Risolto il problema della massa mancante?

Allora. Succede che una studentessa australiana di 22 anni, a cui hanno dato un progetto di ricerca per uno stage, ottiene dei risultati interessanti. Ci scrive un articolo, insieme al suo supervisore e a un'altra ricercatrice, e l'articolo viene accettato da una rivista scientifica. L'università australiana decide allora di fare una press-release, questa. Nella press-release si insiste molto sul fatto che una studentessa così giovane è riuscita a ottenere una pubblicazione su una rivista importante, e che l'ha fatto durante uno stage di tre mesi. Chi l'ha scritta, evidentemente, ritiene che sia soprattutto quella l'"esca", la cosa "notiziabile". Ma si parla anche di astrofisica, massa mancante, misteri che vengono risolti, passi avanti improvvisi. Ce n'è abbastanza perché la press-release venga pescata tra le centinaia che ogni giorno passano inosservate, sommerse dal rumore di fondo. E insomma, su tutti i mezzi d'informazione mondiali appare la notizia che una studentessa avrebbe risolto, in tre mesi, il problema della massa mancante.

Ma è davvero così? Ovviamente no. Quello che la pur brava studentessa ha fatto è stato studiare delle grandi strutture - chiamate filamenti - che collegano tra loro gruppi o ammassi di galassie e che, essendo piene di elettroni liberi caldi, emettono raggi X. Sono strutture difficili da osservare, perché l'emissione è debole, ed è importante cercare di capire quanta materia si nasconde là dentro: è quello che è stato fatto in questa ricerca (peraltro non per la prima volta). Tra l'altro stiamo parlando di materia ordinaria, sebbene poco visibile, non della più esotica materia oscura non barionica sulla cui natura c'è ancora più o meno il buio pesto. Quindi, un (piccolo) passo avanti, interessante quanto si vuole, ma non la fine della storia. A Repubblica.it, che mi ha chiesto un parere, ho provato a spiegare un po' meglio la cosa, a caldo, e naturalmente nei limiti consentiti dal contesto.

Ora, tra gli hobbisti della comunicazione, soprattutto in rete, c'è sempre la gara a fare le pulci alla stampa generalista, in particolare quando si occupa di scienza. Ma come dimostra chiaramente questo caso, il problema, spesso, è più a monte. Qui i giornalisti hanno semplicemente riportato, piuttosto fedelmente, la press-release originale. E purtroppo le press-release scientifiche - parlo soprattutto di quelle del mondo anglosassone, che dominano il conteggio complessivo - ormai sembrano quasi tutte, immancabilmente, l'annuncio di una qualche clamorosa rivoluzione. È l'unico modo per sperare di sopravvivere, in un ecosistema sempre più competitivo.

Ma il giornalista è solo un mediatore, e una redazione non può essere composta da decine di esperti in grado di cogliere i minimi dettagli tecnici di una notizia scientifica. Al massimo si può avere qualche scienziato di riferimento a cui chiedere un parere nei casi dubbi: ed è già tanto. Sarebbe quindi una buona cosa se chi deve comunicare le proprie ricerche al pubblico iniziasse a vedere il giornalista come un alleato con cui collaborare onestamente, evitando di rifilargli, magari mosso dalle migliori intenzioni, mezze patacche come questa. Perché è ovvio che il risultato di questi "al lupo al lupo" sempre più frequenti, alla lunga, è controproducente un po' per tutti.

Guarda, un buco nero!

Se un buco nero è, per definizione, nero, come si fa a sapere che c'è? Come tutto ciò che c'è di oscuro nell'universo, anche un buco nero non può evitare di lasciare tracce intorno a sé. Dove c'è massa (o energia) c'è gravità, e la gravità si fa sentire: e quanto a gravità, un buco nero non è secondo a nessuno.

Prendiamo il caso di questa apparentemente innocua galassia ellitica a circa 12 milioni di anni luce da noi.

