News
Scientificult
Ad
Ad
Ad
Tag

Cile

Browsing
Astronomia

L’ammasso di galassie dell’Idra e un’evoluzione ancora in corso.

By
Dettaglio sulla galassia a spirale NGC 3312, ripresa dal telescopio italiano VST (VLT Survey Telescope) in Cile. La forma della galassia, simile a quella di una medusa, tradisce il fenomeno di ram pressure stripping, attraverso il quale il gas freddo delle regioni periferiche della galassia fuoriesce a causa della frizione con il gas, più caldo, che pervade l'ammasso.

UNA “RAPINA COSMICA” NELL’AMMASSO DI GALASSIE DELL’IDRA

Un team internazionale guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ha realizzato una nuova immagine dell’ammasso di galassie dell’Idra con il telescopio italiano VST gestito da INAF in Cile, svelando il gas e le stelle “rubate” alle galassie, segno di un’evoluzione ancora in corso.

L'ammasso di galassie dell'Idra immortalato con il telescopio italiano VST (VLT Survey Telescope) in Cile. Nell'immagine spicca la galassia NGC 3312, nella parte inferiore sulla sinistra.
L’ammasso di galassie dell’Idra immortalato con il telescopio italiano VST (VLT Survey Telescope) in Cile. Nell’immagine spicca la galassia NGC 3312, nella parte inferiore sulla sinistra. Crediti: ESO/INAF/M. Spavone, E. Iodice

Gli ammassi galattici, formati da centinaia di galassie oltre a enormi quantità di plasma caldissimo e della invisibile materia oscura, sono le strutture cosmiche più grandi tenute insieme dalla gravità. Si trovano nei nodi più densi della “ragnatela cosmica” che pervade l’Universo e sono luoghi tutt’altro che tranquilli: al loro interno, le galassie si scontrano e interagiscono tra di loro, spesso in maniera turbolenta, regalando immagini spettacolari ai telescopi che scrutano le profondità del cielo.

È il caso dell’ammasso di galassie dell’Idra (Hydra I), a oltre 160 milioni di anni luce da noi, nel quale un team internazionale guidato da ricercatrici e ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ha svelato deboli strutture mai viste prima nella luce diffusa che permea lo spazio tra le galassie. Questi dettagli permettono di ricostruire la travolgente storia dell’ammasso. Il lavoro è stato possibile grazie a immagini profonde e ad alta risoluzione ottenute con il telescopio italiano VST (VLT Survey Telescope), situato presso l’Osservatorio di Paranal dello European Southern Observatory (ESO) sulle Ande cilene e gestito dal 2022 interamente da INAF.

Dettaglio sulla galassia a spirale NGC 3312, ripresa dal telescopio italiano VST (VLT Survey Telescope) in Cile. La forma della galassia, simile a quella di una medusa, tradisce il fenomeno di ram pressure stripping, attraverso il quale il gas freddo delle regioni periferiche della galassia fuoriesce a causa della frizione con il gas, più caldo, che pervade l'ammasso.
Dettaglio sulla galassia a spirale NGC 3312, ripresa dal telescopio italiano VST (VLT Survey Telescope) in Cile. La forma della galassia, simile a quella di una medusa, tradisce il fenomeno di ram pressure stripping, attraverso il quale il gas freddo delle regioni periferiche della galassia fuoriesce a causa della frizione con il gas, più caldo, che pervade l’ammasso. Crediti: ESO/INAF/M. Spavone, E. Iodice

Nell’immagine realizzata dal VST spicca NGC 3312, la più grande galassia a spirale dell’ammasso dell’Idra, nella parte bassa dell’immagine. La sua forma, che ricorda vagamente quella di una medusa con una serie di tentacoli, segnala un “furto cosmico” in atto: l’ammasso sta letteralmente “rubando” il gas dalle regioni più esterne della galassia. Questo fenomeno avviene quando una galassia attraversa un fluido denso, come il gas caldo sparso tra le galassie di un ammasso: la frizione del gas caldo contro quello più freddo alla periferia della galassia provoca la fuoriuscita di quest’ultimo, che va ad aggiungersi al materiale.

Il nuovo studio ha analizzato in dettaglio le strutture più fioche all’interno dell’ammasso, in particolare nella cosiddetta luce intra-ammasso (in inglese, intracluster light), una componente diffusa che pervade lo spazio intergalattico, prodotta da stelle che sono state anche in questo caso “sottratte” ad alcune delle galassie dell’ammasso mentre interagivano con le loro compagne. I risultati sono in corso di pubblicazione sulla rivista Astronomy and Astrophysics.

“La nostra analisi fotometrica dell’ammasso di galassie dell’Idra permette di ricostruire la sua storia di formazione ed evoluzione e di capire quale dei possibili scenari di formazione abbia formato la luce diffusa in questo particolare ammasso” spiega Marilena Spavone, ricercatrice INAF a Napoli e prima autrice del lavoro. “Le simulazioni forniscono diverse previsioni per spiegare la formazione della luce intra-ammasso negli ambienti densi degli ammassi di galassie, e per collegare la quantità di luce diffusa osservata alla fase evolutiva di un ammasso”.

Per determinare in che fase evolutiva si trova l’ammasso, il team ha analizzato la distribuzione di luce di tutte le sue galassie per poter “isolare” la luce diffusa. In questo modo, è stato possibile stimare la quantità di luce intra-ammasso e studiare le strutture dovute alle interazioni tra galassie, come ad esempio le code mareali o i tentacoli di medusa osservati nella galassia NGC 3312.

“Secondo la nostra analisi, l’ammasso dell’Idra presenta tre diverse regioni che mostrano sovradensità di galassie, e diverse strutture nel mezzo diffuso, oltre a grandi aloni stellari intorno alle galassie più brillanti”, aggiunge la coautrice Enrichetta Iodice, ricercatrice INAF a Napoli e responsabile del Centro italiano di coordinamento per VST. “Tutti questi indizi mostrano che si tratta di un ammasso ancora in fase di evoluzione”.

Le osservazioni dell’ammasso sono state raccolte nell’ambito del progetto VEGAS (VST Early-Type Galaxy Survey), un censimento cosmico ottimizzato per studiare le galassie sfruttando il grande campo di vista e la risoluzione di OmegaCam, la potente fotocamera del VST. Questa fotocamera è un vero e proprio “grandangolo cosmico” in grado di osservare una porzione di cielo di un grado quadrato, pari a circa quattro volte l’area apparente della Luna piena. Questi dati offrono un’anteprima delle osservazioni che saranno realizzate, con profondità e una risoluzione comparabili ma su porzioni del cielo ancora più grandi, dal satellite ESA Euclid, lanciato lo scorso anno, e dalla Legacy Survey of Space and Time (LSST) dell’osservatorio Vera C. Rubin, attualmente in costruzione in Cile.

 

Riferimenti bibliografici:

L’articolo “Galaxy populations in the Hydra I cluster from the VEGAS survey III. The realm of low surface brightness features and intra-cluster light”, di Marilena Spavone, Enrichetta Iodice, Felipe S. Lohmann, Magda Arnaboldi, Michael Hilker, Antonio La Marca, Rosa Calvi, Michele Cantiello, Enrico M. Corsini, Giuseppe D’Ago, Duncan A. Forbes, Marco Mirabile e Marina Rejkuba, è stato pubblicato online sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

Testo e immagini dall’Ufficio stampa – Struttura per la Comunicazione di Presidenza dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF).

