterized in a colonial chordate” pubblicato da un team di ricercatori del Dipartimento di Biologia dell’Università di Padova e dell’Università di Stanford, in collaborazione con il Cham Zuckerberg Biohub di San Francisco, sulla rivista scientifica «PNAS» perché presentano una degenerazione del cervello simile a quella umana. Capire quindi quali siano i processi che portano al decadimento del loro sistema nervoso, anche da un punto di vista evolutivo, può esser d’aiuto nel comprendere neuropatologie, spesso invalidanti, che coinvolgono un numero crescente di persone.

Lo studio

Il botrillo, come detto, ci offre la straordinaria possibilità di studiare la degenerazione del cervello sia nel breve periodo, ovvero nel processo ciclico (settimanale) di riassorbimento degli individui adulti che comporta di fatto un loro rapido invecchiamento, sia nel lungo periodo, ovvero nel processo di invecchiamento dell’intera colonia, che vede nel tempo diminuire la sua capacità di produrre nuovi individui ed espandersi.

La ricerca – coordinata da Chiara Anselmi, dottorata all’Ateneo patavino e ora post-doc all’Università di Stanford, Lucia Manni del Dipartimento di Biologia dell’Università di Padova, Ayelet Voskoboynik e Irv Weissman dell’Università di Stanford – ha utilizzato colonie prelevate nella Laguna Veneta e allevate alla Stazione Idrobiologica di Chioggia e al Dipartimento di Biologia dell’Ateneo patavino oltre a quelle prese dalla Hopkins Marine Station, nella baia di Monterey in California.

Dalle analisi fatte emerge che la degenerazione del cervello del botrillo ha fortissime analogie con il decadimento del cervello umano: sia nella neurodegenerazione breve (settimanale) che in quella lunga (relativo all’invecchiamento della colonia). In entrambi i processi, nell’animale si osserva una riduzione del numero di neuroni e una diminuzione delle abilità comportamentali.

«È stato davvero sorprendente per noi vedere che nella degenerazione breve degli individui adulti il cervello cominciava a diminuire di volume qualche giorno prima del loro riassorbimento completo ovvero della loro morte. Dopo tre giorni di vita – dice la professoressa Lucia Manni del Dipartimento di Biologia dell’Università di Padova – il numero di neuroni nel cervello cominciava a diminuire, così come la loro capacità di rispondere a stimoli come il tocco della loro bocca, il sifone, attraverso cui l’acqua entra per la nutrizione e la respirazione. Questi stessi segni di invecchiamento erano poi presenti anche in individui di colonie neoformate rispetto a quelli presenti in colonie di soli 6 mesi. Eravamo quindi in presenza di due processi di neurodegenerazione la cui presenza non era mai stata sospettata, uno veloce e uno lento, nello stesso organismo».

Ma ciò che è ancor più interessante è che durante entrambi i processi degenerativi il cervello dell’animale manifesta geni la cui esressione caratterizza malattie neurodegenerative umane come l’Alzheimer e il Parkinson.

«Ancor più incredibile è stato poi verificare che entrambi i processi di neurodegenerazione erano associati all’aumento di espressione di geni che caratterizzano le malattie neurodegenerative nell’uomo come l’Alzheimer, il Parkinson, la malattia di Huntington, la demenza frontotemporale e altre ancora – sottolinea Chiara Anselmi dell’Università di Stanford –. Molti di questi geni erano espressi in entrambi i processi neurodegenerativi, mentre una piccola parte li differenziava. Questi geni, pertanto, svolgono un ruolo anche in questi semplici animali e questo piccolo invertebrato può rappresentare una risorsa per comprendere come l’evoluzione abbia forgiato i processi neurodegenerativi e quali siano le relazioni tra invecchiamento e perdita della funzionalità neuronale».

«Approfondire ora lo studio dell’invecchiamento e della neurodegenerazione in questo animale ci porterà a capire come il botrillo riesca a controllare e coordinare la neurodegenerazione ciclica rispetto a quella associata all’invecchiamento – concludono gli autori –. Questo potrebbe svelarci qualcosa di inaspettato rispetto alla nostra possibilità di governare i processi neurodegenerativi nell’uomo».

