Research Blogging - Astronomy - Italian

Tranquilli, la materia oscura è ancora tra noi

2012-05-23T16:02:02Z

ESO / L. Calçada Ricordate quando vi ho raccontato che, in base a quello che crediamo di sapere su come è fatto l'universo, dovremmo essere immersi in un mare di particelle di materia oscura? Be', dopo una settimana esce un comunicato stampa dell'ESO che più o meno dice: non è vero niente. Cioè, non è che all'ESO abbiano letto il mio post: più semplicemente, un gruppo di astronomi, osservando il movimento di qualche centinaio di stelle in un raggio di 13 mila anni-luce intorno al Sole, ha concluso che il movimento non è compatibile con quello che ci si aspetterebbe in presenza di grandi quantità di materia oscura. (Ricordiamo che la materia oscura non si vede, quindi bisogna desumerne la presenza studiando l'effetto della sua gravità sulla materia visibile.) Secondo il primo autore dello studio: "La quantità di massa che deriviamo si accorda bene con quello che vediamo - stelle, polvere e gas - nella regione intorno al Sole", dice il capo dell'equipe Christian Moni Bidin (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Cile). "Ma questo non lascia spazio per l'altro materiale - la materia oscura - che ci aspettavamo. I nostri calcoli mostrano che avrebbe dovuto apparire in modo molto chiaro nelle nostre misure. Ma non c'era proprio!". Accidenti! Ma questo è "un duro colpo alle teorie sulla materia oscura"! Lo dice il titolo del comunicato stampa e lo hanno detto tutti quelli che hanno ripreso la notizia nei giorni seguenti. Roba forte, rivoluzionaria: e allora perché, mi chiederete, non ne ho parlato sul blog? Semplice. Perché non è vero. Mi spiego meglio. Da un lato ci sono decenni di evidenze indipendenti che fanno pensare che la materia oscura ci sia. Dall'altro c'è uno studio che trova un risultato in apparente contraddizione con la presenza di materia oscura. Basta un singolo risultato a smentire tutti i risultati precedenti? Assolutamente no. La scienza non funziona così. Se c'è un risultato anomalo, d'accordo, lo si prende sul serio (sempre che venga da studiosi affidabili), ma poi si prova a capirlo meglio, e possibilmente a riprodurre le stesse conclusioni con una analisi indipendente. La storia dei neutrini dovrebbe aver insegnato qualcosa, o no? Francamente sono sempre più annoiato, come lettore, dalle esagerazioni di molti comunicati stampa e dal copia-e-incolla a pioggia che ne segue. Fortunatamente, su questo blog non ho obblighi di nessun tipo, non devo inseguire la notizia, e posso prendermi il lusso di parlare solo di cose che mi convincono. Questa non era una di quelle, quindi ho aspettato. E il tempo, a quanto pare, mi ha dato ragione. L'altro giorno è uscito un altro studio che mette seriamente in discussione le assunzioni del lavoro precedente, e quindi le sue conclusioni. Per la precisione: "Mostriamo che il risultato non è corretto e che deriva dall'assunzione non valida che la velocità media azimutale dei traccianti stellari sia indipendente dal raggio galattocentrico a tutte le altezze [...] Usando l'approssimazione corretta [...] troviamo che i dati implicano una densità di materia oscura [...] completamente consistente con le stime standard di questa quantità." Al di là del gergo tecnico, il succo dovrebbe essere chiaro per tutti. Come direbbero in un poliziesco americano: circolare prego, tutto a posto, non c'è niente da vedere. --- C. Moni Bidin, G. Carraro, R. A. Mendez, & R. Smith (2012). Kinematical and chemical vertical structure of the Galactic thick disk II. A lack of dark matter in the solar neighborhood preprint arXiv: 1204.3924v1 Jo Bovy, & Scott Tremaine (2012). On the local dark matter density preprint arXiv: 1205.4033v1...

