Non perfettamente sferica, ma a forma di uovo, con un lato più allungato dell’altro. È la silhouette di Wasp-17b, un “gioviano caldo” situato a circa 1.300 anni luce dalla Terra, nella costellazione dello Scorpione; uno dei più grandi “puffy planets” mai scoperti.

La forma dell’atmosfera di Wasp-17b ricostruita con la tecnica del transit mapping. Il pianeta presenta un’ampia fascia di correnti a getto lungo l’equatore, con venti molto intensi che trasportano materia e calore dal lato diurno, costantemente irradiato dalla stella, a quello notturno, perennemente in ombra. Questa circolazione atmosferica contribuisce a determinare la caratteristica forma ovoidale del pianeta. Crediti: Engine House/Hannah Wakeford

A ricostruire per la prima volta i contorni dell’esopianeta e la forma tridimensionale della sua atmosfera è stato un team internazionale di ricercatori guidato dalla Cornell University, che ha sfruttato le capacità osservative del telescopio spaziale James Webb e un nuovo metodo di analisi chiamato transit mapping. I risultati dello studio, pubblicati ieri su Nature Astronomy, mostrano come l’intensa radiazione stellare e le correnti che ne derivano plasmino l’atmosfera del pianeta, confermando le predizioni teoriche e i modelli di simulazione.

I pianeti gassosi sono oggetti tridimensionali la cui forma è modellata dalla loro atmosfera. Ciò è ancora più evidente per i pianeti in rotazione sincrona, una condizione tipica dei gioviani caldi che orbitano estremamente vicini alla propria stella. Tali mondi, rivolgendo sempre la stessa faccia alla loro stella, possiedono un lato costantemente illuminato e uno perennemente in ombra. Questa condizione determina marcati gradienti orizzontali di temperatura, che possono modificare sia l’estensione verticale dell’atmosfera sia le condizioni chimiche al suo interno, determinando il contorno apparente del pianeta.

Mappare queste differenze permette dunque di ricostruire le variazioni della struttura atmosferica e di delineare la sagoma del pianeta.  Le osservazioni spettroscopiche del lembo degli esopianeti durante il loro transito sul disco della stella consentono di indagare tali variazioni, assumendo che il raggio del pianeta sia uniforme lungo tutto il suo contorno. Tra le tecniche usate per questo tipo di indagini c’è l’eclipse mapping, che misura le variazioni di luce quando un pianeta passa dietro la propria stella ospite.

Illustrazione che mostra Wasp-17b in transito davanti alla propria stella. Crediti: Engine House/Hannah Wakeford

Sebbene queste osservazioni consentano di caratterizzare l’atmosfera nel suo complesso, non permettono di ricostruire le variazioni da una regione all’altra. Restituiscono infatti uno spettro di trasmissione che è solo la media delle proprietà atmosferiche lungo il contorno.

Per superare questo limite, come anticipato, il team ha utilizzato il metodo del transit mapping. Tracciando le variazioni della luce che attraversa l’orizzonte atmosferico da diverse angolazioni, la tecnica consente di determinare l’estensione e la composizione chimica dell’atmosfera, punto per punto lungo l’intero bordo. In questo modo è possibile mapparne le proprietà sia dall’equatore ai poli, sia tra i terminatori, ovvero le regioni di transizione tra il lato diurno e quello notturno, definendo la struttura esatta della sagoma planetaria.

«Invece di ipotizzare che il pianeta sia un cerchio con lo stesso raggio lungo tutto il perimetro, la nostra tecnica permette di ricavare la distanza dal centro al bordo in diversi punti. Siamo dunque in grado di percorrere l’intero profilo», ha spiegato Lili Alderson, ricercatrice alla Cornell University e prima autrice della ricerca.  «In un certo senso, siamo passati dall’osservare un anello al capire esattamente dove si trovano le “gemme” lungo di esso».

La metafora delle gemme utilizzata dalla scienziata si riferisce proprio alla presenza di variazioni locali di quota nell’atmosfera, che si traducono in rigonfiamenti della sagoma e, dunque, in variazioni del raggio del pianeta. Se in una certa regione l’aria è molto calda, il pianeta sembra più grande e il suo raggio in quel punto aumenta. Al contrario, se in un altro punto l’aria si raffredda, l’atmosfera diventa più sottile, quindi il raggio in quella regione diminuisce.

A sinistra, rappresentazione grafica dei contorni di Wasp-17b (linee nere) presi a due diverse lunghezze d’onda e messi a confronto con l’ipotesi di un pianeta perfettamente circolare (linea grigia tratteggiata). I raggi estratti punto per punto lungo il lembo sono evidenziati dalle linee colorate. Al centro, l’andamento del raggio misurato attorno al bordo del pianeta al variare dell’angolo. A destra, grafici che mostrano la conversione delle variazioni di raggio nello spettro di trasmissione finale in funzione della lunghezza d’onda. Crediti: Alderson et al., Nature Astronomy, 2026

Una di queste gemme è stata trovata dai ricercatori proprio dove i modelli fisici ne prevedevano la presenza: nella fascia equatoriale del lato notturno di Wasp-17b. In questa regione, potenti venti trasportano il calore dal lato perennemente illuminato verso quello buio, provocando un rigonfiamento dell’atmosfera. Il risultato è un pianeta dalla forma asimmetrica e allungata, simile a un uovo.

La tecnica del transit mapping ha inoltre permesso di confermare altre caratteristiche di Wasp-17b: «la teoria prevede che i lati diurno e notturno di questi pianeti debbano avere una forte escursione di temperatura. Wasp-17b si inserisce perfettamente in questo trend. È esattamente in linea con quanto ci aspettavamo», osserva Alderson. «È stato inoltre importante confermare che molecole come l’acqua e l’anidride carbonica sono distribuite in modo piuttosto uniforme lungo tutto il lembo atmosferico».

«Il primissimo utilizzo di questa nuova tecnica mostra che la nostra comprensione di questi pianeti è corretta e che i diversi metodi a disposizione per studiarli restituiscono risultati concordanti», conclude Alderson. «In questo senso, le prospettive future sono molto promettenti: nei prossimi anni, infatti, queste tecniche ci permetteranno di studiare in profondità molti altri pianeti».

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “A spatial map of the atmospheric limb of a hot Jupiter” di Lili Alderson, Hannah R. Wakeford, David Grant, Nikole K. Lewis, Avinash Verma, Jayesh Goyal, Mark Hammond, Daniel Valentine, Natalie H. Allen, Ana Glidden, Amélie Gressier, Jingcheng Huang, Maura Lally, Dana R. Louie, Jacob Lustig-Yaeger, Cathal Maguire, Elijah Mullens, Kristin S. Sotzen, Jeff A. Valenti, Roeland P. van der Marel e Tiffany Kataria

Duecentocinquanta scienziate, scienziati e rappresentanti delle principali istituzioni di ricerca di tutto il mondo hanno celebrato l’inaugurazione del sottosistema del Large-Sized Telescope (Lst) presso il sito settentrionale del Cherenkov Telescope Array Observatory (Ctao) – Nord, situato all’Osservatorio del Roque de los Muchachos a La Palma, nell’arcipelago delle Canarie (Spagna). Il completamento dei quattro telescopi Lst segna una tappa fondamentale per le comunità mondiali dell’astrofisica e della fisica delle astroparticelle, e rappresenta un passo cruciale verso la piena operatività scientifica del Ctao, a cui hanno dato un contributo rilevante anche l’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn).

Il sottosistema sottosistema del Large-Sized Telescope (Lst) presso il sito settentrionale del Cherenkov Telescope Array Observatory (Ctao) – Nord, situato all’Osservatorio del Roque de los Muchachos a La Palma, nell’arcipelago delle Canarie (Spagna). Crediti: Lst Collaboration

Ciascun telescopio è dotato di uno specchio di 23 metri di diametro ed è equipaggiato con fotocamere all’avanguardia e ultraveloci. Progettati per rivelare i deboli lampi di luce Cherenkov prodotti dall’interazione dei raggi gamma ad altissima energia con l’atmosfera terrestre, i telescopi Lst sono gli strumenti più sensibili al mondo per l’osservazione dei raggi gamma a energie comprese tra circa 20 gigaelettronvolt (GeV) e diversi teraelettronvolt (TeV).

Questa straordinaria sensibilità è fondamentale per individuare sorgenti di raggi gamma remote e transitorie. Poiché i raggi gamma ad altissima energia vengono gradualmente assorbiti mentre attraversano l’Universo, la capacità dei telescopi Lst di rivelare raggi gamma fino alle più basse energie consente agli scienziati di esplorare sorgenti a distanze cosmologiche, di risalire più indietro nella storia cosmica e di osservare la rapidissima variabilità delle sorgenti gamma in dinamica evoluzione con maggiore accuratezza statistica.

Il pioniere Lst-1

Già a partire dal 2020, ancor prima del completamento dell’intero sottosistema, durante la sua fase di collaudo, il prototipo Lst-1 ha prodotto risultati di notevole portata. Tra questi rientrano le osservazioni di pulsar, gli studi sui nuclei galattici attivi a distanze cosmologiche e il rapido monitoraggio di fenomeni transienti come nove e lampi di raggi gamma (Grb).

Con l’affiancamento dei tre nuovi Lst (Lst-2, Lst-3 e Lst-4) all’esistente Lst-1, i quattro telescopi formano ora una vera e propria rete (sottosistema). Osservando simultaneamente da più direzioni il medesimo sciame di raggi gamma, i telescopi Lst offriranno una sensibilità nettamente superiore, una risoluzione angolare migliore e una ricostruzione dell’energia più precisa, aprendo un nuovo livello di accuratezza nello studio dell’universo a raggi gamma.

«Il completamento del sottosistema Lst è il culmine di oltre quindici anni di collaborazione internazionale e innovazione tecnologica», ha dichiarato Masahiro Teshima, Principal Investigator della collaborazione Lst e portavoce del consorzio Ctao. «Questi telescopi ci permetteranno di esplorare alcuni degli ambienti più estremi dell’Universo, tra cui buchi neri supermassicci e stelle di neutroni, di indagare le possibili origini dei raggi cosmici e di contribuire alle ricerche sulla natura della materia oscura».