Il progetto di ricerca è stato finanziato dall’Università di Padova (Progetti di Ricerca di Ateneo, Dottorato di Ricerca, Iniziative di Cooperazione Universitaria), Fondazione “Aldo Gini”, Università di Stanford (School of Medecine Deans’s Postdoctoral Fellowship), l’NIH, il Chan Zuckerberg investigator program, e le Fondazioni “Stinehart-Reed” e “Larry L. Hillblom”.

Link: https://www.pnas.org/eprint/Y6SDVE94P5U58HVXSUGK/full

Titolo: Two distinct evolutionary conserved neural degeneration pathways characterized in a colonial chordate – “PNAS” – 2022

Autori: Chiara Anselmi, Mark Kowarsky, Fabio Gasparini, Federico Caicci, Katherine J. Ishizuka, Karla J. Palmeri, Tal Raveh, Rahul Sinha, Norma Neff, Steve R. Quake, Irving L. Weissman, Ayelet Voskoboynik, Lucia Manni

Testo e foto dall’Università degli Studi di Padova

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Astronomia

Il primo sorvolo di Mercurio della missione BepiColombo

By ScientifiCult 1 Ottobre 2021

Il primo sorvolo di Mercurio della missione BepiColombo

Il 2 ottobre all’1.35 ora italiana la sonda spaziale passerà a 200 km dalla superficie del pianeta. A bordo un esperimento, il Mercury Orbiter Radioscience Experiment (MORE), sviluppato dal team guidato da Luciano Iess della Sapienza, che permetterà di determinare la gravità e l’orbita del corpo celeste più vicino al sole.

La sonda spaziale BepiColombo, lanciata il 20 ottobre 2018 dal Centro spaziale di Kourou nella Guyana francese, è in viaggio verso Mercurio, la sua destinazione finale. Il primo dei sei sorvoli del pianeta più vicino al Sole avverrà il 2 ottobre 2021 all’1.35 ora italiana (23.15 del primo ottobre, ora di Greenwich), quando la sonda passerà a 200 km dalla superficie.

BepiColombo ha già effettuato con successo un sorvolo della Terra, il 10 aprile 2020, e due sorvoli di Venere, il 20 ottobre 2020 e il 10 agosto 2021. Questi incontri ravvicinati hanno lo scopo primario di modificare la traiettoria della sonda, facendole acquistare velocità sufficiente per la cattura finale da parte della gravità di Mercurio, prevista per la fine del 2025. Ma allo stesso tempo sono anche un primo assaggio di quanto verrà poi osservato con assai maggiore dettaglio nella missione primaria, quando BepiColombo orbiterà attorno al pianeta per due anni.

BepiColombo nasce dalla collaborazione tra l’ESA (Agenzia Spaziale Europea) e la JAXA (Agenzia Spaziale Giapponese). Prende il nome dallo scienziato italiano Giuseppe (da cui Bepi) Colombo, che diede un contributo fondamentale allo studio di Mercurio. La sonda è composta da tre moduli principali: il modulo MPO (Mercury Planetary Orbiter) e il modulo MTM (Mercury Transfer Module) sviluppati dall’ESA, il terzo modulo MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) sviluppato dalla JAXA. Con la sofisticata strumentazione scientifica di bordo, BepiColombo vuole rispondere ad alcune domande fondamentali per comprendere la formazione e l’evoluzione del pianeta: qual è la sua struttura interna, dal nucleo alla superficie? Quali sono gli elementi e i minerali di cui è composto? Qual è l’origine del campo magnetico e come interagisce con il vento solare, un flusso di particelle alla velocità di 400 km/s?

