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Frb171020

Ve la ricordate questa storia secondo cui quotidianamente il cosmo è solcato da pacchetti di altissima energia che durano pochi millisecondi, partono da chissà dove e vanno chissà dove? Ah, certo, a volte passano anche vicino ai nostri “occhioni cosmici” e ce ne accorgiamo.

I FRB sono queste raffiche potentissime ed inaspettate di energia in cui incappiamo per puro caso e senza alcun preavviso mentre siamo intenti ad osservare altro. Ancora incerta l’origine (si, potete dire alieni), ma di certo è che non sono una novità.

Frb171020 è uno di questi Fast Ray Burst, ma che a differenza di tutti quelli osservati finora pare aver avuto origine “solo” ad un centinaio di anni luce d noi; praticamente, su scale cosmiche, dietro l’angolo.

Dalla loro prima individuazione nel 2007 abbiamo visto circa una cinquantina di RFB ed abbiamo ipotizzato fossero un po’ tutto, da un faro alieno all’emissione energetica conseguente la formazione di una stella di neutroni (si, molto poco fantascientifico, ma è tutt’oggi l’ipotesi più probabile). … anzi, abbiamo anche proposto l’idea che fossero dei sistemi per alimentare lontanissimissime vele solari (ovviamente oltre le nostre competenze tecniche ed al limite della nostra immaginazione)… proprio nei giorni in cui la Voyager-1 sta raggiungendo la ragguardevole (per noi, non per il cosmo) distanza di 21 miliardi di km! … chissà quanto ancora potremmo accelerarla e dove potremo spedirla se generassimo un FRB con lo scopo di spingerla un po’ più in la. (… ah, a proposito, pare che i radioisotopi che la alimentano, egregiamente in funzione dagli anni settanta, siano destinati a “spegnersi” nel 2025, i.e. la sonda continuerà, con o senza fanta-FRB la sua corsa, ma non ci dirà più dove si trova e cosa attraversa).

Tornando a noi; Frb171020, rilevato dai ricercatori della Swinburne University of Technology in Australia, pare provenire (ovviamente al di fuori della nostra Via Lattea) dalla galassia Eso 601-G036, a circa 120 anni luce da noi (Voyager-1, tanto per fare un paragone è a 20 ORE luce…).

Eso 601-G036 ha due importanti caratteristiche; non ha una forte emissione di onde radio ed ha un elevato tasso di formazione stellare. La prima condizione è praticamente una novità rispetto all’ipotesi che si stava affermando che FRB possono generarsi solo in galassie con elevate emissioni radio di fondo, mentre la seconda è una conferma (assieme all’elevato tasso di ossigeno molto simile alle altre galassie in cui FRB sono stati “collocati”) che FRB possano essere associati alla formazione di nuove stelle di neutroni.

Non che mi aspetti davvero di sentire la vocina degli omini verdi decrittando un FRB, ma di certo mi affascina sapere che non abbiamo ancora chiara idea del “mondo” in cui viviamo e dell’origine di alcuni degli eventi più energetici (energia = vita rimane per me una vera verità) che ci circondano.

WU

PS. chiudo con una chiosa poetica (non ditemi che devo mettere la fonte della citazione), forse fuori luogo, ma che mi da l’idea che manchi ancora qualcosa di fondamentale per completare il puzzle:

… così fu quell’amore dal mancato finale così splendido e vero da potervi ingannare…

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Jocelyn Bell Burnell

Irlanda del Nord, 1943. La seconda guerra mondiale non era ancora conclusa e l’Irlanda del nord, oltre a non versare in ottime condizioni economiche, non aveva neanche un sistema sociale che agevolava le donne. Il sistema scolastico, in particolare, scoraggiava le ragazze a studiare materie scientifiche imponendo voti di ammissione nettamente più alti di quelli dei maschietti.

Ciò nonostante Jocelyn non era certo di quelle che si faceva scoraggiare. Dopo gli studi, rigorosamente scientifici, Jocelyn arrivò a Cambridge per un dottorato sotto la supervisione del radioastronomo britannico Hewish.