Uno dei telescopi del sottosistema Lst a Ctao-Nord. Crediti: Lst Collaboration

In viaggio verso l’universo primordiale

Gli Lst costituiscono il cuore a bassa energia di Ctao-Nord e offriranno un’opportunità unica per sondare l’universo, risalendo indietro nel tempo fino a circa 12 miliardi di anni fa, quando esso aveva meno di due miliardi di anni. La loro sensibilità ai raggi gamma di energia più bassa consentirà di individuare e studiare brillanti lampi di raggi gamma ad alto redshift, estendendo potenzialmente le osservazioni gamma a sorgenti con redshift fino a z~4 e fornendo nuove informazioni sull’Universo primordiale.

«Oggi si celebra un passo avanti importantissimo verso la realizzazione del Ctao, a cui l’Italia contribuisce con un patrimonio di capacità scientifiche, progettuali e industriali. L’Italia ospita a Bologna, presso l’Inaf, la sede centrale dell’Osservatorio internazionale e sta contribuendo alla realizzazione di gran parte dei suoi strumenti. Oggi l’attenzione è focalizzata sul sito nord, ma il nostro sguardo abbraccia l’intero Osservatorio: il contributo italiano è infatti particolarmente significativo anche nel sito sud, in Cile, attraverso la realizzazione di altri due Large-Sized Telescopes e ben 37 Small-Sized Telescopes, tutti in costruzione in Italia e destinati a Ctao-Sud», ha affermato Lucio Angelo Antonelli, dirigente di ricerca all’Inaf e co-principal investigator della collaborazione internazionale Lst. «Le prossime fasi di collaudo e integrazione nelle operazioni del Ctao porteranno questi strumenti a esprimere pienamente le loro capacità. È un passaggio decisivo verso le scoperte che attendiamo, ma soprattutto verso quelle che ancora non sappiamo immaginare».

«L’Infn partecipa allo sviluppo di questi nuovi telescopi fin dalle prime fasi di progettazione. Ha realizzato la struttura in fibra di carbonio che sostiene l’arco della camera e ha contribuito alla costruzione della camera stessa, oltre a sviluppare altri componenti meccanici ed elettronici di alta precisione, necessari per calibrare il sistema di puntamento. Finora il nostro contributo si è concentrato soprattutto sugli strumenti del sito nord di Ctao, ma ora, grazie ai finanziamenti del Pnrr del Ministero dell’università e della ricerca, stiamo dando assieme all’Inaf un grande contributo alla realizzazione delle camere dei telescopi del sito sud», spiega Mosè Mariotti, ricercatore dell’Infn responsabile nazionale del gruppo Infn in Ctao. «Nei prossimi due anni, quando i nuovi telescopi entreranno pienamente in funzione, la sensibilità aumenterà notevolmente, fino a un ordine di grandezza rispetto agli strumenti attuali: questo significa che potremo ottenere gli stessi risultati scientifici in un centesimo del tempo, aprendo nuove straordinarie possibilità di scoperta», conclude Mariotti.

Uno dei telescopi del sottosistema Lst a Ctao-Nord. Crediti: Tomohiro Inada

Nei prossimi anni, gli Lst saranno sottoposti a collaudo e integrati nelle operazioni di Ctao. Insieme agli altri telescopi previsti per entrambi i siti dell’Osservatorio, affronteranno questioni fondamentali dell’astrofisica, della fisica delle particelle e della cosmologia, come la natura della materia oscura, l’origine dei raggi cosmici e la fisica degli acceleratori cosmici estremi.

Guarda il servizio video su MediaInaf Tv;

Guarda il video di approfondimento su MediaInaf Tv:

Per saperne di più:

• Informazioni sulla Collaborazione Lst
  La Collaborazione Large-Sized Telescope (Lst) è un consorzio internazionale di scienziati, ingegneri e istituzioni impegnati nella progettazione, costruzione e messa in servizio degli Lst per il Ctao. La collaborazione ha sviluppato tecnologie avanzate nell’ottica, nei rivelatori, nella meccanica e nell’elettronica ad alta velocità per raggiungere la soglia energetica più bassa mai ottenuta da osservatori gamma da terra. Il progetto è stato reso possibile da una solida partnership internazionale che coinvolge istituzioni provenienti da Brasile, Bulgaria, Croazia, Francia, Germania, Giappone, Italia, Polonia, Repubblica Ceca, Spagna e Svizzera.
• Informazioni su Ctao
  Il Ctao (Cherenkov Telescope Array Observatory) sarà il più grande e potente osservatorio al mondo per l’astronomia a raggi gamma. La precisione senza precedenti e l’ampio intervallo energetico del Ctao (20 GeV – 300 TeV) aiuteranno a rispondere ad alcuni dei quesiti più complessi dell’astrofisica e della fisica delle particelle, articolati in tre temi principali: comprendere l’origine e il ruolo delle particelle cosmiche relativistiche; sondare ambienti estremi come buchi neri o stelle di neutroni; ed esplorare le frontiere della fisica, alla ricerca della materia oscura o di deviazioni dalla teoria della relatività di Einstein. Per coprire il suo ampio intervallo di energia, il Ctao utilizzerà tre tipi di telescopi: Large-Sized Telescope (Lst), Medium-Sized Telescope (Mst) e Small-Sized Telescope (Sst). Oltre 60 telescopi saranno distribuiti tra due stazioni osservative: Ctao-Nord, nell’emisfero settentrionale presso l’Osservatorio del Roque de los Muchachos a La Palma (Spagna), e Ctao-Sud, nell’emisfero meridionale presso l’Osservatorio dell’Eso al Paranal nel deserto di Atacama (Cile).

18 ottobre 1841. Nella stazione ferroviaria di Exeter, in Inghilterra, un treno con partenza prevista alle 22:05 rimane fermo per 16 minuti. A causare il ritardo è un’improvvisa anomalia del sistema telegrafico utilizzato dagli operatori per comunicare il “via libera” al transito dei treni. Per oltre un secolo, questo episodio, descritto in un articolo pubblicato nel 1871 su Nature, è stato considerato il più antico caso documentato di interferenza del meteo spaziale sulle infrastrutture tecnologiche umane.

Rappresentazione artistica di una tempesta solare in viaggio verso la Terra. Crediti: Nasa

Una nuova indagine condotta da un team di ricerca della Lancaster University ha ora dimostrato che la ricostruzione riportata in quella pubblicazione contiene un errore fondamentale: nel 1841 quella linea ferroviaria non esisteva ancora. Incrociando documenti d’archivio, orari d’epoca dei treni riportati nei giornali locali e registrazioni geomagnetiche, i ricercatori hanno scoperto che l’evento si verificò in realtà il 18 ottobre del 1848, esattamente sette anni dopo rispetto alla data riportata sulla rivista scientifica britannica, probabilmente a causa di un refuso tipografico. I risultati sono pubblicati nella rivista Space Weather.

La meteorologia spaziale studia le condizioni ambientali nello spazio vicino alla Terra, con particolare attenzione ai fenomeni generati dall’attività solare – come i brillamenti e le espulsioni di massa coronali – e ai loro effetti sul campo magnetico terrestre. Negli ultimi due secoli, l’impatto di questi fenomeni sulla società è cresciuto di pari passo con il progresso tecnologico e con lo sviluppo delle infrastrutture moderne. Per millenni, l’attività solare ha influenzato la Terra, manifestandosi soprattutto attraverso le spettacolari e innocue aurore polari. La nascita delle prime infrastrutture elettriche e di comunicazione nell’Ottocento ha però cambiato radicalmente questo scenario.

È celebre ed emblematico, in questo ambito, l’evento di Carrington-Hodgson del 1859, considerato una delle tempeste geomagnetiche più intense documentate nella letteratura scientifica. È stato associato al brillamento solare più potente mai registrato. Sebbene all’epoca la tempesta solare abbia causato diffuse interruzioni del funzionamento dei sistemi telegrafici elettrici, l’evento non fu il primo caso documentato di interferenza tra l’attività solare e le infrastrutture tecnologiche. Sulla base delle testimonianze storiche disponibili, fino a oggi si riteneva che il primato spettasse all’evento di Exeter del 1841. La nuova indagine condotta dal team di ricerca guidato da James A. Wild, ricercatore alla Lancaster University, ha però messo in luce numerose incongruenze.

La vicenda trae origine da un articolo anonimo pubblicato nel numero di Nature del 5 ottobre 1871. Secondo quanto riportato nel documento, la sera del 18 ottobre 1841 il treno espresso delle 22:05 in partenza da Exeter verso Starcross, nel sud-ovest dell’Inghilterra, sarebbe stato trattenuto per 16 minuti a causa di intense perturbazioni magnetiche che hanno impedito ai controllori di verificare se il binario fosse libero. Il racconto includeva perfino una nota del capostazione, convinto che «qualcuno stesse giocando uno scherzo agli strumenti, impedendo loro di funzionare».

Cronologia delle principali date comprese tra il 1835 e il 1875 rilevanti per l’indagine. Le voci evidenziate si riferiscono agli eventi più significativi per ricostruire il ritardo di 16 minuti del treno di Exeter, come descritto nell’articolo di Nature. I triangoli vuoti e pieni indicano, rispettivamente, i minimi e i massimi dell’attività solare. I minimi sono identificati con il numero del ciclo solare successivo. Crediti: James A. Wild, Space Weather, 2026

Come anticipato, se fosse veritiero, l’episodio rappresenterebbe il primo caso documentato di interferenza del meteo spaziale con un sistema tecnologico. Tuttavia, il riesame della documentazione storica da parte del gruppo di ricerca ha dimostrato che la data riportata nell’articolo è errata.

«Questa ricerca evidenzia che il meteo spaziale non è una minaccia nuova, ma un rischio naturale presente da molto tempo», dice Jim Wild, ricercatore alla Lancaster University e primo autore dello studio. «La società sperimenta gli effetti della meteorologia spaziale sulla tecnologia fin dall’epoca in cui esistono le tecnologie elettriche. Il ritardo del treno a Exeter è una vicenda affascinante, perché si colloca proprio nel momento in cui le tecnologie emergenti cominciarono a confrontarsi con le condizioni dell’ambiente spaziale. Combinando documenti d’archivio e osservazioni scientifiche, siamo riusciti a dimostrare che l’evento si verificò quasi certamente nel 1848, anziché nel 1841».

