Per decenni, gli scienziati hanno sospettato che tempeste di fulmini scoccassero attraverso la fitta atmosfera di Venere, scintillando tra le nuvole acide. Questi fantasmagorici scorci del mondo gemello della Terra hanno mantenuto vive le aspettative degli scienziati che però hanno bisogno di segni ben definiti che per ora non sono stati colti. Questa è la realtà lenta, frustrante e confusa della scienza che spesso sfugge alla storia delle scoperte.

“Quando leggi i libri di storia, tutto sembra un po’ come un cruciverba: sai, qualcuno è arrivato e ha misurato questo e ha trovato tutto questo adatto“, Ha detto a Space.com Ralph Lorenz, planetologo del Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins University e autore principale di un nuovo articolo sulle osservazioni dei fulmini su Venere.

“È davvero molto più simile a una storia poliziesca, in cui il detective sta ricevendo questa testimonianza da questa persona e un’altra testimonianza da quell’altra persona.”
E finora, quel detective non sta facendo molti progressi per risolvere il caso. “È impossibile prendere tutte le osservazioni riportate al valore nominale e dar loro un senso”, ha detto Lorenz.

Tutte le possibili osservazioni sui fulmini fino ad oggi sono nel migliore dei casi delle ipotesi. La sonda Venera 9, dell’Unione Sovietica, vide un bagliore che avrebbe potuto essere una macchia di colore. Alcune sonde Venera successive trasportavano rivelatori di fulmini, ma i dati che hanno trasmesso non corrispondevano a ciò che gli scienziati si aspettavano. Gli astronomi che usarono un telescopio in Arizona nel 1993 notarono una serie di lampi, ma anche questi non hanno avuto riscontro. Una serie di impulsi magnetici visti dal Venus Express, dell’Agenzia spaziale europea, avrebbero potuto essere stati provocati da qualche altro fenomeno.

Anche un attento esperimento condotto dalla missione Cassini della NASA, prima del suo lungo viaggio verso Saturno, ha provocato solo una maggiore confusione. La sonda trasportava un rilevatore radio e doveva comunque sorvolare Terra e Venere per raggiungere il suo obiettivo. Ma lo strumento ha osservato più di mille lampi sulla Terra, senza riuscire a vedere nessuno fenomeno simile su Venere.

Arriva l’ora di Akatsuki, una missione orbitale giapponese per studiare Venere. La navicella spaziale è stata lanciata nel 2010, ma mesi dopo, la spinta che doveva mettere la sonda in orbita attorno a Venere si è esaurita troppo presto, bloccando il veicolo nello spazio. Cinque anni dopo, la sonda si trovò abbastanza vicino da fare un altro tentativo di entrare in orbita che andò a buon fine, anche se la sonda non riuscì a raggiungere la quota originariamente prevista.

Questo purtroppo è stato un problema per la speciale fotocamera installata sulla sonda che è riuscita a raccogliere dati a un decimo di ciò che lo strumento avrebbe potuto realizzare se l’arrivo del veicolo spaziale non avesse avuto problemi di inserimento orbitale. Tutto sommato, i guai di Akatsuki hanno fatto sì che la fotocamera veloce abbia raccolto solo circa 17 ore di dati.
Ma in tutte quelle ore, Lorenz e i suoi coautori non hanno notato nemmeno un fulmine. Lo stesso strumento, se avesse raccolto dati sulla Terra ne avrebbe visti centinaia.
Invece di una soluzione, gli scienziati hanno trovato un puzzle più complicato.

“Se non vedi alcun flash, ciò non significa che non ci siano flash; potrebbe significare che ce ne sono alcuni e te li sei persi“, ha detto Karen Aplin, un fisico dell’Università di Bristol, in Inghilterra, che studia i fulmini planetari ma non è stato coinvolto nella nuova ricerca.

“Stanno dicendo che forse non c’è un fulmine, o forse i lampi sono davvero raggruppati da qualche parte, o è molto raro e succede a raffiche e non è ancora successo di vederlo. E stanno suggerendo che queste rilevazioni radio potrebbero essere causate da qualcosa di diverso dai fulmini, quindi sembrano un po’ fulmini ma potrebbero non esserlo“.

