martedì 27 agosto 2013

Catturare un asteroide

Siccome la scienza non è fatta solo di nozioni e formule ma anche (e soprattutto) di applicare tali nozioni e formule ecco uno straordinario video della NASA. Le immagini che vedrete sono solo una ricostruzione di una futura missione programmata dal centro spaziale statunitense nella quale una navicella Orion dovrebbe partire dalla Terra alla volta di un asteroide per catturarlo nella sua orbita e poi prelevare un campione da riportare sul nostro pianeta per analizzarlo. Ma non vi anticipo niente poiché tutto il sapore suggestivo della missione è ben descritto dalle immagini (e dalla musica!) del video seguente. Preparate i popcorn.



P.S. Poi un giorno parleremo del perché, come si vede nel video, la navicella fa un giretto attorno alla Luna per acquistare energia (questa cosa si chiama Effetto Fionda).


lunedì 26 agosto 2013

Il Sole a spasso con Fido

Il sogno di tutti i bimbi, si sa, è avere un cane. Certo, esistono molte razze e a volte le richieste dei ragazzini sono impossibili da esaudire per un genitore.
A questi capricci non sfugge nemmeno il Sole il quale, per far capire che il sistema solare lo comanda lui, di cane ne ha più di uno.
I cani del Sole vengono chiamati così perché sembrano essere dei guardiani della nostra stella ma il nome propriamente scientifico di ogni cane è parelio. Siccome finora abbiamo solo parlato di questi cani adesso è proprio giunta l'ora di vederli.

Fonte: Peter Rosen

Prima di essere seri e spiegare di cosa si tratti dobbiamo assolutamente dire una cosa: spettacolo!
Ecco, dunque ora vediamo di capire meglio l'origine di questo fenomeno.
Cominciamo con il dire subito chi sono i colpevoli: sono i cristalli di ghiaccio presenti nell'atmosfera. Questi cristalli sono piatti e di forma praticamente esagonale e, a causa della gravità, cadono verso il terreno. Questo vuol dire che quando il Sole è basso all'orizzonte noi che osserviamo guardiamo il Sole attraverso tutti questi cristalli visti di taglio (tendono a cadere di piatto, come una foglia). E cosa accade? Accade il fenomeno della rifrazione per cui in pratica i raggi di luce provenienti dal Sole entrano nei cristalli di ghiaccio e a causa della differenti caratteristiche tra aria e ghiaccio (in gergo: a causa del differente indice di rifrazione il quale è un numero che descrive come i raggi cambiano direzione) la luce cambia direzione.

Fonte: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

Come riportato nella figura, eseguendo tutti i calcoli con tutti i numeri giusti, si trova che mediamente l'angolo di rifrazione è di circa 22°. Ho detto mediamente perché la luce è formata da differenti lunghezze d'onda e quindi si va da una deviazione di 21.54° per la luce blu e 22.37° per la luce rossa.
E quindi ecco spiegato perché si vede un anello attorno al Sole.
Ora spieghiamo perché ci sono i due cani, ovvero le due zone di massima concentrazione luminosa. Il motivo è già stato accennato: i cristalli sono piatti e cadono e inoltre tendono a cadere paralleli al terreno  a causa proprio della loro geometria (per lo stesso motivo per cui un foglio di carta A4 cade in orizzontale e non in verticale). 
Allora la luce è deviata di 22° gradi in tutte le direzioni ma vi è una preferenza per il piano orizzontale a causa di quello che abbiamo appena detto e quindi ecco arrivare i famosi...cani!
Dunque, cari bambini, quando la prossima volta supplicherete i vostri genitori di comprare un cane potrete usare una nuova scusa, ovvero che anche il Sole ne ha due!



venerdì 23 agosto 2013

Un oceano sotto la superficie di Europa?

L'universo è bello perché è vario, non c'è dubbio su questo. E ci sono luoghi inesplorati ancora da scoprire sicuramente. Ma non solo lontanissimi, anche vicinissimi addirittura sul pianeta Terra.
Poi ci sono quei luoghi a metà. Che non sono né vicini né lontani (astronomicamente parlando, ovviamente) ma che sono davvero difficili da esplorare. Un esempio? Ecco che vi mostro una foto:

Europa, uno dei satelliti di Giove.

Il nome di questo corpo celeste è davvero familiare: Europa. 

