Le stelle brillano perché al loro interno avviene la fusione nucleare, che libera energia. Quando una stella massiccia esaurisce il proprio combustibile nucleare, la pressione di radiazione non è più in grado di controbilanciare la gravità e l’astro collassa fino a ridursi a un unico punto: la cosiddetta singolarità.

Sebbene la formazione di un buco nero appaia plausibile, i buchi neri restano una sfida notevole per la scienza. Come possono dieci miliardi di masse solari concentrarsi in un unico punto minuscolo? Come può lo spaziotempo curvarsi all’infinito in quel punto? Lì, nella singolarità, le leggi della fisica crollano, rendendo impossibile prevedere ciò che accade. Inoltre, i buchi neri nascondono ogni informazione all’osservatore: tutto, compresa la luce, scompare irrimediabilmente oltre l’orizzonte degli eventi.

È possibile che i buchi neri siano in realtà oggetti completamente diversi, come stelle ultracompatte che non possono essere osservate a causa della loro intensa gravità e, per questo, vengono chiamate gravastar. Oltre alla materia ordinaria presente nei loro strati esterni, sarebbero colme di energia oscura, che esercita una pressione verso l’esterno e ne stabilizza la massa, altrimenti tendente a collassare. Le gravastar sono più facili da accettare per i fisici rispetto ai buchi neri perché non coinvolgono né una singolarità né un orizzonte degli eventi e, tuttavia, sono quasi altrettanto massicce e compatte. Ciò che era rimasto poco chiaro, tuttavia, era come tali oggetti potessero formarsi in pratica.

Un mini universo in espansione potrebbe controbilanciare la materia in collasso di una stella, creando così una gravastar stabile. Crediti: Daniel Jampolski and Luciano Rezzolla, Goethe University Frankfurt

I due fisici teorici Daniel Jampolski e Luciano Rezzolla della Goethe University hanno ora presentato per la prima volta una soluzione dinamica alle equazioni di campo della relatività generale di Albert Einstein che descrive il collasso di una stella e la possibile formazione di una gravastar. La soluzione – pubblicata su Physical Review D – mostra come il collasso possa innescare la creazione di un mini-universo all’interno della materia che collassa, non molto diversamente dal Big Bang da cui è emerso il nostro universo. E come per il nostro universo, anche la sua espansione è guidata dall’energia oscura.

In questo modo, l’espansione del nuovo universo contrasta le forze gravitazionali e arresta il collasso della stella prima che possa formarsi un buco nero. Si instaura così un equilibrio tra il mini-universo in espansione e la materia in collasso, ed è proprio questo equilibrio a dare origine a una gravastar stabile. Con questa soluzione alla relatività generale, i fisici di Francoforte hanno fornito la prima risposta a una domanda dibattuta da 25 anni: come si formano le gravastar durante il collasso della materia ordinaria?

«Il Big Bang dell’universo nascente può verificarsi quando la stella è già collassata quasi al punto da diventare un buco nero», spiega Jampolski, che ha scoperto la soluzione nella sua tesi di laurea magistrale sotto la supervisione di Rezzolla, professore di astrofisica teorica alla Goethe University. Il comportamento della materia estremamente compressa, ancora non compreso, lascia spazio a una nuova fisica: «È più facile immaginare che il Big Bang avvenga solo in una fase molto avanzata, quando la materia è già stata compressa a un livello estremo, dando così origine a nuovi effetti».

«Cercare alternative ai buchi neri non dovrebbe suggerire scetticismo nei loro confronti, poiché essi rappresentano ancora la soluzione più naturale e semplice al destino del collasso gravitazionale», conclude Rezzolla. «Tuttavia, come scienziati in generale, e come fisici teorici in particolare, è essenziale mantenere un approccio imparziale verso ciò che non conosciamo ed esplorare quindi sia l’opinione diffusa sia le interpretazioni più esotiche. La storia ci insegna che non è insolito che queste ultime diventino le prime».

Per saperne di più:

• Leggi su Physical Review D l’articolo “Formation of gravastars” di Daniel Jampolski e Luciano Rezzolla

Scoperto un enorme serbatoio di gas molecolare freddo in una galassia massiccia in piena fase di formazione nell’universo lontano. Il team di ricerca, guidato dall’Università di Leiden, ha osservato Rebels-25 quando l’universo aveva solo circa 700 milioni di anni, ovvero intorno al 5 per cento della sua età attuale. La galassia, infatti, si trova a un redshift di 7,3, corrispondente al cuore dell’epoca della Reionizzazione: un’era chiave in cui le prime stelle e galassie hanno trasformato l’universo oscuro e neutro in quello che vediamo oggi intorno a noi.

ll team di ricerca ha utilizzato il Very Large Array (Vla) della National Science Foundation statunitense (Nsf), un radiotelescopio situato nella contea di Socorro, nel New Mexico, combinandolo con i dati dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), nelle Ande cilene, per cercare la debole emissione radio delle molecole di monossido di carbonio (CO), firma del gas molecolare cosmico.

Immagine della galassia Rebels-25, scattata dall’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma). Crediti: Aalm (Eso/Naoj/Nrao)/L. Rowland et al.

Le osservazioni hanno rivelato la presenza di una linea specifica del CO che traccia il gas freddo: si tratta della rilevazione di CO a bassa energia più distante nell’universo a oggi nota. La luminosità del segnale suggerisce che Rebels-25 possedesse già una grandissima riserva di materiale per la formazione stellare quando l’universo era molto giovane. I dati a più alta energia acquisiti con Alma, combinati con i risultati del Vla, hanno permesso di definire anche la densità e la temperatura del gas nelle condizioni dell’universo primordiale.

La sfida osservativa a cui ha dovuto far fronte il team di ricerca è quella di riuscire a rivelare le deboli linee di CO a bassa energia così indietro nella storia cosmica. Il fondo cosmico a microonde (Cmb) – la radiazione fossile risalente a poco dopo il Big Bang – agisce infatti come uno sfondo che riduce il contrasto dell’emissione del gas freddo. Questo effetto si accentua drasticamente ad alti redshift, dove il Cmb diventa significativamente più luminoso, rendendo queste osservazioni estremamente difficili.

Questa illustrazione traccia l’evoluzione dell’universo dal Big Bang ai giorni nostri, mettendo in evidenza Rebels-25, una galassia prontamente distante osservata durante l’epoca della reionizzazione, 13 miliardi di anni fa. Nuove e profonde osservazioni con il Vla e Alma rivelano che Rebels-25 possedeva già un enorme serbatoio di gas molecolare freddo — il combustibile diretto per la formazione stellare — quando l’universo aveva appena 700 milioni di anni. Crediti: Nsf/Aui/Nsf/Nrao/M.Weiss

Il lavoro mostra come le galassie con appena 700 milioni di anni di vita dopo il Big Bang contenessero già grandi serbatoi di gas freddo disponibili per la nascita di nuove stelle, offrendo una comprensione chiave di come i primi sistemi siano diventati così massicci così rapidamente. Rilevando il combustibile stesso della formazione stellare, gli astronomi possono ora misurare direttamente il gas che guida questa rapida crescita, anziché doverlo dedurre per via indiretta.

Questo risultato prefigura le potenzialità del Next-Generation Very Large Array (ngVla), un radiotelescopio pianificato dal National Radio Astronomy Observatory che includerà antenne in tutto il New Mexico, nel Texas occidentale, nell’Arizona orientale, nel Messico settentrionale e in tutto il Nord America. L’ngVla effettuerà questo tipo di misure circa dieci volte più velocemente, consentendo rilevazioni su campioni molto più ampi di galassie primordiali. Rebels-25 potrebbe essere solo la punta dell’iceberg: in coppia con Alma, l’ngVla permetterà di mappare nel dettaglio come le galassie abbiano accumulato carburante e siano cresciute durante l’alba cosmica.

