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Fisica

Forse è stato risolto il mistero della materia mancante nell’Universo

I ricercatori della Curtin University in Australia sostengono di aver finalmente trovato la materia barionica che da vent’anni mancava all’appello grazie ai lampi radio veloci. Ora bisogna scoprire dove sia esattamente

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Stavolta i cosmologi ne sono convinti: abbiamo trovato quella metà della materia barionica dell’Universo che da vent’anni mancava all’appello, e si trova proprio nel plasma caldo intergalattico. A rivelarlo dalle pagine di Nature è un team di astronomi e astrofisici guidato da Jean-Pierre Macquart della Curtin University (Australia), che riferisce di aver rintracciato la materia scomparsa misurando la dispersione dei lampi radio veloci (Fast Radio Burst o Frb) provenienti dalle profondità del cosmo. Ora però – confessano – manca da capire dove sia esattamente questo plasma caldo intergalattico.

Venti anni prima

Siamo alla fine degli anni ‘90 quando i cosmologi stimarono sulla base del modello standard della fisica che l’Universo fosse composto da un 5% di materia barionica (quella normale, fatta di neutroni e protoni), un 25% di materia oscura e il restante da energia oscura [le esatte percentuali sono ancora oggetto di discussione, pertanto a seconda delle fonti di riferimento le cifre possono differire leggermente]. Cercando di confermarlo si misero a misurare la materia contenuta nelle galassie – stelle, pianeti e tutto quello che c’è di visibile. I conti, però, non tornavano affatto: in questo modo si rintracciava pressappoco la metà della materia barionica prevista dal modello.

Dove sta l’errore? E’ il modello cosmologico a essere sbagliato o siamo noi a non trovare la materia? Tutti gli indizi, le conoscenze accumulate, le simulazioni dei fisici teorici confermavano la validità del modello cosmologico, quindi quel 5% di barioni nell’Universo deve essere distribuito tra la materia visibile e qualcos’altro che non riusciamo a misurare in modo diretto.

L’ipotesi più accreditata, sostenuta anche dalla misurazione della temperatura del fondo cosmico, è che la materia barionica si trovi in un plasma caldo (milioni di gradi) a bassa densità che permea l’Universo. Se avessimo le prove della sua esistenza, il problema della materia barionica mancante smetterebbe di perseguitarci.

Enigma risolto

Dopo anni frustranti di caccia al plasma intergalattico, che nel frattempo nella teoria ha assunto l’aspetto del gas rovente attorno alle galassie, oggi Jean-Pierre Macquart della Curtin University e i suoi colleghi riferiscono di avere la conferma sperimentale della presenza della materia barionica mancante, rintracciata grazie agli Frb, i lampi radio veloci.

Questi misteriosi impulsi radio altamente energetici che provengono dalle profondità del cosmo (forse prodotti da esplosioni in galassie lontane) percorrono l’Universo e quando attraversano la materia subiscono un fenomeno chiamato dispersione e la loro lunghezza d’onda cambia. Ora che la tecnologia consente anche di sapere da quanto lontano arrivino gli Frb, “misurando la diffusione delle diverse lunghezze d’onda all’interno di un Frb – scrivono gli autori della scoperta su The Conversation – abbiamo potuto calcolare esattamente quanta materia, quanti barioni, le onde radio avevano attraversato nel loro cammino verso la Terra”.

Dopo 11 anni dall’osservazione del primo Frb, nell’agosto 2018 gli scienziati della collaborazione Craft hanno iniziato a utilizzare il radiotelescopio Australian Square Kilometer Array Pathfinder (Askap, gestito dall’Agenzia australiana Csiro) per captare gli Frb, e il telescopio Keck alle Hawaii per identificare da quale galassia provenissero. Finora ne hanno registrati 6, abbastanza per confermare che sì, nell’Universo c’è un 5% di materia barionica e finalmente l’abbiamo trovata.

“Questo risultato, tuttavia, è solo il primo passo”, ammettono gli autori su The Conversation. “Siamo stati in grado di stimare la quantità di barioni, ma con solo sei punti di dati non possiamo ancora costruire una mappa completa dei barioni mancanti. Abbiamo la prova che il Whim [warm-hot intergalactic medium cioè il plasma intergalattico, ndr] probabilmente esiste e abbiamo confermato quanto ne esiste, ma non sappiamo esattamente come si distribuisca. Si ritiene che faccia parte di una vasta rete filamentosa di gas che collega le galassie chiamata la rete cosmica, ma con circa 100 lampi radio veloci i cosmologi potrebbero iniziare a costruire una mappa accurata di questa rete”.