Non si sentiva all’altezza dell’opportunità offertagli e promise a se stessa di dedicarsi con tutte le sue forze alla costruzione del nuovo radiotelescopio che in quegli anni si stava progettando e poi a scoprire eventuali anomalie con esso.

E così fece.

Il Mullard Radio Astronomy Observatory fu terminato nel 1967. Subito Jocelyn si mise a lavoro ed in poche settimane trovò un segnale anomalo.

Le tabelle dei dati risultanti dal radiotelescopio erano all’epoca cartacei e lunghe centinaia di metri. Per qualcosa dell’ordine dei 5 mm ogni tanto, ma ad intervalli assolutamente regolari, compariva qualcosa che aveva catturato l’attenzione di Jocelyn.

Esclusa l’origine terrestre del segnale (… altro che qui) la prima idee fu (come natura vuole) che fossimo difronte al segnale di qualche omino verde che voleva parlare con noi (il primo acronimo dato all’anomalia era, infatti, LGM – Little Green Men).
L’idea si infranse contro la dura verità quando Jocelyn ne individuò altri tre con periodicità diverse e in tre differenti regioni di cielo (lontani parenti degli odierni FRB). Escludendo un assalto di alieni logorroici, la sorgente di quei segnali potevano essere solo stelle.

Jocelyn.png

Ma che stelle?

Beh, oggi sappiamo che stiamo parlando delle pulsar. Stelle di neutroni a rapidissima rotazione che concentrano in qualche decina di km una massa anche maggiore a quella del Sole. Roteando vorticosamente emettono ad intervalli assolutamente regolari fasci di radiazione elettromagnetica.

Jocelyn aveva scoperto le pulsar. Oggi usate come una specie di radiofaro astronomico; si usano per orientare sonde nello spazio profondo quando molti riferimenti mancano, per triangolare altri segnali radio ed eventuali ritardi nei loro segnali sono un’ulteriore conferma del passaggio di un’onda gravitazionale.

Per la scoperta delle pulsar nel 1974 fu assegnato il premio Nobel. Non a Jocelyn. Il premio andò congiuntamente ad Hewish (tutore di dottorato di Jocelyn) e a Ryle, un altro radioastronomo britannico. Jocelyn era “solo una dottoranda” (donna?), i Nobel non viene assegnato ai dottorandi (non fatemi bestemmiare).

Jocelyn dopo aver concluso il suo dottorato si sposò e dovette abbandonare la carriera accademica per seguire il marito nel suo lavoro in giro per il mondo (beh… non so in questo caso quanto sia migliorata la condizione della donna…).

Attraversò quindi un lungo periodo di discontinuità lavorativa e si dedicò a crescere suo figlio. Il tutto fino al 1993. Jocelyn non mollava.

Oramai con un figlio grande ed un divorzio alle spalle ritornò alla sua passione originaria per la radioastronomia. Divenne in breve il capo dipartimento alla facoltà di fisica della Open University (istituzione di studio e ricerca per studenti part-time e a distanza) ed in seguito presidente della Royal Astronomical Society. Divenne la prima donna a dirigere la Royal Society of Edinburgh e l’Institute of Physics del Regno Unito. Alla fine (?), nel 2018, si è aggiudicata lo Speciale Breakthrough prize per la Fisica Fondamentale.

Ammirazione profonda.

WU

PS. Ora (dopo il Breakthrough prize) ci siamo ricordati di lei e la rete e piena di link e news…

Luce zodiacale

… un nome che potrebbe essere il titolo di un best seller. In astronomia, invece, identifica un bagliore; un flebile bagliore. Quasi spettrale, ma di certo da non confondersi con la scia luminosa della nostra Via Lattea.

LuceZodiacale.png

In primavera (soprattutto), quando la luna non illumina le nostre notti (soprattutto), quando le luci del tramonto sono definitivamente scomparse e quelle dell’alba non hanno ancora preso il suo posto (soprattutto)… il cielo non è comunque buio e nero come ci aspetteremmo.

