LNGS, XENON1T OSSERVA UN INATTESO ECCESSO DI EVENTI: TRIZIO, ASSIONI SOLARI O MOMENTO MAGNETICO DEL NEUTRINO? – INFN

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XENON1T, uno degli esperimenti di punta nella ricerca diretta della materia oscura, operativo dal 2016 al 2018 presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, ha presentato oggi, 17 giugno, nel corso di un seminario online dai LNGS, l’analisi dei suoi ultimi dati, mostrando un inatteso eccesso di eventi. La natura di questo eccesso, che potrebbe anche essere dovuto a una semplice fluttuazione statistica, non è ancora del tutto compresa, perché ha caratteristiche che lo rendono compatibile con varie ipotesi.

“L’eccesso che abbiamo osservato – spiega Elena Aprile, professoressa della Columbia University, che è a capo del progetto XENON – potrebbe essere dovuto a una minuscola presenza di trizio, un isotopo dell’idrogeno. Ma potrebbe anche essere un segnale di qualcosa di molto più eccitante che ci porterebbe oltre il Modello Standard, come l’esistenza di nuove particelle, per esempio gli assioni solari. Oppure, altra ipotesi interessante, potrebbe coinvolgere nuove proprietà dei neutrini”, conclude Aprile.

Il risultato di XENON1T testimonia il valore delle soluzioni tecnologiche adottate e sviluppate dalla collaborazione e le straordinarie potenzialità del rivelatore, che si conferma il più sensibile al mondo nella ricerca diretta di materia oscura, e in generale nella ricerca di diversi eventi rari, assicurando ai Laboratori del Gran Sasso la leadership mondiale in questo filone di ricerca.

“Per comprendere meglio la natura di questo eccesso sarà determinante il potenziamento del rivelatore – sottolinea Marco Selvi, responsabile nazionale INFN dell’esperimento –  con la nuova fase chiamata XENONnT”. “Grazie all’aiuto dello staff dei LNGS e del nostro personale sul posto, l’attuale emergenza sanitaria non ci ha mai fermati, solo un po’ rallentati: XENONnT sarà in acquisizione dati entro la fine dell’anno”, sostiene Selvi.

Il contesto
La maggior parte della materia presente nel nostro universo non è la materia ordinaria di cui è fatto tutto ciò che conosciamo, ma è la cosiddetta materia oscura. Ipotizzata per spiegare fenomeni gravitazionali osservati nell’universo, pur essendo ben cinque volte più abbondante della materia ordinaria e nonostante vi siano molti esperimenti in tutto il mondo che stanno cercando di rivelare le sue tracce, ad oggi la materia oscura sfugge ancora alla conferma sperimentale. Fino ad ora gli scienziati hanno ottenuto indicazioni della presenza della materia oscura solo in maniera indiretta: una scoperta definitiva deve ancora essere realizzata. L’esperimento XENON1T è un rivelatore basato sulla tecnologia dello Xenon liquido, ed ha come principale obiettivo scientifico proprio l’osservazione in modo diretto dell’interazione di particelle di materia oscura con la materia ordinaria che compone il rivelatore. Vi sono varie ipotesi teoriche sulla natura della materia oscura e dunque varie particelle candidate a costituirla. Tra queste le cosiddette WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), che sono quelle ricercate in particolare da XENON1T. Finora l’esperimento ha ottenuto i limiti più stringenti sulla loro probabilità di interazione con la materia ordinaria, su un ampio spettro di possibili masse di WIMP. In aggiunta a questo candidato, XENON1T è sensibile anche ad altri tipi di particelle e interazioni che possono spiegare altri problemi aperti in fisica e astrofisica. Nel 2019, per esempio, sempre con i dati di XENON1T gli scienziati hanno pubblicato in copertina su Nature la misura del più raro decadimento nucleare che sia mai stato osservato direttamente.