Vediamo più nel dettaglio come si è arrivati a questa conclusione. Il primo indizio è emerso dai documenti relativi alla costruzione della linea ferroviaria. La ferrovia che collegava le cittadine di Exeter e Plymouth, spiegano i ricercatori, fu originariamente costruita e gestita dalla South Devon Railway Company. All’epoca della sua costruzione, la linea impiegava un innovativo sistema di propulsione che utilizzava aria compressa per spingere i treni. Dalle indagini documentali, risulta che la legge del Parlamento per la costruzione della ferrovia ottenne l’approvazione solo nel luglio del 1844 (South Devon Railway Act, 1844). Inoltre, la ferrovia fu costruita a tappe: il primo tratto della linea, tra la città di Exeter e la cittadina di Teignmouth, fu inaugurato e aperto al pubblico il 30 maggio del 1846. Nel 1841, dunque, la linea non esisteva e nessun treno avrebbe potuto percorrerla. Il treno citato nella pubblicazione non avrebbe potuto circolare in quell’anno. Pertanto, l’articolo di Nature non può essere accurato.

Un’ulteriore conferma che l’evento non si è verificato nel 1841 arriva dall’analisi degli orari ferroviari. Per risalire alla data corretta, i ricercatori hanno infatti consultato i quadri orari pubblicati sui quotidiani locali dell’epoca, individuando un’incongruenza nella datazione originaria. Le 22:05 erano infatti l’orario di partenza del treno serale da Exeter verso Starcross solo in un intervallo temporale ben preciso, compreso tra l’11 marzo 1848 e il 26 luglio 1849.

Ma è dall’esame dei magnetogrammi d’epoca dell’Osservatorio di Greenwich che emerge la prova decisiva della data effettiva dell’evento. Esaminati dai ricercatori, i tracciati rivelano una violenta tempesta geomagnetica proprio nella fascia oraria compresa tra le 22:00 e le 22:20, ora locale, del 18 ottobre 1848. I taccuini dell’astronomo e matematico Temple Chevallier, custoditi dalla Royal Astronomical Society, documentano che, nello stesso giorno, lo scienziato osservò e disegnò un imponente gruppo di macchie solari situato sotto l’equatore solare. Nelle stesse settimane, inoltre, diversi quotidiani riferirono di aurore boreali visibili in tutta Europa, compresa l’Italia, dove il fisico Carlo Matteucci registrò interruzioni delle comunicazioni telegrafiche tra Firenze e Pisa.

Utilizzando le informazioni contestuali e gli orari ferroviari per circoscrivere l’indagine a un periodo di quattro mesi del 1848, i ricercatori hanno individuato osservazioni solari, registrazioni geomagnetiche e testimonianze riportate dalla stampa dell’epoca che indicano un periodo di intensa attività meteorologica spaziale nel Regno Unito intorno al 18 ottobre 1848. Data, questa, che corrisponde esattamente al giorno e al mese indicati nell’articolo di Nature, ma sette anni più tardi. Tutte queste evidenze porterebbero a concludere che l’evento di Exeter non si verificò nel 1841, bensì nel 1848. Secondo gli autori dello studio, la data riportata nell’articolo di Nature sarebbe frutto di un refuso tipografico nel testo originale, che trasformò il “1848” in “1841”. Un errore non raro nelle pubblicazioni dell’epoca.

La rettifica della data dell’episodio di Exeter modifica la cronologia del primo caso documentato di interferenza tra la meteorologia spaziale e la tecnologia. Il primato passa ora a un evento del 19 marzo 1847 –  descritto da William Henry Barlow nella rivista Philosophical Transactions of the Royal Society, nel numero 139 del 1849 –  durante il quale le perturbazioni geomagnetiche bloccarono il sistema telegrafico della Midland Railway nei pressi di Derby, in Inghilterra. Ciononostante, l’episodio di Exeter rimane uno dei più antichi esempi conosciuti degli effetti della meteorologia spaziale sulle infrastrutture tecnologiche, verificatosi oltre un decennio prima del celebre evento di Carrington del 1859, che provocò diffuse interruzioni dei sistemi telegrafici.

Questo studio evidenzia l’importanza di utilizzare un’ampia varietà di fonti documentali e bibliografiche per valutare e confrontare le testimonianze storiche sugli eventi di meteorologia spaziale e sui loro effetti sulla società, concludono i ricercatori. Nei casi in cui la letteratura scientifica dell’epoca si è rivelata poco attendibile – e non mancano gli esempi – le testimonianze  pubblicate sui giornali locali dell’epoca si sono dimostrate preziosissime, soprattutto se confrontate con le osservazioni scientifiche conservate negli archivi.

Per saperne di più:

• Leggi su Space Weather l’articolo “Did Space Weather Delay the 10:05 p.m. Train Departure From Exeter on 18 October 1841?” di James A. Wild, Ciaran D. Beggan, David H. Boteler, William B. Cade III, Brett A. Cartere  Michael Hapgood

Una chiave di violino cosmica è al centro della nuova immagine composita rilasciata dall’osservatorio a raggi X Chandra della Nasa. A disegnarne la forma del caratteristico simbolo musicale sono le onde radio osservate da Lofar (Low Frequency Array), una rete di decine di migliaia di antenne distribuite in Europa, mentre i raggi X dei telescopi spaziali Chandra ed eRosita rivelano il gas caldo dell’ammasso di galassie che la ospita. Completano l’immagine le osservazioni nell’infrarosso.

La radiosorgente Treble Clef. Crediti: Raggi X: Nasa/Cxc/Inaf-Ira/A. Botteon et al.; Infrarosso: Ukidss-Gps; Radio: Astron/Lofar; Elaborazione dell’immagine: Nasa/Cxc/Sao/N. Wolk

La nuova immagine composita si basa sulle osservazioni analizzate nello studio pubblicato recentemente su Astronomy & Astrophysics e guidato da Andrea Botteon, con Marisa Brienza come seconda autrice, entrambi dell’Istituto di radioastronomia (Ira) dell’Inaf di Bologna. Il lavoro è firmato da un gruppo internazionale e comprende anche contributi di altri membri dell’Ira e dell’Istituto di astrofisica spaziale e fisica cosmica dell’Inaf di Milano.

Il lavoro combina dati radio delle survey Lofar LoTss-Dr3 e LoLss-Dr2, quest’ultima di prossima pubblicazione, con nuove osservazioni del radiotelescopio indiano uGmrt e nei raggi X di Chandra. A questi si aggiungono dati nei raggi X di eRosita e nel vicino infrarosso di UkIrt, alle Hawaii. Il gruppo ha così caratterizzato per la prima volta l’ammasso che ospita la radiosorgente e ha indagato l’origine di quest’ultima, soprannominata Treble Clef, “chiave di violino”, appunto.

Operazione non facile questa, a causa della sua posizione: la sorgente si trova in una direzione in cui il nostro sguardo attraversa il disco della Via Lattea: stelle, gas e polveri presenti lungo questa linea di vista ostacolano fortemente le osservazioni dalla Terra e in particolare nella luce visibile. È stato quindi fondamentale combinare le osservazioni radio della sorgente con quelle spaziali nell’infrarosso, utili a individuare le galassie dell’ammasso, e nei raggi X, che ne rivelano il gas caldo.

Chandra e il telescopio tedesco per raggi X eRosita (Extended Röntgen Survey with an Imaging Telescope Array) hanno rilevato gas caldo e diffuso in corrispondenza della Treble Clef, confermandone l’associazione con un ammasso di galassie. L’analisi ha inoltre stabilito che il sistema è in realtà composto da due ammassi in fase di fusione (merging). Gli ammassi di galassie sono tra le più grandi strutture dell’universo: possono contenere centinaia o migliaia di galassie e immense riserve di gas a temperature di milioni di gradi.

La nuova immagine composita mostra in blu il gas a temperature di milioni di gradi rilevato nei raggi X dai telescopi spaziali Chandra ed eRosita. Una parte dei dati di Chandra è stata elaborata con una tecnica specifica per mettere in risalto alcune caratteristiche dell’emissione. In rosso sono invece rappresentate le osservazioni radio di Lofar. Completano l’immagine, i dati nell’infrarosso dello United Kingdom Infrared Telescope, rappresentati prevalentemente in bianco.

Andrea Botteon e Marisa Brienza dell’Istituto di Radioastronomia (Ira) dell’Inaf di Bologna

L’indagine è partita proprio dall’insolita struttura radio della sorgente. «Mentre esaminavamo i dati della survey LoTss-Dr3, ha attirato la nostra attenzione una sorgente brillante e ricca di filamenti», racconta Andrea Botteon. «Comprenderne l’origine, però, era difficile perché mancavano osservazioni complementari. Il primo passo è stato quindi proporre nuove osservazioni con il radiotelescopio uGmrt. La proposta è stata accettata e i nuovi dati hanno mostrato che l’emissione radio diminuisce rapidamente al crescere della frequenza: una caratteristica che descriviamo come uno spettro radio ripido. Insieme alla sua forma particolare, questo suggeriva che la sorgente fosse una “fenice radio” in un ammasso di galassie, un’interpretazione che abbiamo confermato analizzando nuove osservazioni nei raggi X».

Il nome “fenice radio” richiama un’emissione che torna a brillare dopo essersi affievolita. Secondo lo scenario proposto nello studio, la Treble Clef si sarebbe infatti formata in due fasi. Inizialmente, un buco nero supermassiccio, probabilmente ospitato nella galassia più brillante dell’ammasso, avrebbe espulso plasma a velocità prossime a quella della luce. Le particelle cariche del plasma, muovendosi nei campi magnetici, avrebbero prodotto emissione radio di sincrotrone, poi affievolitasi man mano che perdevano energia.

Successivamente, la collisione dell’ammasso che ospita la sorgente con un altro ammasso di galassie avrebbe “ravvivato” l’emissione radio, fornendo nuova energia alle particelle e/o amplificando i campi magnetici. Anche le onde d’urto generate dalla collisione — simili a quelle che producono i boati degli aerei supersonici — potrebbero aver contribuito a questo processo.