C. Moni Bidin, G. Carraro, R. A. Mendez, & R. Smith. (2012) Kinematical and chemical vertical structure of the Galactic thick disk II. A lack of dark matter in the solar neighborhood. preprint. arXiv: 1204.3924v1

L'universo ha avuto un'origine?

2012-05-08T04:38:03Z

Un paio di settimane fa è apparso su ArXiv un articolo di Audrey Mithani e Alexander Vilenkin intitolato "Did the universe have a beginning?". Chiedersi se l'universo abbia avuto un inizio oppure esista da sempre è interessante - anche se a mio parere le implicazioni filosofiche e teologiche della questione sono sopravvalutate, come ho provato a spiegare in altre occasioni. Nel modello classico del big bang il tempo e lo spazio hanno origine in un preciso istante nel passato: ma questo scenario presenta dei problemi, tanto per cominciare la presenza di una singolarità iniziale - ovvero uno stato fisico descritto da parametri che assumono valori infiniti. E questa non è una bella cosa. Per fortuna, la visione moderna è più sofisticata: ci limitiamo a descrivere l'evoluzione dell'universo osservabile a partire da uno stato di energia estremamente grande, ma non infinita, avvenuto circa 13,7 miliardi di anni fa (cosa di cui abbiamo prove sperimentali), e tutto fila liscio da quel momento in poi. Resta però da capire cosa abbia portato l'universo ad assumere proprio quello stato iniziale. Per rispondere a questa domanda sono state proposte varie ipotesi. Quella comunemente accettata è che la condizione di partenza sia stata preparata da una precedente fase di durata brevissima, chiamata inflazione. Secondo i modelli teorici, l'inflazione avviene in modo naturale a partire da uno stato preesistente che i fisici chiamano "vuoto" e che può essere assimilato concettualmente all'assenza di materia (ma attenti a non confonderlo con il nulla). Il meccanismo che fa scaturire l'inflazione dal vuoto è talmente logico che si è giunti a concludere che una cosa del genere possa addirittura essere avvenuta non una ma innumerevoli volte, dando luogo alla cosiddetta inflazione eterna. Secondo questo scenario, il nostro universo sarebbe solo una delle tante manifestazioni "locali" di un fenomeno molto comune - una "bolla" di spaziotempo in espansione da un tempo finito - ma il "vero" universo potrebbe esistere da sempre. Un altro scenario che prevede che l'universo esista da sempre è quello ciclico, in cui l'universo attraversa fasi di espansione seguite da un collasso, a cui fa seguito una nuova espansione, e così via (chiamatelo eterno ritorno, se vi piace Nietzsche). Insomma, per la cosmologia moderna il problema dell'origine del nostro universo può essere in qualche modo ridotto a un episodio nell'ambito di un contesto molto più ampio. L'articolo di Mithani e Vilenkin dimostra però che, in realtà, nessun modello del genere può essere esteso a un tempo infinitamente lontano nel passato. In poche parole, quando provate a estrapolare indietro nel tempo l'evoluzione dell'universo, arrivate a un punto in cui non potete proseguire oltre. La dimostrazione di Mithani e Vilenkin è piuttosto tecnica, ma il succo è questo: nessuno dei modelli proposti per aggirare la questione dell'origine funziona quando si prova a spingerlo indietro a tempi arbitrariamente remoti. Naturalmente, questo non significa che non si possa inventare qualche altro modello che possa farlo, né che tutti questi modelli descrivano accuratamente quello che avviene nella realtà (sempre ammesso che abbia senso chiedersi cosa è avvenuto prima dell'origine del nostro universo, l'unico che possiamo investigare scientificamente). In ogni caso, qualche giorno dopo è apparsa sempre su ArXiv una nota di Leonard Susskind che commenta lo studio di Mithani e Vilenkin e che sostanzialmente dice: ok, è vero, con quei modelli non potete andare indietro arbitrariamente; ma ai fini pratici, potete andare indietro talmente tanto che è come se l'universo fosse esistito da sempre (ovvero, nessuna osservazione potrà convincervi del contrario). -- Audrey Mithani & Alexander Vilenkin (2012). Did the universe have a beginning? preprint arXiv: 1204.4658v1...

