Fossili cosmici: gli ammassi globulari

Questo post è estratto dal mio libro La straordinaria bellezza dell'Universo

Fuori dalla zona della Via Lattea, là dove le stelle diventano molto più rade e non si può intuire niente se non un uniforme vuoto, almeno a occhio nudo, tutto sembra tacere e la Galassia sembra lasciare il posto a non si sa più cosa, ma di certo a luoghi bui e periferici dell’Universo. Eppure, a osservare con più attenzione, anche con un semplice binocolo, potremmo trovare qua e là dei batuffoletti sferici di luce, che se puntati con un piccolo telescopio scoppieranno di finissime stelle. Che meraviglia!

Quando tutto sembrava finito, quando nella periferia della Galassia le luci sembravano spegnersi, ecco che incontriamo qua e là decine di agglomerati di stelle che ricordano vagamente gli ammassi aperti appena visti. Questi oggetti sono chiamati ammassi globulari, una definizione che ne considera solo la forma e non dice invece niente sulle profonde differenze con quelli che sembrano i gemelli più poveri, ovvero gli ammassi aperti.

L'ammasso globulare M13

Di ammassi globulari ce ne sono più di 100 in orbita attorno alla Via Lattea, a migliaia di anni luce dal centro. Il segreto più grande di questi gruppi riguarda la loro età e i tipi di stelle che ci sono. Non stiamo più osservando giovani famiglie nate da pochi milioni di anni, ma complessi sistemi stellari più vecchi persino della Via Lattea.

Quasi tutti gli ammassi globulari, come M22 e M13, sono i sistemi stellari più vecchi dell’Universo, con un’età compresa tra 12 e 13 miliardi di anni. Quando M13, che possiamo osservare in questa fotografia in tutta la sua grandezza, aveva questo aspetto la Via Lattea non si era ancora formata.

Si pensa che gli ammassi globulari siano allora i mattoni delle galassie, gli embrioni dalla cui unione, a migliaia, si sono plasmate le neonate galassie che poi hanno seguito un loro particolare percorso evolutivo.

Continuando il paragone con il Sistema Solare, allora, appare più corretto equiparare gli ammassi globulari che possiamo osservare adesso agli asteroidi o alle comete: oggetti cosmici che si sono formati agli albori della storia e che per qualche motivo non sono stati utilizzati nei processi evolutivi dei pianeti, o in questo caso della Via Lattea.

Ogni stella di M13 è almeno 7,5 miliardi di anni più vecchia di tutto quello che troveremo nel Sistema Solare, compreso tutto quello che c’è sulla Terra. Sono i fossili più antichi dell’Universo, a due passi (si fa per dire di nuovo) da casa. Non c’è bisogno di scavare tra le rocce, scandagliare il fondo marino, cercare prove cancellate da milioni di anni di evoluzione, come accade qui sulla Terra. Nell’Universo possiamo trovare tutto quello che cerchiamo usando con un minimo di consapevolezza i nostri telescopi.

Si possono osservare le bandiere lasciate dagli astronauti sulla Luna?

Questa è una delle immagini a migliore risoluzione che è possibile ottenere da Terra con strumenti amatoriali e mostra una valle, denominata Vallis Alpes (che fantasia), attraversata da una sottile spaccatura che nei punti più stretti ha un diametro di appena 300 metri. La valle principale, invece, nella parte più larga potrebbe contenere al suo interno tutto il grande raccordo anulare. Se ci fosse stata una città come Roma l’avremmo vista molto bene in questa immagine e avremmo persino potuto scorgere alcuni macrodettagli interessanti, come la chiazza verde dei fori imperiali e persino piazza San Pietro. Purtroppo sul nostro satellite naturale non abbiamo città, non ci sono manufatti umani… Aspettiamo un attimo, non è proprio esatta questa frase. Tra il 1969 e il 1972 sono atterrati 12 astronauti, portando un bel carico di macchinari, esperimenti scientifici e lasciando persino la parte inferiore dell’astronave che hanno usato per scendere sulla superficie. Dove sono finiti questi reperti storici? Poiché sulla Luna non c’è aria né acqua, né movimenti tettonici, tutto quello che viene lasciato resta immutato per milioni di anni, a meno che non venga cancellato dall’impatto di qualche meteorite.