Per cercare indizi della collisione, il gruppo ha analizzato le irregolarità nella distribuzione del gas caldo osservato da Chandra. Dall’immagine nei raggi X è stato sottratto un modello ovale e simmetrico che descrive la distribuzione della maggior parte del gas dell’ammasso. Nell’immagine residua emergono così due zone di emissione più intensa, a sinistra e a destra di una regione centrale più debole. Questa disposizione suggerisce che la collisione sia avvenuta prevalentemente lungo la direzione destra-sinistra nell’immagine. Secondo lo scenario proposto, lo scontro tra i due ammassi risalirebbe a qualche centinaio di milioni di anni fa e i due sistemi starebbero ora allontanandosi l’uno dall’altro.

Se le osservazioni permettono di ricostruire la storia fisica della sorgente, la sua forma lascia spazio anche all’immaginazione. La chiave di violino che le ha dato il soprannome non è l’unica figura riconoscibile: nella stessa struttura radio si può intravedere anche un drago gallese visto di profilo. Entrambe le somiglianze sono esempi di pareidolia, il fenomeno che ci porta a riconoscere figure familiari in ciò che osserviamo.

Per saperne di più:

• Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “The Treble Clef radio phoenix and its old nonthermal filaments”, di A. Botteon, M. Brienza, K. Rajpurohit, N. Lyskova, E. Churazov, I. Khabibullin, T. Pasini, E. O’Sullivan, G. Brunetti, F. De Gasperin, E. De Rubeis, F. Gastaldello, D. N. Hoang, R. Kraft, G. Schellenberger, R. Sunyaev, R. J. van Weeren e F. Vazza

Gli ammassi stellari sono sistemi dinamici estremamente complessi e affascinanti. Cosa li rende così complicati? Innanzitutto, l’evoluzione sia dinamica sia fisica delle loro stelle. Stelle di massa diversa hanno tempi di vita differenti: quelle più massicce possono terminare la propria evoluzione esplodendo come supernove, mentre quelle di piccola massa stanno ancora evolvendo verso la “maturità” della sequenza principale. Inoltre, le stelle si muovono rapidamente all’interno dell’ammasso scambiando energia, precipitando verso il centro o “evaporando” man mano che si allontanano. A complicare il quadro interviene l’interazione tra gli ammassi e il loro ambiente circostante: altri ammassi stellari, nebulose e l’intera Via Lattea con il suo potenziale gravitazionale.

Distribuzione delle stelle di Westerlund 1 analizzate nello studio in uscita su A&A. Nel grafico si distinguono quelle ancora legate all’ammasso e quelle non legate, nonché la direzione di espansione e del moto di Westerlund 1, su un’immagine in medio infrarosso ottenuta dal satellite Wise. Le linee mostrano la configurazione del potenziale gravitazionale della Via Lattea. Crediti: L. Prisinzano et al., A&A, 2026

Tutto questo lascia impronte indelebili nella configurazione spaziale e dinamica che osserviamo oggi negli ammassi. Impronte che in questi anni siamo in grado di analizzare con grande precisione grazie al satellite Gaia dell’Agenzia spaziale europea. Il catalogo di osservazioni di Gaia contiene infatti informazioni accurate sulla posizione e sulla dinamica delle stelle, integrate da dati spettroscopici che permettono di risalire alla natura delle stelle. Analizzati con cura, i dati di Gaia permettono di ottenere un quadro completo della struttura e della dinamica degli ammassi e delle singole stelle che li compongono.

Un team di ricercatori guidato dall’astrofisica Loredana Prisinzano dell’Inaf di Palermo ha analizzato i dati di Gaia relativi alle stelle nella regione del superammasso Westerlund 1, oggetto del progetto Ewocs, guidato da Mario Guarcello. I ricercatori hanno isolato un campione di 559 stelle dell’ammasso con massa superiore a sette masse solari.

Queste stelle formano due gruppi cinematici distinti: 421 stelle sono ancora gravitazionalmente legate al nucleo dell’ammasso, mentre 103 se ne stanno allontanando (tra cui 14 “walk-away stars” con una velocità di allontanamento maggiore delle altre). I due gruppi si muovono con velocità diverse: la dispersione delle loro velocità è di circa 5 km/s per il primo gruppo e di 10-14 km/s per il secondo.

Loredana Prisinzano (Inaf Oa Palermo), prima autrice dello studio in uscita su A&A

L’espansione dell’ammasso è asimmetrica, come già dimostrato in altri studi pubblicati di recente. Tuttavia, l’analisi dei dati di Gaia ha permesso di stabilire che la regione esterna di Westerlund 1 è allungata in direzione perpendicolare al piano della Via Lattea, subendo una distorsione probabilmente causata dalle forze mareali della nostra galassia. Inoltre, il suo tempo di espansione cinematica (2.08 milioni di anni) corrisponde al momento in cui Westerlund 1 ha attraversato il piano galattico (2.1 milioni di anni fa). Tra i diversi fattori che potrebbero spiegare tale evoluzione dinamica, questa coincidenza temporale suggerisce una possibile conseguenza dell’interazione avvenuta circa due milioni di anni fa tra Westerlund 1 e la materia (stelle e nebulose) che popola il piano della Via Lattea.

«Questo studio è la dimostrazione lampante di come il satellite Gaia sia una vera e propria “macchina da guerra” per lo studio dei moti propri stellari», dice Prisinzano, «e Westerlund 1 ne rappresenta un banco di prova estremo. Situato a oltre 13mila anni luce di distanza e pesantemente oscurato dalle polveri interstellari, è un oggetto per il quale le parallassi misurate da Gaia presentano incertezze troppo elevate per fornire distanze precise. Tuttavia, la qualità dei moti propri rimane impressionante. È proprio grazie a queste piccolissime incertezze nei movimenti trasversali delle stelle che abbiamo potuto identificare i membri dell’ammasso e condurre un’analisi cinematica estremamente accurata. Questo ci ha permesso di svelare non solo le complesse dinamiche di espansione e distorsione di questo superammasso, ma anche di trovare prove evidenti di un processo di dissoluzione in atto».

Per saperne di più:

• Leggi il preprint dell’articolo in uscita su Astronomy & Astrophysics “EWOCS-XI: Anisotropic expansion and shear in the cluster Westerlund 1. A 2D kinematic analysis with Gaia DR3”, di L. Prisinzano, F. Damiani, C. Ordenes-Huanca, M. Tarantino, S. Sciortino, N.J. Wright, V. Almendros-Abad, M. Andersen, A. Bayo, R. Bonito, V. Cusimano, M. Haberle, K. Mužic, I. Negueruela, E. Sabbi, A. Winter e M.G. Guarcello

Analizzando un campione di trecento sistemi meglio caratterizzati tra gli oltre mille noti nella Via Lattea, un team internazionale di ricerca guidato dall’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) ha scoperto che i sistemi multi-pianeta finora identificati appartengono a due distinte “famiglie”. Lo studio, pubblicato oggi sulla rivista Nature Astronomy, dimostra per la prima volta l’esistenza di un vero e proprio “legame genetico” tra la stella madre e i suoi pianeti, in grado di determinare la nascita, l’evoluzione dinamica e la futura stabilità dell’intero sistema planetario.

Illustrazione schematica del legame evolutivo tra le proprietà stellari e le architetture dei sistemi planetari. Ambienti di formazione stellare differenti danno origine a stelle e dischi protoplanetari con masse e abbondanze di elementi pesanti diverse, che a loro volta influenzano l’architettura dei sistemi multiplanetari che si formano al loro interno. Le stelle di massa inferiore a quella del Sole e con metallicità subsolare tendono a ospitare sistemi compatti, caratterizzati da livelli più bassi di eccitazione dinamica e da pianeti più piccoli ma più numerosi (a sinistra). Al contrario, le stelle più massicce, con metallicità solare o superiore, tendono a ospitare sistemi con un numero inferiore di pianeti, ma più massicci e distribuiti su orbite più ampie. Questi sistemi presentano una maggiore eccitazione dinamica, probabilmente dovuta a instabilità gravitazionali che possono espellere alcuni dei pianeti formatisi inizialmente (a destra). Crediti: Inaf / Università di Valencia / immagine generata con Ia

La prima famiglia è composta da sistemi ampi e massicci, spesso con masse totali comprese tra il doppio e dieci volte quelle del Sistema solare, che orbitano attorno a stelle più massicce e ricche di metalli (cioè elementi diversi da idrogeno ed elio) del nostro Sole. La seconda famiglia comprende invece sistemi compatti e a massa inferiore, costituiti da pianeti con masse e dimensioni comparabili tra loro – in una configurazione nota come “piselli in un baccello” (peas-in-a-pod, in inglese) – che orbitano attorno a stelle con massa e metallicità uguali o inferiori a quelle del Sole a distanze che, nella maggioranza dei casi, sono ben più strette di quelle di Mercurio nel Sistema solare.

Per poterle distinguere, le ricercatrici e i ricercatori hanno utilizzato una serie di parametri che consentono di confrontare le caratteristiche di sistemi così diversi tra loro. Per esempio, si è visto che quelli della prima famiglia presentano un’elevata “temperatura dinamica”. Misurata tramite un parametro che quantifica lo scostamento del sistema da una configurazione imperturbata con tutte le orbite circolari e sullo stesso piano,  questa caratteristica è la traccia di un passato segnato da violente instabilità gravitazionali, collisioni giganti ed espulsioni di pianeti. I membri della seconda famiglia, invece, mostrano tracce di storie dinamiche meno violente e più vicine a quella del nostro Sistema solare.

«La domanda fondamentale da cui siamo partiti è stata: cosa determina le caratteristiche dei sistemi planetari come li vediamo oggi? Vengono stabilite alla nascita o sono scolpite dall’evoluzione nel tempo? La verità, alla fine, si è rivelata stare nel mezzo», spiega Diego Turrini, ricercatore dell’Inaf e co-primo autore dell’articolo. «I nostri risultati mostrano che esiste un legame genetico tra i sistemi planetari e le loro stelle e che, in funzione della stella attorno cui nascono, questo legame ne determina anche il destino». Variazioni, anche contenute nell’ambiente di formazione planetaria, dovute alle diverse proprietà stellari, possono cambiare radicalmente la natura del sistema in formazione e la sua evoluzione futura, determinando se questa sia caratterizzata da fasi di marcata instabilità e da impatti giganti.