Keep Reading
By
Astronomia

Progetto FATE: previsioni della turbolenza ottica per spingere il Very Large Telescope al massimo delle sue potenzialità

By
Progetto FATE Very Large Telescope VLT La Via Lattea si staglia sopra ai telescopi che costituiscono il Very Large Telescope, all'Osservatorio del Paranal, in Cile. Crediti: P. Horálek/ESO

PROGETTO FATE: PREVISIONI DELLA TURBOLENZA OTTICA PER SPINGERE IL VERY LARGE TELESCOPE AL MASSIMO DELLE SUE POTENZIALITÀ

Per ottenere immagini astronomiche sempre più accurate non basta solo aumentare le dimensioni dei nuovi telescopi o dotarli di strumentazione allo stato dell’arte. Le prestazioni della maggior parte degli strumenti che osservano il cielo, soprattutto nella luce visibile e nell’infrarosso, dipendono fortemente dalle condizioni meteorologiche in atto durante le operazioni, e in particolare dalla turbolenza dell’atmosfera sopra di essi.  Conoscere con sufficiente anticipo tali condizioni diventa quindi sempre più importante e decisivo per ottimizzare l’utilizzo dei migliori telescopi al mondo, come l’attuale Very Large Telescope (VLT) e il futuro Extremely Large Telescope (ELT), sulle Ande cilene, entrambi dell’European Southern Observatory (ESO). È cruciale poter sfruttare al massimo le capacità di questi gioielli della tecnologia compatibilmente con le condizioni atmosferiche massimizzando il ritorno scientifico prodotto.  Il costo tipico di una notte di osservazioni con il VLT si aggira infatti attorno ai 100mila euro: una cifra che spiega da sé quanto sia critico sfruttare al meglio le condizioni ideali dell’atmosfera. Con questi obiettivi l’Istituto Nazionale di Astrofisica ha vinto un bando internazionale di ESO finalizzato a produrre previsioni della turbolenza ottica (TO) e dei principali parametri atmosferici per ottimizzare le osservazioni astronomiche del VLT e di tutti gli strumenti di cui è equipaggiato. Il progetto selezionato, denominato FATE (Forecasting Atmosphere and Turbulence for ESO sites) vede la collaborazione del consorzio CNR/Regione Toscana LaMMA (Laboratorio di Monitoraggio e Modellistica Ambientale per lo sviluppo sostenibile), che fornisce servizi meteo anche per la Protezione Civile italiana.

Il progetto FATE è iniziato nel novembre 2022 e nel periodo settembre – dicembre 2023 è entrato in fase di ‘commissioning’, con i test di verifica delle specifiche tecniche e di funzionamento. Una volta terminato, si entrerà nella fase operativa in cui ESO potrà ottimizzare strategie osservative per il VLT e iniziare a pianificare quelle di ELT, la cui entrata in funzione è attualmente prevista per il 2028.

“Il commissioning è durato 4 mesi e aveva come scopo quello di verificare la robustezza del sistema di previsione e il rispetto delle specifiche tecniche richieste da ESO, ovvero dell’accuratezza delle previsioni dei distinti parametri a scale temporali differenti” dice Elena Masciadri, ricercatrice INAF e responsabile scientifica del progetto FATE. “Le fluttuazioni spazio-temporali della turbolenza ottica hanno scale tipiche molto più piccole di quelle dei classici parametri atmosferici e pertanto la previsione della turbolenza ottica è un obiettivo molto più difficile da raggiungere. Le specifiche tecniche di ESO sono inoltre abbastanza stringenti come è naturale aspettarsi, considerando che il VLT è senza dubbio uno dei telescopi di maggior prestigio al mondo ma anche uno dei più complessi, essendo costituito da ben quattro telescopi da 8,2 m di diametro più quattro telescopi ausiliari da 1.8 metri, dotati di una grande varietà di strumentazione e quindi di possibilità osservative. Possiamo dire di essere soddisfatti del commissioning – prosegue Masciadri – in quanto ci ha permesso di dimostrare la robustezza e l’affidabilità del sistema e allo stesso tempo di meglio definire i margini di miglioramento dell’accuratezza delle previsioni dove ci concentreremo nella seconda fase del progetto”.

I moderni telescopi sono ormai dotati di strumentazione intercambiabile che ha specifiche condizioni di utilizzo, che dipende anche dalle condizioni atmosferiche in essere durante le osservazioni. Alcuni di questi strumenti sono poco sensibili, ad esempio, ad una elevata concentrazione di umidità nell’aria, altri invece ne vengono quasi completamente “accecati”. Per alcune tipologie di programmi scientifici è molto importante raccogliere dati in presenza di poca turbolenza atmosferica, ad esempio in tutte le osservazioni che necessitano un elevato livello di dettaglio in piccole porzioni di cielo che sfruttano i benefici dell’ottica adattiva, come nella ricerca di esopianeti. In generale la conoscenza della turbolenza ottica è fondamentale in tutte le osservazioni supportate da ottica adattiva (OA).  L’ELT sarà una facility supportata al 100% dall’OA quindi la previsione della TO è certamente cruciale per l’astronomia del prossimo futuro.

Oltre a prevedere una serie di parametri atmosferici sopra il sito osservativo del VLT come temperatura, intensità e direzione del vento, umidità relativa, vapore acqueo e copertura nuvolosa, il progetto FATE si occuperà nelle ore notturne anche della previsione di parametri cosiddetti astroclimatici, tra cui il cosiddetto seeing, un parametro che indica il livello di perturbazione dell’atmosfera nella qualità delle immagini astronomiche. Ma cosa è la turbolenza ottica? Le fluttuazioni di temperatura nell’aria generano fluttuazioni dell’indice di rifrazione che a sua volta perturba il fronte d’onda della luce proveniente dagli oggetti celesti osservati. Tale fronte d’onda risulta così ‘imperfetto’ e l’immagine raccolta dal telescopio perde l’accuratezza dei dettagli, limitando così le potenzialità della strumentazione impiegata. Le tecniche di ottica adattiva hanno l’obiettivo di correggere queste perturbazioni, ma le loro prestazioni dipendono dallo stato della turbolenza: per questo è fondamentale poter disporre di una previsione accurata della turbolenza ottica.

Un sistema di previsione come quello previsto nel progetto FATE si basa su modelli idrodinamici che si definiscono a “mesoscala”: il modello viene applicato su una regione limitata della Terra, raggiungendo una più alta risoluzione rispetto a quello che potrebbe fornire una previsione su scala globale. Si tratta di una previsione che viene realizzata usando come dati di inizializzazione quelli prodotti da modelli a circolazione generale, ovvero applicati all’intero globo terrestre dallo European Centre for Medium Range Weather Forecast (ECMWF), il centro che agisce per conto dell’intera comunità europea.

L’esperienza di INAF nel campo delle previsioni di turbolenza ottica per l’astronomia acquisita negli anni è stata fondamentale per arrivare al progetto FATE:

“Abbiamo sviluppato un modello per la previsione della turbolenza ottica, denominato Astro-Meso-NH negli anni ’90 e da allora il sistema si è evoluto, è stato applicato a diversi tra i maggiori osservatori al mondo e più recentemente è stato automatizzato rendendo il modello utilizzabile in modalità operativa e non solo di ricerca” ricorda Elena Masciadri. “lo sviluppo delle moderne tecniche di ‘assimilation data’ e più in generale le tecniche statistiche di filtraggio spaziale ci hanno garantito livelli di accuratezza inimmaginabili solo una decina di anni fa. INAF – conclude Masciadri – ha la responsabilità scientifica del progetto FATE, curando lo sviluppo del sistema automatico di previsione operativa, dello studio e sviluppo degli algoritmi necessari per ottenere le specifiche tecniche del sistema di previsione e di tutte le attività necessarie al miglioramento delle prestazioni che verrà attuato nel corso dei primi anni della fase operativa. Il LaMMA ha la responsabilità operativa di gestire e monitorare il sistema di previsione, sia a livello giornaliero che su intervalli temporali più lunghi e di garantire quindi una copertura ottimale del sistema.” “Il software per la produzione delle previsioni della turbolenza ottica è operativo presso il LaMMA e sfrutta risorse computazionali dei sistemi HPC (High Performance Computing) dedicate esclusivamente a FATE e acquisite anche grazie ad un contributo di Regione Toscana. La collaborazione del LaMMA in questo progetto poggia in primis sul suo Centro di Calcolo che da oltre venti anni, ha mostrato la propria affidabilità in termini di robustezza e resilienza nell’ambito del servizio meteo svolto per la Regione Toscana” dice Alberto Ortolani, ricercatore del LaMMA e responsabile delle attività LaMMA in FATE. “Le notevoli competenze scientifiche sviluppate presso INAF nel campo della previsione della turbolenza ottica e la pluriennale esperienza del Consorzio LaMMA nel gestire servizi operativi ha fatto sì che la proposta risultasse vincitrice nella call internazionale aperta da ESO. Aver vinto con una proposta toscana ci rende particolarmente orgogliosi”.