Audrey Mithani, & Alexander Vilenkin. (2012) Did the universe have a beginning?. preprint. arXiv: 1204.4658v1

La teoria del vuoto

2012-05-07T11:25:00Z

Su tumblr, uno dei miei lettori, frankietwohats, mi ha posto la seguente questione: Can I ask you a random question? I can't remember the name of a theory that argued that the universe wasn't expanding, but instead was stretching. Do you happen to know of it/it's name? It came up in conversation today (well, universe expansion did) and I want to look into it more. Non so se la teoria cui faceva riferimento fosse quella che ho scovato su Google, ma ora passo a proporvi la versione in italiano della risposta che gli ho fornito (versione breve, ma non tanto, su tumblr; versione lunga su Doc Madhattan). Ciò che ho trovato, infatti, riguarda la così detta teoria del vuoto (void theory), che viene così descritta da Esther Inglis-Arkell su io9: C'è stato un tempo in cui la Terra era considerata il centro dell'universo. Poi è stata scalzata via dal sole, e da allora il mantra degli astronomi è stato: Non siamo niente di speciale. La parte di universo nella quale risiede la Terra non può essere differente rispetto a un'altra parte. Non è unica, on straordinaria, o fuori dall'ordinario. La teoria del vuoto contraddice tutto ciò. Invece di sedersi su una parte tipica dell'universo, la Terra si trova in una parte inusualmente vuota: un vuoto. L'universo non si sta espandendo a causa di una qualche forza misteriosa. Semplicemente quando la luce viaggia da una parte più densa dell'universo in un vuoto, è alterata in modo da far apparire l'universo in espansione. Poiché questa espansione è la stessa quando osservata da ogni parte della Terra, la Terra deve essere prossima al centro di questo vuoto. Improvvisamente, l'universo osservabile è nuovamente geocentrico. Vediamo, ora, cos'è (dal punto di vista delle pubblicazioni scientifiche) questa teoria del vuoto. Innanzitutto, seguendo Clifton, Ferreira e Land(1), bisogna ricordare un attimo i due principi su cui si basa la nostra visione dell'universo: lo spaziotempo è un'entità dinamica, che obbedisce alle equazioni di Einstein; e l'universo è omogeneo e isotropo su grandi scale, che poi è la generalizzazione del principio di Copernico che dice che la Terra non è in una posizione centrale e particolarmente favorita. Ora, l'esatta soluzione delle equazioni di Einstein fu fornita dallo spaziotempo di Lemaitre-Tolman-Bondi \[\text{d} s^2 = -\text{d} t^2 + \frac{Y'^2}{1-K} \text{d} r^2 + Y^2 \text{d} \Omega\] In questo modello ci sono quattro parametri liberi: la densità dell'origine, la densità e il raggio del punto centrale, e il raggio cui corrisponde lo spaziotempo di Einstein-de Sitter(2). Invece il modello del vuoto: è completamente specificato dal profilo radiale, dal valore odierno della costante di Hubble $H_0$ nel centro del vuoto, dalla densità di radiazione, che è fissata dalla temperatura media della radiazione cosmica di fondo, $T_0 = 2.725K$, e dalla frazione barionica $f_b = \frac{\rho_b}{\rho_m}$. All'esterno del vuoto si va asintoticamente allo spaziotempo di Einstein-de Sitter.(2) (la curvatura di tre differenti tipi di vuoto) Dalla bibliografia dei primi due articoli fin qui utilizzati(1, 2), possiamo estrarre alcuni interessanti lavori riguardo il modello del vuoto. Uno dei più vecchi sembra essere quello di Celerier riguardo un modello inomogeneo costruito proprio a partire dallo spaziotempo di Lemaitre-Tolman-Bondi con una costante cosmologica pari a zero(3). Un modello non così diverso (anch'esso parte dallo spaziotempo di Lemaitre-Tolman-Bondi) è quello sviluppato da Alnes, Amarzguioui, Gron(4). Nel modello c'è una transizione continua tra l'interno poco denso e le regioni esterne. Quindi consideriamo un modello di universo dominato da polvere isotropica ma inomogenea, dove l'inomogeneità è sfericamente simmetrica.(4) E se il nostro universo è omogeneo, possiamo dedurre il tempo di evoluzione dell'espansione cosmica semplicemente a partire dalle osservazioni, poiché il tasso di espansione dipende solo dal tempo. Quindi, se il tasso di espansione dedotto dalle osservazioni delle supernove è più grande per bassi redshift che per quelli più alti, questo deve essere attribuito all'accelerazione cosmica in un universo omogeneo, mentre nel nostro caso può semplicemente essere la conseguenza di una variazione spaziale, con il tasso di espansione maggiore a noi più vicino.(4) Alexander, Biswas, Notari e Vaid hanno invece sviluppato un modello del vuoto minimale with minimal length scale and underdensity contrast that is required to give a consistent ﬁt to the supernovae data.(5) I risultati del gruppo sembrano positivi: We ﬁnd that the Minimal Void (MV) model can consistently account for the combination of the Type Ia supernovae, WMAP 3rd year, BBN constraints (...) The MV model can accommodate reasonably all of the data considered, although the fits are not as good as the concordance model.(5) C'è però un piccolo problema: D'altra parte abbiamo visto che il vuoto minimale ha qualche problema con l'oscillazione acustica barionica (Baryon Acoustic Oscillations, BAO)(5) E questo è anche uno dei problemi più seri che Zibin, Moss, e Scott hanno scovato andando ad esaminare i modelli del vuoto: infatti BAO pone dei forti vincoli a questo modello alternativo all'energia oscura(2). Le conclusioni del lavoro(2) non sono così ottimistiche riguardo il futuro dei modelli del vuoto, e lo stesso Zibin afferma nel comunicato stampa diffuso da EurekaAlert (via Universe Today): I modelli del vuoto sono terribili nello spiegare i nuovi dati, ma il modello standard sull'energia oscura lavora molto bene. Che non è molto differente dal commento che si può leggere sul New Scientist Space Blog: I risultati di Clifton sono molto speculativi(1) - non c'è alcuna forte evidenza che suggerisce che viviamo in un vuoto, né dell'esistenza di un vuoto con un accordo molto grande e fattibile con il modello standard della cosmologia. E anche se la teoria del vuoto riesce a dare conto delle osservazioni delle supernove, non riesce a spiegare le ulteriori evidenze a favore dell'energia oscura provenienti dalla radiazione cosmica di fondo, la radiazione archeologica del Big Bang. Migliori osservazioni di più supernove - per esempio dall'esperimento proposto SNAP - potrebbero aiutare la teoria dalla misura di come il tasso di espansione dell'universo è cambiato attraverso la storia cosmica. Vorrei però concludere con le parole di Clifton stesso: Sono stati invocati due paradigmi molto differenti per spiegare l'attuale osservazione di un universo apparentemente in accelerazione, in base all'accettazione o al rigetto del principio copernicano. Abbiamo mostrato che negli anni a venire sarà possibile distinguere sperimentalmente tra questi due scenari, consentendoci di testare sperimentalmente il principio copernicano, come pure determinare la misura in cui l'energia oscura debba essere considerata un ingrediente necessario dell'universo.(1) Solo future osservazioni potranno confermare lo scenario attualmente più gettonato, quello di un universo composto a maggioranza di materia ed energia oscure, o magari un universo fatto di vuoti o un qualche altro scenario. (1)...

