Il satellite Planck presenta i primi risultati delle misure del cielo nelle microonde
Il team del satellite Planck, il telescopio spaziale a microonde dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha presentato oggi in contemporanea a Parigi, Roma e Seattle i risultati del primo anno di misure. Questi vengono descritti in 23 lunghi articoli scientifici, pubblicati nella rivista Astronomy & Astrophysics, nei quali con grande dettaglio si descrivono le nuove, sensibilissime osservazioni del cielo realizzate da Planck e la loro interpretazione fisica.
Ne parliamo con i membri del team del Dipartimento di Fisica, che hanno costruito parti dello strumento ad alta frequenza di Planck, con finanziamenti dell’ Agenzia Spaziale Italiana e della Sapienza, e hanno partecipato all’ analisi dei dati scientifici.
“Una importante scoperta di Planck riguarda la fisica del tenue mezzo che riempie lo spazio tra le stelle nella nostra Galassia”, racconta Silvia Masi, “dove oltre ai gas e alle polveri ben note agli specialisti, è presente anche una componente “anomala” formata da minuscoli granelli in rapidissima rotazione. Planck ha confermato e realizzato una mappa della sua distribuzione in molte regioni della nostra galassia, e ha identificato e misurato la sua emissione con grande dettaglio, riempiendo un intervallo di frequenze che non è facilmente osservabile da terra. La presenza di questa componente è importante perché dimostra che nello spazio sono presenti particelle di dimensioni intermedie tra i granelli di polvere e le molecole, come grandi molecole policicliche aromatiche e fullereni.”
Paolo de Bernardis descrive le osservazioni delle regioni più fredde e protette della nostra galassia, dove si formano le condizioni per la nascita di nuove stelle. “Planck, grazie al suo strumento ad alta frequenza, è sensibile alla emissione dei granelli di polvere interstellari, anche se molto freddi (e quindi sfuggiti alla misura da parte di esperimenti precedenti, come i satelliti IRAS ed ISO). Inoltre ha osservato tutto il cielo, a differenza degli osservatori spaziali, come ISO e lo stesso Herschel, lanciato insieme a Planck, che concentrano le loro osservazioni su piccole regioni scelte in precedenza. Per questo Planck ha potuto scoprire più di 10000 nuove regioni fredde, dette “cold cores”, che per la maggior parte distano meno di 6000 anni luce da noi. Per moltissime di queste è stato possibile stabilire la massa (che varia da 1 a 100000 masse solari) e la temperatura (da 7 a 17 gradi Kelvin, cioè da 256 a 266 gradi Centigradi sotto zero). E’ qui che la materia coagula per iniziare il lungo e complesso processo di formazione di nuove stelle e di nuovi mondi”.
Francesco Piacentini fa notare le osservazioni di Planck degli ammassi di galassie (gruppi di centinaia o migliaia di galassie, contenenti fino a un milione di miliardi di stelle), di particolare interesse per il gruppo di cosmologia osservativi della Sapienza, che ha realizzato esperimenti come MITO e OLIMPO, ad essi dedicati. “Planck ha identificato 189 ammassi di galassie sparsi su tutto il cielo, grazie alla osservazione simultanea in ben nove lunghezze d’ onda molto diverse, separandoli in modo inequivocabile dai segnali locali. Di questi, 169 erano già noti, e ben 20 erano sfuggiti a tutte le precedenti osservazioni, e sono stati scoperti da Planck e poi confermati da esperimenti in altre bande di osservazione”. Alessandro Melchiorri aggiunge “Gli ammassi di galassie osservati da Planck e dai prossimi esperimenti possono essere usati come potenti sonde cosmologiche, grazie al fatto che il segnale che producono nelle microonde è una modifica della emissione del fondo cosmico a microonde che li attraversa, e quindi non diminuisce all’ aumentare la distanza degli ammassi”.
Federico Nati ricorda che “il primo prodotto ufficiale di Planck, presentato oggi, è il cosiddetto Catalogo iniziale di sorgenti compatte, costituito da nove liste altamente affidabili di posizioni e flussi delle sorgenti cosmiche osservate da Planck (una per ciascuna delle nove frequenze, da 30 GHz a 850 GHz): si tratta di un totale di 33566 misure di grande precisione, in un intervallo di frequenze finora praticamente inesplorato”. Da queste liste sono stati estratti i cataloghi di ammassi di galassie e di cold cores citati sopra. “Presentando velocemente questo catalogo, il team di Planck rende possibili osservazioni aggiuntive a maggiore risoluzione da parte dell’ osservatorio spaziale Herschel, ancora operativo, e degli altri grandi telescopi millimetrici a terra.”
Non vanno dimenticate infine le nuove tecnologie criogeniche spaziali, sviluppate appositamente per Planck, che hanno funzionato perfettamente. Afferma Silvia Masi: “Sul satellite arrivano più di 14 mila Watt di energia dal sole, ma la schermatura ed i sistemi di refrigerazione che sono stati inventati per Planck sono talmente efficienti che al telescopio arriva meno di 1 Watt, e sui rivelatori meno di un miliardesimo di Watt ! Queste tecnologie, che erano state qualificate grazie ad esperimenti su pallone stratosferico, possono essere ora utilizzate in campi diversissimi, come per satelliti per l’ osservazione della polarizzazione del fondo cosmico a microonde, per la misura delle radiazioni gamma di origine nucleare, ma anche per sensori a microonde per la visione attraverso la nebbia, e per realizzare protezioni termiche per le abitazioni e le attrezzature. E’ una ulteriore dimostrazione di come la ricerca pura e accademica porti immancabilmente risultati e metodologie fondamentali per la ricerca applicata, e anche per la tecnologia di uso comune.“
E’ importante notare che i risultati presentati oggi, frutto di un’ analisi preliminare dei dati, sono solo una parte degli obiettivi di Planck., Lo scopo primario della missione è l’osservazione dell’universo primordiale impresso nella radiazione di fondo a microonde.
Essa ci permette di misurare l’universo nella sua fase primordiale, di conoscere i dettagli dell’evoluzione del cosmo, e di migliorare le nostre conoscenze delle leggi fondamentali della natura. Per l’ importanza e la delicatezza di questo studio, i risultati saranno rilasciati solo dopo la fine nella missione ed una approfonditissima analisi, che è già in corso, e che sarà completata non prima di un anno da oggi.
11 / 01 / 2011
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