Domande e risposte: Quanti anni ha il Sistema Solare?

Con questa rubrica settimanale risponderò velocemente a semplici domande, spesso curiosità, riguardanti l'astronomia teorica: dai pianeti del nostro Sistema Solare alle teorie più strane e peculiari per spiegare la nascita e il futuro dell'Universo.
Le risposte saranno date nel modo più chiaro e semplice possibile, affinché chiunque possa riuscire a meravigliarsi di questo incredibile Cosmo.


 

Come tutte le strutture dell’Universo, anche il Sistema Solare ha avuto un’origine e conoscerà una fine.

Il fatto che durante le nostre vite ci sembri sempre lo stesso, è dovuto esclusivamente alla differenza tra la nostra scala dei tempi e quella dell’Universo.

Secondo le nostre esperienze, un intervallo di tempo di 100 anni è probabilmente il massimo che una vita umana riesce ad affrontare. Tutta la nostra civiltà non ha una storia più antica di 10.000 anni. La nostra specie non va oltre i 2 milioni di anni e ci sembrano già un’infinità.

Per l’Universo questi enormi intervalli di tempo assomigliano a uno schiocco di dita, o al limite a uno sbadiglio.

Il Sistema Solare non fa di certo eccezione.

Attraverso lo studio approfondito delle rocce, terrestri e soprattutto extraterrestri (altri pianeti, meteoriti), gli astronomi cono arrivati a datare in modo piuttosto preciso l’età del Sistema Solare: 4,568 miliardi di anni fa, con un errore di +/- 2 milioni di anni.

Prima di questa data non esistevano rocce, quindi neanche i pianeti, né il Sole.

Il processo di formazione delle prime rocce ha probabilmente richiesto diversi milioni di anni, quindi possiamo affermare che il Sistema Solare ha presumibilmente iniziato a formarsi 4,6 miliardi di anni fa.

Cosa c’era prima? Semplicemente una nebulosa, un’immensa distesa di gas dalla quale poi sarebbe nato il Sole e i pianeti?

E ancora prima? Probabilmente altre stelle, la cui esplosione ha disseminato lo spazio del prezioso gas utilizzato poi dal Sole e dai pianeti per formarsi. 

Quale sarà l’evoluzione del Sistema Solare?

Il destino del nostro sistema planetario è indissolubilmente legato al Sole. Come tutte le stelle non potrà vivere in eterno. Tra circa 4,5 miliardi di anni si troverà a secco di carburante. Prima si contrarrà, poi si espanderà violentemente diventando 100 volte più grande di adesso, inglobando Mercurio, Venere e probabilmente anche la Terra.

Dopo qualche centinaio di milioni di anni anche il combustibile residuo finirà e il Sole si lascerà lentamente morire.

Il nucleo collasserà sotto il suo stesso peso, formando un oggetto poco più grande della Terra ma migliaia di miliardi di volte più denso. Gli strati esterni, invece, verranno espulsi, restituendo di nuovo all’Universo ciò che aveva preso in prestito ormai 10 miliardi di anni prima.

I pianeti rimanenti continueranno a orbitare attorno al nucleo collassato, chiamato nana bianca, che lentamente, molto lentamente, si raffredderà e si spegnerà.

Il sipario calerà su questo sistema planetario, ma il ciclo dell’Universo continuerà anche grazie a parte del gas che il nostro Sole avrà deciso di restituire al cosmo.

Ricerca astronomica senza telescopio

Il titolo di questo post può sembrare paradossale, ma non lo è.

Nell’epoca della globalizzazione e della rete internet che può collegare le più disparate persone sparse su ogni angolo del pianeta, è possibile fare ricerca astronomica standosene comodamente seduti sul divano, senza dover comprare alcuno strumento astronomico. 

I cosiddetti progetti di calcolo distribuito sfruttano il grande numero e l’elevata potenza dei moderni personal computer, nonché la passione degli amanti dell’astronomia, per elaborare una mole di dati che altrimenti richiederebbe secoli ai pochi astronomi sparsi sulla Terra.

Il primo progetto di questo tipo riguarda il SETI, un programma molto ambizioso per l’individuazione di eventuali segnali radio di natura artificiale provenienti da altre stelle. 