Clifton, T., Ferreira, P., & Land, K. (2008) Living in a Void: Testing the Copernican Principle with Distant Supernovae. Physical Review Letters, 101(13). DOI: 10.1103/PhysRevLett.101.131302

Zibin, J., Moss, A., & Scott, D. (2008) Can We Avoid Dark Energy?. Physical Review Letters, 101(25). DOI: 10.1103/PhysRevLett.101.251303

Alnes, H., Amarzguioui, M., & Grøn, �. (2006) Inhomogeneous alternative to dark energy?. Physical Review D, 73(8). DOI: 10.1103/PhysRevD.73.083519

Alexander, S., Biswas, T., Notari, A., & Vaid, D. (2009) Local void vs dark energy: confrontation with WMAP and type Ia supernovae. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 2009(09), 25-25. DOI: 10.1088/1475-7516/2009/09/025

L’universo secondo Stalin

2012-05-06T17:36:58Z

La cosmologia, scienza inevitabilmente destinata a toccare le questioni fondamentali dell’origine e della fine dell’universo, e quindi ideologicamente sensibile, fu oscurata per più di un decennio nell’URSS durante la guerra fredda perché non conforme all'interpretazione sovietica del materialismo dialettico e sospettata di favorire la religione....

Helge Kragh. (2012) The Universe, the Cold War, and Dialectical Materialism. Manuscript submitted to the journal Centaurus. arXiv: 1204.1625v2