Credit: Capella Observatory

Si chiama NGC 5128, e se osserviamo la luce che emette non notiamo niente di particolare. La cosa si fa più interessante se sovrapponiamo una mappa delle onde radio (in blu) e dei raggi X (in arancione) emessi dalla stessa galassia:

 Credit: ESO/WFI (visible); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (microwave); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (X-ray) 

Queste emissioni sono potentissime. Tanto potenti che, se si osserva il cielo nella banda radio, NGC 5128 è una delle sorgenti più intense, e si è guadagnata un nome tutto suo: Centaurus A.

Ma cosa sono, allora, questi formidabili getti che si sprigionano dal nucleo della galassia? Quando gli astronomi hanno provato a dare conto di questa e di altre osservazioni simili, hanno concluso che l'unica spiegazione fisica plausibile è che essi siano dovuti alla frenetica caduta di grandi quantità di materia verso un buco nero nascosto nel centro della galassia.

Di recente, nuove osservazioni sono riuscite a catturare dettagli ancora più ravvicinati dell'emissione che scaturisce dal nucleo di Centarus A: e, in questo modo, a dare un'idea ancora più precisa della presenza di un buco nero supermassiccio:

Credit: NASA/TANAMI/Müller et al.

Ingrandite per guardare meglio l'immagine, e occhio alle etichette che danno un'idea della scala di distanze: i getti nell'immagine a sinistra si estendono per centinaia di migliaia di anni luce, mentre a destra si vedono dettagli molto più piccoli (fino a una quindicina di giorni luce (!)). Piccoli al punto che si riesce a individuare la probabile posizione della regione ultracompatta in cui è concentrata la massa del buco nero, pari a una cinquantina di milioni di volte quella del nostra Sole.

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C. Müller et al. (2011). Dual-frequency VLBI study of Centaurus A on sub-parsec scales A&A arXiv: 1104.0804v1

Appuntamenti

Martedì prossimo, 24 maggio, alle 18, sono alla libreria Feltrinelli di Via V. E. Orlando a Roma, insieme al direttore de Le Scienze, Marco Cattaneo, a parlare de Il buio oltre le stelle.

Venerdì 27 maggio, alle 15.30, sono invece a Rovereto, al Museo Civico, per un incontro pubblico all'interno del Discovery on Film 2011.

Spacelab

Giovedì sera sono stato ospite (con Stefano Sandrelli e Roberto Battiston) di Spacelab, la trasmissione di divulgazione scientifica di Rainews 24. Si è parlato di big bang, antimateria, materia oscura, stelle e altro. Qui sopra c'è il video completo.

Pianeti a zonzo

Image credit: NASA/JPL-Caltech

Che nella nostra galassia ci siano un sacco di oggetti poco visibili è cosa abbastanza ovvia. Pianeti giganti, stelle mancate: roba piuttosto massiccia, ma difficile da osservare. Ma gli astronomi - sempre pieni di risorse - hanno pensato a sistemi raffinati per stanarli.

Per esempio, usare l'effetto di lente gravitazionale: lo ha scoperto Einstein, tanto per cambiare, e si basa sul fatto che la traiettoria della luce curva passando in prossimità di una massa. Quindi, se uno di questi corpi celesti poco visibili passa davanti a una stella, la luce della stella viene amplificata per un piccolo intervallo di tempo. Tenendo sott'occhio tante stelle per un po', uno può provare a farsi un'idea di quanti oggetti oscuri ci siano in giro.

Usando questa tecnica salta fuori, secondo uno studio pubblicato ieri su Nature, che ci sono un sacco di pianeti di questo tipo - grandi come o più di Giove - in giro per la Via Lattea. E dico in giro in senso più o meno letterale: pianeti che non sono legati a una stella, ma navigano sperduti: espulsi dalla loro orbita in un sistema planetario, o formatisi per conto loro? Non si sa con certezza. Dovranno provare a capirlo quelli che studiano la formazione di stelle e pianeti.

La cosa sorprendente è che queste stime sembrano implicare che esistano più pianeti di questo tipo che stelle in tutta la Galassia. Sono tanti. Centinaia di miliardi di pianeti a zonzo.

