Per la prima volta, gli scienziati hanno potuto stabilire l’esistenza di un collegamento tra due tipi di fenomeni apparentemente scollegati, quali i raggi gamma e le nubi temporalesche, suggerendo che deboli scoppi di raggi gamma potrebbero precedere i fulmini in determinate condizioni.

I due fenomeni in questione sono le emissioni deboli chiamate bagliori a raggi gamma, che durano circa un minuto, e lampi di raggi gamma terrestri molto più brevi e più intensi (TGF).

Entrambi i fenomeni erano già noti per accadere all’interno di nubi temporalesche, a seconda delle varie cariche elettriche positive e negative attorno a loro, causate da elettroni accelerati. Ma gli scienziati non hanno mai compreso appieno come i due fenomeni si verifichino contemporaneamente e il loro collegamento ai fulmini.

L’osservazione dei due fenomeni collegati allo scoppio di un fulmine h aperto un nuovo livello di comprensione sulla fisica sovralimentata dei temporali.

“Durante un temporale invernale a Kanazawa, i nostri monitor hanno rilevato un TGF simultaneo e un fulmine“, spiega l’astrofisico Yuuki Wada, dell’Università di Tokyo in Giappone. “Questo è abbastanza comune, ma, inaspettatamente, abbiamo anche visto un bagliore di raggi gamma nella stessa area allo stesso tempo“.

“Inoltre, il bagliore è improvvisamente scomparso quando il fulmine ha colpito, permettendoci di dire in modo conclusivo che questi eventi sono intimamente connessi e questa è la prima volta che questa connessione è stata osservata“.

Gli scienziati sanno da decenni che attività di raggi gamma può accompagnare i temporali (provocata dal passaggio di elettroni che interagiscono con i nuclei degli atomi di azoto), questi due tipi di eventi in contemporanea erano stati rilevati solo una volta in precedenza e con letture meno conclusive.

Le nuove scoperte fanno parte di uno studio in collaborazione denominato Osservazione dei raggi di sole invernali (GROWTH). Il team lavora con una serie di monitor installati su scuole e altri edifici a Kanazawa, nella prefettura di Ishikawa.

Con le nuvole temporalesche portate naturalmente a terra dalla topografia circostante, si tratta del posto perfetto per studiare cosa succede all’interno delle nuvole. I monitor utilizzano anche un cristallo di scintillazione per rilevare le radiazioni ionizzanti, e due tubi fotomoltiplicatori che possono trasformare i fotoni in un segnale elettrico (e leggibile).

È interessante notare che i ricercatori dicono che esiste la possibilità che i bagliori di raggi gamma non si limitino a precedere i fulmini, ma, in realtà, li aiutino. Un altro dei tanti misteri che restano da risolvere è capire la ragione per cui i TGF avvengono così raramente al fianco dei fulmini, e esattamente ciò che li spinge a verificarsi.

Ulteriori studi e l’installazione di un maggior numero di sensori di radiazioni dovrebbero permettere agli scienziati di acquisire più dati che, si spera, permetteranno di rispondere a queste domande e potrebbero anche aiutare i meteorologi a prevedere con maggiore precisione il verificarsi di tempeste elettriche.

“Con più sensori, potremo migliorare notevolmente i modelli predittivi“, afferma Wada . “È difficile dirlo adesso, ma con una quantità di dati adeguata registrata da un numero sufficiente di sensori, potremmo essere in grado di prevedere i fulmini con un anticipo di circa 10 minuti rispetto al loro verificarsi in un raggio di circa due chilometri da dove accadranno“.

La ricerca è stata pubblicata su Communications Physics .

Il berillio, un metallo duro e argenteo usato da molto tempo nelle macchine a raggi X e nei veicoli spaziali, sta trovando un nuovo ruolo nella ricerca che si occupa di replicare la potenza energetica del Sole. Il berillio è uno dei due materiali principali utilizzati per la schermatura di ITER, un impianto di fusione multinazionale in costruzione in Francia per dimostrare la praticità della fusione. Ora, i fisici del Dipartimento di Fisica del Plasma (PPPL) del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) e della General Atomics hanno concluso che l’iniezione di piccoli granuli di berillio in ITER potrebbe aiutare a stabilizzare il plasma che alimenta le reazioni di fusione.

Esperimenti e simulazioni al computer hanno scoperto che l’iniezione di granuli di berillio contribuisce a creare condizioni nel plasma che potrebbero innescare piccole eruzioni chiamate Edge Localized Modes (ELM) (che generano concentrazioni localizzate di plasma ad alta energia con riduzione dell’efficienza del tokamak). Ma se si verificano ​​abbastanza frequentemente, i piccoli ELM prevengono le eruzioni giganti che potrebbero fermare le reazioni di fusione e danneggiare la struttura di ITER.