La misura
XENON1T contiene 3,2 tonnellate di xenon liquido ultra-puro, di cui 2 t sono racchiuse nella zona sensibile del rivelatore. Quando una particella interagisce con lo xenon genera un debole segnale luminoso e libera alcuni elettroni, in questo modo può essere rivelata. La maggior parte di queste interazioni è dovuta a particelle la cui esistenza è nota. Gli scienziati hanno quindi potuto calcolare in modo molto preciso il numero atteso di questi eventi di “fondo”, che è risultato essere il più basso mai ottenuto in un esperimento di questo tipo. Quando i dati di XENON1T sono stati messi a confronto con il fondo atteso, si è osservato un eccesso di 53 eventi rispetto ai 232 che ci si aspettava di osservare. L’eccesso è presente soprattutto a bassa energia, al di sotto di 7 keV, ed è dovuto a eventi distribuiti uniformemente nel volume sensibile del rivelatore e lungo il periodo di acquisizione dati.

Le possibili spiegazioni
Trizio
. Questo eccesso può risiedere in una nuova sorgente di fondo, non considerata inizialmente nella stima, dovuta a una piccola quantità di trizio. Il trizio, che può essere presente naturalmente in piccole tracce nei materiali, è un isotopo dell’idrogeno che decade spontaneamente emettendo un elettrone con energia simile a quanto osservato. Sarebbe sufficiente anche solo la presenza di pochi atomi di trizio su 1025 atomi di xenon per spiegare l’eccesso osservato. Al momento non ci sono misure indipendenti che permettano di confermare o confutare la presenza di trizio nel rivelatore, quindi una risposta definitiva a questa spiegazione non è ancora possibile.

Assioni solari. Un’altra spiegazione, molto più eccitante, potrebbe essere l’esistenza di una nuova particella. Infatti, l’eccesso osservato ha uno spettro energetico simile a quello previsto nel caso di assioni prodotti nel Sole. Gli assioni sono una ipotetica particella proposta per spiegare una particolare simmetria nelle interazioni nucleari forti (cioè le forze che tengono assieme i nuclei degli atomi), e il Sole potrebbe essere una potente sorgente di queste particelle. Gli assioni solari non sono candidati a costituire la materia oscura, ma la loro scoperta segnerebbe la prima osservazione di una classe di particelle ben motivata teoricamente e ancora mai osservata, con un grande impatto nella comprensione della fisica delle particelle e dei fenomeni astrofisici. Se fosse confermato, questo risultato avrebbe un grande impatto anche per la ricerca di materia oscura in quanto gli assioni, questa volta prodotti nell’universo primordiale, rappresentano un possibile candidato per la sua costituzione.

Momento magnetico del neutrino. In alternativa l’eccesso potrebbe anche essere dovuto ai neutrini, miliardi dei quali attraversano indisturbati il nostro corpo ogni secondo. Questa interpretazione implicherebbe che il momento magnetico del neutrino – una proprietà delle particelle elementari legata al loro spin – sia più grande di quanto previsto dal modello Standard. E ciò sarebbe una forte indicazione in favore di un nuovo modello fisico per spiegare il fenomeno.

Delle tre possibili spiegazioni considerate dalla collaborazione XENON, l’eccesso osservato presenta un accordo migliore con un segnale di assioni solari. In termini statistici, l’ipotesi degli assioni solari ha una significanza di 3,5 sigma, pari a circa una probabilità di 2 su 10.000 che l’eccesso sia dovuto a una fluttuazione casuale del fondo, anziché a un nuovo segnale. Sebbene questa significanza sia piuttosto elevata, non è però ancora sufficiente per concludere la definitiva osservazione degli assioni solari. La significanza delle ipotesi trizio e momento magnetico del neutrino corrisponde a 3,2 sigma, quindi anch’esse sono ben compatibili con i dati sperimentali.

Il contributo italiano
I gruppi INFN, coordinati da Marco Selvi della sezione INFN di Bologna, e guidati da Gabriella Sartorelli (Università di Bologna), Walter Fulgione (INFN-LNGS), Giancarlo Trinchero (INFN-Torino), Michele Iacovacci (Università di Napoli) e Guido Zavattini (Università di Ferrara) fanno parte del progetto XENON1T fin dal suo inizio, nel 2009. I gruppi italiani sono responsabili della progettazione, costruzione e funzionamento del sistema di veto di muoni, all’interno dello schermo di acqua, che è cruciale per la riduzione dei fondi ambientali e di quelli dovuti alla radiazione cosmica residua. Hanno progettato e realizzato le varie infrastrutture presso i LNGS, e guidano il gruppo di simulazione Monte Carlo per la predizione e ottimizzazione delle prestazioni del rivelatore, e per la stima delle varie sorgenti di fondo. Sono coinvolti in diversi aspetti dell’analisi dati che ha portato a questi risultati di XENON1T, in particolare il calcolo del fondo previsto. Inoltre l’INFN è coinvolta anche nell’attuale estensione del progetto, con il rivelatore XENONnT in fase di installazione presso i LNGS. In particolare, i gruppi italiani sono responsabili della simulazione Monte Carlo e della progettazione e realizzazione di un nuovo rivelatore di veto per i neutroni. Partecipano, inoltre, alla purificazione dello xenon, e alla infrastruttura di calcolo dell’esperimento tramite il CNAF.