La luce del sole, anche se illumina l’altra metà del nostro globo, viene comunque riflessa dalle particelle di polvere presenti sui piani orbitali dei pianeti del sistema solare. Addirittura, in notti molto buie, la luce zodiacale descrive un cerchi completo attorno all’eclittica.

La quantità di polvere che c’è lassù e ovviamente molto bassa, ma quelle necessaria a realizzare tale bagliore lo è sorprendentemente molto di più. Particelle da 1 millimetro distanti 8000 metri con un bassissimo potere riflettente, se moltiplicate per la vastità del cosmo sono sufficienti a realizzare “l’aurea zodiacale”.

Inoltre nella flebile luce zodiacale c’è un punto, esattamente opposto alla posizione del sole che è debolmente più luminoso del resto; il Gegenschein… una specie di anti-sole delle notti più buie.

WU

PS. Se avete una seppur blanda curiosità sul nome: la luce zodiacale si chiama così poiché riempie la regione zodiacale che è quella fascia della volta celeste, di circa 9° sopra e sotto l’eclittica, entro la quale giace il percorso apparente del sole, della luna e dei pianeti. In soldoni la regione entro la quale abbiamo immaginato tutti i nostri segni zodiacali raggruppando le stelle in immaginifiche costellazioni.

Life Versus Dark Energy

Già un titolo così mi fa venir voglia di leggere l’articolo. Poi quando continua con “How An Advanced Civilization Could Resist the Accelerating Expansion of the Universe“… praticamente ha già vinto.

Nei meandri di una noiosa telefonata fiume-pseudo-lavorativa mi sono imbattuto in questo succulento articolo. Ora ne blatero un pochino, ma come sempre, a parte i “risultati” che pretende di aver “dimostrato” la cosa che mi affascina di più è che qualcuno si sia messo a pensare ad una eventualità del genere ed è riuscito a trarne qualche conseguenza. Questo si che giustifica millenni di evoluzione umana… 🙂

The presence of dark energy in our universe is causing space to expand at an accelerating rate. As a result, over the next approximately 100 billion years, all stars residing beyond the Local Group will fall beyond the cosmic horizon and become not only unobservable, but entirely inaccessible, thus limiting how much energy could one day be extracted from them. Here, we consider the likely response of a highly advanced civilization to this situation. In particular, we argue that in order to maximize its access to useable energy, a sufficiently advanced civilization would chose to expand rapidly outward, build Dyson Spheres or similar structures around encountered stars, and use the energy that is harnessed to accelerate those stars away from the approaching horizon and toward the center of the civilization.

Praticamente: la materia oscura (ammesso che esista) sta causando una accelerazione dell’espansione dell’universo. Ciò porta le stelle ad allontanarsi fra loro e quindi una potenziale civiltà super avanzata a ritrovarsi brevemente in mancanza di energia. Una “likely response” a questo problema che tale civiltà potrebbe trovare è quella di costruire sfere di Dyson (ve le ricordate?) ed accalappiare quante più stelle, con relativa energia, per portarle verso la culla della loro (certamente non nostra) civiltà.

Ovviamente facile a dirsi, ma non a farsi… per noi.

[…] we speculate about how an advanced civilization would respond to the challenge of living in a universe that is dominated by dark energy. Here we have in mind a civilization that has reached Type III status on the Kardashev scale, which entails the ability to harness the energy produced by stars throughout an entire galaxy […]. To this end, they could build Dyson Spheres or other such structures around the stars that are encountered, and use the energy that is collected to propel those stars toward the center of the civilization, where they will become gravitationally bound and thus protected from the future expansion of space.

Parliamo quindi di gente abbastanza avanti (di certo vi ricordate questa scala) tanto da poter costruire palle-cattura-energia come se niente fosse ed utilizzare, intelligentemente questa energia per avvicinare le stelle al centro della loro civiltà “combattendo” in qualche modo l’espansione dell’universo. Chissà se tale civiltà possa essere considerata come una causa di una vita più lunga del nostro universo?!