Progetto FATE Very Large Telescope VLT La Via Lattea si staglia sopra ai telescopi che costituiscono il Very Large Telescope, all'Osservatorio del Paranal, in Cile. Crediti: P. Horálek/ESO
La Via Lattea si staglia sopra ai telescopi che costituiscono il Very Large Telescope, all’Osservatorio del Paranal, in Cile. Crediti: P. Horálek/ESO

Testo e immagine dall’Ufficio stampa dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF).

Keep Reading
By
Astronomia

ESO 510-G13, HGC 90 e Abell 1689 nelle nuove immagini dal Telescopio VST

By

TRIPUDIO DI GALASSIE IN TRE NUOVE IMMAGINI DEL TELESCOPIO VST MOSTRANO ABELL 1689, HGC 90 ED ESO 510-G13

L’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) pubblica tre splendide immagini di galassie, gruppi e ammassi di galassie, realizzate con il telescopio italiano VST, gestito da INAF nel deserto di Atacama, in Cile. Le immagini sono state presentate oggi durante il VST Science Workshop a Napoli.

Galassie, lontane e lontanissime. Galassie interagenti, la cui forma è stata scolpita dalla reciproca influenza gravitazionale, ma anche galassie che formano gruppi e ammassi, tenute insieme dalla mutua gravità. Sono le protagoniste di tre nuove immagini rilasciate dal VLT Survey Telescope (VST) in occasione del convegno dedicato alle attività scientifiche del telescopio, in corso dal 16 al 18 aprile presso l’Auditorium nazionale dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) a Napoli.

Il VST è un telescopio ottico dal diametro di 2,6 metri, costruito completamente in Italia e operativo dal 2011 presso l’osservatorio dello European Southern Observatory (ESO) di Paranal, in Cile. Da ottobre 2022, il telescopio è gestito interamente da INAF attraverso il Centro Italiano di Coordinamento per VST presso la sede INAF di Napoli, con il 90% del tempo osservativo dedicato alla comunità astronomica italiana. Il VST è specializzato nelle osservazioni di grandi aree del cielo grazie alla sua fotocamera a grande campo, OmegaCAM, un vero e proprio “grandangolo celeste” in grado di immortalare, in ciascuna ripresa, un grado quadrato di cielo, ovvero una porzione della volta celeste larga due volte il diametro apparente della Luna piena. Oltre alle immagini raccolte per la ricerca astrofisica, che per il VST spazia dalle stelle alle galassie fino alla cosmologia, nell’ultimo anno il telescopio ha condotto un nuovo programma dedicato al grande pubblico, osservando nebulose, galassie e altri oggetti celesti iconici durante alcune notti di Luna piena, nelle quali la luminosità del nostro satellite naturale disturba l’acquisizione dei dati scientifici. Nuove immagini saranno pubblicate nei prossimi mesi.

“Oltre alla ricerca scientifica, uno degli obiettivi del centro VST è quello di disseminare la conoscenza scientifica e condividere le meraviglie dell’universo con i non-esperti del settore. In particolare, ci piacerebbe che le nuove generazioni di ragazze e ragazzi, attraverso queste fantastiche immagini, possano scoprire ed alimentare l’interesse per l’astrofisica”, commenta Enrichetta Iodice, ricercatrice INAF a Napoli e responsabile del Centro Italiano di Coordinamento per VST.

ESO 510-G13, HGC 90 e Abell 1689 nelle nuove immagini dal Telescopio VST. Gallery

ESO 510-G13 Telescopio VST galassie
Crediti: INAF/VST. Acknowledgment: M. Spavone (INAF), R. Calvi (INAF)

Una delle tre immagini rilasciate oggi ritrae ESO 510-G13, una curiosa galassia lenticolare a circa 150 milioni di anni luce da noi, in direzione della costellazione dell’Idra. Spicca il rigonfiamento centrale della galassia, su cui si staglia la silhouette scura del disco di polvere visto di taglio, che ne oscura parte della luce. La forma distorta del disco ricorda vagamente una S rovesciata, indice del passato turbolento di ESO 510-G13, che potrebbe aver acquisito la sua attuale conformazione a seguito di una collisione con un’altra galassia. Nell’angolo in basso a destra, tra le tantissime stelle della Via Lattea disseminate nell’immagine, si distingue anche una coppia di galassie a spirale a circa 250 milioni di anni luce da noi. Zoomando nell’immagine, si possono notare molte altre galassie ancora più distanti, visibili come piccole macchie di luce elongate tra i tanti puntini sullo sfondo.

Hickson Compact Group 90 HGC 90 Telescopio VST galassie
Crediti: INAF/VST. Acknowledgment: M. Spavone (INAF), R. Calvi (INAF)

La seconda immagine mostra un piccolo gruppo formato da quattro galassie, chiamato Hickson Compact Group 90 (HGC 90), che dista circa 100 milioni di anni luce di distanza dalla Terra, verso la costellazione del Pesce Australe. Le due macchie di luce rotondeggianti vicino al centro dell’immagine sono le galassie ellittiche NGC 7173 e NGC 7176. La striscia luminosa che si biforca e collega queste due galassie è la terza componente del gruppo, la galassia a spirale NGC 7174: la sua forma singolare tradisce l’interazione in corso tra i tre corpi celesti, che ha strappato loro stelle e gas, rimescolandone la distribuzione. Un alone di luce diffusa avvolge le tre galassie. Non sembra partecipare a questa danza celeste la quarta galassia appartenente al gruppo, NGC 7172, visibile nella parte superiore dell’immagine: si tratta di una galassia il cui nucleo, solcato da scure nubi di polvere, nasconde un buco nero supermassiccio che divora attivamente il materiale circostante. Il quartetto di galassie HGC 90 è immerso in una struttura molto più vasta, che comprende decine di galassie, alcune delle quali visibili in questa immagine.

Abell 1689 Telescopio VST galassie
Crediti: INAF/VST. Acknowledgment: M. Spavone (INAF), R. Calvi (INAF)

La terza immagine mostra un raggruppamento di galassie molto più ricco e ancora più distante: l’ammasso di galassie Abell 1689, che si può osservare nella costellazione della Vergine. Abell 1689 contiene più di duecento galassie, visibili per lo più come macchie di colore giallo-arancio, la cui luce ha viaggiato per circa due miliardi di anni prima di raggiungere il VST. L’enorme massa, che oltre alle galassie comprende anche enormi quantità di gas caldo e della misteriosa materia oscura, deforma lo spazio-tempo in prossimità dell’ammasso, che funge così da “lente gravitazionale” sulle galassie ancora più lontane, amplificando la  loro luce e creando immagini distorte, in modo non dissimile da quanto farebbe una comune lente ottica. Alcune di queste galassie si possono distinguere sotto forma di puntini e di minuscoli trattini dalla forma leggermente curva, in particolare intorno alle regioni centrali dell’ammasso.

 

Per ulteriori informazioni:

L’immagine di HCG 90 fa parte del progetto di ricerca VST Elliptical Galaxy Survey (VEGAS) e consiste di 266 immagini per un totale di circa 11 ore di osservazioni. Le immagini di ESO 510-G13 e di Abell 1689 fanno parte del programma GIOB, dedicato alla raccolta di immagini per il public engagement, e consistono rispettivamente di 19 immagini (1,5 h) e 66 immagini (5,5 h).

