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PUBBLICATE LE PRIME SCOPERTE DI CHEOPS, LA MISSIONE DELL’ESA A CUI HANNO PARTECIPATO OLTRE 100 SCIENZIATI E 11 PAESI EUROPEI

 Rivelati i dettagli su WASP-189b, uno degli esopianeti più estremi tra quelli conosciuti. Tra i membri del progetto anche Davide Gandolfi, docente del Dipartimento di Fisica dell’Università di Torino

CHEOPS WASP-189b
CHEOPS at WASP-189b by Frederik Peeters

 

Lunedì 28 settembre, sulla rivista scientifica Astronomy & Astrophysics, è stato pubblicato uno studio che presenta i primi risultati ottenuti dalla missione spaziale CHEOPS. Il CHaracterising ExOPlanet Satellite (CHEOPS) è il primo telescopio spaziale dell‘Agenzia Spaziale Europea (ESA) dedicato alla caratterizzazione di esopianeti  conosciuti che orbitano attorno a stelle brillanti. Gli esopianeti, detti anche pianeti extrasolari, sono pianeti che si trovano al di fuori del nostro sistema solare e che orbitano altre stelle diverse dal Sole. Il primo esopianeta è stato scoperto nel 1995 da Michel Mayor e Didier Queloz, due astronomi svizzeri che proprio per tale scoperta hanno vinto nel 2019 il Premio Nobel per la fisica.

CHEOPS è una missione sviluppata grazie alla sinergia tra l’ESA e un consorzio di oltre cento scienziati e ingegneri provenienti da 11 Paesi europei guidato dall’Università di Berna. Tra gli scienziati coinvolti c’è anche Davide Gandolfi, docente del Dipartimento di Fisica dell’Università di Torino che da più di 5 anni fa parte del science team del progetto. Usando i dati raccolti da CHEOPS, gli scienziati hanno di recente portato avanti studi dettagliati sull’esopianeta WASP-189b, un pianeta che orbita la stella WASP-189, una delle stelle più calde ad oggi conosciute attorno a cui è stato scoperto un sistema planetario.

“La stella WASP-189 è lontana 322 anni luce dalla Terra e si trova nella costellazione della Bilancia”, spiega Monika Lendl dell’Università di Ginevra e prima autrice dello studio. “Il pianeta WASP-189b è particolarmente interessante perchè è un gigante gassoso che orbita molto vicino alla sua stella. Il pianeta impiega meno di tre giorni a compiere una rivoluzione attorno alla sua stella ed è 20 volte più vicino a questa di quanto la Terra sia vicina al Sole“, continua Lendl, spiegando come il pianeta sia grande più di una volta e mezzo Giove, il più grande tra i pianeti del sistema solare. A causa degli effetti mareali, un lato di WASP-189b è costantemente illuminato dalla luce della stella. Di conseguenza, la parte opposta è sempre al buio. Ciò implica che il clima è completamente diverso dagli altri giganti gassosi del nostro sistema solare, come Giove e Saturno. “In base alle osservazioni fatte grazie a CHEOPS, stimiamo che la temperatura di WASP-189b si aggiri attorno ai 3.200 gradi Celsius. Pianeti come questo sono chiamati “gioviani super-caldi”. A tali temperature il  ferro non solo si scioglie, ma addirittura diventa gassoso. Si tratta di uno dei pianeti più estremi mai conosciuti finora”, conclude Lendl.

 “Misurando la diminuzione di luce osservata durante l’occultazione del pianeta, quando WASP-189b si nasconde dietro la sua stella, CHEOPS ci ha permesso di stabilire che questo gigante gassoso assorbe gran parte della luce che riceve dalla stella e che molto probabilmente è privo di nubi”, afferma Davide Gandolfi. CHEOPS ha anche osservato due  transiti del pianeta, quando WASP-189b passa di fronte alla sua stella. Grazie alla precisione con cui CHEOPS misura le variazioni di flusso abbiamo dimostrato che la stella ha una forma non sferica a causa dell’elevata velocità con cui questa ruota attorno al suo asse. Abbiamo inoltre confermato che l’orbita del pianeta non è allineata con il piano equatoriale della stella. Questo suggerisce che WASP-189b si sia avvicinato così tanto alla sua stella a causa di violente interazioni gravitazionali con altri pianeti. La qualità di queste misure dimostra che CHEOPS ci permetterà di effettuare studi dettagliati dei pianeti extrasolari e delle stelle attorno a cui questi orbitano”, conclude Gandolfi.