Possiamo vedere i siti di allunaggio delle missioni Apollo? E che dire delle decine di sonde automatiche inviate sin dalla fine degli anni 50? Insomma, lassù dovrebbe esserci una bella discarica di nostri reperti. Purtroppo i telescopi amatoriali non sono abbastanza potenti per mostrare oggetti grandi come delle automobili. Però potremmo usare i più grandi telescopi del mondo per riuscire in quest’impresa, come il telescopio spaziale Hubble. Niente da fare, neanche con questi mastodontici strumenti riusciamo a vedere traccia delle vecchie missioni spaziali. Saranno telescopi ancora poco potenti? Oppure c’è dell’altro sotto? A pensarci bene, com’è possibile che negli anni 60, in un mondo senza cellulari, senza internet, senza schermi a led, senza fotocamere digitali, con computer meno potenti di un moderno orologio da polso e grandi come intere stanze, fossero arrivati sulla Luna e tornati sani e salvi? Stiamo parlando di un’era geologica fa rispetto al nostro benessere, eppure anche oggi nessuno riesce a spingere un essere umano oltre i 400 km di quota della Stazione Spaziale Internazionale. Se andiamo a osservare le immagini prodotte dagli astronauti lunari vediamo che sono molto più nitide di quelle eseguite con una reflex digitale professionale. Per non parlare di come facevano a comunicare: in un mondo con i telefoni analogici e privo di cellulari, di punto in bianco alla NASA era disponibile una tecnologia per comunicare a 400 mila chilometri di distanza?

Ho insinuato il dubbio, ponendo domande legittime senza dare risposte, evitando quindi di dire in modo plateale la mia idea ma distruggendo le certezze di chi sta leggendo queste righe. È la tecnica perfetta usata dai ciarlatani, oggi più numerosi e floridi che mai grazie alla diffusione capillare di internet e dei social network. Lo schema d’attacco è sempre lo stesso: porre domande, a volte incomplete e tendenziose, per far crollare le certezze e insinuare un dubbio. Il dubbio introduce poi uno stato di agitazione e di angoscia, perché l’essere umano può tollerare per millenni una palese bugia ma non può vivere un giorno senza illudersi di avere una risposta certa a ciò che lo attanaglia. In questo momento di estrema debolezza, quasi disperazione, qualsiasi ciarlatano con una buona oratoria e qualche effetto speciale costruito ad hoc può far credere al malcapitato di turno tutto, ma proprio tutto quello che vuole. In poche domande ho creato un dubbio che si basa sul nulla, se non sull’ignoranza di quale fosse la situazione negli anni ’60 e ’70. Questo è bastato per gettare un’ombra sull’impresa più incredibile e pericolosa mai compiuta dal genere umano.

Sulla Luna ci siamo andati eccome, senza il minimo dubbio, senza la minima incertezza. Anche se qualcosa non la comprendiamo o non la conosciamo, non significa che per un pugno di coraggiosi uomini quella cosa non possa diventare una splendida realtà, quell’istante eterno e unico in cui tutta l’umanità si è stretta intorno a tre coraggiosi uomini che per primi hanno varcato i confini del nostro pianeta.

