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martedì 2 aprile 2019
Aprile da zero a infinito
Questo mese sono particolarmente in ritardo, così il calendario del mese di aprile arriva il secondo giorno del mese (pdf). Anche questo mese l'immagine che vi propongo è tratta dalla mostra Da zero a infinito ed è abbinata al principio di indeterminazione di Heisenberg (peraltro presente nella puntata di marzo de Le grandi domande della vita):
martedì 16 novembre 2010
La supernova che diventò buco nero
Per anticipare la conferenza della Nasa nei dettagli, piuttosto che nella sostanza, bisognava avere non solo tempo, ma anche un certo naso, perché l'articolo cui si riferisce l'annuncio di ieri si trovava su arXiv sin dal dicembre 2009, mentre la sua versione definitiva, che verrà pubblicata ad aprile 2011 su New Astronomy, è stata caricata appena 5 giorni prima della conferenza stampa.
Daniel Patnaude, Abraham Loeb e Christine Jones, dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, hanno esaminato i dati raccolti con la spettroscopia a raggi X tra gli anni 1995-2007 dalla zona in cui si trovava la supernova SN 1979C, scoprendo che in effetti, dopo la sua esplosione, il posto della stella è stato preso da un buco nero. Ovviamente i ricercatori restano con i piedi per terra:
Andiamo, però, con ordine.
Avevo già avuto modo di parlare di singolarità, cioé di buchi neri: sono delle deformazioni dello spaziotempo tali per cui l'unico percorso possibile anche per la luce è una curva che porta al centro del buco nero. La deformazione inizia a far sentire i suoi effetti solo una volta che si supera una ben determinata linea di demarcazione, il così detto orizzonte degli eventi, dell'ordine del raggio di Schwarzschild: \[r_S = 2 G \frac{M}{c^2}\] dove $G$ è la costante di gravitazione universale, $M$ la massa del buco nero, $c$ la velocità della luce.
Il fatto che un buco nero sia un oggetto che non emette praticamente nulla, a parte la flebile radiazione di Hawking, costringe a osservazioni indirette di questo oscuro oggetto spaziale, e il primo modo è sicuramente osservare i moti degli oggetti vicini e da questi dedurre la sua possibile esistenza in un dato punto dello spazio.
Un altro modo è osservare le emissioni nei raggi-X, questo perché in questo modo è possibile osservare flussi di energia e di materia che cadono all'interno del buco nero: è in un certo senso una osservazione quasi diretta, anche perché non è strettamente detto che l'oggetto su cui sta cadendo la materia è effettivamente un buco nero. E proprio grazie alla spettroscopia X che la scoperta di Patnaude, Loeb e Jones è stata possibile, e se vogliamo nemmeno poi così casuale: già nel 2005 si erano notate strane osservazioni in quella zona dello spazio, che risultava particolarmente attiva se osservata ai raggi-X, nonostante la scomparsa, da quasi trenta anni, della SN 1979C.
E ritorniamo al lavoro in pubblicazione: Patnaude e colleghi, dopo aver escluso una magnetar (una stella di neutroni con un campo magnetico particolarmente intenso, milioni di miliardi superiore a quello terrestre) o altre emissioni, dovute ad esempio a particolari getti di vento solare (era una delle ipotesi avanzate nel 2005 per spiegare quelle osservazioni), valutano come unica possibilità che, allo stato attuale, si adatta alle osservazioni un buco nero con una massa di circa 5 masse solari, unito con una piccola componente di raggi-X termici (se ho ben capito, dovrebbero essere radiazioni X generate dagli oggetti vicini al buco nero, o comunque dallo spazio circostante). In effetti un indizio su cosa aspettarsi era già venuto, sempre nel 2005, da un altro trio di ricercatori, Timothy Young, Dean Smith e Tricia Johnson del Nord Dakota, secondo il cui modello si suggeriva la presenza di un buco nero di appena 2 masse solari.
Come vedete, dunque, al di là delle cautele del caso, sempre necessarie, la scienza progredisce con il solito modo: verificare le ipotesi, scartando quelle che male si adattano alle osservazioni e proponendo, invece, quelle che meglio interpretano i dati osservati. In questo caso è il lavoro di Young e soci ad essere stato confermato e ulteriormente migliorato dal gruppo di Patnaude, almeno fino al prossimo esame dei dati osservativi.
Daniel Patnaude, Abraham Loeb e Christine Jones, dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, hanno esaminato i dati raccolti con la spettroscopia a raggi X tra gli anni 1995-2007 dalla zona in cui si trovava la supernova SN 1979C, scoprendo che in effetti, dopo la sua esplosione, il posto della stella è stato preso da un buco nero. Ovviamente i ricercatori restano con i piedi per terra:
Se la nostra interpretazione è corretta, questo è l'esempio più vicino di nascita di un buco nero ad essere stato osservatoLa scoperta, in effetti, ha un duplice valore: da un lato l'avere un buco nero a un tiro di schioppo (52 milioni e mezzo di anni luce circa), dall'altro la possibilità di avere dati concreti su una parte della vita delle stelle che fino ad ora ci era preclusa (non dimentichiamo che i dati che ci arrivano si riferiscono a un buco nero di appena trenta anni).