Il prossimo futuro
In questo momento la collaborazione XENON sta procedendo al potenziamento dell’esperimento ai Laboratori del Gran Sasso: il successore di XENON1T, chiamato XENONnT, avrà una massa di xenon 3 volte maggiore e un fondo atteso ulteriormente ridotto rispetto a XENON1T. Con i futuri dati di XENONnT, la collaborazione XENON si aspetta di scoprire se l’attuale eccesso è dovuto a una semplice fluttuazione statistica, a una nuova componente del fondo, o a qualcosa di più interessante: un segnale di una nuova particella o un’interazione al di là del modello Standard.

LINK
L’esperimento XENON1T
I Laboratori INFN del Gran Sasso
La costruzione di XENON1T ai LNGS
(filmato)
XENON sui social Facebook, Instagram, Twitter

Source: LNGS, XENON1T OSSERVA UN INATTESO ECCESSO DI EVENTI: TRIZIO, ASSIONI SOLARI O MOMENTO MAGNETICO DEL NEUTRINO? – INFN

Confermata la pietra angolare della teoria della relatività di Einstein | Reccom Magazine

Una collaborazione internazionale di scienziati ha confermato molto accuratamente uno dei cardini della teoria della relatività generale di Einstein, “l’universalità della caduta libera”.

La nuova ricerca mostra che la teoria è stata confermata anche per oggetti auto-gravitanti come le stelle di neutroni. Gli scienziati hanno testato la validità della teoria della gravità di Einstein con il grande radiotelescopio di Nançay, situato a Sologne (Francia) osservando il segnale prodotto da una stella di neutroni, una pulsar, denominata “PSR J0337 + 1715“.

L’universalità del principio di caduta libera afferma che due corpi in caduta libera in un campo gravitazionale subiscono la stessa accelerazione indipendentemente dalla loro composizione e dalla loro massa.

Ciò fu dimostrato per la prima volta da Galileo Galilei che, leggenda vuole, condusse l’esperimento proprio dalla Torre di Pisa facendo cadere oggetti di masse diverse per verificare che raggiungessero il terreno nello stesso istante.

Lo stesso principio dimostrato da Galileo è al centro della teoria della relatività generale di Albert Einstein. Tuttavia, alcuni suggerimenti come l’incoerenza tra meccanica quantistica e relatività generale, o l’enigma della materia oscura e dell’energia oscura nella composizione dell’Universo, hanno portato molti fisici a ritenere che la relatività generale potrebbe non essere, dopo tutto, l’ultima teoria della gravità, ma solo la più raffinata oggi disponibile.

Le osservazioni della Pulsar J0337 + 1715, una stella di neutroni con 1,44 volte la massa del Sole collassata in una sfera di 25 km di diametro, mostrano che orbita attorno a due stelle nane bianche. I risultati, pubblicati oggi sulla rivista Astronomy and Astrophysics, dimostrano che l’universalità del principio della caduta libera è corretto.

Il dott. Guillaume Voisin, dell’Università di Manchester, a capo della ricerca, ha dichiarato: “La pulsar emette un raggio di onde radio che attraversa lo spazio. Ad ogni orbita, crea un lampo di luce radio che viene registrato con alta precisione dal radiotelescopio di Nançay. Man mano che la pulsar si sposta sulla sua orbita, il tempo di arrivo della luce sulla Terra cambia: è la misurazione accurata e la modellazione matematica, fino a una precisione di nanosecondi, di questi tempi di arrivo che consente agli scienziati di dedurre con precisione squisita il movimento della stella. Soprattutto, è la configurazione unica di quel sistema, simile al sistema Terra-Luna-Sole con la presenza di un secondo compagno (che interpreta il ruolo del Sole) verso il quale le altre due stelle ‘cadono’ (orbitano) che ha permesso di eseguire una versione stellare del famoso esperimento di Galileo dalla torre di Pisa. Due corpi di diverse composizioni cadono con la stessa accelerazione nel campo gravitazionale di un terzo oggetto“.