Il sito web del VST: https://vst.inaf.it/

 

Testo e immagini dall’Ufficio stampa – Struttura per la Comunicazione di Presidenza dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)

Keep Reading
By
Economia

Il geotermico è la rinnovabile più efficace per diminuire le emissioni di CO2

By
geotermico rinnovabile efficace Impianto ad energia geotermica di Nesjavellir in Islanda, che fornisce acqua calda all'area di Reykjavík

Il geotermico è la rinnovabile più efficace per diminuire le emissioni di CO2 (seguono idroelettrico e solare)

Lo studio dell’Università di Pisa su 27 paesi OCSE dal 1965 al 2020 pubblicato sul Journal of Cleaner Production

Impianto ad energia geotermica di Nesjavellir in Islanda, che fornisce acqua calda all'area di Reykjavík
Impianto ad energia geotermica di Nesjavellir in Islanda, che fornisce acqua calda all’area di Reykjavík. Foto di Gretar Ívarsson, modificata da Fir0002, in pubblico dominio

Per diminuire le emissioni di CO2 nell’atmosfera, il geotermico è la fonte di energia rinnovabile più efficace, seguito da idroelettrico e solare. La notizia arriva da uno studio su 27 paesi OCSE dal 1965 al 2020 pubblicato sul Journal of Cleaner Production.

La ricerca ha analizzato l’impatto di alcune fonti di energia rinnovabile per la produzione di energia elettrica: geotermico, solare, eolico, biofuel, idroelettrico. Dai risultati è emerso che ognuna di esse contribuisce a ridurre le emissioni di CO2 e dunque è utile agli obiettivi della transizione ecologica. Fra tutte, le migliori sono il geotermico, l’idroelettrico, e il solare, in ordine decrescente di importanza. A livello quantitativo, 10 terawattora di energia elettrica prodotti da geotermico, idroelettrico, e solare, consentono infatti di ridurre le emissioni di CO2 pro capite rispettivamente di 1.17, 0.87, e 0.77 tonnellate.

I 27 paesi OCSE esaminati dal 1965 al 2020 sono stati scelti come campione perché contribuiscono notevolmente al rilascio di emissioni di CO2 nell’atmosfera e rappresentano circa un terzo del totale delle emissioni globali di CO2. Nello specifico si tratta di Australia, Austria, Canada, Cile, Cipro, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Islanda, Irlanda, Israele, Italia, Giappone, Messico, Paesi Bassi, Nuova Zelanda, Norvegia, Polonia, Portogallo, Corea del Sud, Spagna, Svezia, Svizzera, Regno Unito e Stati Uniti.

Per ricavare i dati, la ricerca ha analizzato molteplici fonti, le principali sono: Food and Agriculture Organization (FAO), International Energy Agency (IEA), OECD, Our World in Data (OWID), e World Bank.

“È noto che circa due terzi degli italiani si dichiara appassionato del tema della sostenibilità e ritiene importante l’uso delle rinnovabili per avere città più sostenibili  – dice Gaetano Perone, ricercatore del dipartimento di Economia e Management dell’Università di Pisa e autore dell’articolo – la mia analisi spiega in modo dettagliato l’impatto di ciascuna energia rinnovabile sulle emissioni di CO2, considerando anche altri aspetti legati ai costi di implementazione e costruzione delle centrali e delle opportunità date dalle caratteristiche geografiche e climatiche dei paesi considerati”.

Riferimenti bibliografici:

Gaetano Perone, The relationship between renewable energy production and CO2 emissions in 27 OECD countries: A panel cointegration and Granger non-causality approach, Journal of Cleaner Production,
Volume 434, 2024, 139655, ISSN 0959-6526, DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.139655

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

Keep Reading
By
Astronomia

Al progetto Polocalc di Federico Nati, un ERC Advanced Grant per ricerche di cosmologia

By
Polocalc ERC Advanced Grant il prototipo di sistema di sorgenti artificiali

Al progetto Polocalc di Federico Nati, Università di Milano-Bicocca, un ERC Advanced Grant da 2,4 milioni di euro per ricerche di cosmologia

Con il finanziamento europeo vinto dal professore del dipartimento di Fisica Federico Nati si realizzerà un sistema di sorgenti artificiali in volo su droni e palloni aerostatici, per calibrare i telescopi del Simons Observatory nel deserto di Atacama in Cile e ottenere misure di frontiera per scoperte fondamentali sugli albori dell’Universo.

Milano, 17 novembre 2023 – Il progetto Polocalc (POLarization Orientation CALibrator for Cosmology) di Federico Nati, professore di Experimental Cosmology del dipartimento di Fisica dell’Università di Milano-Bicocca, è stato appena premiato dall’Unione Europea con un ERC Advanced Grant da 2,4 milioni di euro. L’obiettivo è realizzare in cinque anni una costellazione di sorgenti luminose di calibrazione, in volo su droni e palloni a quasi seimila metri di quota nel deserto di Atacama in Cile, per fornire un sistema di riferimento assoluto ai telescopi del Simons Observatory. Un metodo innovativo che permetterà di scoprire fenomeni finora mai osservati, come le onde gravitazionali nell’universo primordiale, per gettare luce su alcuni dei punti meno chiari della nascita del cosmo e della natura della materia oscura e dell’energia oscura.

Gli ERC Advanced Grant vengono assegnati dall’European Research Council a quei ricercatori che abbiano già una carriera consolidata alle spalle e che siano leader riconosciuti nel proprio settore, con un progetto di ricerca eccellente, particolarmente visionario e innovativo. È questo il primo ERC Advanced Grant ospitato direttamente presso Milano-Bicocca.

«I segnali astrofisici vengono normalmente calibrati usando sorgenti celesti conosciute – spiega Federico Nati – ma non sempre queste esistono o sono state osservate con sufficiente accuratezza da poter essere usate per tarare una scala di riferimento. Questo purtroppo è proprio il caso dei segnali cosmologici che potrebbero essere scoperti misurando la polarizzazione della luce proveniente dall’Universo primordiale, la radiazione cosmica di fondo. Questa radiazione fossile potrebbe contenere segnali di luce polarizzata previsti dalla teoria del Big Bang».

«Si tratta di segnali debolissimi – continua il professore di Milano-Bicocca – finora mai osservati che proverebbero l’esistenza di onde gravitazionali primordiali. I telescopi sono via via diventati sempre più sensibili per cercare di scoprirli, ma mancano di un riferimento assoluto per la calibrazione, in quanto nessuna sorgente celeste risulta attualmente adeguata allo scopo. Il progetto propone quindi di crearne di artificiali trasportate da droni e palloni aerostatici, portando così nel cielo sopra ai telescopi nel deserto di Atacama in Cile degli emettitori di luce polarizzata che saranno costruiti e finemente caratterizzati nei laboratori di Cosmologia Sperimentale dell’Università Bicocca. I telescopi del Simons Observatory, che iniziano quest’anno a operare a 5200 metri di quota, costituiscono il più grande programma di misura della radiazione cosmica di fondo per i prossimi anni, e grazie a questo progetto si renderanno possibili obiettivi scientifici altrimenti irraggiungibili, come per esempio la scoperta della birifrangenza cosmica, un effetto per ora solo ipotizzato teoricamente che potrebbe renderci sensibili alla presenza di materia oscura e di energia oscura».

Federico Nati
Federico Nati

A Polocalc, sotto la guida di Federico Nati lavoreranno 6-7 tra ricercatori, assegnisti e dottorandi di Milano-Bicocca.

Negli ultimi dieci anni, l’Ateneo milanese ha ricevuto finanziamenti per 16 progetti ERC: 5 Starting Grant, 7 Consolidator Grant, 1 Proof of Concept, 2 Synergy Grant) e, ora, l’Advanced Grant di Nati.

«Per il nostro Ateneo questo finanziamento costituisce il coronamento di un impegno che da anni ci spinge ad incoraggiare i nostri ricercatori a “pensare in grande” – afferma il prorettore alla Ricerca dell’Università di Milano-Bicocca, Guido Cavaletti – spingendosi verso limiti sempre più ambiziosi e con un orizzonte internazionale sempre più qualificato ed impegnativo. È un successo che ci indica chiaramente che la via che stiamo perseguendo è corretta e siamo quindi molto fiduciosi, oltre che nell’esito positivo di questa specifica ricerca, anche riguardo la possibilità per altri colleghi di ottenere analoghi risultati nelle call europee dove abbiamo dimostrato di poter essere molto competitivi».

