Il satellite Planck dell'ESA scopre ammassi di galassie mai individuati prima d'ora

Dal Cor.Sera Scienze 11.01.2011 (versione online)

Lavoro in team sull'asse Bologna-Orsay. «Sfogliamo il firmamento come fosse un carciofo»

Quell'occhio (italiano) nello spazio
che svela gli ultimi segreti dell'universo

Il satellite Planck dell'Esa, un gioiello da 700 milioni, scopre ammassi di galassie mai individuati prima d'ora

 

La nuova mappa dell'universo tracciata grazie a Planck

E’ la fotografia dell’universo più dettagliata mai realizzata capace di rivelare mondi finora sconosciuti, una nuova visone del cosmo. A scattarla, sommando mesi di osservazioni, è stato il satellite Planck dell’Agenzia spaziale europea ESA con due strumenti: LFI, governato da Reno Mandolesi dell’Istituto nazionale di astrofisica a Bologna, e HFI da J. L.Puget dell’Institut d’Astrophysique Spatiale di Orsay (Francia). Il risultato è straordinario sia per l’insieme che mostra sia per i particolari che emergono dal buio cosmico e prima sconosciuti. Contemporaneamente trova risoluzione anche il mistero dell’ «emissione anomala a microonde» sulla quale da anni si concentravano senza successo gli astrofisici.

«CATALOGO» COMPLETO - La fotografia di Planck rivela una mappa del cielo che forma un catalogo visuale di migliaia di sorgenti freddissime rilevate grazie all’ampio spettro delle frequenze ora impiegate. «E’ il primo catalogo a tutto cielo a nove frequenze diverse, da 30 GHz a 857 GHz – precisa Reno Mandolesi – che racchiude le sorgenti della nostra galassia ed anche quelle extragalattiche. E’ un insieme di 15 mila sorgenti ed è un’assoluta novità che darà lavoro per anni a tutti i telescopi da Terra e dallo spazio».

GALASSIE IN EMBRIONE - Le immagini più impressionanti riguardano popolazioni di galassie che si stavano creando, degli embrioni insomma, da cui poi si generarono immense isole stellari mentre gli astri si coagulavano con una straordinaria velocità, da dieci a mille volte superiore a quella osservata nella nostra galassia. Queste isole celesti erano avvolte dalle polveri e solo grazie alle frequenze all’infrarosso si sono potute scoprire. «Così siamo riusciti a identificare 20 nuovi ammassi galattici, ammassi doppi, tripli e quindi di taglie gigantesche, mai intraviste in passato. Per il mistero delle emissioni anomale – continua Mandolesi - abbiamo finalmente visto con precisione di che si tratta: sono minutissimi granuli di polvere di dimensioni nanometriche che abbiamo ben misurato e analizzato nei loro spettri sciogliendo finalmente ogni enigma».

COME UN CARCIOFO - «Con Planck sfogliamo l’Universo come fosse un carciofo – aggiunge lo studioso bolognese con un’immagine chiarificatrice il lavoro effettuato con il satellite –. Abbiamo compiuto il primo sfoglio ed ora ci concentriamo sul secondo ancora più arduo e approfondito attraverso il quale riveleremo il volto dell’universo neonato appena 380 mila anni dopo il Big Bang da cui tutto ha avuto origine. E vedremo nei particolari ciò che fino adesso si poteva cogliere in modo incerto con altri satelliti».

SATELLITE FREDDO - Tutto ciò grazie al satellite più freddo mai costruito perché con diversi sistemi di raffreddamento (facendo ricorso anche all’elio liquido) la sua temperatura si mantiene a 230 gradi sotto lo zero centigrado mentre gli strumenti arrivano addirittura a cento millesimi di Kelvin. «Per la prima volta – spiega Enrico Saggese presidente dell’agenzia spaziale italiana ASI – gli strumenti di Planck oltre a ricevere la potenza dei segnali ne identificano anche la polarizzazione attraverso la quale si può decifrare lo sviluppo dell’universo. E il risultato è raccolto in nove mappe diverse ognuna delle quali relative alle diverse frequenze ricevute». La macchina è di straordinaria complessità e potrà lavorare ancora fino al 2012, cioè fino a quando le riserve di elio consentiranno il raffreddamento.

