venerdì 30 ottobre 2015

Cosa sono i neutrini?

I neutrini sono in assoluto le particelle più elusive e strane dell’Universo.
Queste sono prodotte da processi di decadimento nucleare, come quello beta che porta al decadimento del neutrone. Si tratta di particelle che interagiscono pochissimo con la materia, tanto che il loro cammino libero medio nella materia è dell’ordine degli anni luce, ovvero un neutrino percorre in media qualche anno luce prima di interagire con un’altra particella: per essere più precisi, ben 18 anni luce!
Nel piombo, uno dei materiali più densi, il libero cammino medio dei neutrini si abbassa di un fattore 10, a circa 2 anni luce! In altre parole, per rivelare un neutrino utilizzando un serbatoio di acqua di 1 metro cubo occorre un flusso di almeno 1017 particelle.
Il Sole, data la vicinanza, è la più forte sorgente stabile di neutrini, molti generati dalla prima reazione della catena protone-protone (il decadimento beta già citato):
p + p --> d + e+ + νe
I neutrini sono particelle associate ad altre particelle chiamate leptoni, di cui l'elettrone ne è il rappresentante più famoso. All’elettrone è associato il neutrino di tipo elettronico (νe), mentre al muone, un altro leptone, (μ-) quello di tipo muonico (νμ); alla particella Tau (τ-) quello tauonico (ντ).

Il Super-Kamiokande
I neutrini di tipo elettronico prodotti nel nucleo, al contrario della radiazione elettromagnetica, riescono a uscire senza praticamente interagire con la materia, seppur densissima, del nocciolo solare, liberandosi nello spazio e raggiungendo anche la Terra.

Lo studio dei neutrini è fondamentale per comprendere i processi e gli ambienti all'interno delle stelle, ma anche per capire come funziona l'Universo su grande scala e cercare di districarsi nell'enorme problema della materia oscura.
Rivelare i neutrini non è per niente semplice, tanto che occorrono rivelatori davvero giganteschi, come il Super-Kamiokande, in Giappone, un immenso serbatoio contenente 50.000 tonnellate di acqua, il cui compito è di rilevare il passaggio di neutrini quando interagiscono con le molecole d’acqua.
Con questo apparato è stato in effetti possibile misurare il flusso di neutrini solari e avere finalmente le prime prove a sostegno di teorie fisiche e astrofisiche riguardanti le stelle e il loro funzionamento, nonché sulla struttura e comportamento stesso dei neutrini.
Si può rivelare la presenza di una particella solamente quando questa interagisce con il nostro apparato di misurazione o, in generale, con altra materia. Se non c’è interazione non c’è misurazione, quindi non esiste rivelazione, anche se ciò chiaramente non esclude la presenza di tali tipi di particelle. 

I neutrini sono così debolmente interagenti che solo uno ogni 10 miliardi, di quelli che attraversano l’intero diametro terrestre, interagisce con un protone o un neutrone, sempre attraverso l’interazione debole. Gli altri attraversano il nostro pianeta (e noi stessi) senza sentire la presenza della materia. Si capisce come sia estremamente difficile costruire apparati di rilevazione efficienti.
A ogni leptone è associato un neutrino; la differenza tra i tre “sapori” diversi (flavour in inglese) è sostanzialmente nella massa, che secondo le recenti teorie ed esperimenti, condotti proprio al Super-Kamiokande, è compresa tra 100.000 e 1 milione di volte inferiore a quella dell’elettrone. 

Il decadimento o la formazione di leptoni è sempre accompagnato da neutrini del tipo leptonico interessato. Non troverete mai, ad esempio, un neutrino di tipo muonico nel decadimento beta, nel quale viene prodotto un positrone, quindi un neutrino di tipo elettronico. Contrariamente ai leptoni ai quali sono associati, i neutrini sono tutti stabili, con vita media molto maggiore dell’età dell’Universo.