Quattro dei sedici esperimenti scientifici di BepiColombo sono italiani. Tra questi, l’esperimento di radioscienza, MORE (Mercury Orbiter Radioscience Experiment), è guidato dal professor Luciano Iess del Dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale della Sapienza, coadiuvato da un gruppo internazionale di scienziati e ingegneri. In Italia, collaborano le Università di Pisa e Bologna, l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e l’Università d’Annunzio. Gli obiettivi scientifici di MORE sono la determinazione della struttura interna di Mercurio attraverso misure di precisione della gravità del pianeta, la ricerca di violazioni della teoria della relatività generale di Einstein e la dimostrazione in volo di un nuovo e avanzato sistema di navigazione spaziale.

Il primo sorvolo di Mercurio della missione BepiColombo. Immagine ESA

Mercurio è il pianeta più vicino al Sole, dove la curvatura dello spazio-tempo, prevista da Einstein nel 1915, è più accentuata. Tale curvatura produce “anomalie” nell’orbita del pianeta (tra cui la famosa precessione del perielio) e nella propagazione della luce e dei segnali radio (compresa la deflessione osservata durante l’eclisse solare del 1919). Circa un secolo dopo, MORE consentirà di verificare a un livello di precisione mai raggiunto finora se la relatività einsteniana rimane una teoria valida della gravità. I primi esperimenti di fisica fondamentale sono già cominciati nel marzo 2021 e proseguiranno fino alla fine della missione, nel 2027.

MORE si prefigge di raggiungere tali obiettivi scientifici tramite l’utilizzo di segnali radio scambiati tra grandi antenne di terra (34 m di diametro) ubicate in Argentina e California, e uno strumento di bordo, il KaT (Ka-band Transponder), realizzato da Thales Alenia Space Italia con la collaborazione del team di Sapienza e finanziato dall’Agenzia spaziale italiana. L’avanzato sistema radio renderà possibile misurare la distanza della sonda con precisione di pochi centimetri e la sua velocità a livello di alcuni millesimi di millimetro al secondo. I dati di un altro strumento italiano (Italian Spring Accelerometer – ISA) saranno utilizzati per misurare tutte quelle accelerazioni della sonda non riconducibili alla gravità, permettendo di ottenere una determinazione più precisa del moto della sonda.

Il ruolo fondamentale che svolge l’esperimento MORE all’interno della missione BepiColombo conferma Sapienza come un polo centrale della ricerca per le tematiche di struttura ed evoluzione planetaria, fisica fondamentale e sistemi di navigazione interplanetaria.

Testo, foto e video dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

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Astronomia

Andromeda a 6.6 GHz: un’immagine unica della galassia sorella della Via Lattea

By ScientifiCult 27 Maggio 2021

Andromeda a 6.6 GHz: un’immagine unica della galassia sorella della Via Lattea

galassia di Andromeda immagine — Image credits, Radio:WSRT/R. Braun (https://www.astron.nl/); Microwave:SRT/S.Fatigoni et al. (http://www.srt.inaf.it/); Infrared:NASA/Spitzer/K. Gordon (https://www.spitzer.caltech.edu/); Visible: Robert Gendler (http://www.robgendlerastropics.com/); Ultraviolet: NASA/GALEX (http://www.galex.caltech.edu/); X-ray: ESA/XMM/W. Pietsch (https://www.cosmos.esa.int/web/xmm-newton)

L’immagine ottenuta a tale frequenza, oltre a essere senza precedenti, ha permesso di definire nel dettaglio la morfologia della galassia e in particolare di individuare le regioni dove nascono le nuove stelle.

I risultati dello studio, frutto della collaborazione fra la Sapienza e l’lstituto Nazionale di Astrofisica sono stati pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

Andromeda è una delle galassie più studiate di tutti i tempi e probabilmente anche la più conosciuta al grande pubblico per la sua prossimità e somiglianza con la nostra galassia, la Via Lattea. Infatti, una conoscenza della natura dei processi fisici che avvengono al suo interno permetterebbe di capire meglio cosa avviene nella nostra galassia, come se la guardassimo dall’esterno.