«La difficoltà principale durante l’analisi dei dati è stata determinare se le due famiglie di sistemi planetari fossero reali o solo un’illusione creata dai limiti tecnologici delle attuali tecniche osservative», aggiunge Camilla Danielski, ricercatrice dell’Università di Valencia precedentemente assegnista di ricerca all’Inaf, co-prima autrice del lavoro. «Alla fine del percorso è diventato chiaro che gli effetti di selezione hanno agito come la punta dell’iceberg, rivelando l’esistenza di diversità ben più profonde e strutturali tra questi sistemi».

Per poter provare questa ipotesi, è stata essenziale anche una serie di simulazioni numeriche che hanno esplorato l’evoluzione di sistemi planetari con diverse condizioni iniziali. «Gli scenari che meglio riproducono le proprietà dinamiche della famiglia di sistemi ampi e massivi sono quelli in cui i sistemi sono instabili fin dalla nascita», sottolinea Danae Polychroni, ricercatrice dell’Inaf che ha seguito questa parte dello studio. «La maggiore abbondanza di materiale da cui formare i pianeti attorno alle loro stelle ospite fa sì che questi nascano troppo grandi, impedendo al sistema di rimanere stabile».

La scoperta chiarisce come l’ambiente stellare nativo influisca direttamente sul destino dei pianeti e sulla sopravvivenza di mondi potenzialmente in grado di ospitare la vita. La conoscenza di questo legame genetico costituisce una chiave di lettura essenziale per orientare la ricerca di architetture planetarie simili al Sistema solare e di pianeti potenzialmente abitabili come la Terra.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Two families of multi-planet systems with distinct architectures and stellar hosts”, di Diego Turrini, Camilla Danielski, Danae Polychroni, Robert Przyłuski, Hans Rickman, Diego Bossini, J. M. Diederik Kruijssen, Angelo Zinzi, Simon Goodwin, Steven N. Longmore, Mélanie Chevance e Lise Ramambason. Lo studio, a guida Inaf e supportato dall’International Space Science Institute di Berna tramite il progetto “Transformation of Planetary Systems by Environmental Perturbations” guidato da Diederik Kruijssen, vede la partecipazione di un’ampia collaborazione internazionale, con l’Università di Valencia, l’Agenzia Spaziale Italiana (Asi), il Centrum Badań Kosmicznych Pan, l’Università di Uppsala e diverse università europee.

Si trova a 7,5 anni luce di distanza dalla Terra, nella costellazione dell’idra. Ha una massa stimata tra tre e dieci volte quella di Giove, dimensioni pressoché identiche e una temperatura superficiale di circa -8 gradi Celsius. Ma non è né un pianeta né una stella. È Wise 0855, la nana bruna più fredda conosciuta. Grazie a una campagna osservativa condotta con il telescopio spaziale James Webb (Jwst), un team di ricercatori guidato dall’Università dell’Arizona ha studiato l’atmosfera di questo corpo celeste al confine tra una stella e un pianeta. I risultati della ricerca, in uscita su The Astronomical Journal, rivelano una struttura tridimensionale e una chimica complessa, con caratteristiche molto simili a quelle della Terra.

Illustrazione artistica di una nana bruna, un corpo celeste troppo massiccio per essere un pianeta, ma non abbastanza da innescare le reazioni di fusione nucleare che alimentano le stelle. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

Per giungere a queste conclusioni, il team di astronomi guidato da Brittany Miles, ricercatrice dell’Università dell’Arizona, ha osservato Wise 0855 per 11 ore utilizzando lo spettrografo Nirspec di Jwst, ottenendo uno spettro della luce ogni 15 minuti.

Questa tecnica, nota come “spettroscopia a serie temporale”, permette di seguire le variazioni dello spettro di luce nel tempo e studiare così i cambiamenti nelle caratteristiche dell’atmosfera. L’analisi di questi spettri ha permesso di ottenere ciò che i ricercatori stessi definiscono la ricostruzione più dettagliata mai ottenuta della dinamica atmosferica di Wise 0855, nonché la prima conferma diretta che le nubi d’acqua su un altro corpo celeste cambiano spessore nel tempo, proprio come accade sulla Terra.

I dati di Jwst rivelano infatti che l’atmosfera di Wise 0855 è modellata da due processi distinti che si verificano simultaneamente: ad alte quote, nubi d’acqua si addensano e si diradano con la rotazione dell’oggetto; più in profondità, imponenti moti convettivi rimescolano i gas, richiamando e trasportando verso l’alto molecole provenienti dalle regioni sottostanti.

«È la prima volta che riusciamo a confermare che le nubi d’acqua si assottigliano e si inspessiscono su un mondo vicino», sottolinea Miles. «Prima di Jwst avevamo a disposizione soltanto dati fotometrici, nei quali gli effetti delle nubi, della chimica e della temperatura risultavano inevitabilmente mescolati. Ora siamo finalmente in grado di distinguerli».

Le nane brune sono oggetti celesti troppo massicci per essere pianeti, ma non abbastanza da innescare le reazioni di fusione nucleare che alimentano le stelle. Grazie al calore residuo della loro formazione, tuttavia, emettono una debole radiazione. Per spiegare come questa luce attraversi l’atmosfera e raggiunga lo spazio, portando con sé informazioni sulle caratteristiche di questi oggetti, Mark Marley, direttore del Lunar and Planetary Laboratory dell’Università dell’Arizona e coautore dello studio, ricorre alla metafora di una zanzariera: «I fotoni emessi dal corpo celeste attraversano l’atmosfera e si disperdono nello spazio. Per noi è come guardare il mondo attraverso una zanzariera che lascia filtrare parte della luce. Stiamo imparando a conoscere ciò che si trova da entrambi i lati della zanzariera, ma dobbiamo anche capire com’è fatta la zanzariera stessa».

Nel caso di Wise 0855, in particolare, questa “zanzariera” cambia continuamente. Dalle indagini è emerso, infatti, che mentre la nana bruna ruota su sé stessa, “sfilano” nel campo di vista regioni caratterizzate da coperture nuvolose e temperature differenti, creando un mosaico dinamico di zone più calde e più fredde. La sensibilità dello spettrografo di Jwst ha permesso di tracciare queste variazioni analizzando singole impronte molecolari, un risultato che nessun osservatorio precedente era riuscito a ottenere per un oggetto così freddo.

Oltre alle variazioni di temperatura associate alla rotazione della nana bruna, lo strumento Nirspec ha registrato un segnale ritmico e oscillatorio associato alla presenza di due specifici gas: monossido di carbonio e fosfina. Secondo gli scienziati, non v’è dubbio: il segnale è dovuto al calore interno della nana bruna che spinge continuamente i gas verso la superficie, con un meccanismo analogo a quello che fa salire il liquido caldo dal fondo di una pentola in ebollizione.

Si tratta di un processo ben noto in planetologia, noto come “chimica di disequilibrio” (dall’inglese disequilibrium chemistry), spiegano i ricercatori. Su Giove, il rimescolamento convettivo trasporta i gas dagli strati profondi e caldi verso l’atmosfera superiore. Lo stesso processo è già stato osservato nelle nane brune, ma seguirne per la prima volta le variazioni in tempo reale, molecola per molecola, apre una prospettiva del tutto nuova.

Schema dell’atmosfera di Wise 0855 elaborato sulla base delle osservazioni in serie temporale e dei modelli che meglio riproducono i dati di Jwst. In (a), rappresentazione monodimensionale dell’atmosfera della nana bruna. Le frecce indicano i moti convettivi che trasportano gas caldo ricco di monossido di carbonio (CO), anidride carbonica (CO₂) e fosfina (PH₃) dagli strati più profondi dell’atmosfera, dove la pressione è maggiore, verso la fotosfera, lo strato più esterno. Le linee nere tratteggiate delimitano l’intervallo di pressione a cui è sensibile la modalità osservativa Nirspec del telescopio spaziale James Webb. In (b), rappresentazione bidimensionale semplificata delle caratteristiche superficiali che potrebbero contribuire alla variabilità osservata. Le regioni viola sono più nuvolose e presentano variazioni di temperatura dell’ordine di 1 kelvin. Le regioni blu presentano una copertura nuvolosa inferiore e consentono di sondare strati più profondi, dove le firme del disequilibrio chimico sono più marcate. Entrambi i tipi di regione possono subire variazioni di temperatura. Crediti: Brittany E. Miles et al., The Astrophysical Journal, 2026

Per il team di ricerca, il valore di questo studio non risiede soltanto in ciò che ci rivela su Wise 0855, ma nelle sue implicazioni nella caratterizzazione delle atmosfere planetarie: i principi fisici di convezione, formazione nuvolosa e chimica atmosferica che governano questo mondo si applicano anche ai giganti gassosi del Sistema solare, come Giove. Se questi principi sono universali, valgono anche per gli esopianeti giganti gassosi che gli astronomi stanno iniziando a studiare sistematicamente grazie al telescopio spaziale James Webb.

«Anche se le nane brune non sono veri e propri pianeti, mostrano comportamenti simili a quelli planetari», osserva Miles. «Tra di loro esiste uno spettro continuo di comportamenti, non c’è una linea di demarcazione netta. Giove e Wise 0855 sono chiaramente diversi, ma presentano schemi meteorologici simili. Esistono dunque principi fondamentali di fisica e chimica che possono essere applicati a tutti questi mondi».

I ricercatori guardano ora alle prossime osservazioni con il James Webb, con l’obiettivo di definire con maggiore precisione i dettagli sulla rotazione di Wise 0855 e approfondire la dinamica tridimensionale dei movimenti nella sua atmosfera. Per il momento, il messaggio è chiaro: il tempo meteorologico esiste ovunque e alcuni dei nostri vicini più prossimi hanno cieli che vale la pena osservare.