Europa è una delle tantissime lune di Giove. La sua scoperta è stata effettuata da Galileo Galilei il 7 Gennaio del 1610 insieme alle altre tre grandi lune Io, Callisto e Ganimede. Anzi in realtà l'8 Gennaio perché la sera prima Galileo non era riuscito a distinguere Io ed Europa.
Comunque al di là del nome e delle circostanze riguardanti la sua scoperta, Europa ha una grande importanza in termini astrofisica; anzi, una grande importanza in termini di ricerca di possibile vita extra-terrestre. Come mai? Partiamo dall'inizio. 

La superficie di Europa è uno strato di ghiaccio. Già questo di per sé è fantastico. Ma ancora più fantastica è la possibilità che al di sotto di questo strato di ghiaccio vi sia un oceano di acqua allo stato liquido approssimativamente alla temperatura di zero gradi centigradi, quindi condizioni favorevoli (almeno in principio) allo sviluppo di una qualche forma di vita come noi la conosciamo.
Per quanto riguarda la crosta di ghiaccio, essa è praticamente liscia, senza nessuna montagna o avvallamento. Le striature che si possono osservare anche dall'immagine di sopra sono probabilmente dovute al seguente motivo. Proprio come accade con la nostra Luna, Europa mostra sempre la stessa faccia a Giove; questo stress (in tutti sensi!) dovuto alla forze di marea che si generano tra Giove ed Europa sviluppa queste crepe. Cosa c'entra dunque che Europa mostra sempre la stessa faccia a Giove? C'entra perché partendo da questa ipotesi gli astrofisici riescono a riprodurre tramite modelli le stesse crepe che osserviamo.

Ora, siccome c'è questo oceano di acqua si cercano i pesci, letteralmente! 
Ah, un momento: come si fa a dire che c'è un oceano se non riusciamo a vederlo? La spiegazione bella, precisa, per esperti di queste cose è qui: http://www.sciencemag.org/content/289/5483/1340.
Per noi più profani il riassunto è il seguente: dai dati misurati da un attrezzo chiamato magnetometro (che appunto misura il campo magnetico) si è trovato che deve esserci uno strato che conduce elettricità. Questo insieme ad altre argomentazioni riportate nel link di sopra potrebbero indicare la presenza di un oceano al di sotto dello strato ghiacciato. Ora, non c'è bisogno di leggere l'articolo. Ho messo il link solo per dirvi: c'è un'ipotesi e c'è un motivo per cui questa ipotesi è venuta in mente a qualcuno.

Ma torniamo a noi: questo oceano ha l'aria di essere abbastanza freddo! Come si genera energia per tenere un eventuale ecosistema pieno di pesci o altra roba in vita? Anche per questo c'è un'idea e l'idea è legata ancora alle maree sviluppate da Giove che potrebbero quindi muovere le acque e quindi fornire energia termica. 
Probabilmente in futuro sentiremo ancora parlare di Europa e del suo oceano nascosto. E chissà, forse la prossima volta parleremo di nuovi pesci in questo blog!


giovedì 22 agosto 2013

Cos'è una nebulosa planetaria?

Ogni tanto in rete si trovano fantastiche, assolutamente fantastiche immagini di oggetti come questo:


Lasciamo due righe per lo stupore.