Le ultime osservazioni e conteggi dei neutrini solari suggeriscono che i tre tipi diversi di neutrini non siano poi così indipendenti l’uno dall’altro.
La teoria prevede che se sono dotati di massa, come si pensa, possono cambiare sapore, trasformarsi cioè in ognuno dei tre tipi finora scoperti.
Questa possibilità è l’unica che fornisce una spiegazione al cosiddetto e famoso problema dei neutrini solari: solamente 1/3 dei neutrini elettronici prodotti dal Sole sono stati effettivamente osservati e misurati; degli altri non si ha traccia.
Si pensa che nel loro tragitto verso la Terra (si muovono a velocità molto prossime a quelle della luce), alcuni di essi cambino sapore, trasformandosi in neutrini muonici o tauonici.
In effetti, benché non si sia assistito direttamente a nessun evento di trasformazione o meglio, di oscillazione del neutrino, la prima prova, seppure indiretta, è stata fornita nel 1999, dal solito rivelatore Super-Kamiokande, con il seguente esperimento.

Negli strati superiori dell’atmosfera, l’impatto di raggi cosmici, particelle alpha (nuclei di elio), protoni, elettroni e fotoni gamma, produce particelle tau che a loro volta decadono in elettroni e neutrini muonici. Se si considera il flusso di raggi cosmici costante su tutta la superficie terrestre, il numero di neutrini muonici osservato dovrebbe essere lo stesso in ogni direzione. Ebbene, il numero di neutrini muonici osservati provenienti dagli strati posti sopra l’osservatore differisce dalla quantità proveniente dalla parte opposta del globo terrestre.
Poiché i neutrini attraversano la Terra praticamente senza interagire, non si spiega in alcun modo questa differente popolazione, se non con il fatto che durante il maggior tragitto effettuato da quelli provenienti dalla parte opposta del globo alcuni abbiano oscillato, cambiando in questo modo tipo (o sapore).

Ultimo, ma non per importanza, dato l’altissimo numero di neutrini presenti nell’Universo e prodotti dalle stelle, la misurazione esatta della loro massa potrebbe dare una mano concreta al conteggio della materia dell’Universo e a definire meglio quale teoria cosmologica descrive meglio la passata, l’attuale e la futura storia, forma e sorte dell’Universo.

A prescindere dai problemi fisici e astrofisici che questi sfuggenti abitanti dell'Universo stanno creando agli scienziati di mezzo mondo, fermiamoci un attimo per riposarci dopo la fatica fatta per leggere questo post, apriamo una delle nostre mani e voltiamo il palmo verso il cielo. In appena un secondo, un centimetro quadrato del palmo della nostra mano è attraversato da circa 65 miliardi di neutrini solari, ognuno dei quali lo supera come se non esistesse. Siamo costantemente bombardati da miliardi e miliardi di piccolissime particelle per le quali siamo del tutto invisibili, non solo noi, ma i nostri vestiti, le nostre case, persino il nostro intero pianeta, che è ciò che più si allontana dalla definizione di corpo trasparente. Eppure questa è la Natura; questa è la realtà, che è ben più estesa, complicata, sorprendente e affascinante di quel minuscolo spicchio che riusciamo a percepire con i nostri sensi.