La materia oscura nell'anello

2012-04-28T12:33:00Z

Basandosi su dati analizzati dagli stessi ricercatori del Fermilab(4), Christoph Weniger(5), ricercatore indipendente, ha suggerito l'esistenza di alcuni segnali anomali che potrebbero essere dovuti alla presenza della materia oscura. Non preoccupatevi, però: non sono segnali che dimostrano che la materia oscura(1) è stata trovata in laboratorio, ma possibili osservazioni dirette dovute al Fermi Large Area Space Telescope, in pratica un telescopio costruito da fisici delle alte energie (che ce ne sono anche nel campo dell'astronomia e dell'astrofisica). In effetti le anomalie riscontrate da Weniger si trovano, ma meno evidenti, già nell'articolo della collaborazione (Fermi LAT), ma non sono così statisticamente rilevanti come quelle mostrate nel recente preprint. Considerando che non c'è nessuno che conosce meglio l'esperimento di chi lo ha condotto e costruito (nonostante ciò che è successo con OPERA, è questa la norma), risulta piuttosto difficile ritenere che un ricercatore indipendente sia riuscito a scovare un qualche effetto sfuggito a chi ha lavorato al Fermi LAT, soprattutto considerando quanto questo genere di esperimenti siano altamente sofisticati. Certo non si può escludere a priori che Weniger abbia torto: il suo preprint (che immagino sottoporrà a una rivista di settore, se non l'abbia già fatto), in un certo senso sembra voler andare nella direzione di un esame più attento di quei dati particolari e della regione di energia che sembrano puntare (intorno ai 125 GeV). D'altra parte 8 mesi fa circa tre teorici del CERN, Gian Francesco Giudice, Ben Gripaios e Rakhi Mahbubani proposero un preprint piuttosto interessante, di recente pubblicato da Physical Review D(6), dove proponevano alcuni procedimenti per rilevare tracce di materia oscura all'interno di LHC! What a fillip it would be if the Dark Matter that abounds in the heavens could be manufactured here on Earth, at the LHC.(6) Dal punto di vista del Modello Standard, una particella di materia oscura potrebbe essere considerata come un singoletto(2) neutro rispetto al colore a alla carica elettrica, altrimenti sarebbe già stata prevista all'interno del Modello Standard stesso, e quindi a tutti gli effetti invisibile alla rilevazione diretta da parte di LHC, a meno di non rilevare dei processi con dell'energia mancante. Questi però potrebbero in ogni caso essere rilevati e spiegati senza necessariamente essere dovuti alla presenza della materia oscura. Il problema, quindi, diventa associare queste tracce di energia mancante con la materia oscura. Un modo può essere misurare le proprietà di queste particelle invisibili, estraendo quelle necessarie per un confronto con le osservazioni cosmologiche. In particolare si può estrarre la così detta relic density, che i tre ricercatori suppongono possa essere collegata con l'interazione debole. Ad ogni modo, il cuore della proposta è tutto qui: Our proposal is simply to count the number of invisible particles in missing energy events. To begin with, our system of counting will be loosely based on the "one-two-many" system of the Amazonian Piraha tribe(3), but simplified to "one-many". That is, we propose to try to establish that invisible particles are being multiply produced in events.(6) E tutto questo, che può anche essere semplificato come una strategia che cerca di identificare le osservabili fisiche strettamente dipendenti dal numero di particelle invisibili presenti nel processo rilevato, dovrebbe essere più che sufficiente per stabilire la simmetria alla base della materia oscura. Infatti, per avere la speranza di riuscire a scrivere un modello matematico efficace per descrivere la materia oscura, uno dei punti più importanti è riuscire a scegliere la simmetria più opportuna, e questa proposta ha certo almeno il merito di porsi e provare a risolvere la questione. Il passo successivo è, poi, convincersi che le particelle di materia oscura sono associate con i processi contenenti più di una particella invisibile. Supponiamo che la particella di materia oscura sia più leggera dei quark di un