Ora, immagino che qualcuno si starà chiedendo: tutti questi pianeti non potrebbero bastare a risolvere il problema della materia oscura? No. C'è stato un periodo, anni fa, in cui si sperava che la massa che non si riusciva a osservare fosse spiegabile con la presenza di molti oggetti compatti (ribattezzati MACHO - ovvero MAssive Compact Halo Object) nelle galassie. Ma la cosa non funziona (per inciso, ne parlo nel capitolo 7 del libro).

Oggi sappiamo con grande precisione - e da varie osservazioni indipendenti - quanta materia di tipo atomico è presente nell'universo: non più del 5% del totale. E non c'è verso: possono nascondersi come vogliono, ma stelle deboli e pianeti giganti sono pur sempre fatti di atomi. Sappiamo già che non ne troveremo mai abbastanza per dare conto di tutta la materia che sfugge alla vista.

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Sumi, T. et al (2011). Unbound or distant planetary mass population detected by gravitational microlensing Nature, 473 (7347), 349-352 DOI: 10.1038/nature10092

Navigare nella Via Lattea

Il nostro sistema solare, lo sappiamo tutti, si trova dentro una galassia, la Via Lattea. Praticamente tutto quello che vediamo guardando il cielo notturno fa parte di questo immenso sistema di centinaia di miliardi di stelle, inclusa la debole striscia luminosa che agli antichi Greci, appunto, ricordava il latte di Era. In realtà, siccome il Sole si trova nella periferia della Galassia (è la nostra, non una qualsiasi, quindi ci va la maiuscola), gran parte di essa ci è nascosta alla vista. La luce delle stelle è assorbita dalla polvere che si trova nel disco e nei bracci a spirale della Galassia, e per questo gli astronomi hanno faticato parecchio a comprenderne la forma e la nostra posizione al suo interno.

È difficile, se capita di vederla almeno una volta in condizioni adeguate, non essere affascinati dallo spettacolo. Altrettanto difficile è trovare uno che si sia fatto prendere quanto Nick Risinger, uno che si è caricato la sua (notevole) attrezzatura fotografica e si è messo in viaggio col padre pensionato, girando mezza America e arrivando un paio di volte fino in Sud Africa, solo per scattare foto della Via Lattea. Alla fine ne ha fatte 37440, le ha unite insieme, e ha costruito un'unica gigantesca foto da 5000 megapixel di tutto il cielo notturno. Se volete perdervici, andate a questo link.

Asteroidi

Gli asteroidi del sistema solare possono non essere i corpi celesti più interessanti del cosmo (tranne quando c'è la possibilità che passino troppo vicini al nostro pianeta, o quando fanno piazza pulita dei dinosauri).

Però date un'occhiata a questo video. Mostra la progressione della scoperta di asteroidi dal 1980 a oggi. Ci sono parecchie cose interessanti da notare (e vi rimando a questo link per tutte le informazioni dettagliate). Per esempio, la direzione preferenziale delle prime scoperte, in direzione opposta al Sole. O come il numero di asteroidi scoperti aumenti vertiginosamente intorno agli anni novanta, quando le procedure per tenere sott'occhio queste grosse rocce spaziali sono state automatizzate. Ragion per cui il video parte un po' in sordina, ma diventa tutto un pim-pum-pam con il passare del tempo: arrivate alla fine, datemi retta.

I colori: i pianeti sono celesti (la Terra è la terza dal Sole, ma questo lo sapete già). Verdi sono gli asteroidi che stanno buoni buoni nella fascia tra Marte e Giove (che, verso la fine del video diventa affollata come il raccordo anulare nell'ora di punta). Gialli quelli che si avvicinano all'orbita terrestre e rossi quelli che arrivano a incrociarla. Ah: pare che là fuori ci siano un miliardo di asteroidi più grandi di 100 metri.

(Grazie a Claudio Costa per la segnalazione.)