Il programma SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) portato avanti dall’università di Berkeley, negli anni 90 è stato il pioniere della rivoluzione del calcolo distribuito.

Gli astronomi erano infatti ben coscienti che la quantità di dati raccolta dai potenti radiotelescopi era ben al di là delle capacità dei loro supercomputer, così idearono un software, denominato SETI@home (http://setiathome.berkeley.edu/) che funzionava su qualsiasi personal computer, si collegava alla rete e silenziosamente in sottofondo analizzava i dati raccolti dalle antenne del SETI.

Il successo di questa iniziativa fu spettacolare.

Nel corso di pochi anni milioni di computer sparsi in tutto il mondo analizzavano quantità incredibili di dati.

Il punto di forza di questo primo esperimento di calcolo distribuito era da attribuire sostanzialmente alle proprietà del programma creato dagli astronomi dell’università di Berkeley: il software poteva funzionare su qualunque computer come se fosse uno screen saver e analizzava in modo completamente automatico i dati. Una volta terminata la work unit assegnata, la inviava automaticamente ai server di Berkeley e contemporaneamente scaricava un nuovo pacchetto dati.

Sebbene si tratti di un modo passivo di fare ricerca astronomica (l’utente non può intervenire ma presta solamente una piccola frazione della potenza di calcolo del suo computer), l’idea di aver contribuito ad un progetto di ricerca così ambizioso come la ricerca di segnali intelligenti nell’Universo ha creato una community appassionata e molto unita, nonché regalato piccole soddisfazioni personali.

Lo screen saver SETI@home mostra come vengono analizzati su qualsiasi computer i dati provenienti dai radiotelescopi all’ascolto dell’Universo

Personalmente ho contribuito al progetto SETI@home quando ero ancora poco più che bambino e trovavo una soddisfazione enorme semplicemente nel vedere i dati elaborati mano a mano dal mio computer e il successivo invio del mio personale pacchetto di dati. A volte sentirsi partecipi di un grande progetto è ciò che può rendere migliori le nostre giornate.

Il progetto SETI@home è ancora attivo, quindi chiunque abbia un computer ed un collegamento ad internet potrà partecipare.

In questi ultimi anni non è di certo però restato l’unico progetto di calcolo distribuito o della cosiddetta “internet-science” (scienza attraverso internet). Da questa esperienza sorprendentemente positiva, nel giro di pochi anni sono nati altri progetti di ricerca astronomica.

Attualmente il calcolo distribuito rappresenta un aiuto insostituibile in alcuni ambienti della ricerca, che senza la volontaria partecipazione degli appassionati si sarebbero irrimediabilmente arrestati.

Se le prime esperienze non prevedevano l’intervento dell’utente, nei progetti successivi il fattore umano è stato valorizzato ed utilizzato per obiettivi altrettanto ambiziosi.

Il più conosciuto ed importante è stato galaxyzoo (http://www.galaxyzoo.org), un portale internet nel quale agli utenti, previa una registrazione gratuita ed un piccolo test d’ingresso, venivano sottoposte milioni di bellissime immagini di galassie non ancora classificate dagli astronomi professionisti (e neanche mai viste).

Gli utenti dovevano riconoscere alcune proprietà semplici, come la forma (ellittica o a spirale), l’inclinazione (viste di profilo o di faccia)  ed il senso dell’orientazione degli eventuali bracci (orario o antiorario). Questo programma mirava a conoscere le proprietà dell’intera classe galattica attraverso l’analisi di un campione statisticamente valido, che solamente con il contributo di migliaia di utenti si sarebbe potuto realizzare.

Attualmente il progetto è ancora in attività e in continuo sviluppo. Le fasi successive hanno previsto l’approfondimento della classificazione delle galassie con domande ancora più specifiche ai 250000 partecipanti attivi.

E come ricompensa al grande lavoro svolto, il sito http://mygalaxies.co.uk consente di scrivere qualsiasi messaggio utilizzando le milioni di immagini di galassie classificate dalla più grande squadra di ricerca mai assemblata per lo studio di questi incredibili oggetti. 

Dopo un brevissimo corso di apprendimento, questa è la pagina di lavoro di galaxyzoo. Centinaia di foto di bellissime galassie si susseguono; il compito dell’utente è quello di capirne la forma e l’orientazione.