protone, così da poter considerare i quark come dei singoletti. Allora protoni e coppie di protoni sono stati di singoletto che vengono prodotti nelle collisioni che avvengono lungo l'anello di LHC. Se si riuscisse a produrre un non-singoletto di materia oscura, allora lo stato finale dovrebbe contenere una particella che non è singoletto. Questa sarebbe ancora una particella di materia oscura, ma potrebbe anche essere una particella diversa. Se è diversa, e se è visibile e stabile alle scale di osservazione dell'acceleratore, allora non si vedrebbe una produzione multipla di particelle invisibili, ma la traccia di una particella carica. Quindi gli unici processi che, in questo scenario, sarebbero associabili facilmente alla materia oscura sono proprio quelli con una produzione multipla di particelle invisibili. Vi risparmio i calcoli cinematici e i grafici prodotti con simulazioni montecarlo realizzati dai tre teorici, che prendono in considerazione varie ipotesi (come ad esempio particelle invisibili prive di massa). Ad ogni modo si può ulteriormente migliorare e sviluppare la proposta già semplicemente partendo da alcuni punti evidenziati dagli stessi ricercatori: prendere in considerazione più osservabili rispetto a quelle utilizzate da Giudice, Gripaios e Mahbubani; si dovrebbe poi affrontare il problema dei processi apparentemente identici o dell'eventuale presenza di radiazione iniziale; e c'è poi da capire quanto la topologia dell'esperimento influenzerebbe questo genere di risultati. E infine: even though we have yet to see evidence for new, invisible particles produced at the LHC, now would seem to be the ideal time for experiments to validate and refine our proposal, by counting the neutrinos which certainly have been abundantly produced in various SM processes(6) Comunque la si voglia prendere questa ricerca, comunque si riveli la proposta (corretta, errata o comunque sulla giusta direzione), al momento ha sicuramente un merito: quello di ricordare che, nella ricerca sulla natura della materia oscura, LHC può e deve giocare un ruolo di primaria importanza. (1) La scoperta della materia oscura avvenne grazie all'applicazione del teorema del viriale fatta da Zwicky nella seconda metà degli anni '30 del XX secolo(7): grazie all'uso di un teorema della fisica classica, l'astronomo riuscì a determinare che la velocità di rotazione delle galassie era compatibile con un contenuto di massa superiore a quello osservato. Il teorema del viriale, il cui nome deriva dal latino vis, forza, energia, afferma che in un sistema di $N$ particelle che si muovono in una regione limitata di spazio, la cui energia cinetica totale sia $T$, vale la relazione \[\left\langle T \right\rangle = - \sum_{k=1}^N \left\langle \vec F_k \cdot \vec r_k \right\rangle\] dove le medie, rappresentate dalle parentesi $\langle \cdots \rangle$, sono calcolate nel tempo, $\vec F_k$ è la forza che agisce sulla $k$-sima particella, $r_k$ la posizione della $k$-sima particella. Nel caso in cui le particelle siano soggette a un potenziale gravitazionale, dal teorema del viriale segue che: \[2 \left\langle T \right\rangle = - \left\langle U \right\rangle\] Da qui si capisce come Zwicky ebbe l'idea di applicare, nella terza sezione del suo articolo, il teorema agli ammassi, in particolare a quello della Chioma (ammasso della chioma) Determinò, poi, la seguente disequazione: \[M > \frac{R \left\langle v^2 \right\rangle}{5G}\] dove $M$ è la massa totale dell'ammasso, $R$ il suo raggio (o comunque il raggio della sfera che racchiude la massa dell'ammasso, ritenuto uniforme), $v$ la velocità mediata sulla massa e sul tempo, $G$ la costante di gravitazione universale. (2) Prendiamo due particelle di spin semi-intero. Se le combiniamo tra loro possiamo trovare o uno di tre differenti stati di spin totale 1, detti stati di tripletto, o uno stato di spin 0 detto di singoletto. Qualunque combinazione di numeri quantici che ci porta a uno stato come quello di spin totale 0 è detto stato di singoletto. (3) Peter Gordon, Numerical Cognition Without Words: Evidence from Amazonia. Science 306, 496 (2004) (pdf) (4)...