Testo e immagini dall’Ufficio Stampa dell’Università di Milano-Bicocca

Keep Reading
By
Astronomia

Da Atacama a Marte in cerca di vita

By
deserto di Atacama vita Piedras Rojas. Crediti: Armando Azua-Bustos

DA ATACAMA A MARTE IN CERCA DI VITA

Identificare segni inequivocabili di vita su Marte è uno degli obiettivi che spinge gli scienziati a inviare missioni spaziali sul Pianeta Rosso. Studi effettuati in uno dei luoghi più aridi del nostro pianeta – Piedra Roja, in Cile – suggeriscono che scoprire le tracce di vita su Marte sarà più difficile del previsto. Da quanto è emerso, gli attuali strumenti di rilevamento di tracce biologiche già presenti sulla superficie di Marte o in fase di progettazione, potrebbero non essere abbastanza sensibili per mettere in evidenza tracce di vita estinta. Questo è quanto mette in luce sostanzialmente uno studio appena pubblicato sulla rivista Nature Communications firmato da un team internazionale di ricercatori di istituti sparsi in tutto il mondo, tra cui l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF).

deserto di Atacama vita Piedras Rojas. Crediti: Armando Azua-Bustos
Da Piedras Rojas, nel deserto di Atacama, a Marte, in cerca di vita. Crediti: Armando Azua-Bustos

Piedra Roja è una regione estremamente inospitale per la vita: si tratta del delta di un ventaglio alluvionale formatosi in condizioni aride nel deserto di Atacama in un periodo che si estende dal Cretaceo inferiore al Giurassico superiore (163-100 milioni di anni).  Il sito è caratterizzato da rocce sedimentarie ricche di ossidi di ferro, ematite e fanghi contenenti argille come vermiculite e smectiti, e quindi geologicamente analogo a Marte.  I campioni prelevati presentano un numero importante di microrganismi con un insolito alto tasso di indeterminazione filogenetica – ciò che viene definito microbioma oscuro – e un mix di “firme biologiche” di microrganismi esistenti e antichi che sono a malapena rilevati con le più moderne attrezzature di laboratorio.

Questi risultati sottolineano l’importanza di riportare a Terra i campioni provenienti da Marte, al fine di utilizzare le più potenti tecniche di rilevamento a oggi disponibili nei laboratori.

Le analisi condotte con strumenti di prova che si trovano o saranno inviati su Marte rivelano che, sebbene la mineralogia di Piedra Roja corrisponda a quella rilevata dagli strumenti a terra sul Pianeta Rosso, livelli altrettanto bassi di sostanze organiche saranno difficili, se non impossibili, da rilevare nelle rocce marziane, a seconda dello strumento e della tecnica utilizzati. I risultati di questo studio sottolineano quindi l’importanza del ritorno dei campioni sulla Terra per stabilire con certezza se la vita sia mai esistita su Marte.

Dall’analisi del DNA dei microrganismi presenti in queste rocce è emerso un dato particolarmente interessante: circa il 9% è risultato non classificabile, mentre a circa il 41% è stato possibile assegnare solo il dominio o al massimo l’ordine, mettendo in evidenza che non sono chiare le relazioni di parentela evolutiva rispetto agli organismi terrestri noti. Si ritiene possano essere specie viventi che non sono ancora state individuate altrove sulla Terra, o in alternativa comunità superstiti di specie microbiche che un tempo abitavano il delta del fiume, delle quali però non sono conosciute specie parenti attualmente esistenti.

Inoltre, sono state rivelate biofirme molecolari di vita estinta e presente che potrebbero provenire da solfobatteri e fototrofi come i cianobatteri, ma che sono in concentrazioni ai limiti della sensibilità di strumentazione d’avanguardia presente nei nostri laboratori terrestri, difficilmente rilevabili con strumenti miniaturizzati come quelli a bordo dei rover marziani.

John Brucato, astrobiologo dell’INAF di Arcetri e tra i firmatari dell’articolo, osserva: “Questo è il classico esempio di come si lavora nell’ambito dell’astrobiologia, perché si tratta di un lavoro corale, che comprende la collaborazione di molteplici istituti di ricerca sparsi in tutto il mondo, in ognuno dei quali c’è una particolare expertise. Sono stati messi insieme risultati che riguardano la geologia, la petrologia, la mineralogia, la chimica, la biologia e la planetologia proprio perché questo tipo di lavori saranno utili per lo studio di Marte. Il lavoro congiunto dei diversi gruppi di ricerca è stato coordinato in maniera tale da raggiungere nuove conoscenze attraverso diverse tecniche, per capire la natura di questi microrganismi che vivono in un ambiente completamente arido. La regione in cui sono stati fatti questi prelievi è infatti il deserto più arido in assoluto che si possa trovare sulla Terra e questi microorganismi sembrano essere davvero peculiari e molto diversi da tutti gli altri conosciuti finora, se consideriamo che la quantità di microorganismi è talmente elevata che se ne scoprono continuamente di diversi. In questo caso, si tratta di una classe veramente nuova che ha permesso di capire la loro adattabilità in condizioni estreme che le può far considerare simili a quelle marziane”.

Teresa Fornaro, ricercatrice dell’INAF di Firenze, sottolinea: “Ci siamo occupati in particolare dell’analisi dei campioni utilizzando la tecnica di spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier di riflettanza diffusa (Drifts). Questo ci ha permesso di analizzare i campioni in modo analogo a strumenti a bordo di missioni marziane, come lo strumento SuperCam a bordo del rover Perseverance della missione della NASA Mars 2020 e lo strumento MicrOmega che volerà sulla futura missione dell’ESA ExoMars /Rosalind Franklin. Le nostre analisi hanno confermato la composizione mineralogica di queste rocce, ma la rivelazione di composti organici è stata possibile principalmente nella regione spettrale del medio infrarosso che non corrisponde a quella investigata dagli strumenti SuperCam e MicrOmega. Nella regione spettrale di SuperCam e MicrOmega abbiamo rivelato solo una banda a 1.36 μm che potrebbe essere dovuta a vibrazioni non fondamentali degli organici. La capacità quindi di questi strumenti di rivelare organici su Marte in concentrazioni basse come quelle di Piedra Roja è limitata”.

 

Per saperne di più:

L’articolo “Dark microbiome and extremely low organics in Atacama fossil delta unveil Mars life detection limits” di Armando Azua-Bustos, Alberto G. Fairén, Carlos González-Silva, Olga Prieto-Ballesteros, Daniel Carrizo, Laura Sánchez-García, Victor Parro, Miguel Ángel Fernández-Martínez, Cristina Escudero, Victoria Muñoz-Iglesias, Maite Fernández-Sampedro, Antonio Molina, Miriam García Villadangos, Mercedes Moreno-Paz, Jacek Wierzchos, Carmen Ascaso, Teresa Fornaro, John Robert Brucato, Giovanni Poggiali, Jose Antonio Manrique, Marco Veneranda, Guillermo López-Reyes, Aurelio Sanz-Arranz, Fernando Rull, Ann M. Ollila, Roger C.Wiens, Adriana Reyes-Newell, Samuel M. Clegg, Maëva Millan, Sarah Stewar Johnson, Ophélie McIntosh, Cyril Szopa, Caroline Freissinet, Yasuhito Sekine, Keisuke Fukushi, Koki Morida, Kosuke Inoue, Hiroshi Sakuma, Elizabeth Rampe, è stato pubblicato su Nature Communications.