Per saperne di piú:

• Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Direct detection of cool molecular gas in a star-forming galaxy at z=7.31”, di K. Cescon et al.

Lo scorso novembre un gruppo di astrofisici dell’Università Yonsei (Corea del Sud), guidato da Young-Wook Lee, pubblicò uno studio su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ripreso anche qui su Media Inaf, nel quale si sosteneva che l’universo fosse già entrato in una fase di espansione rallentata almeno un miliardo di anni fa. Un’affermazione che, se confermata da successivi studi, avrebbe portato a una crisi del modello cosmologico standard Lambda-Cdm, che descrive un universo in espansione accelerata guidata dall’energia oscura. Ora però uno studio guidato da Phil Wiseman dell’Università di Southampton sembra aver scongiurato la crisi: l’articolo che riporta i risultati, pubblicato la settimana scorsa su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, conferma infatti l’espansione accelerata.

In particolare, lo studio si è basato sull’osservazione delle supernove di tipo Ia, utilizzate come candele standard per misurare le distanze cosmologiche grazie all’andamento standardizzabile della loro curva di luce. Misurando anche lo spostamento verso il rosso della luce osservata, è possibile ottenere la velocità di espansione in corrispondenza di diverse distanze spazio-temporali ed evidenziarne così l’accelerazione. Nel 1998, proprio grazie all’osservazione delle supernove di tipo Ia, Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt e Adam Riess scoprirono l’espansione accelerata dell’universo, risultato che valse loro nel 2011 il premio Nobel per la fisica.

Questa immagine combina i dati provenienti da quattro telescopi spaziali per offrire una visione multibanda di ciò che resta di RCW 86, il più antico esempio documentato di supernova. Crediti raggi X: Nasa/Cxc/Sao & Esa; Infrarossi: Nasa/Jpl-Caltech/B. Williams (Ncsu)

«Affermazioni straordinarie richiedono verifiche particolarmente accurate», dice Riess, che, insieme a Schmidt, è anche fra i coautori del nuovo studio condotto da Wiseman. «Quello che abbiamo riscontrato è che, quando calibriamo queste supernove tenendo conto dei diversi ambienti che le ospitano e delle diverse popolazioni, le prove a sostegno dell’accelerazione cosmica rimangono straordinariamente coerenti».

Secondo lo studio del 2025 del team sudcoreano, infatti, con l’avanzare dell’età dell’universo le supernove Ia presentano luminosità massime diverse: questo indurrebbe gli astronomi a ritenere – erroneamente, stando agli autori del precedente articolo – che l’universo stia accelerando mentre in realtà starebbe rallentando. Lettura ora contestata dal team guidato da Wiseman, che ha individuato un errore nel modo in cui veniva stimata l’età delle stelle: in particolare, i risultati dello studio di novembre partivano dal presupposto – errato – che l’età di una galassia fosse la stessa dell’età della stella esplosa in supernova. Non solo: gli autori del nuovo articolo contestano allo studio sudcoreano il fatto di non tenere conto della massa delle galassie ospiti, una correzione standard utilizzata nella cosmologia moderna per dimostrare l’accuratezza.

«Le misurazioni precedenti, ampiamente accettate, erano in realtà corrette e la nostra attuale comprensione del destino dell’universo rimane solida», sostiene Wiseman. «Fortunatamente abbiamo scongiurato questa crisi, ma rimane il mistero sul perché il tasso di espansione dell’universo continui ad accelerare. Avendo dimostrato che le nostre misurazioni sono corrette, possiamo ora tornare a cercare di capire cosa sia effettivamente questa energia oscura, piuttosto che chiederci se esista davvero».

Anche se la crisi pare scongiurata, il fatto che teorie e osservazioni precedenti vengano messe in discussione è fondamentale per la scienza, sottolinea un altro fra i coautori del nuovo studio, Mark Sullivan, dell’Università di Southampton: «È così che si compiono progressi. Sebbene quest’idea non si sia rivelata corretta, ha aperto nuove vie di pensiero su come esplodono le supernove e su come possiamo misurare l’energia oscura in modo più accurato».

«Recentemente ci siamo concentrati molto sull’astrofisica delle esplosioni e su come queste influenzino la cosmologia», conclude Brodie Popovic, coautore dello studio. «Questa è stata una buona occasione per tornare indietro e rivedere tutte le nostre ipotesi: a quanto pare, sì, comprendiamo davvero questi fenomeni e ne teniamo conto nelle nostre misurazioni cosmologiche».

Per saperne di più:

• Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Still accelerating: type Ia supernova cosmology is robust to host galaxy age evolution” di Phil Wiseman, Brodie Popovic, Mark Sullivan, Adam G. Riess, Dan Scolnic, Rebecca C. Chen, Tamara M. Davis, Lluís Galbany, Isobel M. Hook, Saurabh W. Jha, Lisa Kelsey, Yukei S. Murakami, Mickaël Rigault, Benjamin M. Rose, Brian Schmidt, Mat Smith e Maria Vincenzi

Si ritiene che la materia oscura costituisca la maggior parte della materia presente nell’universo, e che l’unico modo in cui interagisce con l’ambiente circostante sia attraverso la gravità. Ciò significa che se due buchi neri in collisione finissero per fondersi all’interno di una regione densa di materia oscura, le onde gravitazionali prodotte dall’evento potrebbero trasportare un’impronta di quella materia oscura. È l’ipotesi sulla quale si è esercitato un team di ricercatori di alcune università europee (guidate dall’Université Catholique de Louvain, in Belgio) e del Massachusetts Institute of Technology (Mit). Ipotesi illustrata in un articolo, pubblicato il mese scorso su Physical Review Letter, nel quale viene presentato un nuovo metodo che permette di prevedere le caratteristiche che dovrebbe avere un’onda gravitazionale se fosse generata da buchi neri che si muovono, appunto, attraverso la materia oscura anziché nello spazio vuoto. Il metodo è stato poi messo alla prova sui dati registrati dagli interferometri della Collaborazione Ligo-Virgo-Kagra (Lvk).

Un nuovo modello sviluppato dai fisici del Mit e di altri istituti prevede come le onde gravitazionali (onde blu e rosse) possano trasportare tracce di eventuali tracce di materia oscura (viola chiaro) attraverso cui due buchi neri in fusione si muovono a spirale. Crediti: per gentile concessione dei ricercatori

Gli autori dello studio hanno rappresentato la materia oscura tramite un campo scalare leggero, ipotizzando dunque che sia composta da particelle molto leggere (con una massa di circa 10⁻¹² eV) che si accumulano attorno ai buchi neri formando delle nubi. Attraverso un nuovo modello matematico semi-analitico, hanno poi calcolato come la presenza di questo campo scalare – che si comporta fluidodinamicamente – modifichi l’orbita dei buchi neri.

Considerando la particella come un’onda quantistica, quando questa si avvicina a un buco nero rotante la sua energia viene amplificata riuscendo a “rubare” momento angolare al buco nero stesso. Poiché però questo bosone ha una massa, seppur piccolissima, non riesce a sfuggire e viene tirato indietro dall’attrazione gravitazionale, creando un ciclo che si ripete. Questo evento ciclico, chiamato “instabilità superradiante”, fa sì che il campo scalare si gonfi, creando una densa zona di materia oscura che frena l’orbita dei buchi neri prima della fusione.

Applicando questo modello ai dati degli interferometri, i ricercatori hanno analizzato le onde gravitazionali relative a 28 eventi di merging – quelli con i segnali più nitidi – registrati durante le prime tre campagne di osservazione. Mentre la quasi totalità degli eventi è risultata associata a segnali compatibili con fusioni avvenute nel vuoto, l’evento catalogato come Gw 190728 ha mostrato un’anomalia sorprendente: le analisi indicano infatti che – con una probabilità superiore al 95 per cento – questa collisione non è avvenuta in uno spazio vuoto, mostrando indizi della presenza di materia oscura.