 Il successo di questa versione avanzata di calcolo distribuito superò ogni aspettativa, sia dal punto di vista della partecipazione che dell’accuratezza delle analisi, a testimonianza che a volte la passione è un motore più che sufficiente per contribuire con successo a molti programmi di ricerca.

Gli altri progetti ancora attivi ai quali è possibile partecipare sono elencati di seguito:

1)      Stardust@home: http://stardustathome.ssl.berkeley.edu/ . Nel 1999 la sonda della NASA Stardust lasciò la Terra per visitare la cometa Wild 2. Volando all’interno della sua coda, la sonda, grazie ad una specie di racchetta fatta di un materiale particolare (aerogel) ha raccolto alcuni campioni che nel 2006 sono tornati sulla Terra in una capsula speciale. Il progetto Stardust@home sottopone agli utenti delle immagini riprese al microscopio del materiale di raccolta dei campioni.

Il compito è quello di individuare tutti i minuscoli granelli di polveri cometarie presenti per consentire agli astronomi di estrarli e condurre delle analisi.

La quantità di polvere cometaria raccolta è infatti esigua rispetto alla superficie totale della “racchetta”, concentrata in particelle microscopiche; la loro individuazione da parte di un singolo scienziato richiederebbe secoli, mentre con l’aiuto di migliaia di occhi è possibile accelerare moltissimo il procedimento di individuazione. Il progetto, iniziato nel 2006 è ancora attivo; chiunque può partecipare.

Traccia di polvere cometaria lasciata nel materiale usato dalla sonda Stardust per catturarla. Il progetto Stardust@home consente agli appassionati di cercare queste particelle microscopiche a partire dalle fotografie realizzate al microscopio.

2)      Systemic: http://oklo.org/ . La ricerca dei pianeti extrasolari è una branca molto sviluppata dell’astronomia moderna.

Rilevare un pianeta extrasolare è però molto difficile, come abbiamo già accennato. Il metodo che offre migliori risultati è quello delle velocità radiali, ma spesso i risultati non sono chiari, soprattutto quando osserviamo sistemi planetari con più di un pianeta. Il progetto sistemi attraverso una console di comando mette a disposizione dell’utente una console nella quale si può simulare l’andamento delle curve di velocità radiali cambiando alcuni parametri (massa della stella, inclinazione dell’orbita, massa e numero dei pianeti). Le curve di velocità radiale così simulate vengono sovrapposte a quelle reali. La curva simulata che meglio approssima l’andamento reale identifica con buona probabilità le proprietà del sistema planetario extrasolare (numero di pianeti, masse, distanze dalla stella). Il progetto è forse quello più impegnativo perché richiede una certa pratica soprattutto con la console di comando ed i parametri da modificare, ma è senza dubbio affascinante

Systemic è un progetto che mette a disposizione le curve di velocità radiali dei pianeti extrasolari e consente agli utenti di ricavare importanti dati dei pianeti rilevati

3)      Einstein@home: http://einstein.phys.uwm.edu/ . 

   Uno degli obiettivi della moderna astrofisica è la rilevazione delle onde gravitazionali, teorizzate dalla relatività generale di Einstein ma mai finora rilevate. Il modo migliore per misurare l’effetto di un’onda gravitazionale è quello di studiare sorgenti astrofisiche molto particolari, quali pulsar, buchi neri e sistemi di stelle di neutroni. Prima di rilevare quindi un’onda gravitazionale, è meglio sapere dove guardare, scoprendo il maggior numero possibile di queste sorgenti. Il progetto Einstein@home ha questo duplice scopo. I dati provenienti da diversi strumenti, tra cui i radiotelescopio di

Arecibo, il satellite a raggi gamma Fermi e il rilevatore di onde gravitazionali LIGO, vengono fatti elaborare agli utenti attraverso un programma che funziona in modo simile al progetto SETI@home, che quindi non prevede l’intervento degli utenti ma solamente la condivisione di una piccola parte della potenza di calcolo dei personal computer. Nato nel 2005 è ancora in piena fase di sviluppo. Fino a questo momento ha portato alla scoperta di diverse pulsar e stelle di neutroni, ma ancora non si sono rilevate onde gravitazionali.

Einstein@home è un progetto che esamina i dati provenienti da diversi satelliti ed osservatori per l’identificazione di forti sorgenti di onde gravitazionali (pulsar, buchi neri, stelle di neutroni in rotazione) e delle onde gravitazionali associate a questi eventi

Altri programmi di calcolo distribuito sono al momento in fase di preparazione. Vale la pena citare Planetquest, dedicato alla ricerca dei pianeti extrasolari in transito.

Questa rivoluzione nel modo di fare ricerca è iniziata in ambito astronomico ma ormai è portata avanti anche in altre discipline, tra cui la medicina, matematica, chimica, biologia.

Per lo sviluppo e la distribuzione dei progetti di calcolo distribuito è stata sviluppata una piattaforma oper-source (liberamente scaricabile) denominata BOINC. Il software può essere installato su tutti i computer a prescindere dal sistema operativo ed è l’interfaccia di molti progetti astronomici e non, tra cui il SETI e l’appena nato orbit@home per lo studio degli effetti degli impatti asteroidali sulla Terra. I progetti che è possibile scegliere da questa piattaforma sono diverse decine e spaziano dalla criptografia alla chimica:

http://boinc.berkeley.edu/projects.php

Tornando in tema astronomico ma uscendo dal filone del calcolo distribuito, vale la pena citare un altro progetto di ricerca che è possibile effettuare autonomamente senza l’ausilio di un telescopio: la scoperta di nuove comete.

La sonda Soho, in orbita attorno al Sole da molti anni, monitora la corona solare con camere a grande campo. Spesso capita di osservare piccole comete non conosciute avvicinarsi al nostro astro che possono essere avvistate solamente dalle immagini della camera a bordo della Soho.

In circa 16 anni di attività sono circa 2000 le piccole comete scoperte dalla sonda e moltissime sono state segnalate per prime dagli appassionati che visualizzano in tempo reale le immagini inviate a Terra dalla sonda e pubblicate sul sito della NASA: http://sohowww.nascom.nasa.gov/data/realtime/c3/512/ .

Sebbene la scoperta non porterà il vostro nome, è comunque divertente e rilassante veder scorrere le immagini alla ricerca di una piccola scia in avvicinamento al Sole.

Nelle immagini in tempo reale provenienti dalla sonda Soho spesso ci si imbatte in piccole comete che potrete così scoprire stando comodamente seduti di fronte al computer.

Corso di astronomia pratica e teorica: volume 2

Grazie al successo del primo volume, distribuito gratuitamente in formato PDF e al prezzo simbolico di 0,89 euro per Kindle, il nuovo mese ha visto la luce del secondo volume di "Astronomia per tutti".
 

Astronomia per tutti: volume 2

Con questo secondo numero cominciamo ad addentrarci nelle categorie di astronomia pratica e teorica, dopo le dovute introduzioni viste nel volume precedente.
Nella sezione neofiti parleremo della qualità del cielo e dell’inquinamento luminoso, presentando la scala di Bortle e racconti personali che descrivono la bellezza del cielo incontaminato da luci artificiali, qualcosa che noi non vedremo mai qui in Italia e in buona parte dell’Europa.
Nella categoria astrofotografia proveremo, senza troppi fronzoli e teoria, a scattare le prime foto, con una reflex digitale o le piccole digitali compatte.
Per quanto riguarda la ricerca amatoriale parleremo degli errori di misura e della loro propagazione in ogni tipo di lavoro, comprese le delicate sessioni astronomiche. Ci sarà qualche formula, ma non fatevi spaventare: il succo dell’articolo è quel-lo di rendere consapevoli che ogni misurazione, anche la più precisa, è affetta da un errore che nel campo della ricerca non può essere mai ignorato.

La parte di astronomia teorica si apre con un’analisi approfondita sulle differenze fisiche tra una stella e un pianeta, che in certi casi possono essere molto più sottili di quanto si possa pensare.
Continueremo la storia dei voli nello spazio affrontando l’epopea, ormai conclusa, degli Space Shuttle, e concluderemo il viaggio dando un’occhiata a qualche pianeta interessante delle diverse centinaia ormai scoperti. Siamo vicini all’individuazione di una seconda Terra? Forse si, forse no… 

Astronomia per tutti: volume 2 è disponibile in:
1) Formato Kindle per Amazon
2) Formato PDF con immagini in alta risoluzione

Potete trovare il volume 1 sempre su amazon per Kindle e in formato PDF (quest'ultimo gratuito)

Presto saranno disponibili anche i relativi formati cartacei ad un prezzo inferiore a 6 euro.
Qui trovate già il numero 1

Cosa si prova durante un'eclisse totale?

