Contattaci

Ricerca

Quel disco che non t’aspetti attorno al buco nero

Un tenue disco di materia attorno al buco nero supermassiccio della galassia Ngc 3147 è stato scoperto da Stefano Bianchi della Università Roma Tre insieme, tra gli altri, a colleghi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica e dell’Agenzia Spaziale Italiana, grazie alle osservazioni del telescopio spaziale Hubble

Pubblicato

il

Rappresentazione artistica del tenue disco di materia attorno al buco nero supermassiccio al centro della galassia NGC 3147 Crediti: ESA/Hubble/M. Kornmesser

Un tenue disco di materia è stato individuato dove non avrebbe dovuto esserci, ovvero attorno al buco nero supermassiccio nel centro della poco luminosa galassia NGC 3147, distante 130 milioni di anni luce da noi. A scoprirlo è stato un team internazionale di ricercatori guidato da Stefano Bianchi, dell’Università degli Studi Roma Tre e a cui hanno partecipato anche colleghe e colleghi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), grazie alle riprese del telescopio spaziale Hubble di NASA ed ESA. Il lavoro che descrive la scoperta è stata pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

La scoperta di un disco di materia attorno al buco nero centrale di una galassia a bassa luminosità come NGC 3147 ha sorpreso gli astronomi. I buchi neri in certi tipi di galassie come NGC 3147 sono infatti considerati “affamati”, in quanto attorno a loro non vi è sufficiente materiale catturato gravitazionalmente che possano ingurgitare e grazie al quale sono in grado di emettere enormi quantità di energia, sotto forma di getti e radiazione elettromagnetica, come la luce, ma anche più energetica, fino ai raggi X e gamma. La tenue struttura individuata nel cuore della galassia NGC 3147, che può essere considerata a tutti gli effetti una copia sbiadita dei luminosi dischi attorno ai buchi neri centrali delle galassie attive, è una novità assoluta per chi studia questi oggetti celesti estremi.

Questo è il primo, affascinante sguardo che abbiamo ottenuto di un disco così debole, tanto vicino al buco nero che le velocità della materia che lo compone e l’eccezionale forza di attrazione gravitazionale del buco nero che orbita influenzano notevolmente il modo in cui vediamo la luce emessa da questo sistema finora unico nel suo genere” dice Stefano Bianchi, che è anche ricercatore associato all’INAF.

Osservare e misurare gli effetti estremi legati all’interazione tra materia, radiazione elettromagnetica e gravità nel cuore di NGC 3147 è di estremo interesse per testare le teorie della relatività di Albert Einstein, come conferma Marco Chiaberge, In forza all’STScI e alla Johns Hopkins University, anche lui nel team che ha realizzato la scoperta: “non avevamo mai visto gli effetti della Relatività generale e speciale sulla luce visibile con un’accuratezza simile”.

I dati raccolti dallo strumento STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) di Hubble hanno permesso di raccogliere preziose informazioni sulla velocità con cui ruota la materia del disco attorno al buco nero, pari a oltre il 10 per cento di quella della luce. Con questi valori così estremi, il gas sembra risultare più brillante mentre si sposta verso la Terra e al contrario perde luminosità mentre si allontana da noi. Questo effetto è noto come Doppler boosting o relativistic beaming. Le osservazioni di Hubble mostrano inoltre che la materia del disco è così profondamente dominata dalla forza di gravità del buco nero, la cui massa stimata è di 250 milioni di volte quella del Sole, che anche la luce prodotta dal gas che lo compone fa fatica a sfuggirgli, e ci arriva con lunghezze d’onda grandi e ci appare più arrossata. “Grazie agli effetti di distorsione della luce proveniente dal disco di gas siamo riusciti a misurare la sua distanza dal buco nero, che corrisponde a 30 miliardi di km, pari a circa 6 volte la distanza tra il Sole e Nettuno” aggiunge Andrea Marinucci, ricercatore dell’ASI, che ha partecipato allo studio.