Per saperne di più:

• Leggi il preprint dell’articolo in uscita su The Astronomical Journal  “Water Cloud and Chemical Modulations in the Coldest Brown Dwarf” di Brittany E. Miles, James Mang, Caroline V. Morley, Andrew J. I. Skemer, Melanie Rowland, Brianna Lacy, Genaro Suarez, Channon Visscher, Dániel Apai, Gordon Bjoraker, Aarynn L. Carter, Jacqueline K. Faherty, Jonathan J. Fortney, Nguyen Fuda, Thomas Geballe, Harshil Kothari, Mary Anne Limbach, Mark Marley, Allison M. McCarthy, Adam Schneider, Johanna Vos, Michael Cushing, Richard Freedman, Michael Line, Roxana Lupu, Emily Martin e Mikayla J. Wilson

Che cosa cercavano le decine di migliaia di turisti che il 12 agosto hanno affollato una striscia del territorio spagnolo dalla costa atlantica fino alle Baleari? Erano tutti alla ricerca dell’emozione del Sole che si spegne nel corso di un’eclissi totale. Alcuni hanno avuto fortuna, altri no perché nubi sfilacciate o semplicemente foschia hanno rovinato lo spettacolo. È quello che è successo a me: nel cielo perfetto di Ibiza si è materializzata una nuvoletta, giusto prima della totalità. Anche l’Italia è stata lambita dall’ombra della Luna con una preferenza per le regioni del nord che hanno goduto di oltre il 90 per cento di copertura del disco solare.

Indipendentemente dal fascino ancestrale del sole nero, vorrei sottolineare che l’eclisse è un momento magico che ci rende unici nel Sistema solare. Assistere all’oscuramento del Sole è, infatti, possibile solo per noi terrestri grazie a una fortuita combinazione tra dimensioni e distanza del Sole e della Luna, visti dalla Terra. Per dirla in termini astronomici, il Sole e la Luna appaiono avere le stesse dimensioni angolari nel cielo. È questa coincidenza, unica nel Sistema solare, a rendere possibile alla piccola Luna di oscurare il Sole. Avere le stesse dimensioni angolari non è però sufficiente: perché si verifichi un’eclisse occorre che, nel percorrere le loro orbite, Luna e Terra siano allineate con il Sole.

Marco Bastoni, “Il piccolo libro delle eclissi. Tra mito e scienza, lo spettacolo più straordinario del cielo”, Apogeo, 2026, 160 pagine, 16 euro

In questo rapporto a tre astronomico gioca un ruolo fondamentale l’inclinazione, piccola ma non trascurabile, del piano dell’orbita della Luna rispetto al piano dell’orbita della Terra intorno al Sole. Sono poco meno di 5°, ma sono fondamentali per regolare il succedersi dei momenti “speciali” della Luna che si verificano quando i tre corpi celesti si allineano e possono farsi ombra, determinando le eclissi. Si tratta di fenomeni abbastanza rari perché, come spiega molto bene Marco Bastoni nel suo Il piccolo libro delle eclissi, si richiedono delle condizioni particolari perché la Luna deve trovarsi al posto giusto nel momento giusto in modo tale che si verifichi un perfetto allineamento tra Sole, Luna e Terra.

Grazie alla nostra conoscenza delle complicate e molteplici periodicità dei moti della Luna adesso sappiamo predire con precisione le eclissi, ma, esattamente come Marco Bastoni, ammiro le capacità dei nostri antenati. Pur facendo i conti in caratteri cuneiformi su tavolette d’argilla, i babilonesi erano già in grado di prevedere le eclissi di Sole e di Luna. Diciamo che era una necessità: nell’antichità le eclissi erano foriere di sventura e occorreva essere pronti per cercare di correre ai ripari.

Adesso il terrore è scomparso e le eclissi sono diventate magneti turistici che, però, continuano a offrire le stesse antiche suggestioni. Sappiamo che non ci sono i draghi che mangiano il Sole, ma non possiamo restare indifferenti. È madre natura al suo meglio.

Illuminano i freddi cieli dei poli con colori che vanno dal rosso, al blu fino al verde. Sono le aurore polari. Queste affascinanti luci si formano quando il vento solare, un flusso di particelle energetiche proveniente dal Sole, interagisce con il campo magnetico della Terra che ci difende come uno scudo invisibile. Ad oggi, ci sono ancora varie domande aperte su come si formino queste tempeste geomagnetiche. Inoltre, anche se il nostro pianeta è protetto dal campo magnetico, il vento solare può comunque influenzarci: espone gli astronauti a livelli più elevati di radiazione durante le missioni, e può danneggiare i satelliti e disturbare i sistemi di navigazione, le telecomunicazioni e i servizi meteorologici.

La missione Smile (Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer) per la prima volta permetterà di osservare simultaneamente l’azione del vento solare e la risposta della Terra. Smile è una missione congiunta tra l’Agenzia spaziale europea (Esa) e la Chinese Academy of Sciences. Lo scorso 23 settembre Smile ha ufficialmente avviato la sua attività scientifica, dopo un intenso periodo di in-space commissioning, iniziato quando il satellite è stato lanciato il 19 maggio di quest’anno e ha raggiunto la sua orbita operativa per le attività scientifiche il 20 giugno.

Rappresentazione artistica del satellite Smile. Crediti: Esa

Nella fase di commissioning, una parte importante è stata il collaudo dei quattro strumenti scientifici del satellite: la camera per raggi X a bassa energia (Soft X-ray Imager – Sxi), la camera per le aurore nell’ultravioletto (Uvi), il magnetometro e l’analizzatore di ioni leggeri. Ognuno di questi raccoglierà informazioni utili e diverse per comprendere meglio le tempeste solari, le tempeste geomagnetiche e la meteorologia spaziale.

Il video qui sotto mostra il primo filmato rilasciato da Uvi, la prima camera dal 2008 a catturare l’intero anello dell’aurora boreale intorno al Polo Nord nella luce ultravioletta. Uvi può osservare le aurore per quarantacinque ore consecutive, un vero record. Le immagini sono state riprese il 24 luglio 2026, appena due settimane dopo l’attivazione dello strumento. Mostrano l’attività nell’anello di aurora dovuta a una perturbazione del campo magnetico terrestre causata dalle particelle del vento solare.

Prime immagini della telecamera ultravioletta Uvi di Smile catturate il 24 luglio 2026. Le increspature nell’anello di aurora indicano una perturbazione della magnetosfera terrestre causata dal vento solare. I punti visibili a sinistra sono stelle lontane che emettono luce ultravioletta. Crediti: Esa & Cas/Smile/Uvi

Anche la camera a raggi X (Sxi) è stata attivata con successo. Una delle prime immagini di test, che vedete riportata qui sotto, è stata presa per verificare il corretto funzionamento dello strumento. L’immagine mostra i resti dell’esplosione di una stella lontana. Smile è il primo telescopio spaziale in grado di osservare il campo magnetico terrestre nei raggi X. Rileverà questo tipo di radiazioni emesse ai confini della magnetosfera quando questa viene colpita dalle particelle del vento solare. Sebbene questa telecamera lavori correttamente, attualmente rileva un eccesso di luce diffusa quando è puntata verso la Terra. Per ridurre questo fastidio, gli esperti stanno studiando correzioni specifiche e aggiornamenti software da implementare a bordo. Tuttavia, poiché Smile si sta orientando sempre più lontano dalla Terra e il Polo Nord emette meno luce mentre ci avviciniamo all’inverno boreale, la luce diffusa sta diminuendo naturalmente. Dovrebbe raggiungere un minimo a metà ottobre. A quel punto Sxi catturerà la sua prima immagine nitida della magnetopausa, la zona dove il vento solare incontra il campo magnetico terrestre.

Immagine di test della telecamera a raggi X di Smile che mostra il resto di supernova N132d nella Grande Nube di Magellano, distante circa 160mila anni luce. Crediti: Esa & Cas/Smile/Sxi

L’Esa ha realizzato un film documentario, dal titolo Let’s Smile, che descrive lo sviluppo della missione tra giugno 2024 e maggio 2026. Il video mostra le parti del satellite nelle varie fasi di lavoro: il loro arrivo al centro tecnico dell’Esa nei Paesi Bassi, l’assemblaggio, i test e infine l’invio allo spazioporto europeo in Guyana francese per il lancio. Smile segna inoltre la prima volta in cui l’Esa e la Chinese Academy of Sciences hanno selezionato, costruito e gestito insieme una missione.

«La missione Smile è una testimonianza della fiducia costruita tra i nostri team, della loro dedizione all’eccellenza e della loro determinazione a trovare soluzioni a ogni sfida», dice la professoressa Carole Mundell, Director of Science all’Esa. «Smile ora ha ottenuto il via libera per iniziare le attività scientifiche. Si tratta di un traguardo molto importante – un vero piacere da annunciare – e sono sicura che la nostra eccellente collaborazione fornirà dati rivoluzionari agli scienziati di tutto il mondo».

Guarda il servizio video su MediaInaf Tv:

È ancora una matricola, ma ha già un palmarès di tutto rispetto, con una pubblicazione su The Astrophysical Journal a suo nome (unico, tra l’altro) e tre galassie che portano il suo cognome, che sono l’oggetto dello studio. Si chiama Julian Shapiro ed è uno studente del corso di astrofisica all’Università della California a Berkeley. Le tre galassie che ha scoperto sono Shapiro Dg I, II e III.

Shapiro Dg I, II e III sono tre galassie nane, ovvero sistemi galattici di piccole dimensioni e con una quantità relativamente ridotta di stelle, gas e materia oscura rispetto alle galassie più grandi come la Via Lattea.

Immagine composita realizzata utilizzando i dati della Sloan Digital Sky Survey, dell’Hyper Suprime-Cam Legacy e del Canada-France-Hawaii Telescope, che mostra le tre galassie nane scoperte nella ricerca. Crediti: Julian Shapiro

Scovate dal giovane ricercatore nei dati d’archivio ottenuti dalla Hyper Suprime-Cam (Hsc), una potente fotocamera installata sul telescopio Subaru e dal Canada–France–Hawaii Telescope, le tre galassie sono isolate, si trovano cioè lontane da altre galassie, e hanno smesso di formare attivamente nuove stelle. Un comportamento, quest’ultimo, che ha attirato l’attenzione del ricercatore.

