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Vela solare

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2013072621Nel 2014 la Nasa lancerà “SunJammer” la vela solare più grande del mondo e che viaggerà a una distanza di oltre 2 milioni di miglia dalla terra.SunJammer si distingue, dalla precedente tecnologia, per la sua assenza di combustibili e sarà alimentata interamente dai fotoni luminosi.Complessivamente la superficie di SunJammer è di circa 13.000 metri quadrati e un suo lato misura 124 metri; nonostante le sue dimensioni il suo peso non supera i 31 chilogrammi.

Il veicolo Sunjammer è composto da Kapton-a, un poliimmide di 5 micron di spessore.
Le pollimmidi sono un gruppo di polimeri con una resistenza chimica e al calore impressionante, sono utilizzate anche in molte applicazioni di tutti i giorni, per esempio per i montanti o i telai delle auto, sotto al cofano motore oppure per costruire elettrodomestici, come per esempio i forni a microonde, per i circuiti stampati, per gli isolamenti e/o indumenti.

Le poliammidi, quindi, sono macromolecole caratterizzate dal gruppo ammidico CO-NH, da cui dipendono molte proprietà. Per comprendere meglio le sue caratteristiche potremmo fare un esempio: considerando la materia prima “ il carbonio” che viene cristalizzato a pressioni tra i 25 ed i 70 mila chili per centimetro quadrato ad una temperatura fra i 1500 ed i 2000 gradi si ottiene “ il diamante”; ma la stessa materia prima, ossia “il carbonio” non cristalizzato si ha, invece, “il carbone”, anche se la materia prima è sempre la medesima.

Ovviamente le vele spaziali sono costruite con particolari materiali riflettenti come uno specchio fatte in modo di sfruttare non il vento terrestre, che è assente nello spazio, ma il vento solare.
Quando si guarda il Sole, lo sguardo cade nella regione che viene chiamata fotosfera e sulla zona più esterna del Sole (corona solare) composta da un gas completamente ionizzato (plasma), questo gas che sfugge dall’atmosfera solare si espande in tutte le direzioni e nell’intero sistema solare, prendendo il nome di vento solare e porta con sé parte del campo magnetico del Sole.
Il vento solare scontrandosi con il campo magnetico terrestre lo racchiude in un volume dalla forma allungata prendendo il nome di magnetosfera.

Una vela solare utilizza la pressione di radiazione dalla luce del Sole come mezzo di propulsione, la pressione accumulata dei fotoni di luce forniscono la spinta, da non richiedere l’uso di carburante per il viaggio del veicolo spaziale una volta lasciata la Terra; inoltre una vela solare ha potenzialmente la capacità di raggiungere col tempo una maggiore velocità di un razzo spaziale, in quanto è in continua accelerazione, perché il cosmo è un ambiente privo di attrito.

Già 400 anni fa l’astronomo Kepler osservò come le code delle comete erano influenzate dal vento solare e se tale vento funzionava per le comete avrebbe potuto funzionare anche per una vela.

Nel 1873 il fisico James Clerk Maxwell scoprì che la luce esercita una certa pressione su una superficie riflettente grazie ai fotoni che rimbalzano sulla superficie ed è proprio questo fenomeno che Nasa, Planetary Society ed altre agenzie vogliono sfruttare.
Precisamente per poter navigare nello spazio sono essenziali tre elementi essenziali: la forza continuata della luce solare, uno specchio ultrasottile e molto vasto e un mezzo di lancio separato dalla navetta a vela.
Fondamentale è ottenere vele leggerissime e di grandissime dimensioni, inoltre l’assenza di attrito nello spazio e la potenza del sole erogata in modo continuo e costante può permettere a una navicella di spostarsi nello spazio vuoto interplanetario senza utilizzare altre fonti energetiche.

Il primo mezzo di propulsione è stato testato per la prima volta nel 1974 quando la navetta Mariner 10, in missione attorno a Mercurio, ha avuto un problema al carburante e a causa della vicinanza con il sole, la pressione della luce solare era abbastanza elevata da permettere di utilizzare i pannelli solari montati sulla navetta per ristabilizzare l’orbita.
Il ruolo della vela solare Sunjammer è analizzare e raccogliere i detriti spaziali, creare ponti di comunicazione e fungere da punto di raccordo per missioni in orbita.
Nei primi mesi gli scienziati verificheranno la maneggevolezza dell’apparecchio, dopo i test Sunjammer si avvierà verso il punto della destinazione, punto Lagrange L1, che si trova sulla traiettoria tra il Sole e la Terra a distanza di un milione e mezzo di chilometri dalla Terra e manterrà l’equilibrio sfruttando la pressione solare.