Nel sistema solare, l’esperimento del raggio laser lunare ha permesso di verificare che sia la Luna che la Terra siano influenzate allo stesso modo dal campo gravitazionale del Sole, come previsto dall’universalità della caduta libera.

Tuttavia, è noto che alcune deviazioni all’universalità potrebbero verificarsi solo per oggetti fortemente auto-gravitanti, come le stelle di neutroni, ovvero oggetti la cui massa è una frazione significativa della propria energia gravitazionale grazie alla famosa relazione di Einstein E = mc2. Il nuovo esperimento pulsar condotto dal team colma il vuoto lasciato dai test del sistema solare in cui nessun oggetto è fortemente auto-gravitante, nemmeno il Sole.

Il team ha dimostrato che il campo di gravità estremamente intenso della pulsar non può differire di oltre 1,8 parti per milione (con un livello di confidenza del 95%) dalla previsione della relatività generale.

Questo risultato è la conferma più accurata che l’universalità della caduta libera è valida anche in presenza di un oggetto la cui massa è in gran parte dovuta al proprio campo di gravità, sostenendo così ulteriormente la correttezza della teoria della relatività generale di Einstein.

Fonte: https://www.aanda.org/

Spazio ad astronaute e cosmonaute

Si celebra domani la ricorrenza del primo viaggio spaziale di una donna, la cosmonauta sovietica Valentina Vladimirovna “Valya” Tereshkova, avvenuto il 16 giugno 1963 a bordo della capsula Vostok 6. Da allora circa una sessantina di donne sono andate nello spazio. Un numero ben lontano dalla parità con i colleghi maschi. Ne scrive oggi su Media Inaf Roberto Della Ceca, responsabile dell’Unità per la gestione dei progetti spaziali dell’Inaf

Sono circa una sessantina le astronaute (o cosmonaute in Russia, taikonaute in Cina…) volate per lo spazio, circa il 10 per cento del totale dei viaggiatori “spaziali” fino a ora. Circa il 75 per cento di loro sono di nazionalità americana, le rimanenti sovietiche/russe, europee e cinesi.  Purtroppo ci sono anche quattro astronaute decedute, a seguito dei due tragici incidenti degli shuttle Challenger nel 1986 (Judith Resnik e Christa McAuliffe) e Columbia nel 2003 (Kalpana Chawla e Laurel Blair Salton Clark).

A sinistra, Valentina Tereshkova. A destra, la prima pagina de “Il Tempo” sul lancio nello spazio della cosmonauta

Voglio ricordarle tutte in occasione della ricorrenza del primo viaggio spaziale di una donna, la cosmonauta sovietica Valentina Vladimirovna “Valya” Tereshkova, avvenuto il 16 giugno 1963 a bordo della capsula Vostok 6 – prima e ancora unica donna a compiere un viaggio spaziale in solitaria.

Valya nacque il 6 marzo 1937 a Maslennikovo, un villaggio vicino al fiume Volga a circa 277 chilometri a nord-est di Mosca. A causa di una situazione familiare disagiata (il padre era morto combattendo come carrista quando lei aveva solo due anni, lasciandola orfana  insieme a un fratello e a una sorella) ebbe un’infanzia piuttosto complicata e dovette “stringere i denti” per lavorare e riuscire  a diplomarsi come perito tecnico nel 1960.

Nel 1962, venne selezionata come cosmonauta, insieme ad altre quattro donne, partendo da un gruppo di circa 400 candidate che soddisfacevano determinati requisiti minimi: esperienze da paracadutista, nubili, età inferiore a 30 anni, statura inferiore a 170cm, peso inferiore a 70 kg. Ai requisiti minimi iniziali si aggiunsero, in fase di selezione finale, una “salute” perfetta sia dal punto di vista fisico che ideologico.