Abdo, A., Ackermann, M., Ajello, M., Atwood, W., Baldini, L., Ballet, J., Barbiellini, G., Bastieri, D., Bechtol, K., Bellazzini, R.... (2010) Fermi Large Area Telescope Search for Photon Lines from 30 to 200 GeV and Dark Matter Implications. Physical Review Letters, 104(9). DOI: 10.1103/PhysRevLett.104.091302

Giudice, G., Gripaios, B., & Mahbubani, R. (2012) Counting dark matter particles in LHC events. Physical Review D, 85(7). DOI: 10.1103/PhysRevD.85.075019

Zwicky, F. (1937) On the Masses of Nebulae and of Clusters of Nebulae. The Astrophysical Journal, 217. DOI: 10.1086/143864

Un bombardamento primordiale

2012-04-28T02:17:11Z

Fu più intenso di quanto pensassimo e colpì la Terra di Marco Cagnotti Sembrava che tutto si fosse calmato. Dal cielo non piovevano più asteroidi. Ma poi tutto riprese, perfino peggio di prima. Circa 3 miliardi di anni fa. Continua… (Corriere del Ticino) Bottke, W., Vokrouhlický, D., Minton, D., Nesvorný, D., Morbidelli, A., Brasser, R., [...]...

Bottke, W., Vokrouhlický, D., Minton, D., Nesvorný, D., Morbidelli, A., Brasser, R., Simonson, B., & Levison, H. (2012) An Archaean heavy bombardment from a destabilized extension of the asteroid belt. Nature. DOI: 10.1038/nature10967

Johnson, B., & Melosh, H. (2012) Impact spherules as a record of an ancient heavy bombardment of Earth. Nature. DOI: 10.1038/nature10982

Ma dov’è la materia oscura?

2012-04-21T00:58:07Z

Non da queste parti, sembra di Marco Cagnotti “I nostri risultati contraddicono i modelli accettati”. Christian Moni-Bidin, dell’Università di Concepcion, in Cile, è perplesso. Se lui e i suoi colleghi, tutti cileni, hanno ragione, il grattacapo non è da poco. Tant’è che lo scienziato aggiunge: “Il mistero della materia oscura è diventato ancora più misterioso”. [...]...

Due pianeti per Fomalhaut

2012-04-14T02:08:04Z

Tengono confinato un grande anello di polveri di Marco Cagnotti Ancora non è finito e già comincia a produrre risultati interessanti. E’ l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un enorme sistema di radiotelescopi situato nel deserto cileno, composto da 66 antenne e voluto dall’European Southern Observatory (ESO). Anzi, composto in futuro, perché nel momento in cui [...]...