Il paper continua “desumendo” anche quali sono le stesse che potenzialmente è più facile cadano vittime di questa avanzatissima civiltà di cannibali. In particolare fra 0.2 e 1 volta la massa del nostro sole (i.e., se ancora in vita noi saremmo spacciati).

… e dato che l’appetito vien mangiando… perchè fermarsi?

[…] we performed our calculations for the case of an advanced civilization that expands outward from the Milky Way (or Local Group) starting in the current epoch. It is of course possible, however, that life has already evolved elsewhere in our universe, and that civilizations far more advanced than our own may already exist within our Hubble volume. If this is the case, then they may have already begun to collect stars from their surrounding cosmological environment, altering the distribution of stars and leading to potentially observable signatures.

Ovvero, guardiamo bene cosa c’è li fuori poiché qualcosa del genere potrebbe addirittura essere già in atto! Accorgercene per tempo potrebbe, oltre che farci esultare per aver trovato i nostri agognati alieni, essere anche la carta della nostra salvezza (guida galattica per autostoppisti non ci ha insegnato nulla?).

Ora, a parte i calcoli, le ipotesi, i dettagli e tutto il bello “per gli addetti ai lavori” (quali?), ribadisco che è l’idea il punto di forza del paper. Idea che deve esser stata approfondita sostanzialmente perché divertente o bizzarra, ma che ha l’indubbia dote di riuscire a motivare i lettori più curiosi… meglio se giovani e di talento. A questo, e non a farsi auto-pubblicità, dovrebbero servire le ricerche e le pubblicazioni scientifiche.

WU

PS. Consiglio di leggerlo.

78 megahertz

Romanziamo un po’ anche questo.

Deserto australiano, una piccola antenna radio nel bel mezzo di un nulla di polvere, vento e silenzio. Un solo omino, stanco ed annoiato davanti al suo monitor. Vent’anni di speranze, ricerche e tentativi; condivisi dal nostro solitario ricercatore e da decine di sognatori e testardi come lui.

Ad un tratto un flebile bip; un puntino insignificante per molti, tanti, tantissimi, tutti meno che lui. Il bip che aspettava, il vagito della prima stella. Buon compleanno.

180 milioni di anni dopo il Big Bang, praticamente un’occhiolino dopo la nascita dell’universo, l’ “Età Oscura” (il buio cosmico, perenne ed onnipresente) era squarciato dalla prima luce. Raggi ultravioletti che squarciavano la nebbiolina di idrogeno che rappresentava il risultato stesso del Big Bang, che era “il tutto”.

The low-frequency edge of the observed profile indicates that stars existed and had produced a background of Lyman-α photons by 180 million years after the Big Bang. The high-frequency edge indicates that the gas was heated to above the radiation temperature less than 100 million years later.

La piccola antenna si era spinta indietro nel tempo dove nessuno era mai giunto, dove i suoi fratelloni più grandi, sia in cielo che in terra, non erano ancora arrivati. Un segnale flebile e disturbato in mezzo ad una moltitudine di rumore e ruggiti di stelle più grandi e più giovani. Ma l’interesse era per quel vecchio, lontano e flebile dinosauro che rappresentava una pietra miliare nell’evoluzione del cosmo.

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Ma non è tutto; il bip non suonava come il nostro amico testardo si aspettava. Non era un segnale propriamente regolare… e meno male, dato che altrimenti la ricerca sarebbe finita li. Era in qualche modo un segnale deformato, dalle caratteristiche inattese: due volte più ampio del previsto (An absorption profile centred at 78 megahertz in the sky-averaged spectrum).

After stars formed in the early Universe, their ultraviolet light is expected, eventually, to have penetrated the primordial hydrogen gas and altered the excitation state of its 21-centimetre hyperfine line. This alteration would cause the gas to absorb photons from the cosmic microwave background, producing a spectral distortion that should be observable today at radio frequencies of less than 200 megahertz.