Come accaduto per Yuri Gagarin, fu probabilmente lo stesso Kruscev a indirizzare la scelta verso Tereshkova per il lancio del 1963: di origine proletaria, operaia, figlia di un eroe di guerra, comunista convinta, Tereshkova aveva tutti gli attributi per rappresentare un’icona per la Nuova donna sovietica (come poi in effetti diventerà…).

Il target “ufficiale” della missione era quello di compiere un rendezvous spaziale con la capsula Vostok 5, partita due giorni prima con a bordo il cosmonauta Valerij Fedorovic Bykovskij. Dimostrare sia l’alta affidabilità dei veicoli spaziali sovietici che la parità tra uomo e donna sotto il regime comunista era chiaramente la vera motivazione principale.

Le attività previste di avvicinamento con la Vostok 5 furono portate a termine con successo; le due capsule passarono periodicamente per brevi periodi fino a circa 5 km di distanza e i due cosmonauti furono in grado di comunicare tra di loro via radio. Il volo invece non fu altrettanto piacevole per Tereshkova: le era stato ordinato di rimanere legata al sedile, nella piccolissima navicella Vostok, con la tuta e il casco addosso, per tutte le 70 ore e 50 minuti di volo. Cominciò a soffrire il tipico “mal di spazio”, legato alla microgravità, con vertigini, nausea e perfino vomito, come raccontò lei stessa diversi anni dopo. Dal secondo giorno l’immobilità le causò un dolore alla gamba che divenne insopportabile verso la fine della missione. Credo che possiamo solo immaginare le condizioni miserevoli all’interno della tuta con il vomito e tutto il resto.

La capsula Vostok 6 in mostra allo Science Museum di Londra. Foto di Andrew Gray. Crediti: Wikimedia Commons

Alle 8:20 Ut  del 19 giugno, dopo 2 giorni, 22 ore e 50 minuti dal lancio e 49 orbite intorno alla Terra, Tereshkova atterrò con il suo seggiolino eiettabile a circa 620 km nordest della città di Karaganda, in Kazakistan. Venne subito rifocillata, ripulita, cambiata e riportata nel luogo di atterraggio della Vostok 6 pronta a esibire il suo miglior sorriso per le foto di rito; ed entrò nella storia. Pochi giorni dopo le vennero conferite le più alte onoreficenze, quali Pilota cosmonauta dell’Unione Sovietica, Ordine di Lenin ed Eroe dell’Unione Sovietica. Non volò mai più nello spazio anche se rimase (e credo lo sia tuttora) in prima linea nella vita del suo paese. Nessuna delle rimanenti quattro cosmonaute selezionate insieme a Tereshkova volò mai, e il gruppo venne infine sciolto alla fine degli anni ‘60.

Alle motivazioni di carattere propagandistico della missione, pienamente soddisfatte visto l’enorme impatto mediatico, politico e sociale riscosso, ne va probabilmente aggiunta una di carattere medico/fisiologico: tutti gli 11 astronauti uomini volati fino ad allora (5 dell’Urss e 6 degli Usa) erano stati anche “usati” come cavie al fine di controllare gli effetti fisici del volo spaziale – decollo in condizioni di forte spinta,  gravità ridotta, rientro a Terra – sul sistema cerebrale, respiratorio, digestivo, di circolazione del sangue e cosi via.  C’era però un effetto fisico che gli uomini non potevano provare: l’effetto sul sistema riproduttivo femminile. Nel 1964 Valya partorì Aljenka, frutto del matrimonio con il cosmonauta Andriyan Nikolayev, terzo uomo nello spazio. Aljenka fu ovviamente oggetto di notevole interesse medico negli anni che seguirono, in quanto era la prima figlia nata da genitori che erano stati entrambi nello spazio.