Il team ha deciso di studiare in dettaglio il cuore della galassia NGC 3147 proprio per verificare gli attuali modelli teorici che descrivono le proprietà delle galassie attive con bassa luminosità, ovvero quelle che ospitano nel loro centro buchi neri di grande massa ma “affamati”. Questi modelli suggeriscono che i dischi di materiale dovrebbero formarsi quando grandi quantità di gas vengono catturate dalla formidabile attrazione gravitazionale prodotta da un buco nero supermassiccio, emettendo così una enorme quantità di luce, come un potentissimo faro: quello che gli astronomi chiamano quasar.

Il tipo di disco che vediamo è un quasar ridimensionato che non ci aspettavamo potesse esistere”, sottolinea Alessandro Capetti dell’INAF a Torino, anch’egli nel team di Bianchi. “È lo stesso tipo di disco che vediamo negli oggetti che sono 1000 o anche 100.000 volte più luminosi. È quindi evidente che le previsioni degli attuali modelli per galassie attive molto deboli in questo caso falliscono”.

La scoperta è pubblicata sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” nell’articolo HST unveils a compact mildly relativistic Broad Line Region in the candidate true type 2 NGC 3147 di Stefano Bianchi, Robert Antonucci, Alessandro Capetti, Marco Chiaberge, Ari Laor, Loredana Bassani, Francisco J. Carrera, Fabio La Franca, Andrea Marinucci, Giorgio Matt, Riccardo Middei, Francesca Panessa





Licenza Creative Commons



Crediti :

le Scienze

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

Continua a leggere
Clicca per commentare

Lascia un commento

Per commentare puoi anche connetterti tramite:



Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Ricerca

Agenzia nazionale per la ricerca, i dubbi degli scienziati

Il governo italiano ha in progetto di istituire un’agenzia per coordinare i finanziamenti alla ricerca su scala nazionale. Tuttavia, riferisce “Nature”, gli scienziati non sono stati coinvolti nella sua pianificazione e ne temono la dipendenza dal potere politico

Pubblicato

il

Il Presidente del consiglio Giuseppe Conte (© Alessandro Serrano / AGF)

Il governo italiano sta discutendo l’istituzione di un’agenzia nazionale per la ricerca, un’organizzazione che potrebbe aumentare il finanziamento alla scienza di centinaia di milioni di euro all’anno. Ma anche se gli scienziati hanno richiesto a lungo questo tipo di agenzia, alcuni sono preoccupati per questi ultimi piani. Lamentano che i ricercatori non siano stati coinvolti nelle discussioni sulla sua organizzazione e temono per la sua indipendenza dall’influenza politica.

Il primo ministro Giuseppe Conte, che guida un governo di coalizione tra il Movimento 5 Stelle e il Partito Democratico, ha parlato dell’idea di un’Agenzia nazionale per la ricerca (ANR) in un discorso nello scorso settembre. La proposta sarà discussa in parlamento questo mese nell’ambito della legge di bilancio 2020.

L’Italia ha già diversi meccanismi per finanziare la scienza di base, ma i ricercatori lamentano che il sistema è disordinati e i bandi per le richieste di finanziamento subiscono spesso dei ritardi. L’attuale Programma nazionale per la ricerca (PNR) ha un budget di 2,5 miliardi di euro per il periodo 2015-2020. Ma la principale fonte di denaro per la ricerca di base, il programma dei Progetti di ricerca d’interesse nazionale (PRIN), ha aperto un bando per la richiesta di fondi l’ultima volta nel 2017. Inoltre, l’Italia investe nella ricerca solo l’1,2 per cento del suo prodotto interno lordo, un valore molto al di sotto dell’obiettivo dell’Unione Europea del 3 per cento.

Molti scienziati avevano sperato in un’agenzia che potesse semplificare il finanziamento della ricerca, ma notano che l’ANR non fa che aggiungere un’altra organizzazione con un proprio budget. E non è ancora chiaro in che modo l’ANR dovrebbe interagire con gli altri meccanismi italiani di finanziamento della scienza. Il progetto in discussione afferma che l’agenzia coordinerebbe la direzione della ricerca nelle università e negli enti pubblici di ricerca, finanzierebbe progetti “altamente strategici” e incoraggerebbe la partecipazione italiana alle iniziative di ricerca europee e internazionali. Riceverebbe 25 milioni di euro nel 2020, 200 milioni nel 2021 e 300 milioni all’anno dal 2022.

Un’occasione mancata
“È incoraggiante che la questione faccia parte dell’attuale strategia del governo. Sfortunatamente, il modello che ne sta alla base non è ancora chiaro”, afferma Vincenzo Costanzo, oncologo dell’Istituto FIRC di Oncologia Molecolare (IFOM) di Milano. La mossa è un’occasione mancata per portare tutti i finanziamenti della ricerca del governo sotto un unico organismo in modo trasparente e indipendente, aggiunge. “Abbiamo davvero bisogno di un’agenzia che regoli le richieste annuali di sovvenzione”.

I ricercatori lamentano anche di non essere stati coinvolti nella pianificazione dell’ANR e sono preoccupati per l’indipendenza politica dell’agenzia. Secondo il disegno di legge, i vertici dell’ANR saranno nominati principalmente da politici: il primo ministro sceglierebbe il direttore e i ministri selezionerebbero la maggior parte degli otto membri del comitato esecutivo dell’agenzia. Molti avevano invece sperato in un’agenzia diretta da manager della ricerca e consulenti scientifici.

Nel complesso, l’agenzia è un passo avanti positivo, afferma Giuseppe Remuzzi, direttore dell’Istituto di ricerca farmacologica Mario Negri di Bergamo. Ma il ruolo del governo dovrebbe essere limitato a dare suggerimenti sulle nomine e i membri del comitato esecutivo dovrebbero essere scelti da un gruppo che opera secondo le migliori pratiche della comunità scientifica internazionale, dice. “Non vedo un’analisi seria della situazione attuale della nostra ricerca né una visione a lungo termine né l’impegno a investire nella scienza. Il rischio è che si tratti di una mossa di facciata vuota e pericolosa”, afferma Alberto Mantovani, direttore scientifico dell’IRCCS Humanitas di Milano.

Lorenzo Fioramonti, ministro italiano per l’istruzione, l’università e la ricerca, afferma che dovrebbero essere gli scienziati a cotribuire allo sviluppo dell’ANR. Era coinvolto nell’idea di creare l’agenzia, ma dice di essere sorpreso che il progetto di legge includesse anche informazioni sulla governance dell’agenzia. “La funzione e la governance dell’agenzia possono essere decise solo dopo una discussione con la comunità di ricerca”, afferma. Fioramonti aveva sperato che il disegno di legge servisse solo a costituire l’agenzia, e che i dettagli della sua gestione fossero decisi all’inizio del prossimo anno.

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Nature” il 20 novembre 2019 )





Licenza Creative Commons



Crediti :

le Scienze

Continua a leggere

Ricerca

Continua la caccia al neutrino di Majorana

Ancora risultati incoraggianti dall’esperimento Gerda, in corso ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso: potremmo essere più vicini all’individuazione del neutrino di Majorana, una delle particelle più sfuggenti al mondo

Pubblicato

il

(immagine: Getty Images)

Esiste? Non esiste? E se esiste, com’è fatto? Domande alle quali, al momento, ancora non abbiamo trovato una risposta. Ma, a piccoli passi, con tanta pazienza, sembra che finalmente procediamo nella direzione giusta. L’oggetto delle questioni è un’entità più che ineffabile: i fisici la chiamano neutrino di Majorana. Una particella teorizzata dal fisico catanese, mai osservata sperimentalmente e che – qualora esistesse per davvero – dovrebbe coincidere con la propria antiparticella. Il motivo di una ricerca così affannosa è presto detto: individuare e caratterizzare il neutrino di Majorana aiuterebbe a far luce su uno dei più grandi misteri della fisica moderna, ovvero la cosiddetta asimmetria tra materia e antimateria – il fatto che nell’Universo si osserva più materia che antimateria (il che è un bene per noialtri, perché le due entità, se fossero presenti in pari quantità, si annichilerebbero completamente a vicenda).  È per questo motivo che diversi esperimenti in tutto il mondo – Gerda, Cuore, Nemo-3 e tanti altri – continuano a bombardare isotopi di germanio, tellurio e altri elementi in attesa di osservare un evento di decadimento direttamente riconducibile all’esistenza del neutrino. Al momento, i risultati non sono in alcun modo conclusivi: gli scienziati sono riusciti a migliorare significativamente potenza, sensibilità e precisione degli apparati sperimentali ma del neutrino ancora nessuna traccia. E non c’è modo, almeno finora, di capire se l’evento è talmente raro e sfuggente da avere poche speranze di osservarlo in tempo ragionevole e con la tecnologia che abbiamo a disposizione o se, più semplicemente, stiamo cercando qualcosa che non esiste.