Testo dall’Ufficio stampa – Struttura per la Comunicazione Istituto Nazionale di Astrofisica – INAF

Keep Reading
By
Scienze naturali

Patagonia, la vita ai confini del mondo

By
Patagonia la vita ai confini del mondo
Sky Nature
Presenta

PATAGONIA, LA VITA AI CONFINI DEL MONDO

Uno dei luoghi più remoti e selvaggi della Terra

raccontato da Pedro Pascal

SU SKY NATURE DA SABATO 17 DICEMBRE ALLE 21.15

IN STREAMING SU NOW E DISPONIBILE ANCHE ON DEMAND

Selvaggia e isolata, incontaminata e inesplorata, la Patagonia è un luogo diverso da tutti gli altri. Estendendosi per più di mille miglia attraverso il Cile e l’Argentina, bagnata da due oceani, si snoda dall’Atlantico al Pacifico tra montagne e distese di ghiaccio, deserti e foreste incontaminate. Una vastissima diversità di habitat dove prospera una fauna selvatica che va dai puma ai pinguini, dai condor alle orche assassine. È qui che un pluripremiato team di registi di documentari si è fermato con l’intento di catturare, oltre alla sconfinata bellezza di questa terra, la vita delle persone e degli animali che vi abitano.

Patagonia, la vita ai confini del mondo è la docu-serie in esclusiva su Sky Nature da sabato 17 dicembre alle 21.15, in streaming solo su NOW e disponibile on demand, che in sei straordinari episodi mette in mostra diversi e spettacolari paesaggi, in un viaggio che racconta le storie avvincenti della fauna selvatica e delle persone che si sono dovute adattare a questi luoghi per viverci.

Un anno di riprese continue con la voce dell’attore cileno Pedro Pascal (The Mandalorian, Game of Thrones) e con l’aiuto di esperti locali oltre che di tecnologie all’avanguardia, per mettere in mostra non solo gli animali, i paesaggi e gli stili di vita della regione, ma per evidenzia anche le minacce che incombono su questi luoghi selvaggi. La Patagonia. Bellissima. Drammatica. Fragile.

Patagonia la vita ai confini del mondo
Patagonia, la vita ai confini del mondo, la docu-serie in esclusiva Sky Nature, in streaming su NOW e disponibile on demand; un anno di riprese con l’attore cileno Pedro Pascal

Testo, video e foto dall’Ufficio Stampa Sky.

Keep Reading
By
Astronomia

Cile: prima luce per le ottiche adattive dello spettrografo ERIS

By
Cile: prima luce per le ottiche adattive dello spettrografo ERIS

CILE: PRIMA LUCE PER LE OTTICHE ADATTIVE DELLO SPETTROGRAFO ERIS

Ha completato con successo le sue prime osservazioni di prova lo spettrografo ERIS (Enhanced Resolution Imager and Spectrograph), uno strumento di nuova generazione installato al VLT (Very Large Telescope) dell’ESO a Cerro Paranal, in Cile. Con ERIS sarà possibile osservare il Sistema solare, gli esopianeti e le galassie lontane con un dettaglio senza precedenti grazie anche al suo modulo per l’ottica adattiva completamente a firma italiana. In particolare, l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) è impegnato in prima linea nella progettazione e nella realizzazione del modulo di ottica adattiva e calibrazione di ERIS e nell’architettura generale del software di gestione di tutto lo strumento.

Cile: prima luce per le ottiche adattive dello spettrografo ERIS
Questa immagine mostra un progetto concettuale per lo strumento ERIS, il nuovo spettrografo del Very Large Telescope dell’ESO in Cile. ERIS, che sarà attivo per almeno dieci anni dopo la sua installazione, utilizzerà l’Adaptive Optics Facility che corregge gli effetti di sfocatura dell’atmosfera terrestre. Crediti: ESO/ERIS Phase A team

ERIS sfrutta la tecnologia dell’ottica adattiva destinata al fuoco Cassegrain del telescopio Yepun, uno dei quattro telescopi che formano il VLT. La versatilità di ERIS permetterà di ottenere risultati di rilevante interesse scientifico in molti campi della ricerca astronomica utilizzando uno solo dei 4 telescopi da 8,2 metri che costituiscono il VLT. ERIS rimpiazza altri due strumenti di grande successo: NACO e SINFONI. Lo spettrografo sarà operativo per almeno dieci anni.

Cile: prima luce per le ottiche adattive dello spettrografo ERIS
ERIS, il nuovissimo occhio a infrarossi sul cielo del Very Large Telescope, rivela l’anello interno della galassia NGC 1097 con dettagli sbalorditivi. Questa galassia si trova a 45 milioni di anni luce dalla Terra, nella costellazione della Fornace. ERIS ha catturato l’anello gassoso e polveroso che si trova proprio al centro dell’oggetto. I punti luminosi sull’anello sono vivai stellari. Questa immagine è stata acquisita attraverso i quattro diversi filtri dall’imager a infrarossi all’avanguardia di ERIS, il Near Infrared Camera System, o NIX, che rimpiazzerà l’imager NACO utilizzato finora al VLT. Per mettere in prospettiva la risoluzione di NIX, questa immagine mostra, in dettaglio, una porzione di cielo inferiore allo 0,03% delle dimensioni della Luna piena. Crediti: Martin Kornmesser/ESO

Le osservazioni di prova di ERIS sono state ottenute in tre fasi, a febbraio, agosto e nuovamente a novembre 2022, per poter testare i limiti dello strumento. Durante una di queste osservazioni, è stato possibile rilevare con un dettaglio senza precedenti l’anello interno della galassia NGC 1097, situata a 45 milioni di anni luce dalla Terra, in direzione della costellazione della Fornace. Per renderci conto della risoluzione di ERIS, questa immagine mostra una porzione di cielo inferiore allo 0,03% delle dimensioni apparenti della luna piena.

Cile: prima luce per le ottiche adattive dello spettrografo ERIS. ERIS, il nuovissimo occhio a infrarossi sul cielo del Very Large Telescope, rivela l’anello interno della galassia NGC 1097 con dettagli sbalorditivi. Questa galassia si trova a 45 milioni di anni luce dalla Terra, nella costellazione della Fornace. ERIS ha catturato l’anello gassoso e polveroso che si trova proprio al centro dell’oggetto. I punti luminosi sull’anello sono vivai stellari. Questa immagine è stata acquisita attraverso i quattro diversi filtri dall’imager a infrarossi all’avanguardia di ERIS, il Near Infrared Camera System, o NIX, che rimpiazzerà l’imager NACO utilizzato finora al VLT. Per mettere in prospettiva la risoluzione di NIX, questa immagine mostra, in dettaglio, una porzione di cielo inferiore allo 0,03% delle dimensioni della Luna piena. Crediti: Martin Kornmesser/ESO

L’Enhanced Resolution Imager and Spectrograph è dotato di un modulo di ottica adattiva che utilizza sensori ad alta risoluzione e ad alta velocità per analizzare gli effetti di disturbo introdotti dall’atmosfera terrestre in tempo reale. Il modulo è capace di inviare, fino a mille volte al secondo, le informazioni alla Adaptive Optics Facility del VLT, che provvede a correggere tali effetti grazie allo specchio secondario deformabile, utilizzando se necessario una stella guida artificiale prodotta da un raggio laser.

Nell’equipaggiamento dello spettrografo è presente poi un imager infrarosso all’avanguardia – il Near Infrared camera System o NIX – utilizzato proprio per riprendere l’anello interno di NGC 1097. Grazie a una tecnica chiamata coronografia, che blocca la luce delle stelle in modo simile a un’eclissi solare, ci permetterà di osservare alcuni degli oggetti astronomici più deboli.

ERIS dispone anche di uno spettrografo 3D chiamato SPIFFIER, che catturerà uno spettro per ogni singolo pixel all’interno del suo campo di vista, fatto che consentirà per esempio agli astronomi di studiare la dinamica di galassie lontane con dettagli incredibili.

 

L’INAF ha un ruolo di prima linea nella progettazione e nella realizzazione di ERIS: fa parte del Consorzio Internazionale insieme al Max Planck Institute (Germania, alla guida del progetto), allo UK Astronomy Technology Centre di Edimburgo (Scozia), l’ETH di Zurigo (Svizzera), NOVA-Leiden (Olanda) e lo European Southern Observatory (ESO).