Si seppe anni dopo che la condotta (sia fisica che mentale) tenuta da Tereshkova durante il volo non fu pienamente soddisfacente per i vertici sovietici. Bisogna tuttavia ricordare, a sua discolpa, che Tereshkova non era una pilota professionista ma una civile, e fu utilizzata dal regime comunista solo per pura propaganda. Questo mancato apprezzamento dei vertici sovietici spiega in parte perché passarono ben 19 anni prima che la seconda donna, la cosmonauta sovietica Svetlana Savitskaya, volasse a bordo della missione Soyuz T-7, il 19 agosto 1982. Paracadutista provetta, membro della squadra acrobatica dell’Unione Sovietica, pilota collaudatore, Savitskaya era chiaramente di un’altra pasta rispetto a Tereshkova, diventando la prima donna a volare due volte nello spazio (fu anche a bordo della Soyuz T-12 lanciata il 17 luglio 1984) e anche la prima donna a compiere un’attività extraveicolare, rimanendo a lavorare nello spazio aperto per oltre tre ore e mezza. È singolare notare che, nonostante l’Unione Sovietica sia stata la prima nazione a far volare una donna, sono solo quattro, fino a ora, le cosmonaute sovietiche ad aver volato nello spazio – chiaramente un atteggiamento sessista.

Un simile atteggiamento sessista si respirava anche negli Stati Uniti agli inizi dell’era spaziale, come mostrato dalla vicenda delle cosiddette “Mercury 13”. Nel 1961 diverse decine di donne, pre-selezionate per età e ore di volo, furono segretamente sottoposte alle stesse fasi di selezione – test medici, psicologici e di simulazione spaziale – dei loro colleghi maschi. Tredici di loro (da qui il nome Mercury 13, in analogia al Mercury 7 con cui erano noti i primi 7 astronauti selezionati dalla Nasa) passarono pienamente i test, a volte con risultati superiori ai loro colleghi maschi. La Nasa non le accettò però mai come astronaute, questo nonostante le ottime credenziali di volo di alcune di loro, i risultati eccellenti dei test a cui furono sottoposte e un’interpellanza parlamentare contro la Nasa per discriminazione nella selezione degli astronauti. Semplicemente non era tempo e le donne non rientravano nei criteri di selezione della Nasa (così come non entravano i neri, gli ispanici e qualunque minoranza…). La possibilità alle donne di diventare astronaute fu concessa dalla Nasa solo a partire dal 1977.

D’altronde la famosa dichiarazione del presidente Kennedy nel 1961 – “I believe that this nation should commit itself to achieving the goal, before this decade is out, of landing a man on the moon and returning him safely to the earth” – impegnava solennemente gli Stati Uniti a mandare un uomo sulla luna prima della fine del decennio e riportarlo sano e salvo a Terra. Un uomo – e se possibile non di colore o ispanico o appartenente a minoranze…

La situazione attuale è molto cambiata e la partenza di una donna per lo spazio non fa quasi più notizia, chiaro segno che l’integrazione nel programma spaziale è oramai avvenuta. Purtroppo però i numeri non sono ancora paragonabili a quelli maschili. Alla Nasa le astronaute attive sono ora 10, circa il 29 per cento del totale Corpo astronauti (35 unità); percentuali inferiori sono registrate tra i “taikonauti” cinesi (22 per cento, 2 taikonaute su un totale di 9 unità) o dell’Agenzia spaziale europea (8 per cento, una sola astronauta, l’italiana Samantha Cristoforetti, su un totale di 13), mentre non ci sono al momento donne tra i 16 cosmonauti russi. Credo che ci sia ancora molto da fare, ma bisogna essere fiduciosi e continuare comunque a sensibilizzare l’opinione pubblica – e le giovani leve in particolare – verso questo tipo di carriera.

Concludo con una storia che ho sentito raccontare da Patrizia Caraveo. Sembra che un giornalista chiese a Janey Hart, una delle 13 donne appartenenti al gruppo Mercury 13, per quale motivo ci tenesse cosi tanto ad andare nello spazio. Hart rispose: “Se lei avesse otto figli non farebbe questa domanda”.

Leggi su MEDIA INAF l’articolo: DA VALENTINA TERESHKOVA A SAMANTHA CRISTOFORETTI – SPAZIO AD ASTRONAUTE E COSMONAUTE

Titano: fuga da Saturno | Reccom Magazine

Titano: fuga da Saturno

Il fatto che Titano si stia lentamente allontanando da Saturno non è insolito, anche la Luna si sta allontanando dalla Terra. Tuttavia, gli astronomi hanno avuto una sorpresa: la migrazione verso l’esterno di Titano è 100 volte più veloce del previsto.