Il dettaglio di alcune delle galassie più antiche

SUCCESSO ITALIANO - «L’Esa – prosegue Saggese - ha bandito una gara per la realizzazione degli strumenti rivolgendosi a chi aveva la tecnologia in grado di realizzarli e un progetto con gli scienziati capaci di indagare le nuove frontiere. L’Esa scegliendo l’Italia e il gruppo di ricercatori italiani guidati da Reno Mandolesi sottolinea la nostra capacità tecnologica e scientifica. L’Asi si è fatta carico della realizzazione dello strumento LFI finanziato assieme all’Inaf e costato 50 milioni euro. Nello stesso tempo abbiamo anche costruito una parte dello strumento francese. E’ stato un investimento nell’alta tecnologia che ora genera grandi scoperte scientifiche e permette ai nostri ricercatori di essere all’avanguardia. E’ solo in questo modo, cioè offrendo opportunità di alto livello in patria, che si evita la fuga dei cervelli. In secondo luogo bisogna riconoscere che senza innovazioni tecnologiche la scienza non può progredire». Il satellite Planck dell’Esa costato 700 milioni di euro è stato costruito da Thales Alenia Space nelle sedi di Cannes, di Torino e di Milano. Tra gli scienziati alcuni sono dell’università di Roma mentre a Trieste Andrea Zacchei dell’Inaf è responsabile del Data Processing Centre italiano dove sono raccolti i dati e che sono aperti e disponibili a tutta la comunità scientifica.

La particella che confuta Dio.

A Ginevra tra gli scienziati italiani che guidano tutti i progetti del Cern

«Questo è l'attimo (possibile)
in cui nacque l'Universo»

Bosone di Higgs, il primo indizio dal superacceleratore Lhc

(dal Corriere Scienze)

GINEVRA - La «particella di Dio» ha già un volto. «Potrebbe essere proprio il bosone di Higgs che cerchiamo» dice Guido Tonelli a capo dell'esperimento Cms, uno dei quattro installati nell'anello del superacceleratore Lhc al Cern di Ginevra. «Il segnale che abbiamo raccolto ha tutte le caratteristiche teorizzate - aggiunge Tonelli -. Una coppia di bosoni Z decadono e ciascuno emette due muoni. L'evento è stato ricostruito nei dati raccolti fino al mese di ottobre. Per la ricerca del bosone di Higgs si cercano, appunto, eventi con quattro muoni di questo tipo che però devono presentarsi in un numero ben maggiore. Quelli identificati sono troppo pochi e quindi sono considerati un fondo di misura. Però ciò che abbiamo visto ad un livello di energia di 200 GeV ci dice che siamo sulla strada giusta. E questo è importante per arrivare a destinazione».

Qualcosa di simile è stato rilevato pure nell'esperimento Atlas di Fabiola Gianotti, sempre all'Lhc, e anche al Tevatron americano. «Questo è uno dei tanti risultati già ottenuti nei mesi scorsi - nota Gianotti - i quali ci hanno mostrato, in brevissimo tempo, cioè nell'anno di attività dopo la riparazione dal guasto dell'autunno 2008, tutta la fisica conosciuta». Dal 6 dicembre il superacceleratore ginevrino è stato spento per un paio di mesi di manutenzione e così siamo potuti scendere nelle caverne degli esperimenti a cento metri di profondità. Finora l'energia massima raggiunta negli scontri fra le nuvole di protoni all'interno dell'anello è di 7 TeV, cioè la metà della potenza massima per la quale è stato progettato. «Ma il risultato già ottenuto - spiega Tonelli - è stato così importante e significativo che ci ha spinto a cambiare tutti i programmi di lavoro stabiliti. In pratica ci siamo resi conto che molti obiettivi potranno essere raggiunti a questo livello di energia o poco più, ad esempio 7,1 TeV, che è quello che si farà alla riaccensione».

Tonelli e Gianotti fanno parte dei 600 scienziati italiani dell'Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) impegnati con la nuova macchina destinata a riprodurre le condizioni dell'Universo una frazione di secondo dopo il big bang dal quale ogni cosa ha avuto origine. Tutti i quattro esperimenti allestiti sull'anello sono diretti da italiani. Paolo Giubellino governa l'esperimento Alice e Pier Luigi Campana l'esperimento Lhcb. Lo stesso acceleratore con magneti superconduttori è stato costruito sotto la guida di Lucio Rossi. Inoltre, anche il direttore di tutta la ricerca del Cern, Sergio Bertolucci, è un fisico italiano. Insomma, la predominanza internazionale dei nostri scienziati delle alte energie è riconosciuta sul campo: alla guida degli esperimenti, infatti, si è eletti direttamente dai ricercatori del gruppo e sono complessivamente seimila di ogni nazionalità quelli coinvolti da Lhc. Tra loro c'è persino un migliaio di americani, invertendo, nella fisica, il flusso che di solito vede gli europei andare oltre Atlantico.