La risposta alle domande che ho insinuato la possiamo trovare facendo una ricerca su internet e scegliendo solo i siti affidabili. Se ci accontentiamo di una spiegazione sbrigativa, eccone una: i computer per andare sulla Luna non richiedono nessuna grossa potenza di calcolo. Quelli che c’erano alla fine degli anni 60 andavano bene, anche se in più di un’occasione nei momenti impegnativi hanno mostrato dei limiti andando in sovraccarico. Le foto sono più dettagliate di quelle digitali di oggi perché sono state usate pellicole professionali a grana fine e di grande formato: il meglio della tecnologia analogica di quel tempo. La risoluzione di quelle fotografie è ancora migliore di quella delle più performanti reflex digitali, pari a 50 o più milioni di pixel. Le comunicazioni radio erano perfettamente operative da diversi anni e il funzionamento dei razzi non è cambiato di una virgola rispetto ai temibili V2 tedeschi costruiti da Hitler nella seconda guerra mondiale. Se sulla Luna non ci siamo più tornati è perché non c’è stata la volontà politica di spendere decine di miliardi di dollari per continuare un’impresa già compiuta. A volte la spiegazione più semplice è anche quella corretta!

Tutti i siti di allunaggio delle missioni Apollo fotografati dalla sonda Lunar Reconnaissance Orbiter

Un nuovo libro di astronomia: I colori dell'Universo

E' disponibile in mio trentaquattresimo (sì, 34!) libro di astronomia, un lavoro del quale vado piuttosto fiero perché frutto di molti anni di osservazione e fotografia del cielo.

L’Universo è pieno di colori, anche se i nostri occhi non hanno la sensibilità sufficiente per vederli. Dopo migliaia di anni di visione monocromatica, la fotografia astronomica ha reso accessibile al genere umano gli straordinari colori dei pianeti, delle stelle, delle nebulose, delle galassie, fino ai confini del Cosmo. 

In questo libro presento 110 spettacolari immagini dell’Universo, a colori e in alta risoluzione, ottenute con la mia strumentazione in venti anni di carriera da astrofotografo. Oltre 400 ore di esposizione complessiva e viaggi avventurosi attraverso tutti i continenti, alla ricerca degli spettacoli più elusivi: dalle aurore boreali alle eclissi totali di Sole, fino allo straordinario cielo australe, per assemblare una delle raccolte di fotografie astronomiche più completa in circolazione. 

Rimarremo stupiti di quante meravigliose tonalità si nascondono nel buio del cielo e di come ogni sfumatura, anche la più piccola, trasporti informazioni sulle incredibili proprietà dei mastodontici corpi celesti dell’Universo. Quei preziosissimi e rarissimi fotoni, messaggeri di meraviglia, giungono sui nostri sensori digitali dopo un viaggio interminabile e contribuiscono a costruire l’immagine del luogo più colorato e straordinario che potremmo mai vedere nelle nostre vite.

Si può acquistare in formato cartaceo a colori, o in formato ebook

Le infernali condizioni del sistema planetario TRAPPIST-1

L’annuncio della scoperta di 7 pianeti rocciosi attorno alla stella nana rossa TRAPPIST-1, di cui tre nella fascia di abitabilità, quindi potenzialmente in grado di ospitare acqua liquida in superficie, ha fatto il giro del mondo e ha regalato generosi sogni a tutti gli appassionati. La cassa di risonanza dei mass media ha amplificato fino all’esasperazione delle presunte caratteristiche che nessuno, nella comunità scientifica, aveva in realtà citato. Ecco allora che i primi lanci di agenzia parlavano di pianeti gemelli della Terra, simili in tutto e per tutto al nostro pianeta, sui quali la vita era considerata un fatto ormai scontato. Le agenzie di viaggio di mezzo mondo erano già pronte a staccare impossibili biglietti per le prossime vacanze estive a prezzi stracciati, comodamente seduti all’interno di un’astronave che avrebbe impiegato appena 700 mila anni per arrivare.