Paradossalmente, proprio ciò che finora ha ostacolato una osservazione approfondita di Andromeda nelle microonde è la sua stessa conformazione. Infatti, a causa delle sua prossimità alla Via Lattea questa ha una dimensione angolare di diversi gradi in cielo, il che la mette fuori dalla portata degli interferometri costituiti da schiere di antenne di piccola taglia. Per poter osservare Andromeda a frequenze di 6.6 GHz e superiori è indispensabile disporre di un unico radiotelescopio a disco singolo dotato di una grande area efficace.

Oggi, una collaborazione scientifica fra la Sapienza Università di Roma e l’Istituto Nazionale di Astrofisica – INAF, ha permesso di ottenere con il Sardinia Radio Telescope una immagine della galassia di Andromeda completamente nuova, a 6.6 GHz, una frequenza mai sondata prima d’ora.

L’ottima risoluzione angolare del telescopio ha permesso di definire nel dettaglio la morfologia e di ampliare così le conoscenze finora disponibili su questa galassia.

I risultati dello studio, realizzato con la partecipazione anche di numerosi enti e università internazionali come la University of British Columbia, l’Instituto de Radioastronomia y Astrofisica – UNAM in Messico, l’Instituto de Astrofisica de Canarias, l’Infrared Processing Analysis Center – IPAC in California, sono stati pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

A questa frequenza (6.6 GHz) l’emissione della galassia è vicina al suo minimo, complicando la possibilità di ottenere una immagine così definita. Nonostante ciò, grazie alle 66 ore di osservazione con il Sardinia Radio Telescope e a un consistente lavoro di elaborazione dei dati, i ricercatori sono riusciti a mappare la galassia con alta sensibilità.

“Il Sardinia Radio Telescope è una grande antenna a disco singolo in grado di operare ad alte frequenze radio – sottolinea Matteo Murgia dell’INAF di Cagliari- e di produrre dati di elevatissima importanza scientifica e immagini di assoluta qualità”.

“Combinando questa nuova immagine con quelle precedentemente acquisite – aggiunge Elia Battistelli del Dipartimento di Fisica della Sapienza e coordinatore dello studio – abbiamo fatto significativi passi in avanti nel chiarire la natura della emissione di microonde di Andromeda, distinguendo i processi fisici che avvengono in diverse regioni della galassia”

“In particolare siamo riusciti a determinare la frazione di emissione dovuta ai processi termici legati alle prime fasi della formazione di nuove stelle, e la frazione di segnale radio imputabile ai meccanismi non-termici dovuti a raggi cosmici che spiraleggiano nel campo magnetico presente nel mezzo interstellare” concludono Federico Radiconi del Dipartimento di Fisica della Sapienza e Sofia Fatigoni della Università della British Columbia.

Con i dati ottenuti, per i ricercatori è stato possibile così stimare il ritmo di formazione stellare di Andromeda e produrre una mappa dettagliata che ha messo in evidenza il disco della galassia come regione d’elezione per la nascita di nuove stelle.

Per ottenere questa immagine unica di Andromeda il team ha sviluppato e implementato dei software ad hoc che hanno permesso, tra le altre cose, di testare nuovi algoritmi per la identificazione di sorgenti a più bassa emissione nel campo di vista attorno ad Andromeda, il più vasto mai esaminato a una frequenza di 6.6 GHz: in questo modo i ricercatori hanno estratto dalla mappa un catalogo di circa un centinaio di sorgenti puntiformi, ovvero stelle, galassie e altri oggetti, sullo sfondo di Andromeda.

Riferimenti:

Study of the thermal and non-thermal emission components in M31: the Sardinia Radio Telescope view at 6.6 GHz – S. Fatigoni, F. Radiconi, E.S. Battistelli, M. Murgia, E. Carretti, P. Castangia, R. Concu, P. de Bernardis, J. Fritz, R. Genova-Santos, F. Govoni, F. Guidi, L. Lamagna, S. Masi, A. Melis, R. Paladini, F.M. Perez-Toledo, F. Piacentini, S. Poppi, R. Rebolo, J.A. Rubino-Martin, G. Surcis, A. Tarchi, V. Vacca – Astronomy & Astrophysics 2021

Testo e foto dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

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