Venere non è l’unico posto dove non riusciamo a vedere fulmini. Aplin ha affermato che gli scienziati credono che più pianeti nel nostro sistema solare non fanno mostra di questi abbaglianti lampi elettrici. La Terra, ovviamente, è la più facile da studiare. Ma missioni come le sonde Voyager e Galileo notarono fulmini su Giove e Saturno. Su entrambi i giganti gassosi, le atmosfere contengono abbastanza vapore acqueo da ospitare fulmini simili ai nostri .
Anche Urano e Nettuno sembrano brillare, anche se gli scienziati hanno dati da un solo veicolo spaziale, la sonda Voyager 2. Questi giganti di ghiaccio remoti sono troppo poco conosciuti perché gli scienziati rischino di ipotizzare in che modo potrebbero verificarsi questi lampi.

Anche Marte è sospettato di generare fulmini, sebbene sia altrettanto sfuggente come la sua controparte venusiana. Gli scienziati credono che i fulmini del Pianeta Rosso – se esistono – siano creati da particelle di polvere che si sfregano l’una contro l’altra trascinate dal vento, un’imitazione del fulmine vulcanico che si forma nelle nuvole di particelle di roccia espulse dalle eruzioni qui sulla Terra.

Gli scienziati hanno già avuto a che fare con la probabile presenza di fulmini su un’altro satellite, la luna più grande di Saturno, Titano. Quando l’Agenzia spaziale europea stava costruendo la sua sonda Titan, c’era preoccupazione per il pericolo di dover attraversare l’atmosfera in mezzo ai fulmini, ma la caccia a un tale fenomeno non ha avuto nessun esito.

“Titano è un altro di questi luoghi in cui, dopo lunghi e approfonditi studi, ora abbiamo limiti superiori piuttosto severi sulla quantità di attività dei fulmini“, ha detto Lorenz. “Non possiamo dire che non accada, ma non l’abbiamo visto accadere“.

Venere per certi aspetti è un gemello della Terra, ma i suoi fulmini sarebbero più difficili da spiegare, poiché la sua atmosfera è completamente diversa, costituita prevalentemente da acido solforico, che non può contenere una carica elettrica, ha detto Aplin. “Una delle cose sui fulmini di Venere è che non capiamo come potrebbero essere generati”.

Non sapere come si formerà il fulmine rende anche più difficile prevedere dove cercarli. I fulmini non sono necessariamente distribuiti uniformemente nel tempo e nello spazio. Sulla Terra, ad esempio, i fulmini sono più comuni nel pomeriggio e a livello del suolo. Gli scienziati non hanno stabilito una connessione equivalente su Venere, ma Lorenz ha affermato che un’ipotesi è che i fulmini potrebbero essere più comuni al crepuscolo, poiché le nuvole si raffreddano, e su una catena montuosa, dove i dati di Akatsuki hanno già dimostrato che è possibile la creazione di un altro fenomeno atmosferico chiamato onda d’arco. Il risultato sarebbero lampi molto concentrati nel tempo e nello spazio – e ciò significa difficili da individuare.

Gli scienziati non stanno cercando di rintracciare i fulmini solo per determinare in quale luogo del sistema solare siano più presenti: i fulmini sono legati a una serie di caratteristiche atmosferiche dei mondi vicini che gli scienziati vogliono comprendere meglio.
“Se rilevi un fulmine puoi usarlo per dedurre altre proprietà del pianeta e della sua atmosfera“, ha spiegato Aplin. “È una cosa abbastanza utile da misurare perché ti dirà diverse cose contemporaneamente“.

Una di queste caratteristiche che interessano la scienza è quanto sia sicuro esplorare il mondo sotto osservazione. “I fulmini sono pericolosi, quindi è importante sapere se può comparire un fulmine da qualche parte perché potrebbe colpire il tuo veicolo spaziale o i tuoi astronauti oppure potrebbe far spegnere i sistemi di alimentazione“.

E la praticità non è l’unica motivazione: gli scienziati cercano di capire come la vita ha avuto origine e c’è il sospetto che la chimica sia stata attivata dai fulmini che potrebbero svolgere un ruolo fondamentale. “I fulmini potrebbero essere correlati alle origini della vita. Il lampo porta energia in un sistema che potrebbe essere implicato nella formazione della vita“.