«La significatività statistica di questo risultato non è sufficientemente elevata per affermare di aver rilevato la materia oscura, occorre che gruppi indipendenti effettuino ulteriori verifiche», mette le mani avanti Josu Aurrekoetxea, ricercatore postdoc al Mit e coautore dello studio. «Ciò che riteniamo importante sottolineare è che, senza modelli di forma d’onda come il nostro, potremmo rilevare fusioni di buchi neri in ambienti di materia oscura classificandole però sistematicamente come avvenute nel vuoto».

«Ora abbiamo la possibilità di scoprire la materia oscura intorno ai buchi neri, dato che i rilevatori Lvk continueranno a raccogliere dati nei prossimi anni», aggiunge il primo autore Soumen Roy, della Uc Louvain, che ha guidato la parte di analisi dei dati del lavoro. «È un momento entusiasmante per la ricerca di nuova fisica utilizzando le onde gravitazionali».

«Sarebbe fantastico utilizzare i buchi neri per cercare la materia oscura», cocnlude il coautore Rodrigo Vicente, dell’Università di Amsterdam, che ha sviluppato il modello analitico del segnale. «Ci consentirebbe di sondare la materia oscura su scale molto più piccole rispetto a quanto fatto finora».

Per saperne di più:

• Leggi su Physical Review Letter l’articolo “Scalar fields around black hole binaries in LIGO-Virgo-KAGRA” di Soumen Roy, Rodrigo Vicente, Josu C. Aurrekoetxea, Katy Clough e Pedro G. Ferreira

Sembra che in un angolino vicino al centro della nostra galassia potrebbe esserci un resto di supernova mai visto prima che, se confermato, sarebbe uno dei più vicini al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea, una regione estremamente affollata di stelle, lunghi filamenti radio e dense nubi di gas che orbitano rapidamente intorno al centro galattico.

Le prove dell’esistenza di questo resto di supernova, a circa 26mila anni luce dalla Terra, provengono dai dati X di Chandra e di Xmm-Newton dell’Esa, che rivelano una “chiazza” di emissione X che potrebbe essere riconducibile ai resti di una stella massiccia esplosa come supernova, sepolta all’interno di una più grande nube di gas in espansione.

L’immagine composita include raggi X raccolti da Chandra e Xmm-Newton (blu) e dati radio dal telescopio MeerKat (rosso) in Sudafrica, combinati con un’immagine ottica dai telescopi Pan-Starrs alle Hawaii (rosso, verde e blu). Crediti: Chandra, Xmm, MeerKat

La nuova immagine composita include raggi X da Chandra e Xmm-Newton (in blu) e dati radio dal telescopio MeerKat (in rosso) in Sudafrica, combinati con un’immagine ottica dai telescopi Pan-Starrs alle Hawaii (rosso, verde e blu). Il piano della galassia scorre orizzontalmente da sinistra a destra, e il buco nero centrale si trova a sinistra dell’immagine. Il candidato resto di supernova si trova in una bolla di gas in cui gli elettroni sono stati strappati dall’idrogeno – una cosiddetta regione H II – che circonda una stella giovane e massiccia. Questa bolla è una brillante sorgente radio, chiamata Sagittarius C (Sgr C). Se si trattasse davvero di un resto di supernova, si espanderebbe a circa 3 milioni di chilometri all’ora e avrebbe almeno 1.700 anni.

In precedenza, osservazioni con Sofia della Nasa, ora dismessa, avevano mostrato evidenze di un guscio di gas in espansione attorno a Sgr C, suggerendo che nello stesso punto fosse avvenuta un’esplosione stellare. I lunghi filamenti visibili nell’immagine radio sono causati da particelle energetiche che viaggiano lungo campi magnetici orientati prevalentemente perpendicolarmente al piano della galassia.

I nuclei delle stelle, dove avvengono le fusioni nucleari, creano elementi più pesanti, a partire dall’idrogeno e dall’elio che erano abbondanti agli albori dell’universo. Quando, al termine della loro vita, le stelle massicce esplodono come supernove , diffondono nello spazio interstellare gli elementi sintetizzati, fornendo il materiale per la generazione successiva di stelle e pianeti.

Il gruppo di astronomi – di cui fa parte anche Gabriele Ponti dell’Inaf di Brera – ha cercato nei dati X segnali di un aumento di specifici elementi chiave nel resto, che potrebbero essere stati prodotti dall’esplosione stellare. Non averli rilevati potrebbe indicare che i detriti stellari si sono già mescolati al gas circostante. Oppure, un’ipotesi alternativa potrebbe essere che la “chiazza” di raggi X provenga da un insieme di stelle massicce nella regione. Gli autori dello studio, però, non sono propensi a favorire questa interpretazione, poiché l’emissione X è oltre dieci volte più luminosa di quella di grandi ammassi stellari noti, inclusi quelli con stelle brillanti e massive.

Un’ulteriore immagine pubblicata la scorsa settimana dalla Nasa mostra i dati del Telescopio Spaziale James Webb aggiunti ai dati X e radio. Il colore azzurro rappresenta la luce infrarossa proveniente dal gas nella regione H II, mentre il blu più scuro indica i raggi X del candidato resto di supernova, visibile nella parte destra dell’immagine. I raggi X vicino al centro dell’immagine sono invece associati alla regione H II, probabilmente causati da materiale soffiato via da stelle massicce che ha riscaldato il gas a milioni di gradi, producendo emissione X.

L’immagine mostra i dati del telescopio spaziale James Webb aggiunti ai dati X e radio. Il colore azzurro chiaro rappresenta la luce infrarossa del gas nella regione H II, il blu scuro i raggi X del candidato resto di supernova (a destra), mentre i raggi X vicino al centro dell’immagine sono associati alla regione H II stessa, probabilmente causati da materiale soffiato via da stelle massive che ha riscaldato il gas a milioni di gradi producendo emissione X.

«Quando si pensa al centro della Via Lattea, l’attenzione si concentra spesso sul buco nero supermassiccio Sagittarius A*», conclude Ponti. «Questo risultato ci ricorda però che anche le stelle massicce, attraverso le loro esplosioni finali, possono avere un impatto profondo sull’ambiente circostante, contribuendo a modellare il gas e, potenzialmente, ad alimentare i flussi di materia ed energia che emergono dal centro galattico».

Nell’immagine (a sinistra) ottenuta con i dati raccolti da Chandra, Xmm, MeerKat, è evidenziata la regione rettangolare  osservata anche da Jwst (a destra). Crediti: Chandra, Xmm, MeerKat, Jwst

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Diffuse X-Ray Emission in the Sagittarius C Complex” di Zhenlin Zhu, Mark R. Morris, Gabriele Ponti e Ping Zhou

Immaginate di concentrare una quantità immensa di energia in un singolo punto. I destini possibili sembrano essere solo due: o l’energia si disperde nuovamente nello spazio vuoto, oppure la gravità ha la meglio, facendola collassare in un buco nero. Ma cosa succede esattamente sulla linea di confine tra questi due scenari? A dare una risposta matematica a questo interrogativo è ora uno studio puramente teorico, condotto da ricercatori delle università di Vienna e Francoforte, pubblicato su Physical Review Letters il mese scorso.

A sinistra: rappresentazione di un “cristallo spazio-temporale”. A destra: struttura cristallina cubica. Crediti: TU Wien

Fino a oggi, il comportamento della materia su questo confine precario era un mistero quasi impenetrabile. Negli anni ’90, il fisico Matthew Choptuik scoprì che su questa soglia critica è come se lo spaziotempo impazzisse, creando uno stato intermedio altamente instabile. «A volte basta una causa minuscola, apparentemente insignificante, per innescare un cambiamento enorme e drammatico. Prendiamo ad esempio l’acqua liquida a zero gradi Celsius», dice Daniel Grumiller, tra gli autori del nuovo studio. «È sufficiente un cambiamento minimo perché l’acqua si congeli. A quel punto, le molecole d’acqua si dispongono spontaneamente in una struttura regolare e formano un cristallo di ghiaccio».