[…]

The profile is largely consistent with expectations for the 21-centimetre signal induced by early stars; however, the best-fitting amplitude of the profile is more than a factor of two greater than the largest predictions. This discrepancy suggests that either the primordial gas was much colder than expected or the background radiation temperature was hotter than expected.

78Mhertz.png

E qui, dal solitario omino si passa ad una pletora di pensatori imbellettati, di scienziati da carta e penna, di lavagne polverose e studi bui: l’idrogeno gassoso era forse più freddo di quanto ipotizzato; probabilmente a causa dalla materia oscura. In piena serendipità, da cosa nasce cosa e siamo vicini a poter definire qualche proprietà di una particella di materia oscura e (speriamo di no) rimetter mano al modello standard per tener buono questo strano, flebile vagito e la conoscenza del mondo che ci circonda così come siamo abituati a vederlo e spiegarcelo.

Praticamente nello spetto delle microonde della radiazione cosmica di fondo, questa lieve diminuzione del segnale attorno ai 78 MHz è una distorsione compatibile con, tenendo conto dell’assorbimento dell’idrogeno e dello spostamento verso il rosso dovuto all’espansione dell’universo, un idrogeno (ed in fondo un intero universo) due volte più freddo di quanto ci aspettassimo.

Parliamo di circa 3 gradi Kelvin; -270°C.

Astrophysical phenomena (such as radiation from stars and stellar remnants) are unlikely to account for this discrepancy; of the proposed extensions to the standard model of cosmology and particle physics, only cooling of the gas as a result of interactions between dark matter and baryons seems to explain the observed amplitude.

WU

C/2017 U1 (Oumuamua), il monolite viandante

Di questo strano, unico, tanto atteso, a tratti immaginato, caricato di aspettative, lontano, misterioso, leggendario prima ancora di averlo mai visto, oggetto avevamo già parlato qui.

Viene da oltre i confini del nostro sistema solare e già questo è sufficiente. Ma c’è di più. Dato l’interessante traiettoria più accurate osservazioni sono state condotte e dall’analisi dei dati è venuto fuori che:

Spectroscopic measurements show that the object’s surface is consistent with comets or organic-rich asteroid surfaces found in our own Solar System. Light-curve observations indicate that the object has an extreme oblong shape, with a 10:1 axis ratio and a mean radius of 102±4 m, assuming an albedo of 0.04. Very few objects in our Solar System have such an extreme light curve.

Ovvero siamo davanti ad una sorta di lastra di roccia e ferro, lunga quasi 400 metri, larga una quarantina es abbastanza piatta. Il mitico monolite di Kubrikiana memoria (anche se l’accostamento è fin troppo semplice da essere quasi banale).

The highly elongated shape of Oumuamua implied by its large light-curve range is very unusual. If the object is cigar-shaped and rotating around its shortest axis, it must have at least some tensil strenght.

Si tratta, quasi sicuramente di un asteroide dato che non ci sono tracce di attività cometaria (ghiaccio che sublima e crea una qualche forma di coda) all’avvicinarsi al nostro sole. Un solido masso temprato dalle profondità interstellari. E per di più di colore rossiccio a causa della più che prolungata esposizione dei suoi metalli alle radiazioni cosmiche.

Oumuamua’s red surface color is consistent with the organic-rich surfaces of comets, D-type asteroids, and outer solar system small bodies […], are consistent with uniform colors over the whole surface of the object. This suggests that ‘Oumuamua’s reflectivity is indistinguishable from small bodies in our own solar system but the inferred shape is unique.

Come se non bastasse Oumuamua gira molto rapidamente attorno al proprio asse di rotazione: ogni giro dura solo 7,3 ore, come nessun altro oggetto spaziale finora scoperto. Di nuovo.

An analysis of ‘Oumuamua’s lightcurve (Figure 3, see Methods) indicates its rotation period is ~ 7.34± 0.06 hours under the custom-ary assumption that the double-peaked lightcurve is dominated by the shape of the object. No other period gives a satisfactory re-phased lightcurve and the value is not unusual for objects of this size. […] Oumuamua are more likely to have greater mechanical strength capable of sustaining a highly elongated shape.