Andiamo, però, con ordine.
Avevo già avuto modo di parlare di singolarità, cioé di buchi neri: sono delle deformazioni dello spaziotempo tali per cui l'unico percorso possibile anche per la luce è una curva che porta al centro del buco nero. La deformazione inizia a far sentire i suoi effetti solo una volta che si supera una ben determinata linea di demarcazione, il così detto orizzonte degli eventi, dell'ordine del raggio di Schwarzschild: \[r_S = 2 G \frac{M}{c^2}\] dove $G$ è la costante di gravitazione universale, $M$ la massa del buco nero, $c$ la velocità della luce.
Il fatto che un buco nero sia un oggetto che non emette praticamente nulla, a parte la flebile radiazione di Hawking, costringe a osservazioni indirette di questo oscuro oggetto spaziale, e il primo modo è sicuramente osservare i moti degli oggetti vicini e da questi dedurre la sua possibile esistenza in un dato punto dello spazio.
Un altro modo è osservare le emissioni nei raggi-X, questo perché in questo modo è possibile osservare flussi di energia e di materia che cadono all'interno del buco nero: è in un certo senso una osservazione quasi diretta, anche perché non è strettamente detto che l'oggetto su cui sta cadendo la materia è effettivamente un buco nero. E proprio grazie alla spettroscopia X che la scoperta di Patnaude, Loeb e Jones è stata possibile, e se vogliamo nemmeno poi così casuale: già nel 2005 si erano notate strane osservazioni in quella zona dello spazio, che risultava particolarmente attiva se osservata ai raggi-X, nonostante la scomparsa, da quasi trenta anni, della SN 1979C.
E ritorniamo al lavoro in pubblicazione: Patnaude e colleghi, dopo aver escluso una magnetar (una stella di neutroni con un campo magnetico particolarmente intenso, milioni di miliardi superiore a quello terrestre) o altre emissioni, dovute ad esempio a particolari getti di vento solare (era una delle ipotesi avanzate nel 2005 per spiegare quelle osservazioni), valutano come unica possibilità che, allo stato attuale, si adatta alle osservazioni un buco nero con una massa di circa 5 masse solari, unito con una piccola componente di raggi-X termici (se ho ben capito, dovrebbero essere radiazioni X generate dagli oggetti vicini al buco nero, o comunque dallo spazio circostante). In effetti un indizio su cosa aspettarsi era già venuto, sempre nel 2005, da un altro trio di ricercatori, Timothy Young, Dean Smith e Tricia Johnson del Nord Dakota, secondo il cui modello si suggeriva la presenza di un buco nero di appena 2 masse solari.
Come vedete, dunque, al di là delle cautele del caso, sempre necessarie, la scienza progredisce con il solito modo: verificare le ipotesi, scartando quelle che male si adattano alle osservazioni e proponendo, invece, quelle che meglio interpretano i dati osservati. In questo caso è il lavoro di Young e soci ad essere stato confermato e ulteriormente migliorato dal gruppo di Patnaude, almeno fino al prossimo esame dei dati osservativi.
giovedì 11 giugno 2009
Archeologia astronomica
Il 1609 fu un anno magico per l'astronomia, ma questo ormai si sa: Galileo Galilei e Johannes Keplerrivoluzionarono lo studio dei cieli e la comprensione del moto dei pianeti con osservazioni accurate come mai prima (Galilei) e calcoli e leggi ancora oggi validi (Kepler). Tutto nasceva dall'osservazione delle supernove: fu proprio una di queste, nel 1604, che fece interessare Galilei del cielo, e furono quelle del 1609 che spinsero i due scienziati, separatamente, ad occuparsi di misteri fino a quel momento affidati alla religione e ai filosofi aristotelici.
Di eventi di questo genere (esplosioni in cui la stella esplodente espelle parte della sua massa, cambiando in molti casi anche la sua stessa densità) nella storia dell'universo ce ne sono quante le stelle nel cielo, e alcuni di questi sono stati registrati anche prima dell'era di Galileo: ad esempio nella primavera del 1006, gli astronomi osservarono quella che si può definire come la più brillante supernova ricordata nella storia. Giusto 48 anni dopo una nuova supernova nella Nebulosa del Granchio: la nostra attuale conoscenza di questi eventi del passato è basata sui calcoli di astronomi cinesi e arabi, passando per le osservazioni moderne dei resti delle supernove.
Di eventi di questo genere (esplosioni in cui la stella esplodente espelle parte della sua massa, cambiando in molti casi anche la sua stessa densità) nella storia dell'universo ce ne sono quante le stelle nel cielo, e alcuni di questi sono stati registrati anche prima dell'era di Galileo: ad esempio nella primavera del 1006, gli astronomi osservarono quella che si può definire come la più brillante supernova ricordata nella storia. Giusto 48 anni dopo una nuova supernova nella Nebulosa del Granchio: la nostra attuale conoscenza di questi eventi del passato è basata sui calcoli di astronomi cinesi e arabi, passando per le osservazioni moderne dei resti delle supernove.
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