Il problema è che le equazioni di Einstein in quattro dimensioni sono così complesse che questo “collasso critico” poteva essere studiato solo tramite pesanti simulazioni al computer. Per aggirare l’ostacolo e trovare finalmente una soluzione analitica esatta, con carta e penna, gli autori della nuova ricerca hanno utilizzato una scorciatoia matematica tanto elegante quanto insolita: hanno imposto la condizione di energia alla soglia critica utilizzando un campo scalare privo di massa, calato in uno spaziotempo a infinite dimensioni. La necessità di usare un campo non massivo deriva dal fatto che solo così si evita di introdurre una lunghezza fissa (lunghezza d’onda Compton), preservando l’esattezza matematica della soluzione. Ma perché aggiungere dimensioni?

«Il nostro universo ha quattro dimensioni: tre spaziali e una temporale», spiega Christian Ecker, primo autore dello studio. «Ma in linea di principio, nulla ci impedisce di scrivere equazioni fisiche per un numero maggiore di dimensioni: cinque, quarantadue o persino un numero infinito». L’aver portato le dimensioni a infinito è servito per “arginare” matematicamente le onde gravitazionali. In uno spaziotempo a quattro dimensioni, infatti, le continue oscillazioni del campo tra implosione ed esplosione genererebbero turbolenze che modificherebbero il campo stesso, rendendo il calcolo impossibile.

Il risultato di questo stato critico isolato è una soluzione analitica chiamata autosimilarità discreta: un frattale concentrico che mantiene lo stesso pattern via via che si fa zoom verso il centro del collasso. Questo schema geometrico che si ripete su scale di grandezza sempre più piccole è il motivo per cui ci si riferisce a esso come a un cristallo spaziotemporale.

Illustrazione di una porzione passata dello spaziotempo di Choptuik con autosimilarità discreta. Man mano che ci si avvicina alla parte superiore, lo scalare di Ricci (R) oscilla sempre più rapidamente fino al raggiungimento della singolarità. Si nota come il pattern si ripeta fino alla singolarità. Fonte: Christian Ecker et al., Prl, 2026

«Questo cristallo è un oggetto davvero singolare e affascinante», riprende Grumiller. «Si tratta di una sorta di stato intermedio, un punto instabile che può evolversi in due direzioni diverse. Potrebbe dissolversi di nuovo, lasciando uno spaziotempo ordinario. Ma se viene aggiunta una minuscola quantità di energia, l’evoluzione prende una piega completamente diversa: l’insignificante cristallo spaziotemporale si trasforma in un buco nero».

Siccome il pattern si ripete a scale via via più microscopiche prima che l’equilibrio si rompa, queste soluzioni dimostrano la possibilità teorica di generare buchi neri di dimensioni infinitesime.

Ovviamente le ipotesi di partenza sono delle astrazioni matematiche, ma il risultato fornisce uno strumento formidabile per sondare i limiti della relatività generale e capire come la gravità si comporti in condizioni estreme. Inoltre, questa dinamica teorica potrebbe offrire nuovi indizi sulla formazione dei buchi neri primordiali, nati dal caos dell’universo neonato.

«La nostra tecnica si è rivelata straordinariamente stabile. A seconda della precisione desiderata, possiamo migliorare sistematicamente le nostre formule ricorrendo a ulteriori metodi di approssimazione», conclude Florian Ecker. «Questo ci offre un nuovo metodo per studiare fenomeni legati ai buchi neri che in precedenza non potevano essere analizzati analiticamente».

Per saperne di più:

• Leggi su Physical Review Letter l’articolo “Analytic Discrete Self-Similar Solutions of Einstein-Klein-Gordon at Large D ” Christian Ecker, Florian Ecker e Daniel Grumiller

Copertina del numero di giugno 2026 di Universi. Crediti: Nasa

È online – e in arrivo a tutti gli abbonati, che potranno portarselo sotto l’ombrellone – il numero di giugno di Universi, l’house organ dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf). In copertina, la Terra sorge dietro la Luna, ripresa dalla missione Artemis II: un’immagine che richiama la celebre fotografia Earthrise, scattata cinquantotto anni fa dagli astronauti dell’Apollo 8. Ad aprire il numero, come sempre, è l’editoriale del Presidente di Inaf, che questa volta pone l’accento sull’importanza dell’ingegno e sulla buona pratica di trasformare i limiti incontrati lungo il cammino in opportunità.

Tra gli approfondimenti, Emanuele De Rubeis e Marco Bondi raccontano come, grazie alla combinazione di alta risoluzione e di copertura alle basse frequenze offerta da Lofar-Vlbi, un gruppo di ricerca Inaf ha scoperto un’intricata rete di filamenti radio nell’ammasso di galassie Abell 2255, estesa per centinaia di migliaia di anni luce e mai osservata prima. Per il settore stelle e mezzo interstellare, protagonista è Sn 2024bch, la supernova scoperta il 29 gennaio 2024 nella galassia Ngc 3206 che ha messo alla prova i modelli classici dell’evoluzione stellare: Leonardo Tartaglia e Giorgio Valerin raccontano come il loro gruppo di ricerca ha dimostrato che le sue righe spettrali ad alta ionizzazione, inizialmente scambiate per il segnale di un’interazione violenta con il mezzo circumstellare, erano invece il prodotto di un fenomeno di fluorescenza radiativa – un comportamento così anomalo da ricordarci l’importanza di un’analisi fisica profonda e che non tutto ciò che brilla intensamente è una sorgente multimessaggera. Sul fronte marziano, Teresa Fornaro racconta come lo strumento Sherloc a bordo del rover Perseverance ha rilevato tracce di idrocarburi policiclici aromatici preservati all’interno di sali nel cratere Jezero e spiega come uno studio condotto presso il laboratorio di astrobiologia dell’Inaf di Arcetri suggerisce che questi sali marziani possano aver agito da archivi geochimici per miliardi di anni, con la questione sull’origine – abiotica o biotica – ancora aperta. Risolto invece, dopo mezzo secolo di incertezze, il mistero del litio nella Via Lattea: ne parlano Luca Izzo e Paolo Molaro, autori di uno studio Inaf che indica le nove classiche come la principale “fabbrica” di questo elemento. Chiudono gli approfondimenti Alberto Pellizzoni e Simona Righini con i “guardiani del Sole” – SunDish e Solaris – con cui l’Inaf monitora la nostra stella dai radiotelescopi di Medicina e in Sardegna fino alle basi antartiche, per costruire un sistema di allerta dei fenomeni di meteorologia spaziale.

Le rubriche di questo numero spaziano dalla tecnologia alla cultura. La rubrica Tech racconta come al Sardinia Radio Telescope si stia sperimentando la “super-risoluzione”, una tecnica che permette di ottenere immagini più dettagliate senza aumentare le dimensioni degli specchi, manipolando la forma del fronte d’onda. Metaverso presenta Space Walk, la WebAR che trasforma qualsiasi città in un Sistema solare in scala da percorrere a piedi, con i pianeti che compaiono in realtà aumentata tra piazze e portici. La rubrica Art porta al radiotelescopio di Medicina il duo artistico bolognese Antonello Ghezzi, che ha portato le meteore di Medicina dal Libano al Cile, dall’Argentina alla Palestina, con l’invito a esprimere un desiderio. Musei celebra il recente riallestimento del Museo della Specola di Bologna, riaperto a gennaio con un percorso che intreccia la storia di Guido Horn d’Arturo – inventore degli specchi a tasselli, anticipatore di Webb e del Ctao – con gli strumenti originali del Seicento e Settecento.