Aaron C. Boley, Matthew J. Payne, Stuartt Corder, William Dent, Eric B. Ford, & Megan Shabram. (2012) Constraining the Planetary System of Fomalhaut Using HighResolution ALMA Observations. arXiv. arXiv: 1204.0007v1

La materia oscura dentro di noi

2012-04-11T05:56:02Z

Se l'universo è fatto per due terzi di materia oscura - come abbiamo ragione di credere - in questo momento io, voi, e tutto quello che ci circonda, siamo immersi in un via vai di particelle sconosciute, particelle che interagiscono con il resto della materia solo attraverso la forza di gravità e la forza nucleare debole (che si chiama debole per una ragione molto precisa: è debole). Il che significa che non ce ne rendiamo conto. Le particelle attraversano i nostri corpi, i muri, l'intero pianeta, e continuano per la loro strada praticamente indisturbate. Sono tante, ma non si vedono: si pensa che ce ne sia un alone gigantesco che avvolge tutta la nostra galassia, e che in realtà sia proprio questo alone invisibile, attraverso la sua gravità, a tenerla unita. Naturalmente, se il passaggio di queste particelle non lasciasse proprio nessuna traccia, non avremmo speranze di rivelarne direttamente l'esistenza. Ma le cose non stanno proprio così. Possiamo supporre che, di tanto in tanto, una di queste particelle passi abbastanza vicino al nucleo di un atomo da dargli un colpetto. E allora, se osserviamo attentamente molti atomi per molto tempo, facendo molto silenzio, magari possiamo accorgerci del colpetto, e capire che da quelle parti è passata una particella di materia oscura. È raro, ma può succedere. È per questo che i fisici costruiscono grossi rivelatori sotto terra, come al Gran Sasso, e si mettono pazientemente in attesa che succeda qualcosa. C'è in ballo un Nobel. Vabbe'. Ma uno può chiedersi: se queste particelle sono dappertutto, e passano anche attraverso i nostri corpi, non può capitare che il colpetto lo diano proprio al nucleo di un atomo della nostra milza o di una tibia o del cervello? Me lo sono chiesto spesso, e non mi sono mai messo lì a fare i conti (ma figurati), e invece avrei dovuto, perché se lo avessi fatto avrei potuto scriverci un articolo come questo, da cui viene fuori che la cosa non è così rara come uno potrebbe pensare. E insomma, viene fuori che nel corpo di un essere umano di massa media (70 kg) possono capitare in media dai cinque ai centomila urti all'anno tra particelle di materia oscura e atomi (soprattutto di ossigeno), a seconda di quale modello si ipotizza per la materia oscura. Il che significa fino a un urto al minuto. Mica poco. (Mentre scrivevo questa roba, ho cominciato a sentirmi formicolare.) -- Katherine Freese, & Christopher Savage (2012). Dark Matter collisions with the Human Body. ArXiv: 1204.1339v1...

Katherine Freese, & Christopher Savage. (2012) Dark Matter collisions with the Human Body. preprint. arXiv: 1204.1339v1

Come crescono i buchi neri

2012-04-07T02:03:56Z

Si nutrono soprattutto di stelle di Marco Cagnotti “A volte c’è il gas e a volte no. Ma le stelle ci sono sempre”: così Ben Bromley, dell’Università dello Utah, spiega la crescita dei buchi neri giganti. E proprio le stelle, secondo lui e i suoi collaboratori, sono il “cibo” preferito da questi giganti che si [...]...

Bromley, B., Kenyon, S., Geller, M., & Brown, W. (2012) BINARY DISRUPTION BY MASSIVE BLACK HOLES: HYPERVELOCITY STARS, S STARS, AND TIDAL DISRUPTION EVENTS. The Astrophysical Journal Letters, 749(2). DOI: 10.1088/2041-8205/749/2/L42