Gli scienziati di tutto il mondo stanno cercando di replicare la fusione nucleare che avviene all’interno delle stelle per arrivare ad ottenere la produzione di energia praticamente inesauribile per generare elettricità. Per raggiungere questo obbiettivo è necessario produrre plasma, una zuppa molto calda di elettroni fluttuanti e nuclei atomici, o ioni. È la fusione dei nuclei che rilascia l’enorme quantità di energia che si cerca di ottenere.

Negli esperimenti descritti in questo studio, i ricercatori hanno iniettato granelli di carbonio, litio e carburo di boro, metalli leggeri che condividono diverse proprietà del berillio, nel DIII-D National Fusion Facility. “Questi metalli leggeri sono materiali comunemente usati all’interno di DIII-D e condividono diverse proprietà con il berillio“, ha spiegato il fisico del PPPL Robert Lunsford, autore principale del documento che riporta i risultati in materia di energia nucleare. La struttura interna dei tre metalli è simile a quella del berillio, da questo gli scienziati hanno dedotto che tutti questi elementi influenzeranno il plasma di ITER in modi simili. I fisici hanno anche usato campi magnetici per fare in modo che il plasma DIII-D assomigli al plasma come previsto in ITER.

Questi esperimenti sono stati i primi del loro genere. “Questo è il primo tentativo di capire come questi granuli di impurità penetrerebbero in ITER e se siano in grado di apportare un cambiamento di temperatura, densità e pressione adeguato per innescare un ELM“, ha detto Rajesh Maingi, responsabile della ricerca sul plasma presso il PPPL e co-autore del paper. “In effetti sembra proprio che questa tecnica di iniezione dei granuli di questi elementi raggiunga lo scopo.”

Se questi risultati venissero confermati, l’iniezione dei granuli potrebbe ridurre il rischio di ELM di grandi dimensioni in ITER. “La quantità di energia che viene spinta contro le pareti di ITER dagli ELM che si verificano spontaneamente è sufficiente a causare gravi danni alle pareti“, ha detto Lunsford. “Se non compensiamo questo problema, la durata del componente sarebbe inaccettabilmente breve, al punto di richiedere la sostituzione delle parti ogni due mesi“.

Lunsford ha anche usato un programma che ha scritto lui stesso che ha dimostrato che l’iniezione di granuli di berillio del diametro di 1,5 millimetri, circa lo spessore di uno stuzzicadenti, inseriva le piccole impurità nel bordo del plasma ITER in un modo che può innescare piccoli ELM. I granuli di quelle dimensioni vedrebbero una evaporazione parziale sulla loro superficie permettendo al berillio di penetrare in punti del plasma dove i piccoli ELM possono essere più efficacemente attivati.

Il prossimo passo sarà quello di calcolare se le variazioni di densità causate dai granuli di impurità in ITER possano effettivamente innescare un ELM come indicano gli esperimenti e le simulazioni. Questa ricerca è attualmente in corso in collaborazione con esperti internazionali di ITER.

I ricercatori testano l’iniezione di granuli di berillio come uno dei tanti strumenti, tra cui l’uso di magneti esterni e l’iniezione di pellet di deuterio, per gestire il plasma in strutture di tokamak a forma di ciambella come ITER.

Gli scienziati sperano di condurre esperimenti simili sul Joint European Torus (JET) nel Regno Unito, attualmente il più grande tokamak al mondo, per confermare i risultati dei loro calcoli. Dice Lunsford: “Penso che dovremo lavorare tutti insieme provando una serie di tecniche diverse per mettere davvero gli ELM sotto controllo“.

Fonte: Phys.org

Ci risiamo.

Gli astronomi non hanno ancora trovato una spiegazione completamente convincente per la strano comportamento della Stella di Tabby, la cui luce è soggetta a frequenti e repentine variazioni di intensità, che ecco spuntare un’altra stella dal comportamento misterioso.

Si chiama EPIC 249706694, ed è una stella binaria situata a circa 350 anni luce di distanza, e gli astronomi hanno identificato 28 dips nella sua luminosità. Mentre i lampi di luce che emette sono per lo più simili tra loro, c’è un problema: il tempo che passa tra loro sembra totalmente casuale.

Gli astronomi dell’Istituto Kavli per l’astrofisica e la ricerca spaziale del MIT hanno testato ogni scenario che potrebbe essere plausibile, e finora non sono venuti fuori.

EPIC 249706694 è stato studiato dal telescopio spaziale Kepler per capire se ha un pianeta ed il metodo utilizzato in questa caccia è stato quello dell’osservazione dei transiti.

Il telescopio fissa una zona del cielo, registrando i livelli di luminosità delle stelle nel suo campo visivo. Se una qualsiasi delle stelle dimostra variazioni della luminosità, si sospetta che un esopianeta possa essersi messo tra noi e la stella.

Ovviamente, un solo calo di luminosità non è abbastanza. Deve anche avere qualcosa che si chiama periodicità, cioè questi cali di luminosità devono verificarsi, in modo sempre uguale, ad intervalli di tempo regolari. Questa periodicità potrebbe indicare che il potenziale pianeta si sta muovendo su un’orbita regolare.

Gli astronomi hanno scoperto altre stelle la cui luminosità varia in modo inspiegabilmente irregolare. Abbiamo accennato prima alla famigerata stella della “megastruttura aliena,” KIC 8462852, non ha né luminosità né periodicità regolari, ma il comportamento osservato lascia ancora spazio a diverse spiegazioni, tra cui uno sciame di comete o una nuvola di polvere gigante.

Nel frattempo, la curva di luce di EPIC 204376071, che ha mostrato sbalzi di luminosità radicali, si adatta ad altre osservazioni dei transiti, anche se l’incredibile profondità del suo oscuramento rimane inspiegabile.

Ma non c’è molto nella nostra attuale comprensione dell’Universo che rappresenta una stella con avvallamenti così marcati sulla stessa curva di luce, ma senza periodicità. Il che significa che EPIC 249706694 rappresenta qualcosa di nuovo.

Durante la sua quindicesima campagna, il telescopio spaziale Kepler raccolse 87 giorni di osservazioni della stella. Durante quel periodo, registrò 28 sbalzi di luminosità, dei quali, tranne due, tutti gli altri avevano la stessa profondità, cioè la quantità con cui la luce della stella si attenuava.

“L’aspetto insolito di questi sbalzi di luminosità… è che non mostrano alcuna periodicità e che i momenti in cui si verificano potrebbero essere stati prodotti da un generatore di numeri casuali“, hanno scritto i ricercatori nel loro articolo.

“È evidente che non più di quattro eventi possono essere parte di una sequenza periodica.”

Secondo i calcoli del team, la dimensione dell’oggetto che produrrebbe questo particolare oscuramento dovrebbe essere grande circa il doppio della dimensione della Terra per una stella, e, più o meno, le dimensioni di Giove per l’altra (tenere a mente che EPIC 249706694 è una stella binaria).

A questo punto, potrebbero essere un certo numero di oggetti diversi a provocare il fenomeno, ma tanti pianeti diversi che producono la stessa profondità di luce sarebbe una straordinaria e strana coincidenza, anche se questo potrebbe spiegare la mancanza di periodicità. Anche i pianeti che emettono polvere o si disintegrano avrebbero periodicità.

Un’altra strada esplorata dal team è stata quella della presenza di asteroidi che emettono polvere. Questi potrebbero produrre intervalli di tempo casuali – ma, ancora una volta, sarebbe necessaria un’incredibile coincidenza per produrre cali di luminosità uniformi.

I pianeti in orbita attorno a un sistema binario potrebbero potenzialmente ridurre la periodicità, poiché le stelle stesse si stanno muovendo, e quindi non tutte le orbite planetarie produrranno un transito. Ma dopo un’attenta modellizzazione, il team non è riuscito a produrre una simulazione che ha comportato più di cinque dei tuffi osservati.

Inoltre, non è probabile che i fenomeno sia il risultato di frammenti di dischi di accrescimento in orbita attorno alla stella; sono stelle troppo vecchie per avere ancora un disco di accrescimento e le curve di luce sono più vicine a quelle dei pianeti che a quelle delle nuvole di polvere. E, di nuovo, ci si aspetterebbe di notare una certa periodicità.

Come fa notare il team, “tutti gli scenari di transito che siamo stati in grado di evocare sembrano fallire“.

È possibile che ci sia qualcosa nella stessa stella che fa sì che la luce si oscuri ma, sicuramente, si tratterà di un fenomeno oggi sconosciuto che comporterà moltissimo studio per essere compreso.

“Lo scopo di questo articolo è in gran parte quello di portare questo oggetto enigmatico all’attenzione della comunità astrofisica nella speranza che (i) possa essere dedicato un po’ di tempo allo studio di EPIC 249706694 su telescopi più grandi, o con alta precisione fotometrica, e ( ii) possano essere proposte nuove idee per spiegare i misteriosi sbalzi di luminosità“, hanno scritto i ricercatori.

Quindi… Qualche idea?

Il documento è stato pubblicato nelle Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Ricordate ‘Oumuamua, l’oggetto interstellare proveniente da una grande distanza oltre il Sistema Solare di cui tanto si parlò due anni fa e che provocò tante discussioni tra gli astronomi circa la sua natura? Qualcuno arrivò addirittura ad ipotizzare che potesse essere un oggetto di natura artificiale, forse una sonda a vela solare…

Ebbene, non lo è.