Completano il numero le rubriche Flash, Green, Astrobiologia, Scuola, Libri, Pop e Altriversi, e una ricca infografica sugli esopianeti scoperti in Italia. Oltre alle interviste a Roberto Maiolino sulle meraviglie del telescopio Webb e a Mariafelicia De Laurentis sull’ombra dei buchi neri, e alla “visione” di Davide Coero Borga che, insieme al fotografo Riccardo Bonuccelli, è arrivato in Sardegna, per farvi conoscere i luoghi da cui si osserva e si studia l’universo.

Insomma, è tutto pronto per una borsa da spiaggia spaziale.

Ricordo infine che dal sito della rivista è possibile abbonarsi alla versione cartacea, almeno fino a esaurimento delle nostre scorte. Per chi invece preferisce il digitale, sul sito è presente la versione sfogliabile e nell’archivio sono disponibili i pdf di tutti i numeri. Infine, potete iscrivervi alla Newsletter di Universi da questo link.

Wasp-121b è un esopianeta gioviano ultra-caldo situato a 858 anni luce dalla Terra nella costellazione della Poppa. Un team di astronomi guidati da Cyril Gapp, studente di dottorato al Max Planck Institute for Astronomy (Mpia) di Heidelberg, in Germania, ha rilevato un’asimmetria nell’assorbimento della luce infrarossa proveniente dalla sua stella madre Wasp-121, filtrata parzialmente attraverso l’atmosfera del pianeta durante il transito. Questo fenomeno è stato interpretato dai ricercatori come il risultato di temperature e composizioni chimiche non uniformi nell’atmosfera di Wasp-121b. Lo studio, pubblicato questa settimana su Nature Astronomy, è stato realizzato analizzando i dati ottenuti dallo strumento NirSpec di Jwst, spettrografo nel vicino infrarosso.

Rappresentazione artistica dell’esopianeta Wasp-121b. Crediti: Patricia Klein e Mpia

«Grazie alla sua qualità osservativa senza precedenti, Jwst ci offre le immagini più dettagliate mai ottenute finora dei pianeti lontani: misurando come cambia l’assorbimento della luce stellare mentre Wasp-121b ruota, analizziamo la sua atmosfera longitudine per longitudine», spiega Gapp. Oltre a una leggera riduzione generale della luminosità verso la fine del transito, è stato osservato anche un aumento del segnale del monossido di carbonio che sembra essere un effetto termico, non correlato a un aumento delle molecole di monossido di carbonio. Il risultato più interessante è che, al contrario, la quantità di acqua nell’atmosfera sembra diminuire, segnale interpretato dagli astronomi come una reale diminuzione delle molecole d’acqua. Le temperature nell’alta atmosfera di Wasp-121b sono sufficientemente elevate da scindere le molecole d’acqua nei loro costituenti: questo risultato conferma l’esistenza di venti caldi che riscaldano la regione “serale”. Questa zona, infatti, assorbe più luce infrarossa rispetto al lato “mattutino”, in accordo con la visione comunemente accettata secondo cui venti potenti trasportano calore intenso dal giorno alla notte. I venti caldi seguono la rotazione del pianeta verso est, riscaldando la zona serale; con l’aumento delle temperature, questa regione si espande, aumentando la sezione trasversale del pianeta e permettendogli di assorbire più efficacemente la radiazione stellare.

«Wasp-121b è particolarmente estremo: le temperature medie nell’emisfero diurno si aggirano intorno ai 2770 kelvin, mentre quelle nell’emisfero notturno si avvicinano ai 1000 kelvin», spiega il coautore Tom Evans-Soma dell’Università di Newcastle, in Australia.  L’esopianeta è infatti in rotazione sincrona con Wasp-121: il suo periodo di rotazione è uguale al periodo di rivoluzione intorno alla stella. La conseguenza di questo fenomeno è che Wasp-121b ha un emisfero caldo costantemente rivolto verso la stella e un emisfero opposto più oscuro e freddo. Durante il passaggio davanti alla stella, il pianeta ruota leggermente, raggiungendo circa 30 gradi di rotazione durante un transito completo. Questo ha permesso agli astronomi di osservare le due differenti zone dell’atmosfera: quella che guida l’orbita (leading), corrispondente al lato del mattino, e quella che segue (trailing), corrispondente al lato della sera.

Vista dall’alto dell’orbita dell’esopianeta Wasp-121b attorno alla sua stella. La rotazione del pianeta è sincronizzata con la sua orbita; di conseguenza, il pianeta presenta costantemente lo stesso lato alla stella, creando così un lato diurno e uno notturno ben distinti. Le zone di transizione tra questi due emisferi sono le regioni del mattino e della sera. Crediti: Mpia

Per verificare le temperature misurate, che potrebbero causare un’espansione locale, gli astronomi hanno simulato la distribuzione di calore negli strati superiori di un pianeta gassoso in base alle proprietà del pianeta e alle posizioni del pianeta e della sua stella ospite. Sebbene questi modelli atmosferici abbiano confermato l’asimmetria causata dalle variazioni spaziali di temperatura, i dati osservati hanno rivelato un’ampiezza del segnale maggiore rispetto a quanto previsto dai modelli, e per questo gli astronomi hanno ipotizzato che nella zona d’alba possano esserci meccanismi di raffreddamento che i modelli non considerano. Alcuni studi precedenti avevano suggerito la possibile presenza di nuvole, composte non da gocce d’acqua ma da minerali come i silicati. Le nuvole possono infatti schermare efficacemente la luce infrarossa emessa dagli strati gassosi caldi sottostanti, e di conseguenza le temperature appaiono più basse. Data la difficoltà nel simulare la fisica delle nuvole, della condensazione e dell’evaporazione in un ambiente dinamico, i modelli fisici comunemente applicati alle atmosfere degli esopianeti non tengono conto delle nuvole, e ciò può portare a risultati non realistici. Dopo aver modificato la simulazione per approssimare l’effetto che le nuvole hanno sulla radiazione infrarossa proveniente dagli strati più profondi, i risultati sono più coerenti con le osservazioni. Tuttavia, solo modelli più sofisticati saranno in grado di confermare con certezza la presenza di nuvole.

Gli astronomi hanno già individuato anche altri esopianeti che rientrano nell’intervallo di temperatura e nella velocità di rotazione richiesti per studiare con successo le regioni crepuscolari, in modo da costruire un campione di pianeti gassosi ultra-caldi e scoprire somiglianze e differenze tra questi mondi estremi.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Atmospheric asymmetries in WASP-121 b revealed by rotational transits detected with JWST” di Cyril Gapp, Aurélien Falco, Thomas M. Evans-Soma, David K. Sing, Shashank Dholakia, Vivien Parmentier, Jérémy Leconte, Eva-Maria Ahrer e Guangwei Fu

L’annuncio è arrivato ieri da Tenerife, dov’erano riuniti i rappresentanti degli Stati membri dell’Agenzia spaziale europea per prendere decisioni di ampia portata sul futuro del programma scientifico dell’agenzia stessa: la scelta del Comitato consultivo per le scienze spaziali (Ssac, Space Science Advisory Committee) per la prossima missione di classe media – la cosiddetta M7 – è andata a Plasma Observatory, una missione la cui lead proposer è l’astrofisica Maria Federica Marcucci, ricercatrice all’Inaf Iaps di Roma.

«La missione nasce da una visione scientifica maturata nel corso degli ultimi anni grazie al contributo di una vasta comunità internazionale e consentirà di studiare per la prima volta in modo sistematico i processi fondamentali che governano il comportamento dei plasmi nello spazio attraverso osservazioni simultanee su diverse scale spaziali realizzate da una costellazione di sette satelliti», spiega Marcucci «Questa capacità osservativa multiscala senza precedenti permetterà di comprendere fenomeni fondamentali che avvengono nei plasmi che permeano l’intero universo e che hanno effetti diretti anche sull’ambiente spaziale che circonda la Terra».