In particolare l’INAF di Firenze è responsabile di tutto il sistema di ottica adattiva: il team guidato da Simone Esposito e Armando Riccardi ha realizzato i due sensori di ottica adattiva, uno a ‘stella

guida laser’ (Lgs) e l’altro ‘a stella guida naturale’ (Ngs). “Il sistema di ottiche adattive che abbiamo sviluppato per ERIS rende lo strumento estremamente versatile fornendo la risoluzione necessaria per tipologie di osservazioni diversificate: dallo studio di pianeti intorno a stelle vicine della nostra galassia, a osservazioni dettagliate di galassie così lontane e deboli da richiedere di generare una stella artificiale con un laser proiettato da terra per far funzionare in modo ottimale il nostro sistema di ottiche adattive”, spiega Riccardi, responsabile della realizzazione tecnica del modulo di ottica adattiva di ERIS. “Questa versatilità permetterà di andare oltre gli obiettivi prefissati per ERIS, fornendo un grimaldello alla capacità degli astronomi di esplorare nuove frontiere per aprire porte su una più profonda conoscenza del cosmo”.

L’unità di calibrazione è stata invece realizzata da tecnologi e ricercatori dell’INAF di Teramo coordinati da Mauro Dolci, il quale commenta:

“Come gruppo tecnologico eravamo alla nostra prima collaborazione alla realizzazione di uno strumento ESO. Per noi è stata un’esperienza entusiasmante: certamente impegnativa ma al contempo molto formativa. Sapevamo che la Calibration Unit è un sottosistema di importanza fondamentale, al pari di tutti gli altri sottosistemi: calibrare i dati acquisiti li rende effettivamente utilizzabili dal punto di vista scientifico. Ma nel caso di ERIS si trattava di qualcosa di più: oltre alle funzionalità “standard”, legate alle calibrazioni dello spettrografo SPIFFIER e della camera NIX, la Calibration Unit infatti proietta sul piano focale del telescopio alcune immagini di sorgenti artificiali, che vengono utilizzate per monitorare ed ottimizzare le funzionalità e le prestazioni del modulo di Ottica Adattiva e dello spettrografo stesso. È stata una sfida importante, un impegno ampiamente ripagato non solo dalle operazioni al Very Large Telescope, ma anche dall’uso intensivo che è stato fatto della Calibration Unit per la cruciale fase di integrazione e test di ERIS in Europa. Il completamento della Science Verification, con l’inizio della fase operativa che ne conseguirà, è insomma per noi motivo di grandissima soddisfazione”.

L’architettura generale del software di gestione di tutto lo strumento è infine sotto la guida dei ricercatori dell’INAF di Padova coordinati da Andrea Baruffolo. Il ricercatore sottolinea:

“Per noi si tratta del coronamento di un percorso iniziato sin dalle prime fasi, ovvero dallo studio concettuale, del progetto per la costruzione di ERIS. Un lavoro impegnativo, data la complessità dello strumento. In ERIS, il software di controllo deve coordinare le operazioni, monitorare e raccogliere i dati di un sofisticato modulo di Ottica Adattiva, una Unità di Calibrazione ricca di funzioni e due canali scientifici infrarossi avanzati (Spettrografo a Campo Integrale e Imager). Il software integra un Real-Time Computer (RTC), fornito da ESO, che calcola in tempo reale le correzioni di Ottica Adattiva, e deve anche interfacciarsi al telescopio VLT/UT4, alla Adaptive Optics Facility (AOF), e al sistema delle stelle artificiali laser (4LGSF). Per il gruppo “software di controllo,” arrivare alla Science Verification è un traguardo reso possibile dall’ottimo spirito di collaborazione tra tutti i membri dei vari Istituti che ne fanno parte”.

Testo e immagini dall’Ufficio stampa – Struttura per la Comunicazione Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) sul completamento delle prime osservazioni di prova con le ottiche adattive dello spettrografo ERIS. Video ESO.

Keep Reading
By
Astronomia

Protostelle: la via per studiare la formazione dei pianeti

By
PROTOSTELLE: LA VIA PER STUDIARE LA FORMAZIONE DEI PIANETI

PROTOSTELLE: LA VIA PER STUDIARE LA FORMAZIONE DEI PIANETI

Uno studio condotto da un team internazionale a cui hanno partecipato ricercatrici e ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica ha analizzato le primissime fasi di formazione delle stelle di piccola massa per comprendere in dettaglio il processo di accrescimento che porta alla nascita di stelle come il Sole e pianeti come quelli del Sistema solare. La ricerca ha rivelato una relazione tra il tasso di accrescimento delle protostelle e il disco di materia che le circonda sin dai primordi della formazione stellare. Questi risultati, basati su osservazioni di 26 protostelle, permetteranno di individuare le condizioni iniziali che danno luogo alla formazione dei pianeti.

PROTOSTELLE: LA VIA PER STUDIARE LA FORMAZIONE DEI PIANETI
Illustrazione che mostra i diversi stadi della formazione stellare. Crediti: Bill Saxton, Nrao/Aui/Nsf

Le stelle di piccola massa, come il nostro Sole, si formano a partire da concentrazioni di gas e polveri cosmiche che collassano sotto la loro stessa gravità. Durante il collasso, questi oggetti ruotano e condensano la massa al centro, dando origine a una protostella, attorno alla quale si forma un disco circumstellare, il tutto all’interno di un alone, o inviluppo, di materia. Un nuovo studio, guidato da Eleonora Fiorellino dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), ha analizzato queste prime fasi della formazione stellare in cerca di una possibile relazione fra il tasso di accrescimento di una stella in formazione e il suo disco circumstellare. I risultati sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal Letters.

“Pensiamo che sia l’inviluppo che il disco attorno a una protostella dissipino la propria massa nel tempo, espellendola nel mezzo interstellare e al contempo accrescendo la massa della stella in formazione”, afferma Fiorellino, ricercatrice post-doc presso la sede INAF di Napoli, che ha svolto parte dello studio anche presso il Konkoly Observatory di Budapest, in Ungheria. “Questo lavoro tratta proprio del processo di accrescimento per il quale una parte del materiale del disco, seguendo le linee di campo magnetico della stella in formazione, arriva sulla stella, accrescendone la massa”.

Una simile analisi era già stata realizzata per oggetti un po’ più evoluti: le cosiddette “stelle di pre-sequenza principale”, ovvero lo stadio che precede la sequenza principale, fase fondamentale dell’evoluzione di una stella, caratterizzata dalla fusione dell’idrogeno nel nucleo della stella. Per questi oggetti si era trovata una relazione fra le varie grandezze fisiche in gioco, individuando alcuni modelli teorici, in particolare il modello viscoso e quello che prevede venti idrodinamici, in grado di spiegare i dati osservativi. Il nuovo studio si concentra, per la prima volta, sulle protostelle, cioè lo stadio precedente alle stelle di pre sequenza, registrando un trend evolutivo con le stelle di pre-sequenza, come aspettato, ma anche alcune differenze.

“Paradossalmente, come spesso accade in fisica, sono proprio le differenze che troviamo ad essere interessanti”, commenta Fiorellino, “perché potrebbero dirci non solo come si formano le stelle ma anche darci le condizioni iniziali per la formazione planetaria, che sempre più lavori ci indicano avvenire proprio durante la fase prestellare. Per interpretare al meglio questi dati osservativi, abbiamo capito che abbiamo bisogno di modelli teorici ancora più accurati perché quelli che abbiamo al momento non tengono conto di aspetti specifici della fase protostellare”.

I processi fisici che avvengono mentre le stelle in formazione acquistano massa non sono ancora del tutto chiari. La conoscenza attuale è limitata alla fase di pre-sequenza, facile da osservare in banda ottica. Al contrario, gli oggetti più giovani, nella fase protostellare, non sono visibili nell’ottico ed è molto più complicato studiarli, poiché occorrono osservazioni in banda infrarossa.