Il 14 Novembre, come forse molti di voi ormai sapranno, ho assistito in prima persona allo spettacolo di un'eclisse totale di Sole, l'evento più bello e sorprendente che abbia mai visto.
Cosa si è provato in quei pochi secondi in cui tutto intorno è diventato buio, le stelle si sono accese e il Sole si è trasformato in un delicatissimo e suggestivo fiore cosmico ricco di bianchissimi petali?

Le indescrivibili emozioni di un'eclisse totale di Sole

Difficile, forse impossibile mettere per iscritto le emozioni, ma io ci ho provato nel libro "A testa in giù, dove cielo e terra incontrano i sogni".

Un terzo del libro è dedicato all'avvetura che insieme a un gruppo di astrofili di Parma abbiamo vissuto per assicurarci la visibilità dell'eclisse, e poi a quei 120 secondi che valgono in pieno un viaggio dall'altra parte del mondo.

Qui trovate un estratto in PDF di 14 pagine del libro, in cui si decrivono in prima persona le emozioni di quei due minuti.

Se siete curiosi di capire qual è stata la folle avventura di background e cosa è in grado di regalare un cielo notturno incontaminato, vi consiglio di acquistare il libro e capirete perché l'astronomia sa regalare emozioni uniche e inarrivabili da qualsiasi altra disciplina.

Il libro è disponibile in versione cartacea e in formato Kindle su Amazon.it

Il gengeschein, questo sconosciuto

Sotto un cielo perfettamente scuro, non contaminato dalle luci delle grandi città, può capitare di osservare strani fiumi di luce, aloni e rinforzi che cambiano nel corso del tempo.
Non si tratta dei fari di qualche grossa città in movimento, ma della luce naturale della volta celeste, dovuta principalmente alle polveri presenti all'interno del Sistema Solare.
Nei pressi del tramonto o dell'alba, questo rarefattissimo pulviscolo cosmico si manifesta con l'impressionante fenomeno della luce zodiacale.
Ma da un cielo davvero scuro, un osservatore attento noterà che la luce zodiacale non è una semplice colonna a base triangolare che si innalza dall'orizzonte vicino al Sole per una trentina di gradi, piuttosto un fiume continuo che attraversa tutta l'eclittica, da orizzonte a orizzonte.

il gegenschein: un alone di luce naturale nel cielo

Nei pressi del punto opposto al Sole, detto punto antisolare, si verifica un fenomeno strano: la luce zodiacale rafforza leggermente la sua luminosità e assume una forma tongeggiante che si sposta solidale alle stelle durante la notte.
Questo fenomeno, poco coniscuto, è chiamato gegenschein, una parola tedesca che significa letteralmente bagliore opposto.
Il gegenshein è visibile a occhio nudo solamente se il cielo sotto cui si osserva è molto trasparente e totalmente incontaminato dalle luci artificiali.
Io ho avuto la fortuna di osservarlo distintamente l'ultima notte di osservazioni in Australia, la sera prima dell'eclisse di Sole del 14 Novembre mattina, da una località (fantasma) chiamata Maitland Downs, nel Queensland.
Non pensavo si potesse osservare così chiaramente, eppure quest'alone luminoso molto evanescente e diffuso era ben presente nel cielo, proprio nel mezzo della costellazione del Toro.
Ho catturato un'immagine dell'evento, semplicemente scattando due riprese da 5 minuti ciascuna con la mia Canon 450D, obiettivo da 18mm f3.5 e 1600 ISO.
Al centro dell'immagine l'alone sovrapposto alla piccola figura delle Pleiadi. Poco sotto Giove, la cui luminosità era sufficiente per proiettare ombre in terra.
Questo è uno dei tanti spettacoli che si possono osservare da un cielo perfetto...di certo non qui in Italia.