In genere, infatti, le galassie nane isolate conservano una quantità sufficiente di materia prima per formare nuove stelle. Al contrario di quelle che si trovano in ambienti densi o nelle vicinanze di galassie più massicce, che tendono a esaurire la propria attività di formazione stellare, anche a causa delle interazioni gravitazionali e idrodinamiche con l’ambiente, che possono sottrarre loro il gas freddo necessario. Le tre galassie nane individuate da Shapiro (una delle quali, Dg-1, identificata indipendentemente anche da un altro gruppo di ricerca, nell’ambito del progetto Id-Mage) rappresentano in questo senso un enigma.

«Le galassie nane esistono sia come galassie isolate sia come satelliti di galassie più grandi, come la nostra Via Lattea», spiega Shapiro. «Nel caso delle galassie isolate, ci si aspetta che in questi sistemi galattici la formazione stellare sia ancora attiva, poiché non ci sono galassie più grandi nelle vicinanze che possano privarle del gas necessario a formare nuove stelle. Le galassie che ho scoperto, però, fanno eccezione».

Shapiro Dg I, II e III, infatti, pur trovandosi isolate, sono quiescenti, sembrano cioè aver perso la capacità di formare nuove stelle. Come spiegare questa anomalia? Secondo Shapiro, una soluzione al dilemma c’è e chiama in causa le cosiddette galassie backsplash. «Nel mio articolo suggerisco che le tre galassie potrebbero essere tra le prime candidate galassie backsplash a essere identificate e risolte, ovvero galassie che in passato sono transitate vicino a una grande galassia, perdendo il proprio gas a causa della pressione esercitata da quest’ultima, per poi essere espulse nuovamente verso l’esterno».

Più in dettaglio, secondo Shapiro, le tre galassie potrebbero essere passate in precedenza sotto l’influenza gravitazionale di Messier 101, chiamata anche galassia Girandola (Pinwheel galaxy). Durante questo passaggio, le galassie sarebbero state private del gas necessario a formare nuove stelle, prima di essere poi espulse verso regioni più remote dello spazio. Esclusivamente per Shapiro dg II esisterebbe anche uno scenario alternativo: la sua posizione è sufficientemente vicina alla galassia a spirale Ngc 5585 da rendere possibile che si tratti di una debole galassia satellite, anziché una galassia backsplash, dice Shapiro.

Per determinare dove fosse più probabile trovare galassie nane backsplash nelle vicinanze di una galassia simile alla Via Lattea e in quali condizioni queste galassie potessero essere individuate nei dati d’archivio dei telescopi, Shapiro si è avvalso di sofisticate simulazioni idrodinamiche. Una parte consistente della ricerca è stata inoltre dedicata alla stima delle distanze, fondamentale per stabilire se le tre galassie fossero davvero isolate.

Il giovane ricercatore, autore della scoperta delle tre galassie nane oggetto dello studio, Julian Shapiro

«Costruire le conoscenze di base necessarie per individuare queste galassie, sviluppare il codice per la modellizzazione e l’analisi e confrontare i risultati con il nostro modello cosmologico è stata una sfida», racconta Shapiro. «Sono stato fortunato perché molti dei principali journal del settore sono accessibili gratuitamente: questo mi ha permesso di acquisire le conoscenze e le competenze necessarie».

Shapiro auspica che future osservazioni con telescopi spaziali ad alta risoluzione permettano di determinare con precisione la posizione delle tre galassie ed escludere spiegazioni alternative della loro condizione di galassie quiescenti, mentre il Vera C. Rubin Observatory potrebbe contribuire alla ricerca, individuando numerose altre potenziali galassie backsplash.

Il modello cosmologico standard, la teoria oggi più accreditata per descrivere la struttura dell’universo, prevede che le galassie backsplash siano piuttosto comuni, eppure finora è stato difficile individuarne esempi nell’universo locale. Le tre galassie nane individuate da Shapiro potrebbero offrire nuovi indizi a sostegno del modello, mostrando che i processi che esso prevede possono agire anche in ambienti cosmici meno densi ed estremi. Lo studio rafforza inoltre l’ipotesi secondo cui alcune galassie isolate abbiano perso la capacità di produrre stelle in seguito all’azione di forze esterne, probabilmente durante un precedente passaggio in prossimità di galassie più massicce. Va però sottolineato che si tratta al momento di tre “candidate”: saranno dunque necessarie ulteriori osservazioni per determinarne con maggiore precisione le distanze e la natura.

Shapiro ha condotto gran parte della ricerca quando era ancora alle scuole superiori. Oggi al suo primo semestre alla Uc Berkeley, frequenta i corsi di astrofisica, insieme agli insegnamenti obbligatori di matematica e fisica, con l’obiettivo di conseguire una laurea in questa disciplina.

«Mi piacerebbe che il mio lavoro fosse d’ispirazione per i giovani che desiderano intraprendere una carriera nella ricerca astrofisica», dice Shapiro. «Spesso i programmi scolastici dedicano poco spazio all’astronomia, e per gli studenti può essere difficile trovare un tutor e acquisire esperienza nel campo. Il mio lavoro dimostra che i dati d’archivio provenienti dai telescopi sono uno strumento fondamentale per fare nuove scoperte sulla cosmologia e sull’evoluzione dell’universo, e che anche i giovani astronomi possono contribuire a queste scoperte».

Il Davidson Institute ha riconosciuto il lavoro di Shapiro sulle galassie backsplash nominandolo Davidson Fellow 2026 e assegnandogli un premio in denaro di 25mila dollari. Nel 2025, inoltre, Shapiro aveva ricevuto il National Young Astronomer Award della Astronomical League. E il suo mentore, il professore di astronomia della Berkeley Alex Filippenko, ha elogiato il modo in cui ha condotto la ricerca e analizzato i risultati.

«Julian ha condotto una ricerca di notevole livello quando era ancora alle scuole superiori, un fatto decisamente insolito, che è stato riconosciuto con la prestigiosa Davidson Fellowship», sottolinea Filippenko. «Mi ritengo molto fortunato che abbia scelto la University of California, Berkeley, per i suoi studi universitari in astrofisica e, soprattutto, che abbia deciso di unirsi al mio gruppo di ricerca».

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Discovery of Isolated, Quenched Candidate Backsplash Dwarf Galaxies near M101” di Julian Shapiro

È un simbolo. Che parla dell’umano desiderio di guardare oltre il nostro pianeta per capire cosa c’è, là fuori. Il luogo di battesimo dei futuri scienziati del Regno Unito, con gli oltre venticinquemila scolari in gita scolastica che vi approdano ogni anno. Ma anche un pezzo di fantascienza in una terra verde e piacevole. Che si staglia nella luce del tramonto con una silhouette oltremodo fotogenica.

Parliamo del Jodrell Bank Observatory. O meglio, così ne parlano gli inglesi, di quest’osservatorio astronomico fondato nel 1945 nella regione del Cheshire. Protagonista assoluto della struttura è il Lovell Telescope, il radiotelescopio più grande del Regno Unito.

Sir Bernard Lovell, fondatore dell’osservatorio, interpellato al riguardo ebbe a dire: «Incontro spesso anziani ormai in pensione da tempo, i quali mi raccontano che fu la vista di Jodrell, quando erano ragazzi, a ispirarli a intraprendere una carriera scientifica».

Nel 2006, con un sondaggio indetto dal Bbc News Magazine, il telescopio Lovell si è persino aggiudicato un titolo, quello del più grande monumento non celebrato di tutta la Gran Bretagna.

Talmente non considerato che adesso l’intero osservatorio rischia di chiudere i battenti. Nel mese di luglio l’Uk Research and Innovation Agency (Ukri) ha infatti eliminato i fondi di gestione della struttura, che ammontano a 2.8 milioni di sterline all’anno. In mancanza di altri finanziamenti, il Jodrell Bank cesserà ogni operazione dal 1° aprile 2028. Ventotto posizioni lavorative presso l’osservatorio potrebbero essere cancellate. Certamente intaccate risulterebbero anche le ricerche dei quasi tremila astronomi che in tutto il mondo utilizzano i dati dell’osservatorio. Gli effetti della chiusura si propagherebbero ben oltre i confini del regno, insomma.

L’iconico radiotelescopio Lovell al Jodrell Bank Observatory. Con i suoi 76 metri di diametro è il più grande radiotelescopio del Regno Unito e il secondo più grande d’Europa. Crediti: T. O’ Brien

L’opinione pubblica britannica non l’ha presa bene. Persino le rockstar sono scese in campo, vedi Brian May e il chitarrista degli Smiths Johnny Marr che, assieme ad altre celebrità del mondo anglosassone, hanno scritto una lettera per scongiurare una decisione «folle» e chiedere al governo «di trovare immediatamente un finanziamento per salvare il Jodrell Bank».

Un mese fa il primo ministro del Regno Unito Andy Burnham ha preso l’impegno di salvare il radiotelescopio: «Tutti quelli della mia generazione hanno fatto una gita scolastica a Jodrell Bank. È impensabile assistere alla sua fine, e ciò non accadrà sotto il mio governo».

Due petizioni con oltre trentamila firmatari sono state lanciate per far tornare l’Ukri sui suoi passi. «Non si tratta solo di salvare un telescopio», si legge in una di esse. «Si tratta di salvare il nostro posto in prima linea nella scoperta umana – e mantenere viva l’ambizione che ha definito la scienza britannica per generazioni».

Per capire meglio quale sia il valore scientifico dell’osservatorio, abbiamo intervistato Marcello Giroletti, astronomo in servizio all’Istituto di radioastronomia dell’Inaf di Bologna, che conosce bene questa struttura.

Che cos’è il Jodrell Bank Observatory?

«L’osservatorio di Jodrell Bank è il cuore della radioastronomia inglese e un luogo di riferimento per tutta quella europea. Anzitutto, a Jodrell Bank si trova il Lovell Telescope, costruito nel 1957 ma che con i suoi 76 metri di diametro è tuttora il secondo radiotelescopio più grande d’Europa. Il Lovell Telescope è anche la più grande delle sette antenne dell’e-Merlin, una rete di radiotelescopi distribuiti per tutta l’Inghilterra e collegati con fibre ottiche. Jodrell Bank ospita il correlatore di questa rete, ovvero il supercomputer che combina i dati delle “sette sorelle” per realizzare immagini radio molto più dettagliate di quanto sia possibile fare con una sola antenna. Infine, Jodrell Bank ospita numerosi laboratori dedicati allo sviluppo di tecnologie in ambito elettronico e digitale, utili per il continuo miglioramento delle osservazioni».