Ma intanto si sta già lavorando per migliorare le capacità di Lhc, potenziandole da 5 a dieci volte rispetto ad oggi. Il programma è stato appena approvato dal Consiglio del Cern e si è impegnati nella realizzazione dei primi elementi. «Sostituiremo alcune parti attuali - precisa Lucio Rossi - con altre di tecnologia più avanzata in modo da aumentare la cosiddetta luminosità dell'acceleratore, vale a dire il numero di collisioni che possono avvenire ogni secondo nello scontro tra i protoni. Questo significa accrescere considerevolmente le possibilità di scoperta. I primi prototipi dei nuovi elementi dell'anello saranno pronti nel 2013; poi si procederà alla costruzione di trenta magneti che rimpiazzeranno nel 2020 altrettanti vecchi elementi».
I test, iniziati lo scorso mese, fanno ricorso al nuovo superconduttore niobio-tre-stagno con il quale si è fabbricato un primo piccolo magnete.
Il tempo corre veloce al Cern, ormai diventato il più importante centro di ricerche nucleari del mondo; un primato che rimarrà tale presumibilmente per almeno un ventennio, grazie anche ai miglioramenti in corso.

Giovanni Caprara
21 dicembre 2010

Hawking: "Non fu Dio a creare l'universo"

(da Repubblica Scienze 3 settembre 2010)

La teoria nel nuovo libro dello scienziato: "Il Big Bang deriva solo dalle leggi della fisica". Molte reazioni dei teologi, dopo questo annuncio, alla vigilia della visita del Papa - dal nostro corrispondente Enrico Franceschini.

Hawking: "Non fu Dio a creare l'universo"

LONDRA - L'universo ha bisogno di un Creatore? "No". La perentoria risposta arriva dal professor Stephen Hawking, l'astrofisico più famoso del mondo, considerato da molti l'erede di Newton, del quale ha per così dire ereditato la prestigiosa cattedra all'università di Cambridge. In un nuovo libro che esce in questi giorni, l'autore del best-seller internazionale Dal Big Bang ai buchi neri sostiene, sulla base di nuove teorie, che "l'universo può essersi creato da sé, può essersi creato dal niente" e dunque "non è stato Dio a crearlo".

La sua affermazione occupava ieri tutta la prima pagina del Times di Londra, come una sfida, l'ennesima, della scienza alla religione. "Così come Darwin ha smentito l'esistenza di Dio con la sua teoria sull'evoluzione biologica della nostra specie", commenta Richard Dawkins, biologo difensore dell'ateismo, "adesso Hawking la nega anche dal punto di vista della fisica". Nel suo libro più famoso, l'astrofisico aveva cercato di spiegare che cosa accadeva "prima" del Big Bang, ossia prima che nascesse il tempo, lasciando il quesito irrisolto. Il capitolo conclusivo conteneva un ragionamento che alcuni interpretarono come l'idea che Dio non fosse incompatibile con una comprensione scientifica dell'universo: scoprire cosa c'era prima Big Bang, arrivare a una "completa teoria" dell'universo - scriveva Hawking - "sarebbe il più grande trionfo della ragione umana, perché a quel punto conosceremmo la mente di Dio".

Ma nella sua nuova opera, intitolata The Grand Design (Il grande disegno o progetto) e scritta insieme al fisico americano Leonard Mlodinow, lo scienziato offre la risposta: anziché essere un evento improbabile, spiegabile soltanto con un intervento divino, il Big Bang fu "una conseguenza inevitabile delle leggi della fisica". Scrive Hawking: "Poiché esiste una legge come la gravità, l'universo può essersi e si è creato da solo, dal niente. La creazione spontanea è la ragione per cui c'è qualcosa invece del nulla, il motivo per cui esiste l'universo, per cui esistiamo noi". Nel libro, lo studioso predice inoltre che la fisica è vicina a formulare "una teoria del tutto", una serie di equazioni che possono interamente spiegare le proprietà della natura, la scoperta considerata il Santo Graal della fisica dai tempi di Einstein.

E' tuttavia la sua asserzione che Dio non ha creato l'universo, e dunque non esiste, a suscitare eco e polemiche. "Se uno ha fede", osserva il professor George Ellis, docente di matematica applicata alla University of Cape Town, "continuerà a credere che sia stato Dio a creare la Terra, l'Universo o perlomeno ad accendere la luce, a innescare il meccanismo che ha messo tutto in moto, prima del Big Bang o del presunto nulla che lo ha preceduto". Ma il campo dell'ateismo accoglie la pubblicazione del libro di Hawking come una vittoria della ragione e della scienza, da celebrare a due settimane dalla visita in Inghilterra di papa Benedetto XVI, che non sarà per niente d'accordo con Hawking.

Nel nuovo libro, l'astrofisico rivela che il riferimento alla "mente di Dio" nel suo precedente volume sul Big Bang era stato male interpretato. Hawking non ha mai creduto che scienza e religione fossero conciliabili. "C'è una fondamentale differenza tra la religione, che è basata sull'autorità, e la scienza, che è basata su osservazione e ragionamento", conclude. "E la scienza vincerà perché funziona".

(03 settembre 2010)