Se misurati con lo scorrere del tempo che percepiamo, gli oggetti nel Sistema Solare sembrano essere abbastanza stabili. Tuttavia con lo scorrere dei tempi cosmici, tutto sta gradualmente mutando. I pianeti si stanno allontanando dal Sole e la maggior parte delle lune si stanno allontanando dai loro pianeti in un lento processo chiamato accelerazione delle maree.

Il fatto che Titano si stia lentamente allontanando da Saturno non è insolito, anche la Luna si sta allontanando dalla Terra. Tuttavia, gli astronomi hanno avuto una sorpresa: la migrazione verso l’esterno di Titano è 100 volte più veloce del previsto. Questo suggerisce una possibilità, la luna del gigante inanellato si è formata molto più vicino al pianeta durante la formazione del Sistema Solare avvenuta circa 4,5 miliardi di anni fa, e nel corso dei millenni si è portata a una distanza di circa 1,2 milioni di chilometri da Saturno. Questa scoperta suggerisce che la comprensione che abbiamo dell’accelerazione delle maree intorno a Saturno sia alquanto lacunosa.

La maggior parte dei lavori precedenti avevano predetto che lune come Titano o la luna di Giove Callisto si erano formate a una distanza orbitale simile a dove le vediamo ora“, ha spiegato l’astrofisico teorico Jim Fuller del California Institute of Technology.
Ciò implica che il sistema lunare di Saturno, e potenzialmente i suoi anelli, si sono formati e si sono evoluti in modo più dinamico di quanto si credesse in precedenza“.

La chiave del processo di accelerazione delle maree è un fenomeno noto come attrito delle maree.

Possiamo osservarne molto chiaramente l’azione sulla Terra. Mentre la Luna orbita attorno al nostro pianeta, la sua attrazione gravitazionale provoca la deformazione e il rigonfiamento degli oceani (e in misura molto minore della Terra stessa) e il corrispondente rilassamento. E’ proprio per questo che gli oceani della Terra presentano maree che salgono e scendono; ma quella costante deformazione e rilassamento converte parte dell’energia rotazionale della Terra in calore causato  dall’attrito che agisce come un enorme freno rallentandone la rotazione.

L’attrito della marea è necessario per mantenere quel rigonfiamento, ma poiché la Terra ruota più velocemente dell’orbita della Luna, il rigonfiamento è sempre un po più avanti della Luna stessa. Il rigonfiamento inoltre compie un’altra azione, distorce il campo gravitazionale del nostro pianeta, che esercita un ulteriore attrazione sulla Luna, accelerandola nella sua orbita. Questa energia aggiuntiva sta facendo allontanare gradualmente la Luna dalla Terra ad una velocità di circa 3,82 centimetri all’anno.

Anche Titano e Saturno interagiscono allo stesso modo, tuttavia gli scienziati hanno sempre ritenuto che l’effetto fosse meno pronunciato. Questo perché Saturno è gassoso, una composizione che avrebbe generato meno attrito rispetto agli oceani e alle rocce di cui è composta la Terra.

Secondo le teorie correnti, Titano dovrebbe allontanarsi da Saturno ad un ritmo di soli 0,1 centimetri all’anno. Invece, due ricerche indipendenti hanno dimostrato che Titano si sta allontanando da Saturno ad un ritmo di 11 centimetri all’anno, quasi tre volte il tasso di migrazione verso l’esterno della nostra Luna e 100 volte la velocità di allontanamento stimata in precedenza.

Le due tecniche impiegate si basano sui dati ottenuti dalla missione Cassini. Dati astrometrici, che permettono di misurare la posizione di Titano rispetto alle stelle dello sfondo. Dati che Cassini prese sommandoli ad osservazioni storiche risalenti al 1886, per calcolare la posizione di Titano rispetto a Saturno nel tempo.

La seconda tecnica si basa sulla radiometria. Cassini ha totalizzato 10 incontri ravvicinati con Titano tra il 2006 e il 2016, monitorati dalla Deep Space Network a terra. Questi incontri sono stati in grado di fornire misurazioni accurate delle variazioni della velocità di Cassini a causa della gravità di Titano. L’analisi di questi due set di dati ha dato lo sbalorditivo risultato.

Usando due set di dati completamente indipendenti – astrometrici e radiometrici, e due diversi metodi di analisi, abbiamo ottenuto risultati pienamente concordanti“, ha dichiarato l’astronomo Valéry Lainey, precedentemente al JPL e ora dell’Osservatorio di Parigi in Francia.