E fuori dall’Inghilterra? Che ruolo ha questa struttura?

«Accanto a queste attività, gestite dall’Università di Manchester e oggetto dei tagli previsti, a Jodrell Bank è stato installato anche il quartier generale di Skao, il nuovo radiotelescopio fiore all’occhiello della comunità internazionale, che però è in fase di costruzione in Australia e Sudafrica. Quindi, paradossalmente, se i fondi saranno effettivamente tagliati, resterebbe aperto il quartier generale di uno strumento che si trova lontano mentre tutta la strumentazione locale sarebbe sostanzialmente abbandonata».

Dunque l’osservatorio parrebbe tutt’altro che superato, nonostante il telescopio Lovell abbia quasi settant’anni…

«L’e-Merlin è uno strumento che è stato costantemente aggiornato nel corso degli anni ed è tuttora un osservatorio di punta. Ad esempio, il prefisso “e-” si riferisce all’upgrade per cui i dati delle stazioni remote vengono attualmente inviati in modo “elettronico” tramite fibre ottiche, e non via ponti radio, come si faceva inizialmente. Lo strumento fornisce con regolarità importanti risultati sia operando in modo indipendente che all’interno della più grande rete europea – alla quale fornisce maggiore sensibilità e flessibilità – e in coordinamento con osservatori ad altre frequenze e persino con i rivelatori di onde gravitazionali e neutrini. Ad esempio, in questo lavoro del 2021 e-Merlin e IceCube – il fondatore di quest’ultimo è stato appena insignito del premio Nobel – hanno lavorato assieme per dimostrare che un neutrino rivelato da IceCube era stato prodotto nella distruzione di una stella da parte di un buco nero supermassiccio. E anche con l’entrata in funzione di Skao, la risoluzione angolare di e-Merlin resterà fino a cinque volte migliore! Per non parlare del fatto che potrà continuare a vedere regioni del cielo inaccessibili a Skao, che si trova nell’emisfero opposto».

A che punto è la raccolta firme?

«Le due petizioni principali hanno superato le trentottomila e trentunmila firme, e molte altre ne sono sorte anche da parte della comunità locale per difendere quello che è un vero e proprio patrimonio storico e culturale. L’osservatorio di Jodrell Bank è riconosciuto come patrimonio mondiale dell’umanità dall’Unesco e praticamente tutti gli studenti e le studentesse inglesi lo visitano come parte del proprio percorso formativo. È stato ripetutamente sede di eventi di musica, scienza, arte e cultura. Al di là delle iniziative partite da parte della cittadinanza, anche la comunità scientifica si è espressa in modo molto forte, con lettere aperte da parte di numerosi esponenti di alto livello di tutta la comunità radioastronomica internazionale».

Hai un ricordo personale legato al Jodrell Bank?

«Ne ho almeno un paio che mi sono molto cari. Anzitutto, Jodrell Bank è stata la sede presso cui ho frequentato la mia prima scuola di interferometria radio, quando ero ancora un laureando dell’Università di Bologna. A quei tempi era molto più raro fare esperienze all’estero e per me fu un grande onore poter passare una settimana in quel luogo che era contemporaneamente affascinante e anche un po’ intimorente. E ricordo ancora perfettamente l’emozione, dopo una giornata intera di lezioni ed esercitazioni molto intense, di vedere muovere il radiotelescopio nella luce del tardo pomeriggio di fine aprile. Mi ricordo di averlo definito persino romantico!».

Un ricordo più recente invece?

«Era l’estate del 2021 ed era da poco esplosa una nova in Ofiuco. Attivammo con grande urgenza una serie di osservazioni con la rete Evn, a cui tutto e-Merlin ha partecipato, fornendo sensibilità in particolare alle regioni più tenui visibili quando ormai l’emissione ottica ed X era svanita. Il professor O’Brien dell’Università di Manchester seguì personalmente le osservazioni e mi mandò la foto che correda quest’intervista, che conservo ancora caramente e mostro in tutte le presentazioni su quella campagna, sulla quale abbiamo già basato varie pubblicazioni».

Da lontano, una stella sembra un punto netto nel cielo. Se riuscissimo a distinguerne il disco, però, vedremmo che non ha contorni così decisi: la sua luce sfuma dal centro verso il bordo, facendosi lentamente più tenue. Una sfumatura ben nota, ma che nuove osservazioni mostrano diversa da quanto prevedono i modelli delle atmosfere stellari.

A misurarla con grande precisione è stato un gruppo di ricerca guidato da Narsireddy Anugu, del Center for High Angular Resolution Astronomy della Georgia State University, usando il Chara Array sul Monte Wilson, in California. Lo studio, pubblicato il mese scorso su The Astronomical Journal, prende in esame 31 stelle evolute e confronta il modo in cui la loro luminosità cambia dal centro al margine del disco in due diverse bande dell’infrarosso. Il fenomeno si chiama limb darkening, o oscuramento al bordo, e dipende da quanto in profondità riusciamo a “guardare” nell’atmosfera della stella. Verso il centro del disco, la nostra linea di vista entra quasi perpendicolarmente nell’atmosfera stellare e la luce che riceviamo arriva da regioni più profonde e calde. Avvicinandoci al bordo, invece, lo sguardo diventa sempre più radente e intercetta soprattutto gli strati più esterni, dove la temperatura è più bassa: è per questo che il disco stellare appare più luminoso al centro e sfuma progressivamente verso i margini. Quanto sia marcata questa sfumatura dipende anche dalla lunghezza d’onda alla quale osserviamo la stella.

Le 31 stelle osservate con il Chara Array nel vicino infrarosso, a 1,6 micrometri, mostrano tutte il caratteristico limb darkening: la luce è più intensa al centro, dove vediamo regioni più calde, e si attenua verso il bordo, più freddo. I colori indicano l’intensità relativa, mentre accanto a ciascuna stella è riportato il raggio espresso in raggi solari. Le immagini sono mostrate alla stessa scala relativa. Crediti: Georgia State University/Chara Array

È qui che le nuove misure cominciano a discostarsi dalle previsioni: le osservazioni di Chara sono state effettuate simultaneamente nelle bande H e K dell’infrarosso, centrate rispettivamente attorno a 1,6 e 2,2 micrometri. Alle lunghezze d’onda maggiori l’oscuramento al bordo dovrebbe diventare meno pronunciato, come previsto dai modelli di atmosfera stellare. Ed è proprio quello che mostrano le osservazioni, insieme a un’altra tendenza: il limb darkening è meno marcato nelle stelle con temperature superficiali più elevate. Ma c’è un problema: nel campione osservato, il limb darkening diminuisce tra le due bande di quasi il 40 per cento, molto più di quanto prevedano i modelli. La direzione del cambiamento è quella attesa, ma la sua intensità no.

La differenza non riguarda soltanto un dettaglio dell’aspetto delle stelle: il modo in cui la luminosità varia dal centro al bordo porta infatti informazioni sulla distribuzione della temperatura e sull’opacità negli strati dell’atmosfera stellare e misurarlo direttamente offre quindi un banco di prova per verificare quanto bene i modelli descrivano la struttura delle stelle. Facile a dirsi, meno a farsi. Anche le stelle relativamente vicine sono così lontane da apparire nella maggior parte dei telescopi come puntini luminosi. Chara riesce a spingersi oltre grazie all’interferometria: combina la luce raccolta da sei telescopi distribuiti sul Monte Wilson, raggiungendo un potere risolutivo impossibile per ciascun telescopio preso singolarmente. Invece di produrre una fotografia convenzionale del disco stellare, misura come cambia il segnale interferometrico al variare della distanza fra i telescopi, permettendo di ricavare sia il diametro angolare della stella sia il profilo con cui la sua luminosità diminuisce verso il bordo.

Due modelli di Procyon, una delle stelle più brillanti del cielo e la principale della costellazione del Cane Minore, osservata a diverse lunghezze d’onda nel vicino infrarosso. In entrambi i casi la stella appare più luminosa al centro e più debole verso il bordo, il caratteristico effetto di limb darkening. Le misure del Chara Array mostrano però che questa sfumatura dal centro al margine è più marcata alle lunghezze d’onda più corte. Crediti: Georgia State University/Chara Array

Il confronto è particolarmente interessante perché riguarda stelle evolute, con atmosfere più estese e complesse rispetto a quelle di stelle come il Sole. Proprio per questo, descriverne con precisione il profilo di luminosità è una prova impegnativa per i modelli di atmosfera stellare. Gli autori ne hanno messi alla prova diversi, ma nessuno riesce a riprodurre del tutto quanto rapidamente il limb darkening cambia con la lunghezza d’onda. Conoscere bene il limb darkening serve anche fuori dallo studio delle atmosfere stellari. Quando un esopianeta transita davanti alla propria stella, infatti, non attraversa un disco uniformemente luminoso, ma la quantità di luce che nasconde cambia a seconda della zona del disco che sta coprendo e i modelli delle curve di transito devono tenerne conto per ricavare con precisione le proprietà del pianeta. Le stelle analizzate in questo studio non sono però quelle più comunemente cercate nelle osservazioni di transiti, per cui il prossimo passo sarà ampliare il confronto a stelle di sequenza principale e osservare il limb darkening su un intervallo di lunghezze d’onda ancora più ampio, dal visibile all’infrarosso.

Se anche lì la luce continuerà a sfumare diversamente da quanto previsto, saranno i modelli a dover mettere meglio a fuoco i bordi delle stelle.

Per saperne di più:

• Leggi su The Astronomical Journal l’articolo “Empirical H- and K-band Limb Darkening for 31 CHARA Stars: A Near-Infrared Benchmark for Stellar-Atmosphere Models”, di Narsireddy Anugu, John D. Monnier, Antoine Mérand, Becky Flores, Alexandre Gallenne, Douglas R. Gies, Mayra Gutierrez, Robert Klement, Stefan Kraus, Jayadev Rajagopal, Rachael M. Roettenbacher e Gail H. Schaefer