Testo e immagine dall’Università degli Studi di Torino

I buchi neri come fari sulla materia oscura

Una nuova luce sulla strada della ricerca della materia ultraleggera dell’Universo arriva dai buchi neri. È quanto suggerisce lo studio del Dipartimento di Fisica della Sapienza pubblicato sulla rivista Physical Review Letters

buchi neri materia oscura
Il buco nero supermassiccio nel nucleo della galassia ellittica Messier 87 nella costellazione della Vergine. Si tratta della prima foto diretta di un buco nero, realizzata dal progetto internazionale Event Horizon Telescope. Foto modificata Event Horizon Telescope, CC BY 4.0

Le osservazioni sulla cosiddetta materia oscura del nostro Universo sono sempre più numerose e significative, ma sono ancora tante le incognite in questo affascinante campo della fisica moderna.

La particella elementare massiccia più leggera conosciuta in natura è il neutrino, con una massa qualche milione di volte più piccola di quella di un elettrone. Alcuni modelli di materia oscura hanno però suggerito l’esistenza di particelle elementari anche molto più leggere, le cui masse che possono essere miliardi di volte più piccole di quella di un neutrino.

Rilevare queste sfuggenti particelle è impossibile sulla Terra, a causa delle loro debolissime interazioni con la materia “conosciuta”, cosiddetta ordinaria.

In un nuovo lavoro recentemente pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, il team di ricercatori coordinato da Paolo Pani del Dipartimento di Fisica della Sapienza, ha identificato nei buchi neri un metodo innovativo per la ricerca di questa materia oscura ultraleggera.

I buchi neri possono amplificare radiazione in un certo range di frequenze generando un sorprendente effetto chiamato superradianza. Finora la superradianza e il suo segnale emesso in onde gravitazionali sono stati studiati solo per una certa famiglia di particelle con proprietà simili al fotone, per riprodurre onde elettromagnetiche, qui, per la prima volta sono stati applicati a particelle con proprietà simili al gravitone, trasformando i buchi neri in veri e propri “fari di onde gravitazionali”.

Secondo i ricercatori, se tali particelle esistono in natura e hanno una massa minuscola, potenzialmente qualsiasi buco nero nell’universo potrebbe emettere periodicamente onde gravitazionali a una data frequenza (direttamente correlata alla massa delle particelle di materia oscura), analogamente a uno strumento musicale che ripete sempre la stessa singola nota con cadenza regolare.

“Cercando questo segnale – commenta Paolo Pani – i rivelatori di onde gravitazionali come LIGO e Virgo (e la futura missione spaziale LISA, supportata da ESA e NASA) cercheranno la materia oscura ultraleggera in un nuovo regime, finora praticamente inesplorato. E forse, dopo tutto, la risposta al problema della materia oscura verrà proprio dai buchi neri”.

Lo studio è parte del progetto Marie Skłodowska Curie “FunGraW” (PI: Richard Brito) e del progetto ERC DarkGRA (PI: Paolo Pani) entrambi ospitati presso il Dipartimento di Fisica della Sapienza.

 

Riferimenti:

Black Hole Superradiant Instability from Ultralight Spin-2 Fields – Richard Brito, Sara Grillo, and Paolo Pani – Phys. Rev. Lett. 124, 211101 – Published 27 May 2020 DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.211101

 

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

Marte, il pianeta rosso. Gli antichi Greci lo identificarono col dio Ares, corrispondente a sua volta al romano Marte: il rosso dio della guerra pare una scelta certo appropriata. Lo si rappresenta con scudo e lancia, i quali vennero stilizzati per formare il simbolo astronomico del pianeta (e pure del sesso maschile).

 

Tra i sette pianeti del sistema solare, è quello più simile alla nostra Terra; sebbene più piccolo (il diametro è circa la metà di quello terrestre), il giorno solare marziano, detto sol, dura poco più di 24 h e l’asse di rotazione è inclinato di circa 25° sul piano dell’orbita, vicino al valore dei 23° di quella terrestre. Per via della somiglianza nel valore dell’angolo di inclinazione dell’asse, anche Marte sperimenta il susseguirsi delle quattro stagioni che, assieme alla latitudine, producono una variazione di temperatura da un minimo di circa -140° C ad un massimo di una ventina di gradi.

Il Monte Olimpo. Foto Nasa, mosaico di altre dal Viking, ritoccata da Seddon, pubblico dominio

Pure la morfologia della superficie è simile a quella del nostro pianeta: su Marte ci sono valli, pianure e montagne. Tra queste ultime, spicca il Monte Olimpo, la vetta più alta del sistema solare, con i suoi 27 km. Degna di nota è anche la Valles Marineris, un solco analogo al nostro Grand Canyon, ma decisamente più lungo, largo e profondo.

Marte
La Valles Marineris, foto mosaico di altre dal Viking, courtesy NASA/JPLCaltech, attribuzione

Nel cielo di Marte potremmo scorgere due piccole lune, Phobos e Deimos, dei grossi sassi per nulla sferici e molto scuri che, in un lasso di tempo superiore alle centinaia di milioni di anni, abbandoneranno il loro pianeta, il primo precipitandovi sopra, il secondo allontanandosene definitivamente.