Rappresentazione artistica (e ottimistica) del sistema TRAPPIST-1

Se sognare è lecito e a volte persino necessario, non dobbiamo mai dimenticare però che la realtà spesso è ben diversa da quella raccontata da molti mezzi di informazione. Che quel sistema avesse poco o nulla in comune con la Terra era già evidente, a cominciare da ciò che davvero conoscevamo di quei lontani mondi: il raggio, una rozza stima della massa, la distanza orbitale dalla stella madre e il periodo di rivoluzione. Non si sapeva molto altro, ma tanto bastava per escludere una forte somiglianza con la Terra: i 7 pianeti, infatti, ruotano attorno a una stella poco più grande (in dimensioni) di Giove, 8 volte più piccola del Sole e 12 volte meno massiccia. I periodi di rivoluzione variano da poco più di un giorno per il più interno a un paio di settimane per quello più esterno (18 giorni per la precisione) e sono tanto vicini gli uni agli altri che dalla superficie di uno di questi si possono vedere i dischi degli altri, come se nel nostro cielo ci fossero altre sei lune. Di quel sistema l’unica cosa simile alla Terra sono le dimensioni dei pianeti e il fatto che alcuni di questi orbitano a una distanza dalla propria stella che permette di ricevere circa la stessa quantità di energia di quella che qui riceviamo dal Sole: nient’altro. Da qui a gridare alla vita ce ne vuole, anche perché, tutti lo sapevano, la stella attorno alla quale orbitano è una nana di classe M8, che tradotto dal linguaggio astronomico significa un oggetto molto particolare e irrequieto.

Le nane rosse, le stelle più piccole e meno brillanti dell’Universo, sono infatti note per essere astri molto instabili a causa dei forti e complessi campi magnetici che sono in grado di scatenare potenti brillamenti, esplosioni superficiali che scagliano nello spazio enormi quantità di radiazioni elettromagnetiche molto pericolose, come i raggi X e UV, e particelle subatomiche estremamente energetiche. La nana rossa del sistema TRAPPIST-1 ha solo mezzo miliardo di anni, quindi è estremamente giovane: questo non deponeva già a favore di una sua stabilità e ora ne abbiamo le prove.

Un gruppo di ricerca ungherese ha studiato infatti il comportamento della stella analizzando i dati fotometrici del telescopio spaziale Kepler e ha pubblicato un interessante articolo (attualmente in revisione presso la rivista Astrophysical Journal) che ben delinea l'inquietante scenario a cui sono sottoposti i sette pianeti del sistema TRAPPIST-1. Ebbene, possiamo definitivamente moderare l’entusiasmo, perché ora abbiamo le prove di quello che un po’ tutti pensavano.

La piccola nana rossa è infatti una stella estremamente instabile. Analizzando la sua luce in funzione del tempo, i ricercatori hanno scoperto l’esistenza di grosse macchie, simili, ma più estese, di quelle solari e la presenza di decine di potenti e complessi brillamenti, che avvengono con una cadenza anche di poche ore l’uno dall’altro. La potenza di queste esplosioni è paragonabile a quella dei più potenti flare di cui è capace il Sole, tra cui il famoso evento Carrington, che nel diciannovesimo secolo ha regalato aurore quasi fino all’equatore e causato molti problemi alla giovane linea telegrafica degli Stati Uniti. Stiamo parlando di eventi che possono rilasciare un’energia fino a 10^33 erg, pari a quella di un miliardo di bombe Zar, l’arma nucleare più potente e distruttiva mai concepita dall’essere umano. Poiché i pianeti di TRAPPIST-1 orbitano dalle 10 alle 100 volte più vicini alla stella rispetto alla Terra, i brillamenti stellari scatenerebbero tempeste magnetiche migliaia di volte più intense rispetto alle più potenti che hanno colpito il nostro pianeta. Non sappiamo quali sono le caratteristiche di questi pianeti, ma siamo perfettamente coscienti che se la Terra si trovasse al posto di uno qualsiasi di loro verrebbe sterilizzata e privata dell’atmosfera in breve tempo. A questo punto, allora, c’è solo da augurarsi che questi corpi celesti non siano davvero intrinsecamente simili alla Terra, altrimenti il loro destino sarebbe già stato scritto da milioni di anni e non sarebbe di certo favorevole allo sviluppo della vita come la conosciamo.  

La curva di luce della stella TRAPPIST-1 mostra improvvise impennate scatenate da imponenti flare che ne aumentano di oltre tre volte la luminosità.

Quanto devono essere diversi questi pianeti per poter resistere all’esuberanza della loro stella?

Solo un forte campo magnetico può schermare le atmosfere planetarie ed evitare una rapida erosione, come accaduto per Marte, ma questo dovrebbe essere migliaia di volte più potente di quello della Terra. In un sistema che potrebbe essere bloccato dalle forti forze mareali, ovvero in cui i periodi di rotazione dei pianeti dovrebbero coincidere con quelli di rivoluzione, tutti superiori al giorno terrestre, si fatica a capire come questi pianeti abbiano potuto creare un campo molto più intenso del nostro e mantenere un’atmosfera stabile. 

Come se non bastasse, le enormi esplosioni di questa stella ne aumentano la luminosità e questo implica che l’energia che ricevono i pianeti varia sensibilmente nel tempo. La zona di abitabilità, quindi, non avrebbe un confine netto e potrebbe variare di milioni di chilometri, facendo entrare e uscire di continuo i tre pianeti per noi più interessanti. Se anche ci fosse lo scudo magnetico a proteggere l’atmosfera dall’erosione da parte delle particelle cariche scagliate durante i brillamenti, cosa potrebbe garantire la stabilità atmosferica quando l’energia ricevuta può cambiare anche di tre volte in breve tempo? La risposta è sconsolante: niente. Il tempo di assestamento di un’atmosfera simile a quella terrestre, dopo che viene alterata da una potente esplosione stellare, è di qualche migliaio di anni, ben maggiore della frequenza dei flare più violenti registrata su TRAPPIST-1. La conseguenza è quindi inevitabile: le atmosfere di questi pianeti, qualora fossero presenti (cosa non scontata), sarebbero estremamente instabili e non favorevoli all’evoluzione della vita, che a prescindere dalle condizioni di cui necessita per nascere richiede una forte stabilità ambientale per evolversi, un ingrediente che manca del tutto in ognuno di questi sette pianeti. 
Lo scenario più probabile è la totale apocalisse: nessuna atmosfera attorno ai corpi celesti, superficie completamente sterile e solcata magari da grandi vulcani e imponenti colate laviche, come accadeva sulla giovane Terra: quanto di più lontano possa esserci per lo sviluppo e l'evoluzione di qualsiasi forma di vita.

Molti saranno rimasti delusi, ne sono certo, perché la nostra latente solitudine cosmica ha bisogno di essere colmata cercando qualcosa di familiare nell’immensa oscurità dell’Universo. In un luogo tanto vasto, tanto alieno, tanto al di là della nostra esperienza, al punto che spesso è più facile dimenticare che provare a immaginare, trovare un altro mondo simile al nostro rappresenterebbe quell’irrazionale sollievo al peso sempre maggiore della consapevolezza. Ma l’Universo non è fatto a nostra immagine e somiglianza e la sua vera bellezza è proprio l’eccezionale varietà di situazioni e fenomeni straordinari, molti dei quali difficili da immaginare finché non vengono scoperti. Cercare pianeti con la morbosa ossessione di trovare un qualsiasi appiglio che ci faccia sentire meno soli nell’Universo, rappresenta la trasposizione cosmica di quell’impaurito viaggiatore che esce per la prima volta dal proprio paese e, invece di immergersi nella cultura del luogo che sta visitando, si rifugia disperato nel primo ristorante italiano che trova lungo la strada, che di italiano, poi, ha solo il nome e ben poco altro. Lasciamo da parte le ancestrali ossessioni e concentriamoci, invece, nell’esplorare un luogo tanto alieno e altrettanto spettacolare, altrimenti rischieremo seriamente di rovinarci il viaggio più bello, lungo, libero e meraviglioso della nostra storia.