Sebbene ciò contraddica alcune previsioni precedenti, esiste una teoria che produce una migrazione più rapida di Titano. Nel 2016, Fuller propose un meccanismo osservato nelle stelle binarie chiamato blocco della risonanza.

Proprio questo blocco potrebbe essere il responsabile della migrazione più rapida nelle lune dei giganti gassosi.

Si ritiene che il blocco della risonanza avvenga quando la forza gravitazionale della luna schiaccia il pianeta, costringendolo a forti oscillazioni. Ciò dissiperebbe molta energia delle maree, dando alla luna una spinta in più che ne accrescerebbe il suo tasso di migrazione.

È possibile che i dati di Juno potranno rivelare un tasso di migrazione simile per le lune di Giove, il che confermerà ulteriormente l’idea del blocco della risonanza tra un gigante gassoso e le sue lune.

Fonte: https://www.sciencealert.com/titan-is-zooming-away-from-saturn-much-faster-than-we-expected

 

Source: Titano: fuga da Saturno | Reccom Magazine

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Crew Dragon è in volo, SpaceX entra nella storia | MEDIA INAF

Al secondo tentativo, alle 21:22 ora italiana di oggi, sabato 30 maggio, il razzo Falcon 9 con la capsula Crew Dragon di SpaceX hanno spiccato il volo dalla storica rampa di lancio 39A di Cape Canaveral. A bordo Robert Behnken e Douglas Hurley, i due astronauti americani che dopo circa 24 ore dal lancio raggiungeranno l’orbita bassa terrestre, dove inizieranno la loro missione Expedition 63 a bordo della Stazione spaziale internazionale (Iss).

La missione Nasa Demo-2 rappresenta il test finale della compagnia privata di Elon Musk che apre ufficialmente l’era delle missioni spaziali con equipaggio affidate a compagnie private.  

È proprio SpaceX infatti a tagliare il nastro del traguardo con la missione Demo-2 battendo al fotofinish Boeing – la seconda compagnia privata scelta dalla Nasa per portare i suoi astronauti nello spazio – che conferma per l’estate la sua prima missione con equipaggio della navicella Starliner. Entrambe le compagnie si sono aggiudicate un contratto di sei voli ciascuno per il trasporto degli astronauti americani in orbita bassa nell’ambito del programma Commercial Crew Development.

https://twitter.com/mediainaf/status/1266812403750260742

L’apertura alla progettazione di capsule americane di nuova generazione è nata dall’esigenza degli Stati Uniti di non dipendere più solo dai veicoli spaziali russi Soyuz. Finora per mandare gli astronauti in orbita, l’agenzia spaziale americana si è appoggiata – Space Shuttle a parte – alle datate ma efficienti capsule russe, lanciate dal cosmodromo di Bajkonur. La Nasa dal 2006 a oggi ha acquistato circa 70 posti sulle Soyuz per i propri astronauti, e da allora il prezzo dei voli è costantemente aumentato. Dai rapporti dell’Oig della Nasa, è possibile notare come il prezzo per ogni posto sia passato dai circa 30 milioni di dollari del 2006 agli oltre 90 nel 2020. Il prezzo per singolo posto sulla capsula di SpaceX si assesta invece in tra i 60 e 67 milioni dollari – un netto risparmio rispetto alla Soyuz – mentre il volo sulla Starliner si attesta a un prezzo decisamente superiore: oltre 90 milioni per ogni astronauta. La capsula di SpaceX si configura quindi come la meno costosa della storia dell’esplorazione spaziale americana.

Un confronto con la storica Soyuz risulta in ogni caso poco significativo: la tecnologia sviluppata negli anni ‘60 per i veicoli Soyuz era destinata all’esplorazione lunare e non per il solo accesso all’orbita bassa terrestre come nel caso della Dragon, e ogni singola innovazione tecnologica sviluppata per il programma Apollo era progettata e costruita per la prima volta. 

E adesso è SpaceX a firmare una svolta epocale nella storia dell’esplorazione spaziale.

Segui la diretta sul canale Nasa:

Source: Crew Dragon è in volo, SpaceX entra nella storia | MEDIA INAF

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