Per il mistero dei fulmini su Venere, solo il tempo ci aiuterà a risolvere l’enigma. Akatsuki rimane nella sua orbita più lunga del previsto, con la fotocamera veloce pronta all’uso. Forse un altro veicolo spaziale seguirà presto la sonda giapponese. Lorenz ha suggerito che una futura missione potrebbe trasportare un trio di rivelatori di fulmini basati su segnali radio, che consentirebbe agli scienziati di localizzare eventuali lampi che hanno misurato, nonché strumenti sintonizzati sul campo elettromagnetico del pianeta.

Alcune delle prove circostanziali per i fulmini su Venere derivano da osservazioni fatte da telescopi sulla Terra, e tale lavoro potrebbe finire per risolvere il mistero. Ma potrebbe anche essere una caccia che terminerà con un nulla di fatto.

“Il fatto che non abbiamo rilevato fulmini è, in molti modi, un risultato poco entusiasmante“, ha concluso Lorenz.

Fonte: Tradotto e adattato da un articolo di Meghan Bartels apparso su https://www.space.com/

Il Large Hadron Collider è una macchina gigantesca, il più grande collisore di particelle mai costruito e nulla oggi può rivaleggiare con le sue capacità energetiche o sulla capacità di studiare le frontiere della fisica, almeno fino al 2035 quando il suo anello di 27 chilometri di circonferenza verrà disattivato. Oggi, per questo, si pensa al futuro, per questo ci sono gruppi in tutto il mondo che competono per garantirsi il sostegno finanziario che li aiuterà a sviluppare le loro idee.

Un nuovo progetto è stato descritto il 13 agosto in un documento pubblicato sul sito di prestampa arXiv. Il progetto è chiamato Compact Linear Collider (o CLIC ), la proposta, che ha il design di un’enorme pistola subatomica su rotaia, sembra essere il progetto più promettente.

Qual è la vera natura del bosone di Higgs? Qual è la sua relazione con il quark top? Possiamo trovare qualche accenno di fisica oltre al modello standard?

CLIC potrebbe essere in grado di rispondere a molte domande sulla vera natura del bosone di Higgs e la sua relazione con il quark top. Possiamo trovare qualche accenno di fisica oltre al modello standard? le risposte implicano la realizzazione di una macchina più lunga di Manhattan.

Il Large Hadron Collider (LHC) fa scontrare tra di esse particelle pesanti conosciute come adroni (da cui il nome Large Hadron Collider). Gli adroni, non sono nulla di eccezionale, sono particelle, protoni e neutroni, che costituiscono i nostri corpi e le cose che ci circondano.

All’interno del gigantesco anello del LHC, gli adroni girano in cerchio, fino a quando non si avvicinano alla velocità della luce per poi collidere tra di loro producendo particelle elementari che vengono analizzate grazie a diversi dispositivi installati lungo il collisore.

Al contrario del LHC il CLIC è progettato per essere molto più semplice, più pulito e più chirurgico. Invece di adroni, CLIC accelererà elettroni e positroni, due particelle leggere e fondamentali. CLIC accelera le particelle in linea retta, per una lunghezza che sarà tra gli 11 e i 50 km, in base al progetto finale.

Inizialmente, la nuova macchina, come prevede il piano attuale, inizierà a funzionare a capacità inferiore nel 2035, proprio quando l’LHC sarà in procinto di esaurire le sue capacità. Il CLIC di prima generazione opererà a soli 380 gigaelectronvolts (GeV), meno di un trentesimo della potenza massima dell’LHC. In effetti, anche la piena potenza operativa di CLIC, attualmente destinata ad arrivare 3 teraelectronvolts (TeV), sarà meno di un terzo di ciò che l’LHC può fare ora.

Come mai si punta su un collettore più avanzato ma meno potente?

Perché CLIC lavorerà in modo più intelligente, non più complicato. Uno dei principali obiettivi scientifici dell’LHC era trovare il bosone di Higgs, la particella a lungo cercata che conferisce ad altre particelle la loro massa. Negli anni ’80 e ’90. Quando fu progettato l’LHC, non eravamo sicuri che il bosone di l’Higgs esistesse realmente e non avevamo idea di quale fosse la sua massa e quali fossero le sue proprietà. Quindi abbiamo dovuto costruire uno strumento di uso generale in grado di indagare su molti tipi di interazioni che potrebbero potenzialmente rivelare un bosone di Higgs che alla fine abbiamo trovato.

Ora sappiamo che il bosone di Higgs è reale, cosi si possono sintonizzare i collisori su una serie molto più ristretta di interazioni. Nel fare ciò, si produrranno quanti più bosoni di Higgs possibile, per raccogliere una notevole mole di dati interessanti che ci consentiranno di imparare molto di più su questa particella misteriosa, ma fondamentale.

Esiste un processo della fisica delle particelle noto come bremsstrahlung, che è un tipo unico di radiazione prodotta da un gruppo di particelle calde stipate in una piccola zona. Per analogia, quando si fanno collidere degli elettroni ad alte energie, questi si distruggono a vicenda in una pioggia di energia e nuove particelle, tra cui un bosone Z accoppiato con un Higgs, da qui il processo “Higgsstrahlung”.
A 380 Gev, il CLIC produrrà montagne di Higgsstrahlung.

Aleksander Filip Zarnecki, fisico dell’Università di Varsavia, in Polonia, e membro della collaborazione CLIC, ha spiegato lo stato attuale del progetto, basato su sofisticate simulazioni dei rivelatori e delle collisioni di particelle.
La speranza con CLIC è che producendo il maggior numero possibile di bosoni di Higgs in un ambiente pulito e facile da studiare, si possa imparare di più sulla particella.

C’è più di un Higgs? Interagiscono tra di essi? Con quale forza gli Higgs interagiscono con tutte le altre particelle del Modello standard, la teoria fondamentale della fisica subatomica?

La stessa filosofia verrà applicata al quark top, il meno conosciuto e il più raro dei quark che è stato l’ultimo quark a essere scoperto e che si palesa raramente nelle interazioni. Anche nelle fasi iniziali, CLIC produrrà circa 1 milione di quark top, fornendo un potere statistico inaudito da quando sono in uso il LHC e altri collisori moderni. Da quel punto, il team dietro CLIC spera di indagare su come decade la particella quark top, cosa che accade molto raramente. Ma con un milione di Quark top, si avra l’occasione di imparare qualcosa.

Ma non è finita, una cosa è arricchire le conoscenze su l’Higgs e il top quark, un’altra è il design intelligente di CLIC che gli consentirà di oltrepassare i confini del Modello Standard. Finora, l’LHC si è impegnato nella sua ricerca di nuove particelle e nuova fisica. Mentre ci restano ancora molti anni per altre sorprese, col passare del tempo, la speranza diminuisce.

Attraverso la sua produzione grezza di innumerevoli bosoni di Higgs e quark top, CLIC potrà cercare suggerimenti sulla nuova fisica. Se c’è qualche particella esotica o interazione che non abbiamo ancora visto, si potrebbe influenzarne sottilmente i comportamenti, i decadimenti e le interazioni di queste due particelle.

CLIC potrà persino produrre la particella responsabile della materia oscura, quella materia misteriosa e invisibile che tanto fa discutere. La struttura non sarà in grado di vedere direttamente la materia oscura, ovviamente (perché è oscura), ma i fisici la potranno individuare dagli eventi delle collisioni.

Con CLIC avremo la possibilità di andare oltre l’LHC ottenendo nuove possibilità di comprendere le particelle conosciute del nostro universo e scoprirne di nuove.

Fonte: https://www.livescience.com Tradotto e adattato da un articolo di Paul Sutter.

Negli ultimi tempi gli astrofisici sono stati divisi in due parti, ognuna delle quali ha cercato di misurare il tasso di espansione dell’universo con l’aiuto di un modello diverso. Un terzo metodo che impiega onde gravitazionali potrebbe offrire più dati e porre fine alla controversia.

Le onde gravitazionali sono piccole increspature nel tempo e nello spazio. Sono state osservate, per la prima volta, nel 2015 con l’aiuto del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (noto anche come LIGO). È noto che l’universo si sta espandendo da oltre 13,8 miliardi di anni e la velocità con cui l’universo si espande è conosciuta nella comunità scientifica come costante di Hubble.

I migliori metodi attualmente utilizzati per calcolare la costante di Hubble offrono risultati diversi, il che suggerisce che la nostra attuale comprensione dell’universo ed il modello cosmologico standard potrebbero essere imperfetti. Un nuovo studio sostiene che le onde gravitazionali potrebbero essere utilizzate per offrire una risposta valida senza la necessità di preoccuparsi di altri fattori.

Uno dei metodi utilizzati per misurare la costante di Hubble prevede l’osservazione delle stelle Cefeidi e di altre supernove, mentre l’altro si basa sulla misurazione della radiazione di fondo.

Dati indipendenti ricavati dalle onde gravitazionali rilasciate da 50 stelle binarie di neutroni potrebbero risolvere il dilemma. Osservando le stelle per oltre un decennio, i ricercatori sono sicuri che saranno in grado di raccogliere abbastanza informazioni per determinare quale metodo è il migliore per determinare la costante di Hubble.

Le stelle di neutroni binarie emettono onde gravitazionali quando si muovono a spirale l’una verso l’altra prima di scontrarsi, rilasciando un potente lampo di luce che può essere osservato con l’aiuto dei telescopi. Sebbene le stelle binarie di neutroni siano rare, possono offrire preziose informazioni sulla velocità con cui l’universo si espande poiché le onde gravitazionali emesse da esse possono essere rilevate e tracciate da LIGO e Virgo.

Lo studio degli esopianeti è maturato considerevolmente negli ultimi 10 anni. Durante questo periodo, sono stati scoperti la maggior parte degli oltre 4.000 esopianeti che ci sono attualmente noti.

E, negli ultimi anni, lo studio a spostarsi dal processo di scoperta alla caratterizzazione. Sapiamo, inoltre, gli strumenti, orbitali e di terra, di prossima generazione consentiranno studi che riveleranno molto sulle superfici e le atmosfere degli esopianeti.

In alcuni, le recenti scoperte hanno sollevato una domanda interessante che capovolge il punto di vista: cosa vedrebbe una specie sufficientemente avanzata se studiasse da lontano il nostro pianeta? Usando i dati a lunghezza d’onda multipla emessa della Terra, un team di scienziati del Caltech è stato in grado di costruire una mappa di come apparirebbe la Terra ad un osservatore alieno lontano.

Oltre ad affrontare il prurito della curiosità, questo studio potrebbe anche aiutare gli astronomi a ricostruire le caratteristiche superficiali degli esopianeti “simili alla Terra” in futuro.

Lo studio che descrive i risultati ottenuti dal team, intitolato “Earth as a Exoplanet: A Two -dimension Alien Map“, è recentemente apparso sulla rivista Science Mag e sarà prossimamente pubblicato in The Astrophysical Journal Letters.

Si tratta di un lavoro condotto da Siteng Fan e ha incluso numerosi ricercatori della Divisione di Scienze geologiche e planetarie (GPS) del California Institute of Technology e del Jet Propulsion Laboratory della NASA.

Nel cercare pianeti potenzialmente abitabili oltre il nostro Sistema Solare, gli scienziati sono costretti ad adottare un approccio indiretto. Dato che la maggior parte degli esopianeti non può essere osservata direttamente, per conoscere la loro composizione atmosferica o le caratteristiche della superficie, gli scienziati devono accontentarsi di alcune indicazioni che dimostrano quanto “simile alla Terra” sia un pianeta.

Fan ha spiegato su Universe Today che ciò riflette i limiti con cui gli astronomi devono fare attualmente fare i conti nei loro studi.

“In primo luogo, gli attuali studi sugli esopianeti hanno il limite che non è ancora chiaro quali siano i requisiti minimi per l’abitabilità. Vi sono alcuni criteri proposti, ma non siamo sicuri che siano sufficienti o necessari. In secondo luogo, anche con questi criteri, le attuali tecniche di osservazione non sono buone abbastanza per confermare l’abitabilità, specialmente su pianeti extrasolari simili alla Terra, cioè relativamente piccoli, a causa della difficoltà di rilevarli e stabilirne parametri precisi“.

Dato che la Terra è l’unico pianeta che conosciamo in grado di sostenere la vita, il team ha teorizzato che capire come apparirebbero osservazioni remote della Terra potrebbero aiutarci, per paragone, ad analizzare gli esopianeti.

“La Terra è l’unico pianeta che conosciamo che contiene vita“, ha detto Fan. “Studiare come apparirebbe la Terra ad osservatori distanti ci darebbe una traccia su come individuare potenziali esopianeti abitabili“.

Uno degli elementi più importanti del clima terrestre (e che è fondamentale per tutta la vita sulla sua superficie) è il ciclo dell’acqua, che ha tre fasi distinte. Questi includono la presenza di vapore acqueo nell’atmosfera, nuvole di acqua condensata e particelle di ghiaccio e la presenza di corpi idrici sulla superficie.

Pertanto, la presenza di questi potrebbe essere considerata una potenziale indicazione di abitabilità e persino indicazioni di vita (alias biosignature) che potrebbero essere osservate a distanza. Ergo, essere in grado di identificare le caratteristiche di superficie e le nuvole sugli esopianeti sarebbe essenziale per porre dei vincoli sulla loro abitabilità.

Per determinare come apparirebbe la Terra ad osservatori distanti, il team ha compilato 9740 immagini della Terra che sono state prese dal satellite DSCOVR (Deep Space Climate Observatory) della NASA. Le immagini sono state scattate ogni 68 e 110 minuti in un periodo di due anni (2016 e 2017) e sono riuscite a catturare la luce riflessa dall’atmosfera terrestre a più lunghezze d’onda.

Fan e i suoi colleghi hanno quindi combinato le immagini per formare uno spettro di riflessione a 10 punti tracciato nel tempo, che sono stati quindi integrati sul disco terrestre. Ciò ha effettivamente riprodotto l’aspetto con la Terra potrebbe apparire ad un osservatore a molti anni luce di distanza se osservassero la Terra per un periodo di due anni.

“Abbiamo scoperto che il secondo componente principale della curva della luce della Terra è fortemente correlato alla frazione terrestre dell’emisfero illuminato (r ^ 2 = 0,91)“, ha detto Fan. “Combinando con la geometria di visualizzazione, ricostruire la mappa diventa un problema di regressione lineare“.

(S. Fan et al., ApJ 2019)

Dopo aver analizzato le curve risultanti e averle confrontate con le immagini originali, il team di ricerca ha scoperto quali parametri delle curve corrispondevano a terra e copertura nuvolosa. Hanno quindi selezionato i parametri che più si avvicinano all’area terrestre e l’hanno adattato alla rotazione della Terra di 24 ore, che ha dato loro una mappa sagomata (vedi sopra) che rappresenta l’aspetto della curva della luce terrestre da anni luce di distanza.

Le linee nere rappresentano il parametro della funzione di superficie e corrispondono approssimativamente alle coste dei principali continenti. Questi sono ulteriormente colorati in verde per fornire una rappresentazione approssimativa di Africa (centro), Asia (in alto a destra), Nord e Sud America (a sinistra) e Antartide (in basso).

Ciò che si trova in mezzo rappresenta gli oceani della Terra, con le sezioni più basse indicate in rosso e quelle più profonde in blu.

Questo tipo di rappresentazioni, quando applicate alle curve di luce di esopianeti distanti, potrebbero consentire agli astronomi di valutare se un esopianeta ha gli oceani, le nuvole e le calotte polari – tutti gli elementi necessari per determinare se un esopianeta sia “simile alla Terra” (cioè, ipoteticamente abitabile).

“L’analisi delle curve di luce in questo lavoro ha implicazioni per determinare le caratteristiche geologiche e i sistemi climatici sull’esopianeta. Abbiamo scoperto che la variazione della curva della luce della Terra è dominata da nuvole e terra / oceano, che sono entrambi cruciali per la vita sulla Terra. Riteniamo, quindi, che esopianeti che presentassero queste caratteristiche sarebbero simili alla Terra e più probabilmente ospiterebbero la vita“.

Nel prossimo futuro, strumenti di prossima generazione come il James Webb Space Telescope (JWST) consentiranno studi molto più dettagliati degli attuali. Inoltre, gli strumenti di terra che andranno online nel prossimo decennio – come l’Extremely Large Telescope (ELT), il Thirty Meter Telescope (TMT) e il Giant Magellan Telescope (GMT) – dovrebbero consentire studi di imaging diretto di pianeti più piccoli e rocciosi che orbitano più vicino alle loro stelle.

Aiutati da studi che aiutano a risolvere le caratteristiche della superficie e le condizioni atmosferiche, gli astronomi potranno finalmente essere in grado di dire con fiducia quali esopianeti sono potenzialmente abitabili e quali no.

Con un po ‘di fortuna, la scoperta di una Terra 2.0 (o di diverse Terre) potrebbe essere ormai a pochi anni di distanza!

Fonte: Universe Today.

Vuoi inviare un messaggio attraverso un wormhole? Sarà meglio che sia breve.

Secondo un nuovo studio, in determinate circostanze, sarebbe possibile inviare un messaggio attraverso un wormhole teorico che collega due buchi neri in universi diversi. Sfortunatamente, i risultati mostrano che solo una piccola quantità di informazioni (misurate in bit quantici o qubit) potrebbe essere scambiata.

“Nella nostra configurazione specifica, abbiamo avuto risultati deludenti, nel senso che è risultato possibile inviare attraverso un wormhole solo uno o due qubit di informazioni” ha spiegato Sam van Leuven, coautore del nuovo articolo e ricercatore presso l’Università del Witwatersrand a Johannesburg.

In genere, se si inviasse qualcosa in un buco nero, questo qualcosa finirebbe al centro, in un punto infinitamente denso noto come la singolarità, da cui non è possibile tornare indietro. Ma se un buco nero fosse collegato a un altro buco nero attraverso un wormhole e la traiettoria del messaggio fosse giusta, teoricamente potrebbe uscire dall’altro capo di quel wormhole, che potrebbe trovarsi in un universo alternativo.

Per fare ciò è necessario che entrambi gli universi e il buco nero collegato abbiano un certo tipo di fisica e geometria. Ad esempio, un wormhole attraversabile potrebbe esistere solo nel caso che lo spazio-tempo abbia una curvatura negativa.

Secondo i ricercatori autori dello studio, in teoria, questa configurazione specifica dell’universo consentirebbe il passaggio di informazioni attraverso un wormhole e hanno effettuato alcune stime per determinare quante informazioni potrebbero viaggiare in questo modo.

“Ora sappiamo da [studi precedenti] che questo processo è analogo al teletrasporto quantistico… Ma ci sono limiti su quante informazioni possono essere inviate“, ha affermato Aron Wall, ricercatore del Dipartimento di Matematica Applicata e Fisica Teorica dell’Università di Cambridge che non è stata coinvolta nel nuovo studio. (Nel teletrasporto quantico , le informazioni possono essere inviate quasi istantaneamente attraverso grandi distanze usando particelle che sono state impigliate nel quantum, il che significa che i loro stati sono collegati indipendentemente dalla distanza che le separa).

Nella nuova ricerca, Van Leuven e i suoi colleghi hanno studiato i wormholes attraversabili usando la geometria dello spazio-tempo come descritto dalla teoria della relatività generale di Albert Einstein. La matematica usata per descrivere lo scenario è stata sviluppata in un universo bidimensionale per semplicità, ma dovrebbe valere anche per un universo 3D, come il nostro.

I risultati hanno mostrato che solo poche informazioni alla volta possono essere passate attraverso il wormhole – meno di quanto avessero trovato altri metodi. Hanno anche scoperto che l’invio di messaggi attraverso il wormhole dovrebbe destabilizzare i buchi neri. Il buco nero di invio aumenterebbe in massa, e il buco nero di ricezione diminuirebbe in massa, con ogni messaggio inviato. Con il primo messaggio, il buco nero ricevente perderebbe circa il 30% della sua massa e, nei messaggi successivi, il buco nero scomparirebbe. Inoltre, ogni messaggio successivo dovrebbe ridursi di dimensioni, in modo tale che il messaggio alla fine non conterrà alcuna informazione.

Van Leuven e altri scienziati stanno continuando a studiare una vasta gamma di configurazioni e regole, simili e dissimili a quelle del nostro universo, che potrebbero consentire la trasmissione di più informazioni. Attualmente, tali wormhole e buchi neri collegati sono del tutto teorici, ma gli scienziati pensano che non sia del tutto impossibile che possano essere creati o manipolati da un qualche tipo di civiltà avanzata.

“Stiamo cercando di trovare generalizzazioni del nostro setup che consentirebbe di ottenere maggiori informazioni [da trasmettere], ma si tratta di un lavoro in corso“, ha detto Van Leuven. “Ma ci sarà sempre un limite. Non ci sarà una quantità infinita di informazioni inviabili senza distruggere il wormhole“.

Lo studio è stato pubblicato online il 29 luglio sulla rivista di prestampa arXiv ed è stato presentato al Journal of High Energy Physics.

Originariamente pubblicato su Live Science.

Una magnetar che recentemente ha manifestato un picco di attività di attività potrebbe averci dato un indizio sul mistero delle raffiche radio veloci (FRB).

Secondo una nuova analisi effettuata sulla magnetar XTE J1810-197, le raffiche di onde radio  bassa frequenza della durata di pochi millisecondi emesse dalla stella morta mostrano un’insolita somiglianza con i segnali FRB. È tutt’altro che una prova conclusiva che i due fenomeni siano collegati, ma si tratta di un’ipotesi molto interessante.

Questa affermazione è solo una delle numerose scoperte presentate in un nuovo documento, accettato dal The Astrophysical Journal e attualmente disponibile sulla sito di prestampa arXiv. Il team di ricerca dietro questo lavoro ha analizzato le emissioni radio a bassa frequenza della magnetar usando la seconda di appena due esplosioni che abbiamo rilevato da questa fonte.

Le magnetar sono un tipo particolarmente strano di stella di neutroni i cui campi magnetici sono spaventosamente forti – circa un quadrilione di volte più forti del campo magnetico terrestre. Non sappiamo quali processi producano questi campi magnetici, ma sono abbastanza forti da rendere lo spazio che le circonda particolarmente strano.

Finora non abbiamo individuato molte magnetar e si pensa che questo stadio di vita di una stella duri un tempo molto breve in termini cosmici: solo 10.000 anni. Di quelle che abbiamo individuato, XTE J1810-197 è tra le più strane.

Situata a circa 10.000 anni luce di distanza, nella costellazione del Sagittario, è stata la prima di sole quattro magnetar che abbiamo colto ad emettere onde radio, cosa che, però, fa solo in modo intermittente. Stava avendo una certa attività quando nelle frequenze radio quando fu scoperta nel 2003, poi, nel 2008, improvvisamente, divenne silenziosa.

Nel dicembre dello scorso anno, però, ha ripreso ad emettere segnali radio e gli astrofisici del National Center for Radio Astrophysics in India hanno utilizzato il Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) per ascoltarla.

I loro risultati, ottenuti principalmente in quattro serie di osservazioni nella gamma a bassa frequenza da 550 a 750 MHz, hanno rivelato una rapida diminuzione della densità del flusso radio dopo la fase iniziale dell’esplosione, coerentemente con le osservazioni precedenti.

“Come in precedenza, la densità del flusso a 650 MHz è diminuita di un fattore di circa 5 o più nei primi 20-30 giorni“, scrivono i ricercatori nel loro articolo.

Ciò che ha incuriosito gli astronomi, tuttavia, è il possibile collegamento a raffiche radio veloci, picchi misteriosi nei dati radio che durano solo pochi millisecondi, ma con la stessa energia di oltre 500 milioni di soli. La maggior parte degli FRB rilevati non ha generato ripetizioni, ma è stato possibile notare sorprendenti somiglianze.

Il team ha notato che la magnetar emette picchi della durata di pochi millisecondi di attività radio, con strutture spettrali che – proprio come per gli FRB – non possono essere spiegate dagli effetti causati dal loro passaggio attraverso il mezzo interstellare, il gas e la polvere tra le stelle.

“Queste strutture potrebbero indicare un collegamento fenomenologico con le raffiche radio veloci le quali mostrano, in modo simile, strutture di frequenza interessanti e più dettagliate“, hanno scritto i ricercatori .

È solo un “forse” a questo punto. Ci sono anche un paio di funzioni che dovrebbero essere esaminate.

In primo luogo, la ripetizione di FRB dimostra spesso un fenomeno noto come deriva di frequenza, in cui esplosioni successive si spostano verso le frequenze basse.

A causa della loro risoluzione e dispersione nella gamma di frequenza che stavano osservando, i ricercatori non sono stati in grado di risolvere alcuna deriva di frequenza nei loro dati. Ciò non significa che non ci fosse, ma sarebbe necessario un set di dati diverso per verificarlo.

In secondo luogo, c’è la questione della potenza del segnale. Il segnale della magnetar era un ordine di grandezza più potente del picco dell’FRB 121102, noto per essersi ripetuto varie volte, ma c’è un problema: l’FRB arriva da molto, molto più lontano.

Ciò implica che la fonte di emissione dell’FRB dovrebbe essere circa 100 miliardi di volte più luminosa del picco dell’esplosione di XTE J1810-197 registrata dal GMRT.

“Tuttavia“, scrivono i ricercatori, “il fatto che la magnetar J1810-197 sia solo il terzo oggetto dopo la ripetizione di FRB e la pulsar di granchio che risulta esibire strutture di frequenza nelle sue esplosioni, potrebbe fornire un collegamento fenomenologico tra i meccanismi sottostanti l’emissione“.

La ricerca è stata accettata su The Astrophysical Journal ed è disponibile su arXiv .