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Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

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Fisica

Forse abbiamo scoperto un nuovo organo nella nostra testa

Sembrerebbe essere il quarto tipo di ghiandole salivari maggiori, posto nello spazio in cui la cavità nasale incontra la gola. Ma serviranno ulteriori studi per poter confermare la scoperta di un nuovo organo

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Dopo centinaia di studi sull’anatomia, il corpo umano sembra riservarci ancora tante sorprese. L’ultima, infatti, è la scoperta di un nuovo organo, rimasto finora nascosto all’interno della nostra testa. Ad accorgersene, per caso, sono stati i medici del Netherlands Cancer Institute, mentre stavano sottoponendo alcuni loro pazienti a un innovativo esame diagnostico che permette di visualizzare nel dettaglio i tumori.

Come raccontano i ricercatori sulle pagine della rivista Radiotherapy and Oncology, dall’esame è emerso per caso un misterioso insieme di ghiandole salivari nascoste all’interno della testa dei pazienti, posizionato precisamente nello spazio in cui la cavità nasale incontra la gola.

   

Le ghiandole salivari, ricordiamo, sono addette alla produzione di saliva, essenziale per il corretto funzionamento del nostro sistema digerente. La maggior parte di questo fluido, come viene spiegato in tutti i manuali di anatomia, viene prodotto da tre principali tipi di ghiandole: la parotide, la sottomandibolare e la sottolinguale. A queste si aggiungono circa mille ghiandole salivari minori, sparse nelle labbra e nella mucosa interna dalla bocca alla faringe, talmente minuscole da essere difficilmente osservate senza un microscopio.

Ma ora, secondo il nuovo studio, potrebbe esserci un organo in più, ovvero un quarto tipo di ghiandole salivari maggiori. “Abbiamo tre grandi ghiandole salivari, ma non lì”, spiega Wouter Vogel, tra gli autori della scoperta. “Per quanto ne sappiamo, le uniche ghiandole salivari o mucose poste nella rinofaringe sono microscopicamente piccole. Quindi, potete immaginare la nostra sorpresa quando le abbiamo trovate”.

 

Esaminando una serie di scansioni di 100 pazienti affetti dal tumore, i ricercatori hanno osservato, tramite l’innovativa tecnica di imaging Psma/Pet/Ct, che tutti presentavano una paio di ghiandole, finora mai documentate, molto simili alle quelle salivari: sono, infatti, collegate a grandi condotti di drenaggio, indizio che porta a pensare a un possibile incanalamento dei fluidi.

Dati, perciò, che suggeriscono come queste ghiandole possano essere la quarta serie di ghiandole salivari, situata dietro il naso e sopra il palato, vicino al centro della nostra testa. “Le chiamiamo ghiandole tubariche, in riferimento alla loro posizione anatomica (sopra il torus tubarius)”, spiega Matthijs Valstar dell’Università di Amsterdam, co-autore dello studio.

Il motivo per cui siano rimaste finora nascoste non è ancora del tutto chiaro, anche se i ricercatori ipotizzano che “la loro posizione è difficilmente accessibile e sono necessarie immagini molto sensibili per rilevarle”. Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche su un campione di partecipanti molto più ampio per poter confermare questi risultati, la scoperta potrebbe aiutare a spiegare il perché i pazienti che si sottopongono alla radioterapia riportano spesso condizioni croniche, come la secchezza delle fauci (xerostomia) e problemi di deglutizione (disfagia).

“Poiché queste misteriose ghiandole non erano note ai medici”, commentano gli autori, “nessuno ha mai cercato di risparmiarle da questi trattamenti”. Ma c’è chi si è dimostrato scettico a etichettare queste nuove ghiandole come un nuovo organo. Per esempio, Alvand Hassankhani, radiologo dell’Università della Pennsylvania, ha riferito al New York Times che esistono oltre mille ghiandole minuscole, “così piccole da essere difficili da trovare. È possibile che i ricercatori olandesi, quindi, abbiano trovato un modo migliore per identificare una serie di ghiandole salivari minori”.