L’unica cosa certa è che il sigaro interstellare non ci colpirà, l’unica speranza (ovviamente tanto più vana quanto maggiore è la distanza del passaggio dalla Terra, tanto per legarla a qualcosa di misurabile) è che la lastra, come il cinematografico monolite ci porti la saggezza necessaria. Non ardisco a conquistare spazio e tempo, solo a sopravvivere senza fare troppi danni.

WU

PS. Siamo passati da un poco poetico 1I/2017 U1 ad Oumuamua:

1I/2017 U1 has been named Oumuamua, which in Hawaiian reflects the way this object is like a scout or messenger sent from the distant past to reach out to us.

C/2017 U1, il viandante

Non sono certo che rientriamo nella categoria (si, tendo inutilmente a categorizzare) “I want to believe”.

Il nostro sistema solare è (stra)pieno di comete, è questo è un dato di fatto. Abbiamo una specie di nuvoletta (il cui diminutivo è assolutamente fuori luogo trattandosi di una regione fra 20.000 e 100.000 UA) che avvolge tutto il sistema solare, la Nube di Oort, che genera gran parte delle comete “di lungo periodo”, ovvero quelle che si ripetono ogni centinaia di migliaia (almeno) anni. Abbiamo anche un’ulteriore regione bella densa di oggetti pronti a diventare comete, la fascia di Kuiper, più interna, che genera invece comete di “corto periodo”, dove per corto intendiamo un periodo inferiore a 200 anni (non è certo colpa delle comete se noi umani abbiamo un’orizzonte di vita così limitato!).

Ad ogni modo, esistono poche (pochissime, anzi praticamente nessuna se si escludono le “vittime” delle perturbazioni gravitazionali degli altri pianeti, Giove in primis) comete che hanno invece un’orbita assolutamente strana. Sono così eccentriche che invece di descrivere un’ellisse attorno al nostro Sole (orbite chiuse, come Keplero insegna) sembrano descrivere una parabola o addirittura un’iperbole. Queste sono orbite che non si chiudono attorno al nostro Sole e pertanto lasciano aperta l’immaginazione sull’origine e sul destino di queste comete.

La cometa che ha suscitato questo genere ci considerazioni, la prima con un’orbita potenzialmente aperta non a causa di qualche calcetto gravitazionale, è la (…nome assolutamente friendly) C/2017 U1; osservata nell’Ottobre di quest’anno dal Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-Starrs). La sua orbita, ad oggi, non ha speranza di rientrare nel nostro sistema solare, ma costruendo la sua orbita a ritroso ci pone la domanda “ma quindi, da dove è partita?”.

Parliamo comunque di un puntino poco luminoso (un “sasso” di 150 metri di diametro) che si muove a circa 26 km/h e più di 30.000.000 di km da noi… Il condizionale è d’obbligo, almeno finché ulteriori osservazioni non saranno completate, dato che l’orbita potrebbe essere comunque chiusa (ellittica), ma estremamente allungata tanto da darci l’impressione di essere aperta (scenario che fra l’altro non garantisce un prospero futuro alla cometa, dato che la porterebbe a passare estremamente vicina al nostro Sole che, da buona stella, ne farebbe un sol boccone).

Further observations of this object are very much desired. Unless there are serious problems with much of the astrometry listed below, strongly hyperbolic orbits are the only viable solutions. Although it is probably not too sensible to compute meaningful original and future barycentric orbits, given the very short arc of observations, the orbit below has e ~ 1.2 for both values. If further observations confirm the unusual nature of this orbit, this object may be the first clear case of an interstellar comet.

In questo momento il candidato più probabile (e per noi forse lo scenario più interessante) è quello in cui la suddetta cometa sia un messaggero proveniente da un’altro sistema solare dalle parti della costellazione della Lira, dove a circa 25 anni luce vediamo brillare ogni notte la stella Vega.

Direzione stimata ad oggi: costellazione di Pegaso. Qualcuno liggiù potrebbe scambiarla per il nostro emissario…

WU