lunedì 26 ottobre 2015

Quella sera che mi spararono mentre guardavo le stelle


Non sempre le serate sotto le stelle promettono di essere emozionanti, avventurose, indimenticabili. O meglio, non sempre questi aggettivi si sposano bene con le sensazioni positive (e forse persino un po' stucchevoli) che ho raccontato nei capitoli precedenti.
A volte, per fortuna poche, anzi, a me solo una, capita che l'avventura e l'indimenticabile momento di una serata non sia associato a ciò che di bello ha da offrire il cielo ma all'animale più pericoloso e mentalmente instabile che vive su questo pianeta: l'uomo.
Nelle mie avventure in giro per il mondo ho già raccontato dei canguri curiosi che osservavano con me in Australia, o dell'inquietante presenza misteriosa che ha accompagnato la mia prima e folle uscita sotto il cielo del sud a spasso nella foresta pluviale. In effetti, pensandoci ora a mente lucida e con qualche anno in più, a volte l'incoscienza della gioventù e la voglia di cielo mi hanno fatto affrontare certe situazioni un po' alla leggera. Mai, però, mi sarei aspettato di poter seriamente rischiare la vita a 15 km da casa mia, nella immediata periferia di Perugia, in un luogo pubblico e peraltro già frequentato assiduamente sia da escursionisti di giorno che da astrofili di notte.
Dopo diversi mesi di impegni e un periodo di maltempo degno delle piogge monsoniche che affliggono l'Asia (con il dettaglio che nel nostro caso sono durate un anno e non solo sei mesi), la voglia di cielo in una mite serata autunnale era ormai letteralmente alle stelle. Grazie all'incredibile clemenza del meteo che concesse un po' di sereno in prossimità del fine settimana e della Luna nuova (eventualità che si è verificata per ben 6 volte... in due anni!) poche ore prima di cena decisi di andare a osservare il cielo da un posto buio nelle vicinanze, insieme ai validi giovani dell'associazione astrofili Paolo Maffei, di cui ero (e chissà se lo sono ancora, dipende da che anno è) il presidente. Io, Giovanni, Federico e Kati, tutti nomi non di fantasia, decidemmo di andare in un posto che Giovanni e Federico avevano scoperto un mese prima e dal quale avevano fatto buone osservazioni.
Con un ritrovato entusiasmo dopo mesi bui passati su libri e sotto pioggia e nebbia, non riuscivo a credere che quella sera avrei finalmente rivisto le stelle e, a quanto pare, da un ottimo cielo, nonostante fosse vicino a Perugia.
Mentre con la macchina ci inerpicavamo su una collina sperduta, percorrendo una strada polverosa, stavo già pensando a cosa avrei fotografato e cosa invece avrei osservato con il mio fido binocolo.
Arrivati sul posto e parcheggiate le auto su un ampio prato ai bordi di un sentiero da mountain bike, riconobbi il luogo perché qualche anno addietro insieme all'associazione astrofili ci facemmo una serata pubblica di gran successo (anche se c'erano le nuvole, come solito).
Sceso dall'auto guardai verso l'alto e per la prima volta in diversi mesi vidi nel cielo una serie di puntini luminosi disposti apparentemente a caso. “Caspita, allora le stelle sono fatte così, questo è un cielo sereno!” pensai tra me e me, o forse lo sussurrai ai miei compagni di osservazione.
Ridendo e scherzando, come se alla fine di un lungo tunnel tutti avessimo ritrovato un sorriso che solo il cielo scuro e stellato può regalare, cominciammo a schierare la nostra attrezzatura fotografica, maledicendo il lampione acceso dell'unica casa della zona, distante circa 200 metri in linea d'aria ma alquanto fastidioso. “L'altra volta era spento” disse sicuro di sé Giovanni, seguito dalla conferma di Federico. “Sarà il caso di andare giù e dirgli se ci fa il favore di spegnerlo?” disse sempre Giovanni. “Per il momento no, dai, mi serve per fare il fuoco” risposi io tra l'ironico e il serio.
Pochi minuti e la mia attrezzatura minimale era pronta, ma quella volta fui battuto da Federico che aveva già iniziato a scattare foto verso il polo nord celeste, cercando di costruire la classica strisciata delle stelle che prometteva di diventare spettacolare, perché di fronte a noi, proprio verso il nord, c'era un rudere abbandonato che si stagliava sul cielo molto scuro.
Dopo aver sistemato gli ultimi dettagli, anche io divenni operativo ma come nella migliore tradizione, e nonostante tutte le previsioni, cominciarono a formarsi fastidiose nuvole proprio sopra le nostre teste. “Non è possibile” gridai per primo con un amaro sorriso, reso ancora più intenso dal fatto che le nuvole si stavano creando sopra le nostre teste e sembravano volerci stazionare, mentre il cielo tutt'intorno continuava a essere libero.