Bene, rieccoci. Come dicevo, la rete pullula di queste immagini. Ma di che si tratta?
Dunque, abbiamo a che fare con una cosiddetta nebulosa planetaria. Molto bene. Che roba è?
Dobbiamo fare qualche passo indietro. Precisamente prendere una stella. Non una molto grande (dove per molto grande si intende un centinaio di volte la massa del nostro Sole), piuttosto proprio una massiccia come il Sole. 
Ci sono parecchie cose che accadono ad una stella, anzi all'interno di una stella. Ci vorrebbe troppo tempo per raccontarle tutte e bene. Per questo ci concentreremo su quello che succede alla fine del ciclo vitale di una stella grande come il Sole. Beh, il risultato lo sapete già perché è proprio quello mostrato nell'immagine di apertura. Vediamo un po'. In soldoni quello che accade è che il Sole diventerà una stella gigante rossa e alla fine espellerà gli strati più esterni e rimarrà solo una stellina piccina chiamata nana bianca. 
Tutto ciò si può anche vedere nell'immagine. Infatti al centro vi è un puntino piccolo piccolo: quello è il resto del nucleo della stella! 
Perché il gas espulso si illumina? Questo è causato dai fotoni emessi dal resto del nucleo della (ormai) ex-stella, i quali sono emessi nella lunghezza d'onda dell'ultravioletto. Questi fotoni vanno a ionizzare gli atomi degli strati espulsi (Attenzione! La prossima è una frase che potrebbe spaziare nella meccanica quantistica!), cioè vanno ad eccitare gli elettroni del gas i quali, quando poi smettono di essere eccitati e tornano allo stato fondamentale di bassa energia emettono la luce (cioè i fotoni) che vediamo provenire dalla nebulosa.
Questa cosa ovviamente non può durare all'infinito. Infatti pian piano il nostro rimasuglio è destinato a diventare una nana bianca a tutti gli effetti. E siccome non vi sono più reazioni nucleari che sfornano fotoni, questo significa anche un raffreddamento inesorabile della nana bianca. Ad un certo punto dunque comincia ad esserci una certa mancanza di fotoni ultravioletti e quindi pur continuando ad espandersi nell'universo, il gas espulso diventa per noi invisibile e a quel punto potremo anche dire che non ci sono più i gas espulsi di una volta!
Ma perché ci servono i fotoni ultravioletti, potremmo chiederci a questo punto. Perché più la nana bianca si raffredda più produce fotoni di bassa energia. Ma più l'energia è bassa è più diventa difficile eccitare e/o ionizzare gli atomi del gas espulso che si espande. Per esempio prendiamo l'idrogeno che è l'atomo più semplice possibile con un protone nel nucleo e un elettrone in giro attorno a tale nucleo: se l'elettrone è allo stato di energia fondamentale allora per ionizzare tale atomo è necessario un fotone ultravioletto. Atomi più complessi hanno nuclei con più protoni e quindi richiedono maggiore energia per ionizzare gli elettroni. Inoltre la maggior parte del gas espulso da una stella è prevalentemente idrogeno. Quindi ecco che, ad un certo punto, come in una favola, la nebulosa planetaria si spegne...
(Lascio un rigo per sospirare)

Comunque, si potrebbe parlare per ore delle nebulose e si potrebbero raccontare tanti di quei dettagli...ma noi non lo faremo. Lo spirito di questo blog è quello di incuriosire, mettere in moto il meccanismo della ricerca. Voglio dire, non si può pretendere che siano tutti esperti di astrofisica. Nemmeno gli astrofisici stessi sono esperti di tutte le varie parti dell'astrofisica!
Però, almeno, la prossima volta che vedrete una nebulosa planetaria potrete spiegare al vostro amico/a, partner, genitore, figlio o quant'altro quello che ora sapete, cioè che:
1) Una nebulosa planetaria è il resto di una stella (grande più o meno come il Sole) che ha finito di campare ed ha espulso tutti gli strati più esterni;
2) Al centro della nebulosa vi è una piccolo oggetto che non è altro che il rimasuglio della stella che c'era prima il quale emette i fotoni che poi provocano l'illuminazione del gas espulso e quindi danno effettivamente vita alla nebulosa. Questo rimasuglio si trasformerà pian piano in una nana bianca che pian piano si raffredderà e a quel punto non riusciremo più a vedere gli strati di gas espulso in espansione.
3) MOLTO IMPORTANTE: la nebulosa si chiama planetaria, vero. Ma non ci sono pianeti coinvolti, non dimenticatelo!!!

Vedere le immagini provenienti dallo spazio è fantastico ma se tutti le sapessimo raccontare solo un pochino sarebbe sensazionale. Non trovate?


sabato 3 agosto 2013

Extraterrestri? Wow!

Quantizzando è un blog di fisica in cui si tenta di spiegare la fisica in parole povere, come da titolo. Però, almeno per una volta, dobbiamo menzionare chi si dedica alla ricerca di segnali extraterrestri perché comunque la curiosità è ad ogni modo scienza.
La nostra storia di oggi inizia al SETI (acronimo di Search for ExtraTerrestrial Intelligence). Si tratta di un istituto no-profit in cui si lavora alla ricerca di segnali extraterrestri.
Una notte d'estate del 1977, precisamente il 15 Agosto, accadde qualcosa di diverso dal solito. Un volontario, Jerry Ehman, stava scrutando i segnali radio provenienti dal cosmo sperando magari di imbattersi in un segnale interessante.
Ad un tratto ecco cosa captò:



Il segnale dura 72 secondi perché questo era il tempo massimo che Ehman era in grado di registrare in base alla strumentazione in suo possesso. Quello che abbiamo appena sentito era il segnale, diciamo, sonoro. Ecco invece cosa Ehman veramente analizzò, ovvero la trascrizione di tale segnale :