OK, beh, probabilmente no. Non possiamo dirlo con certezza senza esaminarlo da vicino ma, ormai, è ben oltre la nostra portata. In ogni caso, dopo aver attentamente esaminato tutte le osservazioni effettuate sull’oggetto, un team internazionale di scienziati ha concluso che tutto ciò che sappiamo è coerente con un’origine naturale.

Lo sapevamo già per lo più. Ma un documento dell’anno scorso pubblicato dall’enfant terrible dell’astrofica, il direttore della sezione astronomia ed astrofisica di Harvard, Avi Loeb aveva suggerito che c’era una possibilità la roccia interstellare fosse una sonda aliena. Ovviamente, lo studio pubblicato da Loeb suscitò un vespaio e da allora è stata una tutta una corsa tra gli scienziati del settore a cercare il modo di smentire in modo inoppugnabile i suoi risultati.

La nuova ricerca, pubblicata su Nature Astronomy, sembra raggiungere lo scopo. “Non abbiamo mai visto nulla di simile a ‘Oumuamua nel nostro sistema solare, e, in effetti, l’oggetto resta ancora un mistero,” ha commentato l’astronomo Matthew Knight, dell’Università del Maryland.

“Ovviamente, però, preferiamo ragionare in base alle analogie con ciò che conosciamo, a meno che o finché non troviamo davvero qualcosa di unico. L’ipotesi dell’astronave aliena è un’idea divertente, ma la nostra analisi suggerisce che ci sia tutta una serie di fenomeni naturali che potrebbero spiegare il peculiare comportamento dell’oggetto“.

‘Oumuamua, che è stato avvistato nell’ottobre 2017, un mese dopo aver superato il punto più vicino al Sole della sua traiettoria, al momento dell’avvistamento stava accelerando sulla rotta per uscire dal sistema solare. Un fatto effettivamente insolito e poco spiegabile, senza contare il fatto che l’oggetto arrivava indubitabilmente dall’esterno del sistema solare, dopo essere stato in viaggio per centinaia di milioni di anni attraverso la vastità dello spazio.

L’unica cosa che ha realmente in comune con altri oggetti nel Sistema Solare è la sua colorazione rossastra, indicativa di una composizione densa, ricca di metalli, cotta dalle radiazioni cosmiche.

Tutto il resto è strano. È lungo e sottile come un sigaro, misura fino a 400 metri di lunghezza ed ha uno spessore davvero molto sottile. Nessuna altra cometa o asteroide conosciuti gli somiglia in qualche modo.

‘Oumuamua si muove rotolando, come una bottiglia sul fianco. E, sebbene l’oggetto non contenga ghiaccio e non emetta gas, come farebbe una cometa, la sua traiettoria non può essere spiegata dalla sola gravità, come per un asteroide.

Ma nonostante tutte queste stranezze, i ricercatori non ritengono che ‘Oumuamua sia un’astronave. “L’oggetto è strano ed anche il suo comportamento è insolito, ma ciò non esclude altri fenomeni naturali che potrebbero spiegarlo“, ha affermato Knight.

Probabilmente, all’inizio era un frammento di un planetesimo o di un pianeta ancora in via di formazione in un sistema stellare lontano che è stato espulso nello spazio. Questo è abbastanza comune, secondo la nostra comprensione della formazione planetaria; le interazioni gravitazionali con altre stelle e pianeti possono lanciare i planetesimali nello spazio interstellare.

Potrebbe essere un fenomeno piuttosto comune ed è possibile che questi blocchi planetesimali interstellari si spostino continuamente attraverso il Sistema Solare, semplicemente non li individuiamo perché di solito sono al di sotto della soglia di rilevamento.

E anche se le osservazioni di ‘Oumuamua non hanno rilevato il degassamento cometario che spiegherebbe la sua traiettoria, la mancanza di rilevamento non significa assenza di attività, specialmente dal momento che le osservazioni non sono state prese in alcune lunghezze d’onda che avrebbero potuto rivelarlo.

Tuttavia, mentre Oumuamua è arrivato e passato, potrebbe non passare molto tempo prima che possiamo imparare di più su di esso indirettamente. Tra i nuovi telescopi in arrivo, il Large Synoptic Survey Telescope (LSST) della US National Science Foundation, che entrerà in attività nel 2022, promette di trovare altri oggetti interstellari.

“Potremmo iniziare a vedere un nuovo oggetto ogni anno“, ha ipotizzato Knight. “In quel momento inizieremo a sapere se ‘Oumuamua è strano o comune, se troviamo 10-20 di queste cose e’ Oumuamua sembra ancora insolito, dovremo riesaminare le nostre spiegazioni“.

Insomma, ‘Oumuamua è un oggetto di origine naturale perché è impossibile dimostrare il contrario anche se il suo insolito comportamento è, al momento, inspiegabile.

Il documento è stato pubblicato su Nature Astronomy .