 

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Perché questo è il momento di andare su Marte

Una rassegna delle prossime avventure dirette verso il Pianeta rosso, in un video di Nature

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Saranno tre nei prossimi mesi le missioni dirette su Marte. Vedranno coinvolte Stati UnitiCina ed Emirati Arabi, saranno tutte caratterizzate dalla presenza di robot e mosse dalla curiosità di saperne di più sulla potenziale abitabilità pianeta rosso.

Gli Usa stanno per lanciare il loro quinto rover sviluppato ad hoc per Marte, Perseverance, che andrà a caccia di tracce di vita presente o remota tra le polveri e le rocce del pianeta. Gli scienziati cinesi sono invece alla loro prima volta con un rover marziano, mossi forse dal successo della loro ultima missione diretta sulla Luna. Gli Emirati Arabi, dal canto loro, si stanno preparando a sguinzagliare attorno a Marte un orbiter per investigarne l’atmosfera.

In questo video, diffuso da Nature, ecco le tre missioni in rassegna, e perché tutto questo sta succedendo proprio adesso.


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Una corsa allo spazio per superare i conflitti mediorientali

Il prossimo 14 luglio, gli Emirati Arabi Uniti si preparano a lanciare la missione al-Amal per l’osservazione di Marte: è una testimonianza significativa delle aspirazioni scientifiche ed economiche del paese e della possibilità di uno sviluppo di tutta l’area mediorientale svincolato dal petrolio e dalle armi

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La sonda al-Amal (© Government of Dubai Media Office)

Tra i molti sviluppi inaspettati del 2020, potrebbe essere rassicurante notare che il nostro universo talvolta funziona con un certo grado di prevedibilità. Molti eventi astronomici possono essere previsti con certezza matematica. All’incirca ogni due anni, la Terra e Marte, percorrendo le rispettive orbite intorno al Sole, raggiungono la distanza minima tra loro. Questa vicinanza orbitale offre una finestra per l’invio di veicoli spaziali sul nostro vicino.

Quest’estate ci offre una di queste opportunità per l’esplorazione marziana: per il 2020 sono in programma quattro missioni sul Pianeta Rosso. Rosalind Franklin, una missione congiunta europea e russa basata su rover, è stata rinviata al 2022 a causa delle interruzioni per la pandemia di COVID-19. La missione al-Amal (speranza, in italiano) degli Emirati Arabi Uniti è prevista per il 14 luglio 2020. È la prima impresa di questo genere in Medio Oriente e promuove le ambizioni di Emirati.

Il nome della sonda degli Emirati riflette le grandi aspirazioni scientifiche ed economiche del paese come potenza spaziale emergente. L’orbiter senza equipaggio osserverà l’atmosfera marziana, compresi eventi atmosferici come le tempeste di polvere, che caratterizzano in modo rilevante il clima dell’Arabia. Più in generale, la missione marziana degli Emirati mira a far progredire le capacità tecnologiche del Paese e a spingere i giovani degli Emirati a intraprendere carriere scientifiche e ingegneristiche.

In questo senso, l’impresa fa anche parte di una strategia a lungo termine perseguita dalle nazioni del Golfo per svincolarsi dal petrolio e dal gas e costruire un’economia basata sulla conoscenza.

Tali ambizioni tecnologiche sono inseparabili da quelle politiche. La spinta a creare un’economia della conoscenza non consiste solo nel diversificare le fonti di reddito dello stato. Ampliando le opportunità di occupazione, gli Emirati Arabi Uniti sperano di creare posti di lavoro per i giovani, le cui frustrazioni potrebbero altrimenti causare instabilità. Inoltre, i grandi progetti scientifici sono una dimostrazione simbolica di leadership e di soft power. Un paese capace di progetti spaziali complessi è un paese proiettato al futuro.
La sonda dovrebbe raggiungere Marte nel 2021. Questo coinciderà con il cinquantesimo anniversario della formazione degli Emirati Arabi Uniti.