Il team di Plasma Observatory. Crediti: Esa

«Come lead proposer della missione, insieme ad Alessandro Retinò (co-lead proposer) del Laboratoire de Physique des Plasmas di Parigi, e chair dello science study team», continua Marcucci, «sono particolarmente orgogliosa del ruolo svolto dalla comunità italiana e dall’Inaf durante tutte le fasi dello studio. Ricercatrici e ricercatori dell’Istituto hanno partecipato attivamente ai gruppi di lavoro che hanno contribuito a definire gli obiettivi scientifici della missione. In questo contesto, un contributo fondamentale è stato fornito dall’Università della Calabria, attraverso la partecipazione di Francesco Valentini allo science study team, sul solco di una lunga e fruttuosa collaborazione».

«Desidero inoltre sottolineare il ruolo fondamentale svolto dall’Agenzia spaziale italiana, che ha consentito alla comunità scientifica nazionale di contribuire in modo sostanziale alla maturazione scientifica e tecnologica della proposta», ricorda Marcucci. «La raccomandazione di Plasma Observatory rappresenta anche il riconoscimento di questo investimento strategico perseguito con lungimiranza e continuità, nonché della capacità dell’Italia di valorizzare le competenze maturate ed essere protagonista nei grandi programmi scientifici europei, dalla definizione delle domande scientifiche fino alla realizzazione delle tecnologie necessarie per affrontarle.

Schema del processo di selezione di una missione di classe media dell’Esa. Crediti: Esa/Atg

La proposta del Comitato consultivo dell’Esa – che si avvale di gruppi di lavoro composti da scienziati esterni specializzati in diversi ambiti  – arriva al termine di una durissima selezione: il numero delle missioni in gara, inizialmente 27, si è infatti ristretto progressivamente a cinque, poi a tre e infine, appunto, alla sola Plasma Observatory. Ora il Comitato per il programma scientifico (Spc, Science Programme Commitee) ha preso atto di questa raccomandazione e adotterà una decisione formale in merito nella prossima riunione, prevista per novembre 2026, una volta consolidati gli impegni finanziari relativi allo sviluppo della strumentazione.

I modelli di emissione del cielo radio giocano un ruolo chiave per studiare l’universo alle basse frequenze. Uno studio pubblicato questa settimana su Nature Astronomy suggerisce che questi modelli raccontano una storia incompleta: il cielo radio è più luminoso di quanto pensassimo.

La brillanza del cielo a basse frequenze radio – tra 60 e 350 megahertz – è stata misurata con una precisione senza precedenti da un team internazionale di ricerca guidato dall’agenzia scientifica australiana Csiro. Secondo il team, uno dei modelli di riferimento più utilizzati in radioastronomia sottostima la luminosità del cielo di circa il 20 per cento alle frequenze più basse considerate, arrivando fino al 50 per cento a 350 megahertz.

Pietro Bolli in Australia al sito di Mwa/Ska-Low. Crediti: Inaf

Per capire meglio le implicazioni di queste misure, Media Inaf  ha intervistato uno dei coautori dello studio, Pietro Bolli, dirigente tecnologo all’Istituto nazionale di astrofisica e responsabile per la progettazione e l’analisi elettromagnetica dei sistemi d’antenna di Ska-Low, le antenne a bassa frequenza dell’Osservatorio Ska.

Qual è l’importanza di questo risultato?

«Si tratta di una misura assoluta dell’emissione diffusa dell’emisfero australe, ottenuta attraverso un’accurata calibrazione strumentale. Questo risultato indica la necessità di introdurre termini correttivi rispetto ai modelli attualmente in utilizzo dalla comunità scientifica, basati perlopiù su misure effettuate decenni fa».

Come influenzerà la radioastronomia il nuovo cielo radio?

«Il contesto attuale è particolarmente interessato a questo tema. Nei prossimi decenni la radioastronomia a bassa frequenza sarà infatti dominata dal più grande radiotelescopio mai concepito, Ska-Low. La calibrazione di un interferometro del genere è un passaggio fondamentale per la corretta interpretazione dei dati raccolti. Il nuovo risultato è proprio un follow-up dell’attività di ricerca volta a individuare ed ottimizzare le strategie di calibrazione più efficaci per Ska-Low. La misura presentata è stata condotta utilizzando un’antenna Skala 4.1, che è proprio il modello di antenna scelto per Ska-Low, assieme a un ricevitore sviluppato in Australia da Csiro per misure radiometriche assolute a elevata precisione».

Potrebbe cambiare qualcosa in ciò che sappiamo dell’universo?

«Avere una conoscenza più accurata possibile dell’emissione diffusa dell’universo radio è fondamentale per ottenere modelli di riferimento affidabili e conseguentemente calibrare l’osservazione. L’emissione radio del cielo, a basse frequenze, è dominata dai processi di radiazione di sincrotrone nella nostra galassia e dalle emissioni di tutte le sorgenti extragalattiche. Conoscere con precisione questo contributo è vitale in vari ambiti astrofisici, in particolare per tracciare i processi astrofisici dell’universo primordiale. Inoltre, la conferma di un eccesso di radiazione all’estremo più alto della banda di frequenza farà crescere l’interesse a indagare ipotesi alternative per la sua spiegazione, come ad esempio la presenza di un forte processo di annichilazione della materia oscura nell’universo primordiale».

L’antenna e il ricevitore utilizzati per le osservazioni presso Inyarrimanha Ilgari Bundara, il Murchison Radio-Astronomy Observatory del Csiro, nel territorio del popolo Wajarri. Crediti: Ravi Subrahmanyan

Le vostre misure possono essere considerate un’anticipazione delle capacità scientifiche del futuro Osservatorio Ska?

«Il nostro lavoro usa una singola antenna, che osserva una regione del cielo estremamente ampia, detta all-sky. Si differenzia quindi nettamente dall’interferometro Ska-Low, che viceversa, usando centinaia di stazioni costituite da 256 antenne ciascuna, permetterà di avere risoluzioni angolari estremamente fini e sensibilità elevatissime. Allo stesso tempo, questo lavoro conferma la solidità del progetto dell’antenna, ovvero di un elemento fondamentale nella complessità tecnologica di Ska-Low. Molti dei dati di simulazione usati in questo studio saranno trasferiti anche per la calibrazione e caratterizzazione elettromagnetica delle stazioni di Ska-Low».

Qual è stato il contributo dell’Istituto nazionale di astrofisica?

«La tecnica utilizzata richiede una caratterizzazione estremamente dettagliata del sistema di ricezione, composto dall’antenna e da successivi stadi a radiofrequenza, in modo da cancellare gli effetti strumentali dai dati ottenuti. Come Inaf, abbiamo contribuito al lavoro dei colleghi australiani fornendo risultati da simulazioni elettromagnetiche dell’antenna Skala 4.1 che potessero essere inseriti nella procedura di calibrazione. Le simulazioni effettuate hanno cercato di rappresentare in maniera più fedele possibile le prestazioni dell’antenna all’interno dell’ambiente operativo. Aggiungerei che con la partecipazione a questo e ad altri studi, l’Inaf capitalizza una strategia partita più di quindici anni fa, di investimento di risorse significative per lo sviluppo tecnologico di grandi infrastrutture di ricerca. Il gruppo tecnologico Ska-Low coordinato da Jader Monari dell’Istituto di Radioastronomia, ha svolto un ruolo di rilievo internazionale nella progettazione di numerosi elementi della catena di ricezione di Ska-Low. La progettazione e sviluppo dell’antenna Skala4.1 e le sofisticate simulazioni elettromagnetiche sono esempi concreti di attività di ricerca in cui Inaf, con i propri partner istituzionali e industriali, ha creato una legacy nel progetto Ska di cui ora raccoglie i frutti».