Il nome “Sunjammer” è stato tratto a prestito da un racconto dello scrittore di fantascienza Arthur C.Clarke.
Nel 1993 è stato dispiegato, dalla stazione orbitante Mir, “Znamja-2”, ossia un gigantesco specchio solare di sottilissima pellicola e si voleva verificare se era possibile con il suo impiego illuminare la parte notturna della Terra; infatti l’esperimento è riuscito: un riflesso da specchio solare grande 5 chilometri ha fatto il giro della Terra.

 

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Fisica

Rivoluzione spaziale: il primo volo con equipaggio di SpaceX

Il 27 maggio due astronauti raggiungeranno la Iss grazie a un’azienda privata: è una nuova era dell’esplorazione

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Robert Behnken (a sinistra) e Doug Hurley nel simulatore della Crew Dragon (foto: SpaceX/Nasa)

Da mercoledì 27 maggio 2020 l’esplorazione spaziale non sarà più la stessa. Quando in Italia saranno le 22:33, una navicella Crew Dragon, progettata e realizzata da SpaceX, si staccherà dalla rampa 39A del Kennedy Space Center per portare gli americani Robert Behnken e Doug Hurley sulla Stazione spaziale internazionale. Per la prima volta due astronauti raggiungeranno lo spazio grazie a un’azienda privata. Se tutto dovesse andare come previsto (qui è possibile seguire la diretta), poi chiunque, agenzia o società straniere, potrebbe sfruttare il taxi cosmico della compagnia di Elon Musk dopo aver pagato il trasporto.

Il razzo Falcon 9, che porterà la Dragon in orbita, è già sulla rampa di Cape Canaveral da qualche giorno. Lì, da dove nel luglio del 1969 l’uomo partì per la Luna, verso le 19:30 di mercoledì arriverà una Tesla Model X bianca, con a bordo Behnken e Hurley, pronti a salire la torre di lancio, completamente riadattata, per sistemarsi dentro la capsula e dare inizio alla missione Demo 2. Si tratterà di una spedizione test e sarà solo il primo dei sei passaggi verso la Iss per cui la Nasa ha già pagato a Musk un biglietto da 2,7 miliardi di dollari (usati anche per la realizzazione della navetta).

La Crew Dragon raggiungerà la Iss 19 ore dopo il lancio (foto: SpaceX/Nasa)


Fra touch screen avveniristici e con addosso tute spaziali che sembrano uscite da Tron, Hurley e Behnken diventeranno i primi americani dal 2011 a staccarsi dal suolo statunitense per uscire dall’atmosfera. I primi, dalla chiusura del programma Space Shuttle, a farlo seduti dentro un veicolo costruito negli Stati Uniti da un’azienda statunitense.

Che la Nasa tenga molto a sottolineare il primato e la collaborazione con SpaceX – si è anche coniato lo slogan “American astronauts […] on an American rocket from American soil” – conferma quanto suggerito dai dettagli, a partire dalla ben pubblicizzata passerella in Tesla – altra azienda di Musk – fino all’innovazione di mezzi, strutture ed equipaggiamenti: in piena sintonia con quanto voluto dall’ente spaziale americano, il modo di esplorare e soprattutto approcciare lo spazio si è evoluto. Oggi l’affare è diventato, stricto sensu, privato. Si tratta di una rivoluzione morbida, per ora più di pensiero che di tecnologie. Ma non per questo meno radicale.

Il lancio…

In quarantena dal 13 maggio, ma con misure di isolamento aggiuntive a causa dell’emergenza sanitaria, Behnken (due spedizioni Shuttle e sei attività extraveicolari all’attivo) e Hurley (test pilot della Marina che ha volato sull’ultima missione Shuttle, la Sts-135) indosseranno le tute spaziali quattro ore prima della partenza. Una volta assicurati gli astronauti alla capsula, circa un’ora e 50 prima del lift-off, a 35 minuti dal lancio inizierà il rifornimento del Falcon 9.

La Crew Dragon e il Falcon 9 all’Horizontal Integration Facility (Hif) del Kennedy Space Center (foto: SpaceX)


I suoi nove motori Merlin si accenderanno a tre secondi dallo zero e garantiranno una spinta continua per i primi 11 minuti di volo, quindi la Dragon sarà immessa nell’orbita di inseguimento verso la Iss.

A quel punto, mentre SpaceX testerà ancora una volta la capacità del primo stadio del Falcon di tornare in maniera autonoma sulla piattaforma galleggiante Of Course I Still Love You, 510 chilometri al largo di Cape Canaveral, per Behnken e Hurley inizierà un viaggio verso la stazione orbitante di 19 ore. Sono 13 più di quante ne impieghi la Soyuz per compiere lo stesso percorso, ma consentiranno di provare i sistemi del nuovo veicolo. A 150 metri dalla Iss, gli astronauti passeranno al controllo manuale, per fingere un’avaria alla guida automatica della Dragon e testarne i comandi (di cui SpaceX ha addirittura diffuso un simulatore). Per attraccare, quando ormai sarà il 28 maggio fra le 17 e le 18 italiane, si tornerà invece al controllo computerizzato.

Solo nelle settimane successive, Behnken e Hurley conosceranno la durata della loro permanenza in orbita (dai 30 ai 119 giorni), determinata da alcune risposte ai test di volo e dallo stato di avanzamento della Dragon successiva, che nella missione “Crew-1” porterà sulla Iss quattro persone (su una capienza massima di sette).

… e il dopo

Sempre non ci siano intoppi (se no tutto sarà rinviato al 30 maggio), il lancio della “Demo-2” inaugurerà un’era in cui non solo gli equilibri geopolitici saranno sempre più legati alle attività spaziali, ma in cui l’economia del Pianeta dipenderà da strategie commerciali messe in atto oltre l’atmosfera da enti pubblici insieme con società private, anche se non soprattutto medio piccole (si pensi anche al programma Boost! lanciato lo scorso aprile dall’Esa per stimolare la concorrenza europea).

Il test di SpaceX modellerà il futuro partendo dall’orbita bassa, lì dove il servizio di trasporto verso la Iss entrerà a regime da fine anno (per precauzione la Nasa ha comunque già comprato un passaggio extra sulla Soyuz, spendendo 90 milioni di dollari). Poi il processo di commercializzazione dello spazio si estenderà alla Luna, come già dimostrato dalle commesse per la realizzazione del lander nel programma Artemis, e quindi chissà. In fondo, le innovazioni di Musk sono pensate per raggiungere Marte, non per limitarsi a un servizio taxi fino a 400 chilometri dalla Terra. Ed è proprio per costruire (e rendere più economico) il futuro che la Nasa ha lanciato nel 2010 il Commercial Crew Program, di cui la missione “Demo-2” è solo una delle prime tappe.

È un processo globale, stimolato anche dalle potenze spaziali emergenti che con Cina e India in testa stanno trasformando lo spazio nell’ultima frontiera del business. Non è un caso che da giugno dell’anno scorso la Nasa abbia aperto la Iss allo sfruttamento privato e che, dal 2024, è previsto che la stazione, da 20 anni simbolo della collaborazione internazionale, venga estesa con un segmento commerciale realizzato dalla Axiom. Così come non è un caso che qualche settimana fa Donald Trump – in perfetta coerenza con la strategia inaugurata dall’amministrazione Obama – abbia emesso un executive order per verificare il supporto internazionale nello sfruttamento commerciale delle risorse extra atmosferiche e incoraggiare la collaborazione privata. A ben vedere, anche che Jim Bridenstine, il numero uno della Nasa, abbia confermato le voci di un progetto cinematografico che potrebbe portare sulla Iss addirittura Tom Cruise fa parte del nuovo approccio economico allo spazio.

Conviene memorizzare data e orario: il futuro in cui i turisti gironzoleranno attorno alla Terra, mentre navi cargo faranno avanti e indietro dalla Luna, potrebbe iniziare mercoledì, alle 22:33



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Ufo, il Pentagono pubblica tre video di «fenomeni aerei non identificati». La Marina conferma

Gli ‘oggetti’ si possono vedere in tre filmati classificati come “fenomeni aerei non identificati” (Uap). Il portavoce della Us Navy, Joe Gradisher: “Ci sono incursioni frequenti sopra i nostri campi di addestramento e sono un pericolo per aviatori e operazioni. Ora incoraggiamo i piloti a denunciare gli avvistamenti”

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Il Pentagono ha pubblicato ufficialmente tre video di ufo. L’ente militare statunitense in realtà li definisce «fenomeni aerei non identificati» e i tre filmati erano già stati visti nel 2017. Si vedono dei velivoli muoversi rapidamente di fronte all’obiettivo di una telecamera a infrarossi. Troppo rapidamente, come emerge anche dalle reazioni dei piloti che si sentono in sottofondo. La veridicità dei filmati era già stata confermata a settembre 2019 ma ora vengono pubblicati a livello ufficiale «per chiarire eventuali idee sbagliate da parte del pubblico sul fatto che i filmati fossero reali o meno, o se ci sia o meno altro nei video», ha detto la portavoce del Pentagono Sue Gough, «Dopo un’attenta revisione, il dipartimento ha stabilito che la pubblicazione autorizzata di questi video non classificati non rivela alcuna capacità o sistema sensibili»

I tre filmati
Registrati tra il 2004 e il 2015 durante delle esercitazioni militari, nei tre filmati, intitolati Flir1, Gimbal e GoFast si nota un oggetto sferico effettuare una strana rotazione ed eseguire manovre molto rapide prima di sparire dalla visuale. «Mentre mi avvicinavo… ha rapidamente accelerato verso sud ed è scomparso in meno di due secondi», aveva detto David Fravor, uno dei che piloti che incontrò i misteriosi oggetti nel 2004, «Era stato estremamente brusco, come una pallina da ping pong che rimbalza su un muro: lo colpisce e poi va da un’altra parte». Ancora non è chiaro cosa siano gli oggetti ripresi ma il dipartimento Usa invita a non chiamarli «Ufo», una definizione fantascientifica e fuorviante che scatena reazioni confuse tra le persone. Effettivamente quella parola sta per «oggetto volante non identificato» e sebbene in molti di noi scateni fantasie marziane, in realtà è un’etichetta per velivoli militari che non si conoscono, perché classificati o provenienti da altri stati, ma potrebbero essere semplici droni, palloni aerostatici sperimentali o velivoli in fase di sperimentazione.
Al mistero dei soggetti dei video si aggiunge però anche il giallo della loro scoperta. Le prime pubblicazioni delle registrazioni, nel 2017, sono state attribuite al New York Times e all’Academy of Arts and Science, un’organizzazione nata con l’obiettivo di coinvolgere le persone a «indagare oltre i confini della scienza e applicare ragionamenti non convenzionali» e fondata dal cantante e chitarrista dei Blink 182 Tom DeLonge. Gli Usa poi avevano ammesso di aver finanziato, tra il 2007 e il 2012, un programma di ricerca segreto da svariati milioni di dollari per investigare su questi fenomeni. Era stato aperto dal senatore Reid e in seguito chiuso poi perché c’erano altre priorità, come aveva sottolineato il Pentagono.

WASHINGTON – La conferma arriva dalla Marina militare degli Stati Uniti: i filmati che mostrano oggetti non identificati sfrecciare in cielo, più conosciuti come Ufo (Unidentified Flying Object) o Uap (Unidentified Aerial Phenomena), sono autentici. Ammesso questo, i funzionari qui si bloccano, non sanno cosa siano. Il “non identificati” resta. Potrebbero essere tutto, anche “una minaccia per le operazioni e per i piloti”.

Gli ‘oggetti’ si possono vedere in tre clip di filmati militari classificati come “fenomeni aerei non identificati”, lo ha confermato il portavoce della Marina, Joe Gradisher alla Cnn.

“Quei video sugli Ufo sono autentici”: la conferma dei funzionari della marina militare Usa

Nei video, catturati da sensori a infrarossi avanzati e che sono stati resi pubblici tra dicembre del 2017 e marzo 2018 da To The Stars Academy of Arts & Sciences, si vedono oggetti oblunghi spostarsi molto rapidamente. Nella clip del 2004, i sensori si fermano in particolare su un bersaglio in volo che poi accelera piegando sul lato sinistro dell’inquadratura, troppo rapidamente per consentire agli stessi sensori di riposizionarlo.

Era un “oggetto bianco, oblungo, rivolto verso nord, che si muoveva in modo irregolare”, ha raccontato nel 2017 il pilota in pensione della Marina Usa, David Fravor: “Mentre mi avvicinavo… ha accelerato rapidamente ed è scomparso in meno di due secondi”. L’oggetto in questione non aveva ali. Ma non era un elicottero, ha spiegato Fravor, “conosco bene la differenza tra un elicottero e quello che ho visto. Il tipo di movimento era completamente diverso. Quello che avevo davanti si spostava in modo estremamente brusco, come una pallina da ping pong che rimbalzava contro un muro”. Quell’oggetto aveva “la capacità di librarsi sull’acqua e quindi iniziare una salita verticale, da praticamente zero fino a circa 12 mila piedi, per poi accelerare in meno di due secondi, e scomparire”.

Nei video, catturati da sensori a infrarossi avanzati e che sono stati resi pubblici tra dicembre del 2017 e marzo 2018 da To The Stars Academy of Arts & Sciences, si vedono oggetti oblunghi spostarsi molto rapidamente. Nella clip del 2004, i sensori si fermano in particolare su un bersaglio in volo che poi accelera piegando sul lato sinistro dell’inquadratura, troppo rapidamente per consentire agli stessi sensori di riposizionarlo.

Era un “oggetto bianco, oblungo, rivolto verso nord, che si muoveva in modo irregolare”, ha raccontato nel 2017 il pilota in pensione della Marina Usa, David Fravor: “Mentre mi avvicinavo… ha accelerato rapidamente ed è scomparso in meno di due secondi”. L’oggetto in questione non aveva ali. Ma non era un elicottero, ha spiegato Fravor, “conosco bene la differenza tra un elicottero e quello che ho visto. Il tipo di movimento era completamente diverso. Quello che avevo davanti si spostava in modo estremamente brusco, come una pallina da ping pong che rimbalzava contro un muro”. Quell’oggetto aveva “la capacità di librarsi sull’acqua e quindi iniziare una salita verticale, da praticamente zero fino a circa 12 mila piedi, per poi accelerare in meno di due secondi, e scomparire”.

Altri due video, entrambi del 2015, contengono gli audio dei piloti da caccia statunitensi che tentano di dare un senso a ciò che stanno vedendo. “È un fottuto drone, fratello”, dice un pilota al suo collega nella prima clip. “Mio Dio! Stanno tutti andando contro vento”. “Guarda quella cosa, amico!”.

Gradisher ha affermato che la scelta di trasparenza della Marina nei confronti dei UAP serve a incoraggiare i tirocinanti a segnalare “incursioni” che potrebbero minacciare la sicurezza dei piloti. “Ci sono incursioni frequenti nei nostri campi di addestramento di oggetti non identificati” ha affermato, “incursioni che rappresentano un pericolo per la sicurezza di volo dei nostri aviatori e per le nostre operazioni”.

L’ammissione dell’autenticità dei video rappresenta un passo avanti considerando che solo nel 2017 Luis Elizondo, ex funzionario del Pentagono alla guida di un programma governativo per la ricerca di potenziali UFO, aveva riferito al New York Times di essersi dimesso dal Dipartimento della Difesa in segno di protesta contro “l’eccessivo segreto che circonda il programma” e per l’opposizione interna che aveva subito soprattutto dopo che i finanziamenti al programma erano stati tolti nel 2012: “Questi aerei, li chiameremo aerei, hanno caratteristiche che non sono attualmente nell’inventario degli Stati Uniti né di qualche altra nazione di cui siamo a conoscenza”

Le clip che sono state rese pubbliche sono solo una piccola parte dei frequenti avvistamenti di cui la Marina Usa è in possesso. “Per molti anni i nostri piloti non hanno riportato queste incursioni a causa dello stigma associato alla terminologia ‘oggetti non identificati’ e per colpa delle varie teorie su cosa potrebbero essere”. L’unico modo per scoprire cosa siano i UAP, ha concluso, è incoraggiarli a denunciare gli avvistamenti.



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Fisica

Da una pulsar binaria un’altra conferma alla teoria di Einstein

Una nuova osservazione ha confermato l’effetto Lense-Thirring, un effetto di trascinamento dello spazio-tempo da parte delle masse in rotazione previsto dalla teoria della relatività generale: si tratta in questo caso di un sistema binario di stelle massicce, che emette radiazione elettromagnetica pulsata. E’ la prima verifica del fenomeno ottenuta con un sistema di tipo stellare

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Ilustrazione dell'effetto Lense-Thirring misurato nello studio (©Mark Myers, OzGrav ARC Centre of Excellence)

L’ennesima conferma sperimentale della teoria della relatività generale di Einstein viene dallo studio di una pulsar, un sistema binario di stelle massicce che emette una radiazione pulsante, condotto da Matthew Bailes,dell’ARC Centre of Excellence of Gravitational Wave Discovery (OzGrav) e colleghi, che firmano un articolo su “Science”.

Uno dei fondamenti di questa teoria è che le tre dimensioni spaziali e la dimensione temporale sono considerate un tutt’uno, uno spazio-tempo quadridimensionale. E lo spazio-tempo viene deformato dalle masse proporzionalmente alla loro entità. Si può immaginare questo effetto pensando a una palla da biliardo posata sul lenzuolo steso su un letto. Se poi si posa sul lenzuolo una seconda massa, una palla da golf per esempio, quest’ultima si avvicinerà alla prima cadendo nella deformazione che ha creato. Questo è in sintesi il modello della gravitazione rappresentato dalla teoria einsteiniana, pubblicata nel 1916.

Già qualche anno dopo, due matematici austriaci josef Lense e Hans Thirring, trovarono un’interessante conseguenza della relatività generale. Secondo le leggi contenute nella teoria, una massa in rotazione su se stessa avrebbe dovuto trascinare con sé lo spazio-tempo, con un effetto lieve ma comunque rilevabile, in linea di principio.

Il fenomeno, chiamato effetto Lense-Thirring, o effetto di trascinamento, è stato rilevato sperimentalmente negli anni 2000 per quanto riguarda l’ambiente intorno alla Terra grazie ai satelliti LAGEOS, anche se con un’incertezza sperimentale ancora non soddisfacente, considerata anche l’esiguità della massa del nostro pianeta. In questi casi, si misura il fenomeno di precessione dell’asse di rotazione giroscopi dei satelliti, dovuto proprio all’effetto Lense-Thirring.

Il trascinamento è però molto più evidente nel caso di oggetti molto massicci che si trovano nel cosmo. L’ha dimostrato nel 2016 un gruppo internazionale di ricerca guidato da Adam Ingram, dell’Università di Amsterdam, nel caso del disco di accrescimento di un buco nero indicato dalla sigla H1743-322, grazie alle osservazioni condotte con i telescopi spaziali per raggi X XMM-Newton dell’ESA e NuSTAR della NASA.

Quasi 20 anni fa, il gruppo di Bailes iniziò ad osservare con il radiotelescopio CSIRO Parkes 64 un sistema binario chiamato PSR J1141-6545, formato da due stelle che ruotano l’una attorno all’altra a velocità sorprendenti. Uno dei due oggetti è una nana bianca, delle dimensioni della Terra ma 300.000 volte più densa. L’altra è una stella di neutroni che, con un diametro di soli 20 chilometri, è circa 100 miliardi di volte la densità della Terra. Ciò significa che l’effetto Lense-Thirring è 100 milioni di volte più intenso, e rappresenta quindi un’occasione unica per studiare gli effetti della relatività generale.

Dato il rapido regime di rotazione, i sistemi binari di questo tipo appaiono come una radiazione elettromagnetica pulsata, e vengono anche indicati per questo pulsar. Misurando con estrema precisione la frequenza di pulsazione, gli astrofisici possono ricavare i parametri orbitali del sistema, e da ciò calcolare la precessione del loro asse di rotazione. Dopo aver eliminato tutti i possibili fattori che possono influenzare questa precessione, Bailes e colleghi hanno misurato il contributo relativistico, risultato in buon accordo con le previsioni della teoria di Einstein. Il successo della ricerca, sottolineano gli autori, è che si tratta della prima conferma dell’effetto di Lense-Thirring ottenuta con un sistema di tipo stellare.



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