Ripasso di fisica. Stando a quello che sappiamo finora, tutte le particelle elementari, e le loro mutue interazioni, sono descritte e regolate dalle leggi del cosiddetto Modello standard, una teoria che ha superato con successo innumerevoli prove sperimentali. Un modello corretto, dunque, ma incompleto, nel senso che le sue equazioni non riescono a giustificare l’asimmetria tra materia e antimateria. Una possibile spiegazione del fenomeno, fornita da diverse estensioni del Modello Standard, prevede che i neutrini siano particelle di Majorana, ovvero che coincidano con la propria antiparticella. In altre parole, che neutrino e antineutrino siano la stessa cosa. Excursus nell’excursus: i neutrini sono entità con massa molto piccola – fino a non molto tempo fa pensavamo addirittura che non avessero massa – e carica elettrica neutra; per di più, interagiscono molto poco con la materia, ragion per cui sono estremamente difficili da studiare e individuare. Cionondimeno sono di estremo interesse per i fisici, dal momento che giocano un ruolo centrale nel funzionamento delle stelle, nell’esplosione delle supernovae e nella formazione degli elementi durante il Big Bang.

Se cercare i neutrini è già di per sé così difficile, capire se sono o meno una particella di Majorana lo è ancora di più. Per provare a osservarlo, i fisici vanno a caccia di un particolare tipo di decadimento radioattivo, il cosiddetto decadimento β doppio senza neutrini (neutrinoless double-β decay, o 0νββ). Si tratta di una reazione in cui due neutroni all’interno di un nucleo atomico decadono simultaneamente in due protoni e due elettroni senza rilasciare alcun neutrino: la misura dell’energia dei due elettroni, spiegano all’Infn, costituisce la firma principale del β doppio senza neutrini. In altre parole, osservare il decadimento implicherebbe, indirettamente, l’esistenza del neutrino di Majorana. “L’osservazione di un eventuale neutrino di Majorana”, ci aveva spiegato Antonio Polosa, fisico teorico della Sapienza università di Roma, “sarebbe di importanza capitale per la fisica moderna. Da quando infatti si è scoperto che il neutrino è una particella massiva, e non senza massa come ritenuto in precedenza, il fatto che il neutrino possa coincidere con la propria antiparticella gioca un ruolo centrale nella teoria della supersimmetria, una teoria fisica secondo la quale ogni bosone avrebbe un corrispondente fermione simmetrico e viceversa (bosoni e fermioni sono le due classi in cui sono divise tutte le particelle elementari in base al valore dello spin).

L’ultima notizia, in ordine di tempo, è che gli scienziati dell’esperimento Gerda (GERmanium Detector Array), in corso ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Lngs-Infn), che si occupano per l’appunto della ricerca del neutrino di Majorana, sono appena riusciti a raggiungere un nuovo record di sensibilità del rivelatore, il che potrebbe auspicabilmente rendere più vicina l’individuazione della particella. I dettagli della ricerca sono stati pubblicati su Science. Gerda è un esperimento allestito sotto le migliaia di metri cubi di roccia del Gran Sasso, che fungono da schermo naturale per i raggi cosmici, le particelle energetiche provenienti dallo Spazio che creerebbero disturbi al rivelatore. “Quando si cercano eventi rarissimi come il decadimento senza neutrini”, ci racconta Riccardo Brugnera, ricercatore Infn, professore all’Università di Padova spokeperson di Gerda, “il nemico è il rumore di fondo, ovvero tutti i segnali esterni che possono coprire quello cercato. Per abbattere il più possibile il rumore di fondo si combinano tre approcci: il posizionamento del rivelatore in un luogo il più possibile schermato dai raggi cosmici [sotto la roccia del Gran Sasso, in questo caso, nda], l’uso di un materiale più puro possibile e un insieme di tecniche di analisi statistica che filtrano matematicamente il rumore”.

L’esperimento è costituito da diversi cilindri di un isotopo del germanio (l’isotopo 76, l’unico che almeno teoricamente potrebbe generare un decadimento doppio beta) immersi in un criostato che contiene 63 metri cubi di argon liquido tenuto a una temperatura di -190 °C. Il criostato è a sua volta immerso in un contenitore riempito con 590 metri cubi di acqua ultrapura: l’argon e l’acqua sono privi di contaminazioni e agiscono come ulteriori schermi contro la radiazione naturale proveniente dall’ambiente esterno. Due anni fa i responsabili di Gerda erano riusciti a minimizzare il rumore di fondo: l’esperimento, al momento attuale, è quello con minor rumore di fondo tra tutti quelli che cercano di vedere il decadimento senza neutrini. “Con l’abbattimento degli eventi di fondo ai livelli che siamo riusciti a raggiungere”, dice ancora Brugnera, “Gerda si è posto nelle condizioni ottimali per poter rivelare il decadimento senza neutrini. Oggi abbiamo fatto un ulteriore passo avanti, migliorando significativamente la sensibilità dello strumento. Siamo arrivati a una sensibilità per il tempo di dimezzamento del germanio (cioè il tempo che deve trascorrere affinché la metà dei nuclei dia luogo al decadimento) di oltre 1026 anni, di gran lunga superiore all’età dell’Universo.

Di per sé, sapere che per osservare un decadimento senza neutrini bisogna aspettare un’età superiore a quella dell’Universo sembrerebbe una notizia non troppo confortante. Ma non è così: “Il fatto che siamo riusciti a raggiungere questa sensibilità”, conclude Brugnera, “ci aiuterà a progettare esperimenti più efficienti. Dal momento che l’evento che cerchiamo è così raro, per aumentare le probabilità di osservarlo non resta altro da fare che aumentare la massa del germanio: più atomi ci sono, più è probabile che avvenga il decadimento. E infatti Gerda terminerà la sua presa dati alla fine di quest’anno e sarà sostituito da un nuovo apparato, Legend-200, basato sugli stessi principi ma con un numero 5 volte superiore di rivelatori e un fondo previsto 5 volte inferiore. Legend-200 migliorerà così di un fattore 10 la sensibilità record di Gerda”.





Licenza Creative Commons



Crediti :

Wired

Continua a leggere

Ricerca

Ecco la stella di neutroni più massiccia mai osservata

L’oggetto si chiama J0740+6620 e le sue caratteristiche sono state studiate da un’équipe di ricercatori del National Radio Astronomy Observatory alla University of Virginia e pubblicate sulla rivista Nature Astronomy.

Pubblicato

il

Credits immagine: X-ray (Nasa/Cxc/Eso/F.Vogt et al); Optical (Eso/Vlt/Muse & Nasa/STScI)

Più che stella di neutroni, è praticamente un buco neroche non ce l’ha fatta. Perché, stando a quanto dicono gli scienziati che l’hanno scoperta e caratterizzata, le sarebbe bastato un pizzico di massa in più per farla collassare su se stessa, schiacciata dalla sua stessa forza gravitazionale, e farle cominciare ad attirare tutta la materia circostante. Ma è comunque un oggetto da record: si tratta infatti della stella di neutroni più massiccia mai osservata finora. Contiene oltre due volte la massa del Sole, compressa in una sfera di appena 30 chilometri di diametro – si pensi, per confronto, che la nostra stella ha un diametro di quasi un milione e mezzo di chilometri.

L’oggetto si chiama J0740+6620 e le sue caratteristiche sono state studiate da un’équipe di ricercatori del National Radio Astronomy Observatory alla University of Virginia e pubblicate sulla rivista Nature Astronomy.

Stelle di neutroni e buchi neri

Le stelle di neutroni rappresentano l’ultima fase di vita di stelle molto grandi, che pesano tra 8 e 30 volte più del Sole. Quando esauriscono il carburante che innesca e mantiene attive le reazioni di fusione nucleare che avvengono al loro interno, queste stelle cominciano a espellere violentemente materiale nello spazio circostante. Infine, collassano sotto la propria forza gravitazionale, accorpando tutta la materia rimanente (generalmente dell’ordine di una o due volte la massa del Sole) in uno spazio piccolissimo. Ne risulta un oggetto ad altissima densità, pari a quella che si misura nei nuclei degli atomi: le stelle di neutroni, per l’appunto.

I buchi neri, come accennavamo, si formano più o meno allo stesso modo, anche se hanno bisogno di una massa di partenza ancora maggiore: al momento non è mai stato osservato un buco nero più leggero di cinque masse solari. Uno dei problemi ancora irrisolti riguarda, per l’appunto, la zona grigia tra stelle di neutroni e buchi neri, e in particolare il calcolo preciso della massa massima (ci si perdoni il gioco di parole) che porta alla formazione di una stella di neutroni e della massa minima necessaria alla formazione di un buco nero.

E poi riuscimmo a misurar le stelle

Il metodo usato per la misurazione della massa di una stella di neutroni. Credits: Yukterez/Wikimedia Commons
Misurando la massa di J0740+6620, gli astronomi hanno cercato per l’appunto di trovare una risposta a questa domanda. Riuscirci non è stato facile: la stella di neutroni si trova a oltre 4500 anni luce di distanza dalla Terra e ruota molto velocemente su se stessa. Analizzando le caratteristiche delle onde emesse dalla stella – e misurando in particolare un effetto chiamato ritardo temporale di Shapiro– per un arco temporale di cinque anni, gli scienziati sono riusciti a determinare la massa della stella stessa, pari a 2,14 masse solari, espressa in un intervallo di confidenza del 68,3%, il che la rende la stella di neutroni più massiccia mai osservata con questa precisione.

In passato sono state individuate altre due stelle di neutroni, PSR J2215+5135 e PSR B1957+20, con massa stimata di 2,27 e 2,4 masse solari rispettivamente, ma si tratta di misure meno attendibili rispetto a quelle condotte con il metodo usato dagli autori dello studio attuale. E dunque, fino a prova contraria, il record spetta a J0740+6620.





Licenza Creative Commons



Crediti :

Galileo

Continua a leggere

Chi Siamo

Newsletter

Dicono di noi

DAL MONDO DELLA RICERCA

  • Le Scienze
  • Nature (EN)
  • Immunologia

Comunicato stampa - Una pellicola sottilissima e biodegradabile in grado di rivestire volumi di acqu [...]

Comunicato stampa - Un nuovo strumento bioinformatico individua rapidamente le alterazioni del genom [...]

Comunicato stampa - Individuate le relazioni causa-effetto che hanno determinato lo sciame simico du [...]

Nature, Published online: 06 December 2019; doi:10.1038/d41586-019-03775-ySpringer Nature and Wiley [...]

Nature, Published online: 06 December 2019; doi:10.1038/d41586-019-03740-9A memory-storage device ca [...]

Nature, Published online: 06 December 2019; doi:10.1038/d41586-019-03788-7Piped-in sounds of a healt [...]

Comunicato stampa - Lo rivela uno studio condotto dal Cnr-Ibcn in collaborazione con il laboratorio [...]

Una molecola che si trova nei vasi sanguigni e interagisce con il sistema immunitario contribuisce a [...]

Comunicato stampa - Uno studio internazionale pubblicato su The Lancet mette in discussione la sicur [...]

NASA TV

SPACE X

Seguici su Facebook

Facebook Pagelike Widget

I più letti