Per saperne di più: 

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Precise Measurement of the Absolute Sky Brightness at 60 to 350 MHz” di Luke McKay, Ravi Subrahmanyan, Aaron Chippendale, Pietro Bolli, Georgios Kyriakou, Alex Dunning, Ronald Ekers

Avete presente la celebre Nebulosa di Orione? Ecco, nascosto dietro il suo gas e la sua polvere si trova un oggetto altrettanto spettacolare e variopinto: il complesso delle Nubi Molecolari di Orione, visibile in questa immagine grazie allo strumento agli infrarossi NirCam di Jwst, il James Webb Space Telescope. Selezionata come picture of the month di Jwst per il mese di giugno 2026, riesce a mostrarci uno scenario altrimenti invisibile: in banda ottica, infatti, la luce viene assorbita completamente dal materiale della nebulosa antistante, rendendo le osservazioni impossibili a lunghezze d’onda minori di quelle infrarosse.

Regione all’interno di una nube molecolare in cui si formano le stelle. Lo sfondo è ricoperto da strati di gas e polvere dai colori blu, verde e giallastri. Agglomerati più densi di polvere fredda, di colore che va dal marrone scuro al nero, bloccano completamente la luce. Le stelle si trovano sia all’interno che sopra le nubi, dalle quelle piccole arancioni alle grandi stelle bianche o blu. Le onde e i flussi di gas incandescente di colore biancastro sono generati dai getti delle protostelle che entrano in collisione con il materiale circostante. Crediti: Esa/Webb, Nasa & Csa, T. Megeath, M. Zamani (Esa/Webb)

In realtà, il complesso si divide in quattro parti, denominate da Omc-1 a Omc-4, e la foto scattata da Webb cattura solo una piccola parte di Omc-2, distante 1280 anni luce da noi: una regione ampia circa 150 anni luce in cui è in atto un’intensa attività di formazione stellare che dà origine a questa scenografica composizione di colori.

Le nubi molecolari, infatti, sono enormi agglomerati di gas freddo, molto più densi del mezzo interstellare circostante, ed è proprio questa elevata densità che permette al gas di collassare sotto l’azione della gravità, dando origine alle protostelle, il primo stadio del processo di formazione stellare. Man mano che il materiale continua a precipitare sulla protostella in formazione, si riscalda progressivamente e parte dell’enorme energia liberata durante il processo viene convertita in potenti getti di gas espulsi dai poli della stella. Questi getti generano onde d’urto ad alta velocità che attraversano il gas circostante, comprimendolo e riscaldandolo fino a produrre caratteristiche creste luminose ben definite. Nell’immagine è possibile individuare la posizione delle protostelle, ancora nascoste all’interno dei loro gusci di gas e polvere, seguendo a ritroso la direzione di questi flussi.

Al contrario, stelle già formate hanno disperso gran parte del materiale da cui sono nate attraverso la loro radiazione e i loro venti stellari, e per questo motivo appaiono in regioni relativamente sgombre di gas e polvere, rendendosi osservabili direttamente e illuminando Omc-2 con la loro intensa luce bianco-blu.

A queste zone illuminate si mescolano quelle completamente scure, dove la polvere fredda è così densa da assorbire quasi tutta la luce, mentre le regioni marroni e arancioni indicano la presenza di polvere più calda che assorbe e riemette luce. Le sfumature dal giallo al verde sono dovute in gran parte alle emissioni degli idrocarburi policiclici aromatici, mentre la luce delle stelle e delle protostelle, diffusa dai granelli di polvere, appare sotto forma di foschia blu e ciano.

Le osservazioni di questa regione sono state condotte all’interno di un programma che mira a studiare la formazione stellare all’interno delle nubi Omc-2 e Omc-3. In particolare, i dati di Webb verranno usati per comprendere meglio i fenomeni di accrescimento sulle protostelle e come la presenza dei numerosi flussi di gas nella regione influenzi gli stadi iniziali della vita delle stelle.

Utilizzando i dati d’archivio raccolti dalla missione Neowise della Nasa, un team di astronomi del Mit ha individuato il quasar variabile più antico mai osservato. Il suo nome è J0439+1634, era già presente all’“alba cosmica”, quando l’universo aveva appena 850 milioni di anni (z ≈ 6.5), e la sua luminosità cambia nel tempo: un fenomeno mai osservato prima in un oggetto così distante. La scoperta, pubblicata questa settimana su Nature Astronomy, apre una nuova finestra di osservazione sui primi buchi neri supermassicci e sull’evoluzione delle galassie nell’universo primordiale.

Illustrazione artistica che mostra un buco nero supermassiccio al centro di un quasar. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

I quasar sono tra gli oggetti più luminosi dell’universo. Si tratta di nuclei galattici attivi alimentati da buchi neri supermassicci che emettono enormi quantità di radiazione mentre accrescono materia.

Per molto tempo si è ritenuto che le prime galassie formatesi nel cosmo avessero bisogno di oltre un miliardo di anni per stabilizzarsi e maturare, e che quindi i buchi neri supermassicci non dovessero essere presenti nelle prime fasi dell’universo. Le osservazioni condotte a partire dai primi anni Duemila hanno però raccontato una storia diversa. Oggi gli astronomi hanno infatti identificato oltre duecento quasar risalenti al primo miliardo di anni di vita dell’universo.

Per studiare meglio questi antichi “mostri cosmici”, un team guidato da Gene Leung, del Massachusetts Institute of Technology, ha cercato le variazioni di luminosità di un quasar primordiale. Per farlo, gli autori dello studio hanno esaminato immagini dell’universo ottenute a lunghezze d’onda infrarosse e su intervalli temporali molto lunghi, dell’ordine di anni. A causa dell’espansione cosmica, infatti, la luce emessa da sorgenti remote viene spostata verso lunghezze d’onda più lunghe (redshift). Anche le variazioni temporali risultano però dilatate: un fenomeno che nel sistema di riferimento d’un quasar durerebbe settimane può apparire infatti distribuito su diversi mesi agli osservatori terrestri.

«Questa è stata la sfida tecnica che dovevamo superare», spiega Anna-Christina Eilers, ricercatrice al Mit e coautrice della pubblicazione. «Avevamo bisogno di dati raccolti ripetutamente a lunghezze d’onda infrarosse e su scale temporali molto estese».

Sfruttando circa quattordici anni di dati raccolti dal telescopio spaziale Neowise, gli astronomi hanno individuato un segnale risalente a soli 850 milioni di anni dopo il Big Bang. Era il segnale di J0439+1634, un quasar la cui luce ha viaggiato per quasi 13 miliardi di anni prima di raggiungerci.

Scoperto nel 2018 da un team internazionale di astronomi comprendente anche il ricercatore dell’Inaf Marco Bonaglia, J0439+1634 è stato a lungo il quasar più luminoso conosciuto nell’universo primordiale. Superato in luminosità nel 2024 da J0529-4351, oggi detiene un altro primato. Le analisi condotte in questo studio hanno infatti rivelato una chiara variabilità della sua emissione: il cosiddetto flickering, o “sfarfallio” – un fenomeno mai osservato prima in un oggetto così distante, rendendolo il quasar variabile più antico mai osservato.

«Nel corso dei 14 anni, abbiamo visto il quasar variare la sua luminosità in modo casuale, un po’ come la fiamma di una candela che tremola senza uno schema fisso», dice a questo proposito Leung.

I ricercatori stimano che il quasar abbia una luminosità pari a 12mila miliardi di Soli e che questa vari di circa il 20 per cento: quasi duemila miliardi di volte la luminosità della nostra stella. Gli scienziati hanno inoltre tracciato le variazioni di luminosità del quasar a diverse lunghezze d’onda, che hanno permesso di ottenere informazioni sulla forma e sulla struttura del disco di accrescimento attorno al buco nero centrale. Poiché la lunghezza d’onda della radiazione dipende dalla temperatura del materiale che la emette — e poiché il materiale più vicino al buco nero è anche il più caldo — le diverse bande possono essere infatti utilizzate per ricostruire la geometria del disco.

Dall’analisi è emerso che il disco del buco nero al centro di J0439+1634 è sorprendentemente sottile e piatto, una configurazione tipica dei buchi neri vicini e antichi, che hanno avuto molto più tempo per stabilizzarsi e maturare, spiegano i ricercatori.