Se la missione marziana al-Amal riguarda tanto il potere quanto la scienza, potrebbe esacerbare le rivalità esistenti in Medio Oriente? Una corsa allo spazio potrebbe portare le corse agli armamenti regionali a un nuovo livello? I canali satellitari come Al Jazeera del Qatar sono già stati coinvolti in aspre dispute e i lanciatori iraniani hanno sollevato preoccupazioni sul potenziale militare del paese. Altri veicoli spaziali, come razzi, missili e droni, potrebbero alimentare una miscela esplosiva?

La sonda degli Emirati non trasporta armi. Tuttavia, non è troppo eccessivo chiedersi se i paesi del Medio Oriente potrebbero seguire gli Stati Uniti nell’aggiungere forze spaziali alle loro agenzie governative. I sistemi dual use, come i razzi della corsa allo spazio della Guerra Fredda tra Stati Uniti e Unione Sovietica, possono servire a scopi sia pacifici sia bellici. Ugualmente, i satelliti per l’osservazione della Terra possono essere usati sia per il monitoraggio ambientale sia per lo spionaggio.

I conflitti futuri non farebbero che riprodurre le dinamiche già esistenti in Medio Oriente. Tuttavia, si spera che la missione marziana degli Emirati Arabi Uniti si discosti da questo cammino e contribuisca alla pace. Proprio come la maggior parte dei grandi progetti scientifici, essa dipende dallo scambio e dalla collaborazione internazionale.

Le istituzioni americane, come l’Università del Colorado a Boulder, sono state partner essenziali del Centro spaziale Mohammed Bin Rashid di Dubai nella costruzione della sonda. La Mitsubishi Heavy Industries si occuperà del lancio da un sito in Giappone. Non è molto diverso da quanto fatto dagli Stati Uniti, che si sono affidati ai razzi russi per il volo spaziale umano tra la fine del programma Space Shuttle nel 2011 e il volo SpaceX Demo-2 verso la Stazione Spaziale Internazionale di quest’anno. La cooperazione scientifica potrebbe non risolvere i conflitti, ma come minimo l’interdipendenza tecnologica potrebbe evitare che diventino troppo distruttivi.

I governi del Medio Oriente dovrebbero estendere ai loro vicini le collaborazioni esistenti in campo spaziale con paesi lontani dell’Asia o del Nord America. La regione ha molte altre risorse oltre al petrolio e al denaro. Nonostante le sanzioni, l’Iran ha accumulato un’esperienza impressionante in materia di veicoli di lancio. Il Qatar sa come gestire canali satellitari di grande successo. Israele ha alcune delle principali università e società tecnologiche del Medio Oriente. Anche lo Yemen, per quanto devastato dalla guerra, potrebbe contribuire con le sue montagne, fornendo siti di osservazione. Tutti i Paesi hanno popolazioni ricche di molto fantasiose e creative che vorrebbero trascendere i conflitti sul territorio o sulla religione. Una visione della Terra dallo spazio fa scomparire all’istante i confini nazionali e le mappe delle opposte fazioni.

Lo scambio, la cooperazione e la comprensione reciproca in campo spaziale non devono necessariamente partire da zero. Esistono già diversi forum che dovrebbero essere ulteriormente valorizzati. Da molti decenni l’Unione Astronomica Internazionale e la Federazione Astronautica Internazionale organizzano incontri. A livello regionale, l’Unione Araba per l’astronomia e le scienze spaziali e la Società Astronomica Araba fanno lo stesso. L’ingegnere iraniano-americano e astronauta Anousheh Ansari, simbolo vivente del superamento delle divisioni, ha sostenuto organizzazioni come Astronomi senza frontiere. Dovremmo seguire il suo esempio.

L’autore
Jörg Matthias Determann è professore associato di storia alla Virginia Commonwealth University, in Qatar. È anche redattore associato della Review of Middle East Studies. I suoi interessi si concentrano sulla storia della scienza e delle ricerche e sulla storia del mondo musulmano. Ha pubblicato tre libri: Historiography in Saudi Arabia: Globalization and the State in the Middle EastResearching Biology and Evolution in the Gulf States: Networks of Science in the Middle East, e Space Science and the Arab World: Astronauts, Observatories and Nationalism in the Middle East. Attualmente sta completando un quarto libro dal titolo Islam, Science Fiction and Extraterrestrial Life: The Culture of Astrobiology in the Muslim World. È possibile seguirlo su Twitter @JMDetermann.

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Nature Middle East” il 30 giugno 2020.)


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13 March 2019

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