La sequenza verticale "6EQUJ5" era inaspettata e Ehman scrisse di fianco a tale sequenza "Wow!" da cui poi il nome associato a tale segnale, ovvero il segnale Wow.
Da dove proveniva il segnale? Da un luogo nei pressi della stella Tau Sagittarii a 120 anni luce da noi.
Di cosa si trattava? Dopo oltre 30 anni, il segnale Wow rimane la prima e anche la migliore prova di un segnale extraterrestre. Ovviamente Ehman e i suoi collaboratori hanno passato un sacco di tempo a cercare di escludere qualunque altra spiegazione tipo satelliti, sonde, veicoli aerei. 
Tuttavia un segnale simile a quello captato da Ehman non è stato più rivelato. Parecchi scienziati hanno provato a puntare le loro antenne nella stessa direzione ma non è stato trovato nulla. Ciò sembra molto strano perché se ipotetici esseri extraterrestri avessero voluto contattarci allora ci sarebbe dovuto essere un segnale, magari, continuo. Oppure può anche darsi, proprio volendo credere che si tratti di una civiltà intelligente (che è quello che potremmo assumere qualora volessimo considerarlo un segnale proveniente da un altro pianeta) allora magari potrebbe essersi trattato di un invio mirato verso il pianeta Terra per cercare una conferma.
Comunque sia visto che l'ipotetico luogo sembra essere distante 120 anni luce allora il segnale ricevuto nel 1977 deve essere stato inviato 120 anni prima (perché le onde radio sono onde elettromagnetiche e quindi viaggiano alla velocità della luce). Dunque qualsiasi segnale di risposta inviato dalla Terra nel 1977 impiegherà 120 anni per raggiungere l'ipotetica civiltà extraterrestre. Vabbè.
Per finire proviamo a capire cosa sono quei numeri indicati nella sequenza rivelata da Ehman. Ogni cifra stampata rappresenta l'intensità del segnale radio (da 0 a 35) dove intensità superiori a 9 sono indicate da lettere perché lo spazio a disposizione è per una cifra sola (quindi 9 numeri più 26 lettere dell'alfabeto inglese). Quindi ora è tutto chiaro. Si può vedere perfettamente che si tratta di un segnale quasi a campana dove la massima intensità è indicata dalla lettera "U".
Ultima nota, il segnale è stato rivelato ad una frequenza di circa 1420 MHz; ora bisogna sapere che questa frequenza è riservata per scopi e studi astrofisici, quindi si tratta di un canale "proibito" per comunicazioni terrestri. Perché questo? Perché quella è la frequenza a cui si misura una particolare emissione dell'idrogeno (che è l'elemento più abbondante dell'universo), precisamente l'emissione a 21-cm dell'atomo di idrogeno.
Il mistero resta.


venerdì 2 agosto 2013

Spirali ovunque

Continua la nostra serie di post estivi rilassanti sempre però allo scopo di mostrare quanto meravigliosa e incredibile sia la natura e la scienza. Oggi in particolare vediamo come in diversi ambiti e in contesti totalmente differenti si possano trovare spettacoli simili.
Dunque, sicuramente una delle classi di oggetti più interessanti dell'universo sono le galassie. E in particolare le galassie spirali. Come questa ad esempio:

NGC 1232 (Fonte: www.eso.org)

Spettacolare vero?
Molti astrofisici studiano la struttura delle galassie spirali. Ci sono diversi meccanismi proposti per le spirali che però non elencheremo in questo post. Lavori in corso, insomma. Quello che invece mi piacerebbe far notare è che sappiamo che le galassie a spirale non sono corpi rigidi. Questo lo sappiamo perché gli scienziati hanno misurato la velocità delle stelle o delle nubi di idrogeno a varie distanze dal centro della galassia. Quello che si scopre è che la velocità è costante. Questo comportamento è esattamente l'opposto di quello che avviene in un corpo rigido in cui la velocità circolare aumenta all'aumentare della distanza. Infatti siccome un corpo rigido è, per l'appunto, rigido, allora durante una rotazione le parti più esterne devono muoversi più velocemente di quelle interne perché percorrono una circonferenza maggiore.
Nelle galassie questo non avviene e tutte le stelle hanno la stessa velocità circolare indipendentemente dalla distanza dal centro. Le cose sono fatte così, dobbiamo prenderne solo atto e poi magari capire quale meccanismo riesce a spiegare tutto ciò.
Comunque non ci sono solo le galassie con la forma a spirale. Le spirali sono ovunque in natura e come dimostra il seguente video si possono trovare ad esempio anche in ambito meteorologico.
Dunque, rilassatevi e mettetevi comodi: