Poco si sa circa la struttura interna della Luna, ma un importante passo in avanti è stato fatto da una scienziata dell’Università del Rhode Island che ha condotto esperimenti che le hanno permesso di determinare la temperatura al limite del nucleo e del mantello della Luna.

Secondo quanto rilevato, la temperatura era compresa tra 1.300 e 1.470 gradi Celsius, un valore che rientra nella fascia alta di un intervallo di 800 gradi che precedentemente gli scienziati avevano determinato.

“Per capire la struttura interna della Luna oggi, dovevamo inchiodare meglio lo stato termico“, ha detto Ananya Mallik, assistente professore di geoscienze dell’URI che si è unito alla facoltà dell’Università nel dicembre 2018. “Ora abbiamo determinato i valori su due punti, il confine nucleo-mantello e la temperatura superficiale misurata da Apollo, e ciò ci aiuterà a creare un profilo termico interno della Luna. Abbiamo bisogno di quel profilo di temperatura per determinare lo stato interno, la struttura e la composizione della Luna“.

La temperatura superficiale della Luna è di circa -20 C.

Secondo Mallik, la Luna ha un nucleo di ferro, come quello della Terra, e una precedente ricerca che utilizzava dati sismici determinato che tra il 5 e il 30 percento del materiale al confine tra nucleo e mantello era in uno stato liquido o fuso.

“La grande domanda è: perché dovremmo avere del materiale fuso nella Luna a quella profondità?“, ha detto Mallik.

Per iniziare a rispondere a questa domanda, Mallik ha condotto una serie di esperimenti nel 2016 presso l’Istituto di ricerca bavarese di geochimica e geofisica sperimentale in Germania utilizzando un dispositivo a incudine multipla che può esercitare le alte pressioni che si trovano nelle profondità della Luna. Ha preparato un piccolo campione di materiale simile a quello trovato sulla Luna, lo ha schiacciato nel dispositivo a 45.000 volte la pressione atmosferica della Terra, che è la pressione che si ritiene esista al limite del mantello centrale della Luna, e ha usato un riscaldatore di grafite per alzare la temperatura del campione fino a quando non si è parzialmente sciolto.

“L’obiettivo era determinare quale intervallo di temperatura avrebbe prodotto una fusione dal 5 al 30 percento, il che ci avrebbe detto l’intervallo di temperature del limite del nucleo-mantello“, ha spiegato.

Ora che l’intervallo di temperatura al confine è stato ridotto, gli scienziati possono iniziare a sviluppare un profilo di temperatura della Luna più preciso e procedere a determinare un profilo dei minerali che compongono il mantello dalla sua crosta al suo nucleo.

“È importante conoscere la composizione della Luna per capire meglio perché si è evoluta così com’è“, ha detto Mallik. “Le storie della Terra e della Luna sono state intrecciate sin dall’inizio. In effetti, entrambi questi corpi celesti sono il prodotto di una grande collisione tra la proto-Terra e un corpo delle dimensioni di circa Marte verificatosi oltre 4,5 miliardi di anni fa. Quindi, per capire meglio la nostra Terra, dobbiamo conoscere il nostro vicino più prossimo perché abbiamo avuto un inizio comune”.

“La Terra è complicata“, ha continuato. “Qualsiasi somiglianza nella composizione tra Terra e Luna può darci un’idea di come si sono formati questi due corpi planetari, quali sono stati i principi energetici della collisione e come si sono suddivisi nei due corpi celesti“.

Il geoscienziato dell’URI ha osservato che la Terra si è evoluta attraverso il processo della tettonica delle placche, che è responsabile della distribuzione dei continenti, della topografia della superficie terrestre, della regolazione del clima a lungo termine e forse anche dell’origine della vita. Ma non ci sono prove di tettonica delle placche sulla Luna.

“Tutto sulla Terra accade a causa della tettonica delle placche“, ha detto. “Cosa ci dice questo sul nostro pianeta quando la Luna non sperimenta questo processo? È lo stessa ragione per cui studiamo Marte e Venere. Sono i nostri vicini in qualche modo abbiamo avuto tutti un inizio comune, ma perché sono così diversi dal nostro pianeta? ”

I prossimi passi della ricerca di Mallik riguarderanno la determinazione sperimentale della densità del materiale fuso al confine tra nucleo e mantello, che perfezionerà ulteriormente l’intervallo di temperatura. In collaborazione con Heidi Fuqua Haviland del Marshall Space Flight Center della NASA e Paul Bremner presso l’Università della Florida, combinerà questi risultati con metodi computazionali per ricavare il profilo di temperatura e la composizione degli interni della Luna.

La ricerca di Mallik è stata pubblicata sulla rivista Geochimica et Cosmochimica.

Pubblicazione: Ananya Mallik, et al., “Uno studio petrologico sull’effetto del ribaltamento del mantello: implicazioni per l’evoluzione dell’interno lunare”, Geochimica et Cosmochimica, 2019; doi: 10.1016 / j.gca.2019.02.014

Gli astronomi hano individuato nella via Lattea un’altra stella antichissima. A circa 35.000 anni luce di distanza da noi, una gigante rossa di nome SMSS J160540.18-144323.1 che risulta avere i livelli di ferro più bassi di qualsiasi stella mai analizzata nella galassia.

Ciò significa che è una delle stelle più antiche dell’Universo, probabilmente appartenente alla seconda generazione di stelle dopo la nascita dell’Universo 13,7 miliardi di anni fa.

“Questa stella incredibilmente anemica, che probabilmente si è formata a poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, ha livelli di ferro 1,5 milioni di volte inferiori a quello del Sole“, ha spiegato l’astronomo Thomas Nordlander dell’ARC Center of Excellence per All Sky Astrophysics in 3D e Australian National University.

“È come una goccia d’acqua in una piscina olimpionica“.

Ed è così che possiamo dire quanti anni ha la stella, perché l’Universo all’inizio non aveva affatto metalli. Le prime stelle erano costituite principalmente da idrogeno ed elio e si pensava che fossero molto massicce, molto calde e di breve durata. Queste stelle si chiamano Popolazione III e non le abbiamo mai viste.

Le stelle sono “alimentate” dalla fusione nucleare, attraverso la quale i nuclei atomici di elementi più leggeri vengono combinati per creare quelli più pesanti. Nelle stelle più piccole, questa è principalmente la fusione dell’idrogeno nell’elio. Ma nelle stelle più grandi – come si pensa che siano state le stelle della Popolazione III – si possono forgiare elementi fino al silicio e al ferro inclusi.

Quando tali stelle finiscono la loro vita in spettacolari esplosioni di supernova, proiettano quegli elementi nell’Universo. Man mano che si formano nuove stelle, gli elementi rimangono intrappolati in esse – e quindi, il contenuto in metallo di una stella è un indicatore affidabile di quando si è formata.

Ad esempio, sappiamo che il Sole si è formato parecchie generazioni, forse 100, dopo il Big Bang, basandoci sul contenuto in metalli della nostra stella.

Ma abbiamo trovato altre stelle nella Via Lattea che hanno un basso contenuto in metalli, indicando un’origine prossima all’Universo primordiale. Uno di questi oggetti è 2MASS J18082002–5104378 B, il precedente detentore del record per il più basso contenuto di ferro di [Fe/H]=−4,07 ± 0,07 – circa 11.750 volte meno metallico del Sole.

Ma SMSS J160540.18–144323.1 è a [Fe/H]=−6,2 ± 0,2. Come ha detto Nordlander, questo è circa 1,5 milioni di volte meno metallico.

È improbabile che le stelle di Popolazione III siano sopravvissute abbastanza a lungo da consentirci di studiarle. Ma attraverso le stelle che sono seguite, le loro storie possono essere svelate.

I ricercatori ritengono che la stella che ha dato a SMSS J160540.18-144323.1 il suo ferro avesse una massa relativamente bassa per l’Universo primordiale, solo circa 10 volte la massa del Sole. Abbastanza massiccia da produrre una stella di neutroni; e, dopo una supernova relativamente debole, il team crede che sia quello che ha fatto.

Un’esplosione di una supernova può innescare un rapido processo di cattura dei neutroni o r-process. Questa è una serie di reazioni nucleari in cui i nuclei atomici si scontrano con i neutroni per sintetizzare elementi più pesanti del ferro.

Non c’erano prove significative di questi elementi nella stella, il che potrebbe significare che questi elementi sono stati catturati dalla stella di neutroni appena morta. Ma è fuoriuscito abbastanza ferro da essere incorporato nella formazione di SMSS J160540.18-144323.1.

Era probabilmente uno dei primissimi membri di quella seconda generazione di stelle.

E sta morendo. È un gigante rosso, il che significa che la stella è alla fine della sua vita, sta consumando le sue ultime riserve di idrogeno prima di passare alla fusione dell’elio.

Il team ritiene che studiarla più da vicino potrebbe fornire ulteriori informazioni sulle stelle della popolazione III.

La ricerca è stata pubblicata in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

In questi giorni Giove è ben visibile nel cielo notturno ed è quindi un ottimo periodo per osservare il colosso del sistema solare con il telescopio. Ebbene, un astrofotografo ha potuto fare la foto della vita riprendendo quello che sembra essere il lampo di un impatto, provocato da qualcosa che è esploso nella densa atmosfera superiore del pianeta.

Il 7 agosto 2019, alle 4:07 UTC, Ethan Chappel è riuscito ad immortalare il rarissimo episodio sulla sua macchina fotografica.

“Immagine di Giove stasera“, ha scritto su Twitter. “Sembra un lampo da impatto nella [cintura equatoriale meridionale]“.

Here’s an animation that’s more representative of how fast the flash on #Jupiter occurred. Unfortunately, I couldn’t make this work without cutting out 6 frames for every 7. pic.twitter.com/POQynVOlA8

— Chappel Astro (@ChappelAstro) 8 agosto 2019

Sulla striscia marrone della nuvola appena sotto l’equatore, all’estrema sinistra, un punto si illumina visibilmente prima di sbiadire – niente come uno dei normali processi di Giove, come un lampo o un’aurora.

In effetti, non assomigliava affatto a un evento di impatto.

“Non ho mai visto nulla di simile prima”, ha detto a ScienceAlert l’astronomo Jonti Horner dell’Università del Queensland meridionale in Australia. “È semplicemente mozzafiato“.

L’impatto di un bolide su Giove non è un evento raro. I bolidi, meteore che esplodono a mezz’aria a causa dell’ingresso atmosferico, sono abbastanza comuni sulla Terra, e il nostro pianeta è certamente un bersaglio molto più piccolo e molto meno gravitazionalmente intenso di Giove.

Inoltre, Giove è circondato da oggetti che può attrarre con la sua gravità: sia comete a breve che a lungo termine, nonché asteroidi dalla cintura posta tra il gigante gassoso e Marte.

In effetti, uno studio del 1998 scoprì che il tasso di grandi impatti su Giove è probabilmente compreso tra 2.000 e 8.000 volte il tasso di impatti sulla Terra. Ma ciò non significa che sia facile vederli; in effetti sono stati pochissimi gli impatti ripresi fino ad oggi.

Molti ricorderanno la cometa Shoemaker-Levy 9 che, nel 1994, si spezzò a causa delle forze di marea di Giove e produsse una serie di impatti. Questi avvennero sul lato opposto del pianeta, ma il telescopio da 2,2 metri nelle Hawaii fotografò le firme del calore di questi siti di impatto mentre orbitavano in vista, e Hubble catturò le macchie scure lasciate sulle nuvole di Giove.

Altri impatti sono stati ripresi nel 2009 e di nuovo nel 2010 ma, nonostante la frequenza stimata, vederli accadere è molto raro.

“Si tratta di eventi fugaci, appaiono e scompaiono in pochi secondi”, ha detto Horner a ScienceAlert.

“Limitandosi ad osservare attraverso l’oculare del telescopio possono facilmente sfuggire. Molte volte queste cose passeranno inosservate. Inoltre, la metà di questi impatti accade dalla parte opposta del pianeta“.

“Il fatto che abbiamo un video in tempo reale dell’evento, e che possiamo vederlo chiaramente illuminarsi e sfumare, è la parte più eccitante“, ha detto. “Significa che possiamo confrontarlo l’impatto con altri bolidi, come la meteora di Chelyabinsk del 2013, per vedere come varia il tempo impiegato da ogni evento per illuminarsi e sfumare“.

“Stavo guardando il cielo per vedere le Perseidi quando è successo, quindi non ho visto il flash durante la registrazione“, ha raccontato Chappel a ScienceAlert. “L’ho notato solo in seguito grazie a un ottimo software chiamato DeTeCt di Marc Delcroix, progettato appositamente per trovare questi flash“.

È anche possibile che l’impatto abbia lasciato una cicatrice che può essere studiata da altri strumenti, ad esempio la sonda di Giove Juno. I primi rapporti suggeriscono che l’impatto è stato troppo piccolo per produrre una cicatrice, ma potremmo essere fortunati.

Non sappiamo ancora quanto fosse grande l’oggetto, ma dovrebbe essere relativamente grande per produrre un evento visibile dalla Terra.

Per chi volesse tentare la fortuna con la fotografia di Giove, Chappel ha gentilmente fornito un elenco delle sue attrezzature su Twitter.

In ogni caso, un evento indimenticabile per un astronomo dilettante.

Fonte: ScienceAlert

Si può pensare che farsi sfuggire per decenni delle enormi galassie sia impossibile, eppure gli astronomi hanno appena individuato ben 39 nuove galassie lontane miliardi di anni luce, rimaste fino ad ora invisibili, cambiando così la nostra comprensione dell’Universo primordiale.

“Questa è la prima volta che una così grande popolazione di enormi galassie è stata confermata, risalgono ai primi 2 miliardi di anni della vita dell’universo. In precedenza non eravamo riusciti a vederle“, ha detto l’astronomo Tao Wang dell’Università di Tokyo.

“Questa scoperta è in contrasto con i modelli attuali per quel periodo di evoluzione cosmica e aiuterà ad aggiungere alcuni dettagli, che finora mancavano“.

L’Universo ha circa 13,8 miliardi di anni, il che significa, almeno in teoria, che possiamo scrutare il passato per vedere come erano le condizioni nel momento in cui si accesero le luci.

La luce di galassie poste a 10 miliardi di anni luce di distanza, ad esempio, impiega 10 miliardi di anni per viaggiare nello spazio per raggiungerci; quindi, quando vediamo qualcosa da così lontano, lo vediamo com’era 10 miliardi di anni fa.

In termini pratici, è molto più difficile. La luce più viene da lontano, più è debole quando ci raggiunge. Immaginiamo di vedere una torcia da una distanza di 10 metri e un’altra posta a oltre cento metri. Quest’ultima ci apparirà più piccola e più debole. A 1.000 metri, potremmo non essere nemmeno in grado di vederla ad occhio nudo.

E l’Universo si sta espandendo, il che allunga le onde luminose mentre viaggiano attraverso lo spazio, spostandole verso l’estremità rossa dello spettro. Questo fenomeno si chiama redshift, e più qualcosa è lontano, più lo spazio si espande tra noi e l’oggetto, aumentando così il redshift.

Quando il telescopio spaziale Hubble ha guardato più lontano che mai nello spazio-tempo per la sua serie di immagini Deep Field, ha catturato un ampio spettro di lunghezze d’onda, dall’ultravioletto al vicino infrarosso, catturando alcune delle galassie più distanti che abbiamo mai visto.

Ma queste galassie appena scoperte avevano un’ulteriore complicazione.

“Li abbiamo rilevati nella lunghezza d’onda dell’infrarosso medio e del submillimetro [tra infrarosso e microonde]“, ha spiegato Wang a ScienceAlert.

“Queste galassie sono così scure nell’ultravioletto al vicino infrarosso perché contengono un’enorme quantità di polvere che assorbe la luce a lunghezze d’onda più brevi“.

Immagine di Hubble Deep Field (a sinistra) e osservazioni ALMA nella lunghezza d’onda del submillimetro (a destra). (© 2019 Wang et al.)

A queste lunghezze d’onda, è difficile caratterizzare queste galassie. La spettroscopia, ad esempio, la tecnica utilizzata per determinare le proprietà delle stelle in base a uno spettro di radiazioni elettromagnetiche, diventa estremamente difficile con una gamma così limitata di lunghezze d’onda.

Tuttavia, i ricercatori sono stati in grado di determinare che queste galassie sono sostanziali, con una densità spaziale di due ordini di grandezza superiore alle galassie stellari estreme (la densità spaziale è la quantità di materiale cosmico – stelle, pianeti e così via – impacchettata nello spazio che una galassia occupa; alcune galassie sono più piene di altre).

Secondo le osservazioni, queste antiche, enormi galassie stanno ancora formando nuove stelle a una velocità 100 volte superiore a quella della Via Lattea oggi.

E più una galassia è massiccia, più enorme è il buco nero supermassiccio al suo interno. Uno studio all’inizio di quest’anno ci ha mostrato che questi buchi neri erano molto più comuni nell’universo primordiale di quanto pensassimo in precedenza, sfidando la nostra comprensione su come possano essersi formati così velocemente

Le galassie appena individuate sono un altro pezzo del puzzle.

“L’esistenza di questo gran numero di galassie imponenti e polverose è inaspettata negli attuali modelli o simulazioni, il che dimostra che l’Universo, nella sua prima fase di vita, poteva formare sistemi enormi in modo più efficiente di quanto pensassimo“, ha detto Wang a ScienceAlert. “Ciò comporta nuove sfide per teorici e modellisti“.

E aiutano anche a risolvere un altro problema che aveva infastidito gli astronomi: la grande popolazione di enormi galassie con bassi spostamenti verso il rosso. I precedenti sondaggi dell’Universo primordiale non avevano trovato abbastanza galassie per spiegare la formazione delle enormi galassie che avvenne in seguito.

Sulla base dei risultati ottenuti, il team ha stimato che sono molto numerose queste galassie ad alto spostamento verso il rosso con masse masse inferiori che non abbiamo ancora rilevato – forse circa 530 per grado quadrato di cielo (per capire, la Luna piena ha un diametro di mezzo grado se vista dalla Terra).

“La grande densità numerica di questa nuova popolazione di enormi galassie aiuterà a risolvere questa tensione“, ha detto Wang.

Il team sta pianificando di condurre ulteriori osservazioni con l’Aracama Large Millimeter / Submillimeter Array per cercare di ottenere informazioni più dettagliate sullo spostamento verso il rosso delle 39 galassie, nonché sui tassi di formazione delle stelle e sul contenuto di polvere.

Ma l’analisi spettroscopica delle galassie potrebbe dover attendere fino a quando il James Webb Space Telescope, successore di Hubble, verrà lanciato nel 2021.

“Sono impaziente che i prossimi strumenti per l’osservazione dell’universo, come il James Webb Space Telescope, comincino  mostrarci come sono fatte davvero queste bestie primordiali“, ha concluso Wang.

La ricerca è stata pubblicata su Nature.