Forse, però, l’aspetto più intrigante di Marte è la ricerca di forme di vita.

La mappa di Marte di Giovanni Schiaparelli, dalla Meyers Konversations-Lexikon (1888). Pubblico dominio

Già nel 1877, l’astronomo italiano Giovanni Schiaparelli, osservando Marte, notò delle strutture simili ai fiumi terrestri che chiamò canali. Da un’errata traduzione di “canale” in canal si originò e diffuse l’affascinante idea di un Marte popolato da una civiltà intelligente e avanzata, in grado di progettare una rete idraulica di canali per sopperire all’aridità del pianeta. Questa convinzione era corroborata anche dall’osservazione delle frequenti variazioni nell’aspetto di Marte dovute a fenomeni meteorologici, ma interpretate allora come movimento di una copertura boschiva. La distruzione del mito fantascientifico dei marziani arriva solo nella seconda metà del ‘900 grazie alle esplorazioni spaziali. Come per la corsa alla Luna, i primi protagonisti della corsa alla scoperta di Marte furono USA e URSS e, analogamente, fu un susseguirsi di insuccessi cominciati nel 1960 con le sonde sovietiche Marsnik e Sputnik. La prima foto arriva nel 1964 con la Mariner 4 della NASA che fornisce l’immagine di un pianeta morto, molto simile alla Luna. Dunque i marziani non esistevano, ma le immagini della Mariner 9 del 1971 fecero intuire la presenza di antichi mari e fiumi e risorgere la speranza della presenza di forme di vita, almeno in passato.

Francobollo da 6 copechi dell’Unione Sovietica (1964), ritraente la sonda Mars 1/Sputnik23. Pubblico dominio

Grande successo ebbero poi le due missioni, nel 1975, del programma Viking della NASA che inviarono più di 50000 foto a colori; tra queste anche la famosa “faccia” che alimentò la fantasia degli ufologi. Nel Dicembre del 1996 partì la missione Mars Pathfinder che trasportava Sojourner, il primo rover a muoversi su Marte, a cui seguirono i due rover gemelli Spirit ed Opportunity nel 2003, del programma Mars Exploration Rover, tutti sotto guida NASA. Nel 2003 scese in campo anche l’ESA, con Mars Express che prevedeva anche un lander andato, purtroppo, perduto. L’orbiter, tutt’oggi in funzione, scovò, invece, ghiaccio d’acqua e di anidride carbonica nel polo Sud del pianeta. La presenza di ghiaccio al polo Nord era già stata accertata nel 2008 dal lander della missione NASA Phoenix.

Marte
Il programma Viking col suo lander nella Chryse Planitia. Foto realizzata da Roel van der Hoorn sulla base di scatti (1977) NASA Viking image archive, pubblico dominio

Nel 2011, il programma Mars Science Laboratory con il rover Curiosity, si è rivelato indubbiamente una delle missioni di maggior successo per l’esplorazione di Marte. Atterrato nell’Agosto del 2012 nel mezzo del cratere Gale, Curiosity ha superato di gran lunga i due anni di durata nominale della missione ed è tuttora attivo. L’obiettivo principale della missione era proprio determinare l’“abitabilità” di Marte. Nel suo viaggio dal cratere Gale al monte Sharp, Curiosity ha collezionato numerosi risultati scientifici; tra di essi ricordiamo la conferma della presenza di antichi laghi che hanno ospitato l’acqua per decine di migliaia di anni e, dall’analisi delle rocce, la scoperta di composti organici. Curiosity ci ha anche rivelato che Marte, in passato, possedeva un’atmosfera molto più spessa nella quale c’era una maggiore percentuale di ossigeno. Ha trovato una variazione ciclica del metano in atmosfera attribuibile all’interazione tra rocce ed acqua oppure a microrganismi. Ci ha descritto, in conclusione, un ambiente compatibile con la vita.

Il cratere Korolev ripreso dal Mars Express dell’ESA. Foto ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0

Ancora in corso sono anche InSight (NASA) e ExoMars (ESA). A quest’ultima, di cui l’Italia attraverso l’ASI è il principale sostenitore con il 40% dell’investimento totale, si deve la scoperta di un bacino di acqua salata sotterraneo nei pressi del polo Sud di Marte.

Il futuro dell’esplorazione del pianeta rosso è in mano alle numerose nuove spedizioni, a partire dal diretto successore di Curiosity, il rover Perseverance, a cui si affiancherà il Mars Helicopter nell’ambito della missione Mars 2020, la cui partenza è stata programmata per questa estate. Per non parlare delle missioni con equipaggio umano…

Video a cura di Inter Nos: Silvia Giomi e Marco Merico