Il team spera ora di spingersi ancora più indietro nel tempo cosmico per osservare quasar in fasi ancora più precoci del loro sviluppo. In questo modo gli scienziati potranno iniziare a ricostruire le condizioni che hanno portato alla nascita dei primi buchi neri supermassicci.

«Questo risultato», conclude Eilers, «fornisce una prova diretta del fatto che gli stessi processi di accrescimento e le stesse strutture osservate nell’universo vicino erano già presenti in epoche molto antiche, nonostante condizioni cosmiche profondamente diverse, qualcosa che non era mai stato osservato prima».

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Discovery of quasar variability and early accretion disk signatures at cosmic dawn” di Gene C. K. Leung, Anna-Christina Eilers, Christos Panagiotou, Julien Wolf, Kishalay De, Luke Weisenbach, Minghao Yue, Xiaohui Fan, Yuzo Ishikawa, Erin Kara, Mirko Krumpe, Andrea Merloni, Robert A. Simcoe, Feige Wang e Jinyi Yang

Come fanno due stelle neonate ad avvicinarsi e aggregarsi così rapidamente in sistemi binari? A svelare il mistero è oggi uno studio, pubblicato sulla rivista The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e guidato da un team di ricerca giapponese, che ha individuato nei campi magnetici la chiave di volta per spiegare questo fenomeno.

Le stelle si formano da nubi di gas interstellare che collassano in regioni dense, dette nuclei di nubi molecolari. In queste zone, più stelle si formano contemporaneamente vicine tra loro e, in alcuni casi, due di esse rimangono legate gravitazionalmente, dando vita a un sistema stellare binario. Le osservazioni di archivio suggeriscono che questi sistemi si formino molto presto, prima ancora che le stelle stesse si siano sviluppate del tutto.

Visualizzazione dei flussi di gas attorno a un sistema di protostelle binarie calcolata da Aterui III. Il gas in rosso orbita attorno a una delle due protostelle, quello in blu attorno al sistema binario complessivo, mentre il gas riprodotto in verde viene espulso dal sistema, portando via momento angolare. Crediti: Matsumoto, Hotokezaka, Inayoshi 2026

Il team di ricerca ha effettuato nuove simulazioni utilizzando diversi supercomputer, tra cui il supercomputer per simulazioni astronomiche Aterui III e il suo predecessore Aterui II, entrambi presso l’Osservatorio astronomico nazionale del Giappone. I risultati mostrano che le interazioni tra un campo magnetico interstellare e il gas che circonda le protostelle possono rimuovere momento angolare dalla coppia di protostelle, consentendo ai sistemi binari di formarsi in un arco temporale realistico. Nella simulazione eseguita in assenza di alcun campo magnetico, le protostelle si sono in realtà allontanate l’una dall’altra, evidenziando l’importanza del campo magnetico in questo processo.

Inoltre, le simulazioni suggeriscono che lo stesso processo potrebbe applicarsi ai buchi neri binari massicci situati nel cuore ricco di gas di una nuova galassia nata dalla fusione di due galassie più piccole. Questo aiuterebbe a spiegare come i buchi neri massicci riescano ad avvicinarsi abbastanza da fondersi e formare un buco nero supermassiccio. Tuttavia, la simulazione diretta di buchi neri massicci nell’arco di tempo necessario affinché questi si avvicinino spiraleggiando l’uno attorno all’altro rappresenta ancora una sfida dal punto di vista computazionale. Pertanto, un’indagine rigorosa sugli effetti dei campi magnetici sui buchi neri binari massicci rimane un obiettivo per le ricerche future.

Per saperne di più:

• Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Magnetic-field-induced inspiral of binaries with circumbinary disc: black hole and protostellar systems” di T. Matsumoto, K. Hotokezaka e K. Inayoshi

Guarda sul canale YouTube del CfCA (Naoj) la simulazione dei flussi di gas attorno a un sistema di protostelle binarie elaborata con Aterui III:

La Nasa ha annunciato oggi la composizione dell’equipaggio della missione Artemis III: Randy Bresnik (comandante, Nasa), Luca Parmitano (Esa), Frank Rubio e Andre Douglas (specialisti di atterraggio, entrambi Nasa). È stato inoltre designato come membro di riserva dell’equipaggio l’astronauta Bob Hines (Nasa). L’equipaggio inizierà ora un rigoroso programma di addestramento per familiarizzarsi con i sistemi della navicella Orion e con il funzionamento dei sistemi di atterraggio con equipaggio umano, in vista di un’ambiziosa serie di dimostrazioni che precederanno la missione di atterraggio sulla Luna.

L’equipaggio della missione Artemis III. Da sinistra: Andre Douglas, Luca Parmitano, Randy Bresnik e Frank Rubio. Crediti: Nasa

Luca Parmitano, astronauta italiano dell’Esa, ha trascorso 366 giorni nello spazio nel corso di due missioni di lunga durata sulla Stazione spaziale internazionale, Volare e Beyond. Durante queste missioni, ha collaborato a centinaia di esperimenti, ha effettuato sei passeggiate spaziali per un totale di oltre 30 ore ed è diventato comandante della Stazione. Da quando è tornato sulla Terra, Parmitano ha ricoperto il ruolo di referente dell’Esa presso il Johnson Space Center della Nasa a Houston, agendo come “CapCom” e addestrando gli astronauti dell’Esa per le passeggiate spaziali e le operazioni robotiche. L’anno scorso Parmitano ha partecipato all’Underway Recovery Test 12 della Nasa, al largo delle coste della California, per simulare l’ammaraggio e il recupero degli astronauti di Artemis da un modello in scala reale della navicella Orion.

«Sono onorato di far parte di questo equipaggio e allo stesso tempo mi sento umile: i miei compagni di missione apportano un bagaglio di esperienze molto variegato, e non vedo l’ora di lavorare con loro, desideroso di imparare e di dare il mio massimo contributo nel mio ruolo. In qualità di pilota collaudatore, questa è davvero una missione da sogno, poiché potremo contribuire a testare i sistemi e a sviluppare le procedure affinché i futuri equipaggi possano spingersi più lontano e, in ultima analisi, riportare l’umanità sulla Luna», ha detto Luca Parmitano. «Sono molto grato all’Aeronautica militare per avermi fornito l’addestramento nelle mie prime fasi; all’Agenzia spaziale italiana – e all’Italia nel suo complesso – per avermi affidato il loro primissimo volo di lunga durata quando ero solo un novellino; all’Agenzia spaziale europea per l’addestramento, il sostegno infinito e le incredibili opportunità che ho avuto da quando sono diventato un astronauta dell’Esa, e alla Nasa per la sua leadership nel riportare l’umanità sulla Luna. È la conferma che l’Esa è un partner affidabile e la continuazione di una solida collaborazione che porterà un europeo sulla Luna».

«Artemis III amplierà i confini delle operazioni spaziali in orbita. La nomina dell’astronauta dell’Esa Luca Parmitano a pilota riflette la profonda competenza europea nel campo dei voli spaziali con equipaggio umano e fa leva sulla sua vasta esperienza operativa in situazioni di forte pressione», ha detto Josef Aschbacher, direttore generale dell’Esa. «Allo stesso tempo, il Modulo di servizio europeo (Esm) dell’Esa fornirà ancora una volta le capacità fondamentali che alimentano Orion, dimostrando il ruolo duraturo dell’Europa nel cuore stesso del programma Artemis. La notizia giunta oggi da Houston è un forte riconoscimento del ruolo dell’Esa nel rendere possibile il ritorno dell’umanità sulla Luna – e un progresso chiave nella nostra collaborazione con la Nasa. Gli europei possono essere orgogliosi di far parte di questo emozionante viaggio».

Fonte: press release Esa

La dichiarazione di Luca Parmitano (in inglese) sul canale YouTube dell’Esa: