Astrofisica

Astrofisica (21)


Un gruppo di studiosi del Dipartimento di Ingegneria civile edile e ambientale della Sapienza in team con altre Università (Oxford, UAE, USF), ha formulato una teoria per misurare la turbolenza dei grandi pianeti. Lo studio, pubblicato su Geophysical Research Letters, mostra che Giove sarebbe quattro volte più turbolento di Saturno
Le immagini di Giove e Saturno della sonda Cassini mostrano che l’atmosfera di questi pianeti è caratterizzata da nuvole e tempeste estremamente vorticose, un noto esempio è la Grande Macchia Rossa di Giove. Sono le manifestazioni di una intensa attività turbolenta indotta dall’energia solare e dagli scambi di calore che avvengono all’interno del pianeta.


Il volo spaziale umano affascina l'uomo da secoli, rappresentandone l’intrinseca necessità di esplorare l'ignoto, sfidare nuove frontiere, far progredire la tecnologia e superare i confini scientifici. Un aspetto fondamentale del volo spaziale umano a lungo termine è la risposta fisiologica e il conseguente adattamento alla microgravità (0G), che ha tutte le caratteristiche dell'invecchiamento accelerato e coinvolge quasi tutti i sistemi del corpo umano: atrofia muscolare e perdita ossea, insorgenza di problemi di equilibrio e coordinazione, perdita di capacità funzionale del sistema cardiovascolare.

“Cardiovascular deconditioning during long-term spaceflight through multiscale modeling” - una ricerca pubblicata in questi giorni su npj Microgravity - prestigiosa rivista del gruppo Nature - condotta da Caterina Gallo, Luca Ridolfi e Stefania Scarsoglio del Politecnico di Torino, dimostra che il volo spaziale umano riduce la tolleranza alla sforzo fisico e invecchia il cuore degli astronauti.

Il modello matematico alla base dello studio ha permesso di indagare alcuni meccanismi del volo spaziale che inducono il decondizionamento cardiovascolare, cioè l'adattamento del sistema cardiocircolatorio ad un ambiente meno impegnativo.


Protagonista nella prima missione spaziale per difendere la Terra dagli asteroidi

 

Dopo aver partecipato alla Missione Rosetta, nel 2024 il Politecnico di Milano torna a volare nello spazio profondo. Per quella data l’ESA, l’Agenzia Spaziale Europea, ha previsto il lancio della sonda spaziale Hera verso l’asteroide binario Didymos, il più piccolo corpo celeste oggetto di una missione spaziale, un asteroide di circa 780 metri di diametro, con la sua piccola luna Dimorphos, di circa 160 metri. Arrivata a destinazione, Hera rilascerà due CubeSat, piccoli satelliti delle dimensioni di una scatola di scarpe. Il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali del Politecnico è stato appena selezionato per partecipare alla missione con un ruolo da protagonista, il team guidato dal prof Francesco Topputo sarà infatti responsabile della progettazione della traiettoria e del sistema di guida, navigazione e controllo del secondo CubeSat “Milani”, dedicato ad Andrea Milani, professore di Meccanica orbitale all’Università di Pisa, venuto a mancare nel 2018.


Un nuovo studio internazionale, coordinato da un team del Dipartimento di Fisica della Sapienza Università di Roma, ha realizzato sofisticate simulazioni numeriche per prevedere i tempi cosmici nei quali la nostra Galassia si scontrerà con Andromeda fino a fondersi in un’unica “supergalassia". I risultati del lavoro, che gettano nuova luce sul destino del nostro sistema stellare, sono stati pubblicati sulla rivista Astronomy and Astrophysics
La nostra galassia appartiene a un ammasso di galassie detto Gruppo Locale, composto da circa settanta sistemi stellari per la maggior parte di relativamente piccole dimensioni. Il centro di massa del Gruppo Locale si trova in un punto compreso fra la Via Lattea e la Galassia di Andromeda, che sono infatti, insieme alla galassia M 33, le sue componenti principali.


Phi-sat-1 utilizzerà una rete neurale per l'elaborazione delle immagini direttamente a bordo


Il 3 settembre 2020 alle ore 03:51 due nanosatelliti (denominati FSSCat) dell'Agenzia Spaziale Europea sono stati lanciati dallo spazioporto in Kourou, nella Guiana Francese, con il lanciatore VEGA. Uno dei satelliti contiene a bordo Phi-sat-1 la prima rete neurale a essere inviata nello spazio, con una Intelligenza Artificiale messa a punto dai ricercatori del Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell'Università di Pisa.

Scopo della missione è raccogliere dati per l'osservazione della Terra, ad esempio per misurare lo spessore e l'estensione dei ghiacciai, i cambiamenti nella vegetazione e nella qualità dell'acqua o per rilevare le isole di calore urbane.


Sulla luna come in lockdown. Studiare l’isolamento sociale in ambiente lunare per capire gli impatti psicologici e le strategie che mettiamo in atto per sopravvivere in situazioni difficili. Lo studio ha lo scopo di aiutare a migliorare il benessere psicologico degli astronauti che intraprendono future missioni a lungo termine nello spazio e potrebbe servire per capire alcuni aspetti implicati in periodi di confinamento e isolamento come quelli osservati nella pandemia di Covid-19.

Questi gli obiettivi della ricerca di un team di ricercatori dell’Università del Surrey e di Milano-Bicocca, che partirà a settembre 2020 e si avvarrà della collaborazione di SAGA Space Architects. La ricerca fa parte del progetto LUNARK che mira a esplorare prima di tutto come possiamo sopravvivere sulla Luna, ma anche come potremmo viverci nel futuro, in vista della missione NASA nel 2024.

Un team internazionale di ricercatori ha analizzato dati provenienti da 33 radio telescopi sparsi per il mondo, dimostrando che la sorgente di onde gravitazionali scoperta ad agosto 2017 ha lanciato un getto relativistico che ha bucato il materiale espulso nell'atto della fusione delle due stelle di neutroni. Un ulteriore tassello nella comprensione dei fenomeni.

Un risultato tutt'altro che scontato. Ci sono voluti trentatré radio telescopi distribuiti in cinque continenti, dall'Australia agli Stati Uniti passando per Asia, Europa e Sud-Africa, e trentasei astronomi di undici nazioni per misurare le dimensioni di GW170817, la prima sorgente di onde gravitazionali rivelate dagli interferometri LIGO e Virgo, osservata anche nella sua componente elettromagnetica da decine di telescopi, a più di un anno dalla sua scoperta. I risultati dello studio di un team internazionale coordinato da Giancarlo Ghirlanda, primo ricercatore dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf), e che ha visto la partecipazione di colleghi dell’INAF, ricercatori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Università di Milano-Bicocca, Gran Sasso Science Institute e Agenzia Spaziale Italiana (ASI), sono stati pubblicati sulla rivista Science.

 

Tiangong-1 è stata la prima stazione spaziale cinese, lanciata il 29 settembre 2011 su un’orbita approssimativamente circolare, a circa 350 km di altezza e inclinata di poco meno di 43 gradi rispetto all’equatore terrestre. Nel novembre dello stesso anno è stata raggiunta e agganciata dalla navicella Shenzhou-8 senza equipaggio, mentre i primi tre astronauti vi sono saliti a bordo, trasportati da Shenzhou-9, nel giugno 2012, trascorrendovi 9 giorni e mezzo. Il secondo e ultimo equipaggio di tre astronauti si è agganciato alla stazione, con Shenzhou-10, nel giugno 2013, trascorrendovi 11 giorni e mezzo.

Da allora Tiangong-1 ha continuato a essere utilizzata, disabitata, per condurre una serie di test tecnologici, con l’obiettivo di de-orbitarla, a fine missione, con un rientro guidato nella cosiddetta South Pacific Ocean Unpopulated Area (SPOUA), una specie di cimitero dei satelliti in una zona pressoché deserta dell’Oceano Pacifico meridionale. Purtroppo, però, il 16 marzo 2016, il centro di controllo a terra ha perso la capacità, pare in maniera irreversibile, di comunicare e impartire comandi al veicolo spaziale.

Nei due anni trascorsi da allora, Tiangong-1 ha perciò perduto progressivamente quota, perché il continuo impatto con le molecole di atmosfera residua presenti anche a quelle altezze le ha sottratto incessantemente energia. Ed è questo processo completamente naturale che farà alla fine precipitare la stazione spaziale sulla terra senza controllo, non potendo essere più programmata un’accensione dei motori per un rientro guidato.

Come è fatta e quanto è grande?

Tiangong-1 consiste approssimativamente di due moduli cilindrici montati uno sull’altro: quello di servizio, con un diametro di 2,5 m, e quello abitabile, con un diametro di 3,4 m. La lunghezza complessiva è di 10,5 m. Su lati opposti del modulo di servizio sono anche attaccati, perpendicolarmente all’asse di simmetria dei cilindri, due pannelli solari rettangolari, larghi 3 m e lunghi 7 m.

Che massa ha?

Quando è stata lanciata, Tiangong-1 aveva una massa di 8506 kg, di cui circa una tonnellata di propellente per le manovre. Nel corso della missione la massa è però diminuita, principalmente per due motivi: 1) una parte significativa del propellente è stata consumata per le manovre orbitali e per contrastare la progressiva sottrazione di energia meccanica da parte dell’atmosfera residua; 2) i due equipaggi, durante le loro permanenze sulla stazione, hanno consumato buona parte delle scorte di cibo, acqua e ossigeno stivate a bordo. Cercando di calcolare questi consumi, abbiamo stimato che la massa attuale di Tiangong-1 dovrebbe aggirarsi sui 7500-7550 kg. Non sarebbe quindi molto diversa da quella della nave cargo russa Progress-M 27M, di cui abbiamo seguito il rientro incontrollato nel 2015.

Si tratta di un evento eccezionale?

Assolutamente no. Di rientri senza controllo di stadi o satelliti con una massa superiore alle 5 tonnellate ne avvengono, in media, 1 o 2 all’anno, quindi sono relativamente frequenti. Per esempio, il 27 gennaio scorso, uno stadio russo-ucraino di circa 8500 kg, quindi con una massa superiore a quella di Tiangong-1, è rientrato sul Perù e dei componenti sono precipitati nell’estremità meridionale del paese, nella regione del lago Titicaca. Il 10 marzo, uno stadio del lanciatore cinese Lunga Marcia 3B è invece rientrato sul Paraguay e un serbatoio è stato recuperato nei pressi della città di Canindeyú, vicino al confine con il Brasile.

Le braccia che avvolgono il nucleo di questa interessante formazione celeste infrangono la terza legge di Keplero per cui la velocità orbitale decresce con la distanza dal centro. Per spiegare questo fenomeno si ipotizzano la materia oscura o una correzione della seconda legge di Newton.
Un team internazionale composto da ricercatori dell’Isc-Cnr e del Laboratoire de Physique Nucleaire et de Hautes Energies di Parigi apre la strada a ipotesi diverse, dimostrando come sia possibile simulare al computer la nascita di una galassia a spirale. Lo studio è pubblicato su The Astrophysical Journal

Hanno la forma di un disco composto da un nucleo con alcune braccia che gli si avvolgono intorno. Sono le galassie a spirale, uno degli oggetti più suggestivi e interessanti dell’universo visibile rivelati dall’astronomia. Francesco Sylos Labini, ricercatore presso l’Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Isc-Cnr) e del Centro Fermi, ha recentemente pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal una ricerca sul tema in collaborazione con il Laboratoire de Physique Nucleaire et de Haute Energies (Lpnhe) di Parigi.

 

 

Lo studio mostra come l'eventuale rilevazione degli echi gravitazionali possa fornire nuovi indizi sulla teoria della gravità di Einstein

Nello studio appena pubblicato sulla rivista “Nature Astronomy” i ricercatori Paolo Pani del dipartimento di Fisica della Sapienza e Vitor Cardoso dell'Instituto Superior Técnico di Lisbona discutono di come, alla luce di nuovi modelli teorici, l'astronomia gravitazionale possa fornire informazioni sulla natura dei cosiddetti “oggetti compatti”, termine col quale in astrofisica vengono indicate grandi masse concentrate in dimensioni molto ridotte, come i buchi neri. Le onde gravitazionali contengono informazioni sulla natura degli oggetti compatti, proprio come le onde sonore prodotte da uno strumento musicale dipendono dalle proprietà di quest'ultimo: forma, dimensione, materiale. La loro rilevazione, meno di due anni fa, ha rappresentato una importantissima conferma della teoria di Einstein e ha aperto la strada a un nuovo capitolo della fisica. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, una stella massiccia alla fine del suo ciclo di vita collassa sotto il suo stesso peso e forma un "buco nero", un oggetto che distorce lo spazio-tempo in maniera così drastica che nemmeno la luce è in grado di uscire dal suo "orizzonte degli eventi", cioè la regione oltre la quale non è più possibile osservare un fenomeno. Nuovi modelli teorici suggeriscono che l’eventuale presenza di “echi gravitazionali”, se rilevati dagli interferometri LIGO e Virgo, potrebbe indicare che i buchi neri non sono come fino a oggi ipotizzato: vari modelli di gravità quantistica prevedono che l'orizzonte degli eventi non si formi e che il collasso gravitazionale termini con la formazione di un oggetto esotico compatto e non un vero e proprio buco nero. 

 

Scienzaonline con sottotitolo Sciencenew  - Periodico
Autorizzazioni del Tribunale di Roma – diffusioni:
telematica quotidiana 229/2006 del 08/06/2006
mensile per mezzo stampa 293/2003 del 07/07/2003
Scienceonline, Autorizzazione del Tribunale di Roma 228/2006 del 29/05/06
Pubblicato a Roma – Via A. De Viti de Marco, 50 – Direttore Responsabile Guido Donati

Photo Gallery