La ricercatrice Eleonora Fiorellino, post-doc presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica a Napoli (a sinistra) e Lukasz Tychoniec, ricercatore post-doc presso il quartier generale dell’ESO a Garching (a destra). Crediti: E. Fiorellino; L. Tychoniec

Grazie a nuovi strumenti, tra i quali KMOS montato sul Very Large Telescope dell’ESO – European Southern Observatory in Cile, e all’uso di nuove tecniche di analisi, Fiorellino ha studiato le 26 protostelle più brillanti entro circa 1600 anni luce da noi, calcolando i loro tassi di accrescimento. Inoltre, osservazioni ottenute con l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hanno permesso al collega Lukasz Tychoniec, ricercatore post-doc presso il quartier generale dell’ESO a Garching, in Germania, di calcolare la massa dei dischi che circondano queste protostelle, per capire se i processi fisici che valgono per le stelle di pre-sequenza sono gli stessi che valgono per le protostelle.

“Questo lavoro mostra un trend evolutivo evidente fra protostelle brillanti (dette di classe I) e stelle di pre-sequenza (classe II), suggerendoci di andare a studiare protostelle ancora più giovani e meno brillanti (classe 0) con strumenti più potenti da Terra o con JWST nello spazio. Inoltre mostra che i modelli che hanno successo nello spiegare le fasi di pre-sequenza falliscono se applicati alle protostelle. Pensiamo che il motivo per cui ciò avvenga sia dovuto al fatto che l’inviluppo delle protostelle, trascurato nelle stelle di pre-sequenza, giochi invece un ruolo cruciale durante l’accrescimento”, conclude Fiorellino. “Queste grandezze non sono utili solo a capire come le stelle si formano ma anche a dare le condizioni iniziali per la formazione dei pianeti, come la Terra, che hanno origine sempre nel disco circumstellare”.

 

Per ulteriori informazioni:

L’articolo “The relation between the Mass Accretion Rate and the Disk Mass in Class I Protostars” di Eleonora Fiorellino, Lukasz Tychoniec, Carlo F. Manara, Giovanni Rosotti, Simone Antoniucci, Fernando Cruz-Sáenz de Miera, Ágnes Kóspál e Brunella Nisini, è stato pubblicato online sulla rivista The Astrophysical Journal Letters.

Testo e foto dall’Ufficio stampa – Struttura per la Comunicazione di Presidenza Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)

Keep Reading
By
Biologia

Parte il progetto CoEvolve: indaga la coevoluzione della vita con la Terra

By

Come la vita e il nostro Pianeta sono evoluti insieme

Parte il progetto CoEvolve: indaga la coevoluzione della vita con la Terra

CoEvolve indaga la coevoluzione della vita con la Terra

CoEvolve, il progetto finanziato dal Consiglio Europeo delle Ricerche, guidato dal microbiologo della Federico II di Napoli, Donato Giovannelli, è ufficialmente decollato. Il progetto condurrà il team del Giovannelli-Lab dall’Artico ai deserti delle Ande cilene, e poi dal Costa Rica all’Islanda, alla ricerca di microrganismi che verranno raccolti negli ambienti estremi del nostro pianeta per capire come la Terra e la vita si sono mutualmente influenzati, in una sorta di coevoluzione tra la geosfera e la biosfera terrestre.

‘Quando guardiamo il nostro pianeta tendiamo a pensare che la geologia sia una forza inarrestabile che modella i continenti e gli oceani, e che la vita si adatti a questi cambiamenti ed evolva per tenere il passo. Questo è vero per la maggior parte del tempo, ma ci sono state diverse occasioni durante la storia della Terra in cui l’evoluzione di alcuni processi biologici hanno influenzato notevolmente la geologia, la mineralogia e quindi la traiettoria evolutiva della Terra’ – spiega il coordinator Donato Giovannelli. La realtà è che il nostro pianeta e la vita si sono coevoluti nel tempo, influenzandosi a vicenda per oltre 4 miliardi di anni. ‘È come una delicata danza in cui la vita e il pianeta Terra lavorano insieme per mantenere l’abitabilità del pianeta e sostenere la vita stessa’, dice Donato Giovannelli. Nonostante questo, l’estensione della coevoluzione e le sue forze motrici sono in gran parte sconosciute’.

Il progetto CoEvolve mira a capire come la vita, in particolare i microrganismi, e il pianeta si sono coevoluti nel tempo, concentrandosi sul ruolo dei metalli. Il progetto è finanziato con una sovvenzione di 2,1 milioni di euro dal Consiglio Europeo della Ricerca (ERC Starting Grant 2020).

I microrganismi sono fondamentali per il funzionamento del pianeta e sono stati la forza trainante nel ciclo dei nutrienti e degli elementi dall’origine della vita su questo pianeta. Per controllare il ciclo dei nutrienti e degli elementi, i microrganismi utilizzano un insieme di proteine che contengono metalli nel loro nucleo, utilizzati per controllare efficacemente le reazioni chimiche. A causa di questa relazione, il ruolo dei metalli è importante per la vita (basti pensare solo a cosa comporta un calo di ferro nel sangue).

‘Le conoscenze degli ultimi decenni sulla evoluzione della vita terrestre ci ha fatto comprendere che la disponibilità di metalli è cambiato drammaticamente nel tempo, in gran parte a causa del cambiamento delle concentrazioni di ossigeno nell’atmosfera – sottolinea Giovannelli -. In sintesi, metalli potrebbero aver controllato in una certa misura l’evoluzione della vita microbica stessa’.

Il progetto CoEvolve utilizza microrganismi raccolti in ambienti estremi, dai poli ai deserti, che sono una sorta di modello di antichi tempi geologici, per capire la relazione tra disponibilità di metallo e metabolismo microbico. Una selezione di ambienti diversi, da sorgenti termali negli altipiani del Cile all’Artico norvegese, saranno campionati nei prossimi 5 anni in una serie di missioni la cui delicata logistica richiede una lunga e attenta pianificazione.

CoEvolve coevoluzione
CoEvolve indaga la coevoluzione della vita con la Terra

Donato Giovannelli, dunque, sta raccogliendo nel Giovannelli-Lab un team di scienziati e scienziate con diversi background per affrontare la natura multidisciplinare del progetto CoEvolve, che richiede competenze in microbiologia, biologia molecolare, geochimica, geologia, astrobiologia e big data. La prima fase del progetto è attualmente in corso, con l’allestimento di un nuovo laboratorio geo-bio presso l’Università di Napoli Federico II, e a partire dal 20 febbraio 2022, il team comincia con la prima tappa delle missioni: presso la base artica Dirigibile Italia del CNR (Isole Svalbard, Norvegia) a Ny-Ålesund  (78°55′ N, 11°56′ E). La prima spedizione, i cui dati contribuiranno al CoEvolve, è finanziata con un Progetto di Ricerca in Artico del MUR.

“La mia speranza è che il progetto cambierà il modo in cui comprendiamo e interagiamo con il mondo microbico, aprendo nuove strade in diversi campi come la bioremediation, le biotecnologie e la ricerca sul microbioma umano e potrebbe anche cambiare il modo in cui cerchiamo la vita nell’Universo”, conclude Donato Giovannelli.

 

CoEvolve in breve:

–        Al via il progetto CoEvolve del Dipartimento di Biologia della Federico II di Napoli. Durerà 5 anni, beneficia di un finanziamento ERC europeo di 2.1 milioni di euro. Alla sua guida il microbiologo Donato Giovannelli.

–        Studierà organismi di ambienti estremi, raccolti in Cile, Islanda, Norvegia, Russia, Italia, Costa Rica, per comprendere come la geologia terrestre ha influenzato la vita, e come la vita, a modo suo, abbia a sua volta influenzato la geologia.

–        La prima tappa, in atto in questo momento, alle Isole Svalbard, in Norvegia, presso la base artica del CNR Dirigibile Italia. Il team di microbiologi raccoglierà microorganismi adattati ad un ambiente estremamente freddo.

 

Testo e foto dall’Ufficio Stampa Università Federico II di Napoli.

Keep Reading
By