Ecco la nuvola di Fantozzi” rincarai la dose mentre gli altri preferivano star in silenzio, magari concentrandosi sul montaggio dei loro telescopi.
Anche io in quella circostanza, come qualsiasi persona matura di questa nostra seria società, preferii voltare le spalle al problema, iniziando a scattare foto nell’unica zona di cielo libera, verso il nord.
In un clima di festa e spensieratezza che solo un buon cielo (seppur mezzo nuvoloso) può regalare, cominciai come solito a fare un po’ il pagliaccio e a prendere in giro gli altri.
A un certo punto una macchina in lontananza percorse la strada sterrata e si fermò al cancello dell’abitazione. “Bene, i proprietari erano fuori, vedrai ora che ci spengono le luci!” commentò soddisfatto Giovanni. “Sì, o ci vedono qui e ci sparano!” ribattei io ridendo. Nessuno ovviamente aveva preso sul serio le mie parole, una frase che ripetevo sempre durante le uscite in posti remoti.
Dopo qualche minuto il faro fuori si spense e la serata sembrava volgere al meglio, anche perché le nuvole sembravano voler scomparire da lì a breve.
Purtroppo, però, le sorprese sono sempre dietro l’angolo e a quella non eravamo di certo pronti a reagire, ammesso che si potesse essere pronti a una cosa del genere.
A un certo punto dalla casa partì un potente fascio di luce, presumibilmente di una grossa torcia, proprio fuori da quella che sembrava essere l’entrata al primo piano. La luce illuminò in modo chiaro noi, le nostre auto e i nostri strumenti e di colpo su di noi cadde un po’ di preoccupazione. “Ragazzi, il proprietario forse si è preoccupato, perché non andiamo a dirgli chi siamo e cosa stiamo facendo?” disse Giovanni con voce seria, subito incoraggiato da Federico e Kati. Anche io ero d’accordo ma cercai di sdrammatizzare a modo mio: “Sì, andiamo a parlargli così se ne sta tranquillo, altrimenti questo ci spara!” Forse la battuta era fuori luogo perché i volti erano tutti preoccupati, al punto che non uscì una parola a seguito della mia frase. Ci incamminammo allora verso la casa, proprio pochi secondi dopo che la luce si era spenta.
Percorsi una decina di metri, forse venti, si accese la luce del portico al primo piano e uscì correndo una sagoma scura che imbracciava evidente un lungo fucile. Fu il panico tra di noi.
Federico fu il più reattivo e correndo verso la casa si mise a gridare: “Non spari, non spari! Stiamo venendo a spiegarle cosa stiamo facendo! Non spari!!”
Tutti insieme iniziammo a correre verso la recinzione esterna della casa, là dove la sagoma scura sembrava essersi diretta, in completo stato di shock, sussurrando tra di noi frasi tremolanti del tipo: “Questo è matto!”, “questo ora ci spara”, “questo è impazzito!”.
Quando arrivammo nei pressi della recinzione, in cuor mio sapevo che il grosso malinteso si sarebbe risolto con una sana risata. Alla fine eravamo su un luogo pubblico, centinaia di metri lontano dalla casa, non avevamo fatto casino, avevamo le macchine con la targa di Perugia in bella vista e quando ci illuminò con la torcia le vide bene, così come vide benissimo i nostri visi e i telescopi.
Sapevo che sarebbe andato tutto bene, se solo di fronte a noi avessimo avuto una persona sana di mente e non un pazzo squilibrato pronto a farci saltare in aria la testa nonostante avesse benissimo capito cosa stavamo facendo.
Quando Federico arrivò per primo al recinto, il pazzo iniziò a urlare verso di noi, puntando il fucile in direzione della sua testa e accecandolo con una torcia a led puntata in viso. Una scena degna di una banda criminale ben organizzata.
Non posso ripetere le ingiurie e le parole che il pazzo psicotico iniziò a pronunciare, così renderò il racconto un po’ più adatto ai lettori. “Che cavolo fate qui, io vi sparo, vi sparo! Chi cavolo siete, chi vi ha detto vi venire qui? Non siete mica al centro a Perugia, io se vi vedo qui vi buco!”
La litania delle minacce proseguì a oltranza senza che nessuno riuscisse a calmarlo; anzi, quando Federico provò a spiegare che eravamo solo appassionati del cielo a vedere le stelle, il tizio si avvicinò ancora di più con il fucile, minacciando di fargli saltare la testa: ”Non me ne frega niente che siete venuti a fare qui, io vi buco, vi sparo!” Senza via d’uscita e con Federico ormai bloccato dalla paura, presi coraggio, mi avvicinai fino a poche decine di centimetri dal recinto, che il codardo aveva lasciato tra noi e lui, e intervenni con garbo e con le braccia basse, cercando di non fare bruschi movimenti. “Signore, scusi, ci lasci spiegare!”
Questo bastò al folle per distogliere l’attenzione da Federico e rivolgerla verso di me, con una rabbia tanto immotivata quanto folle. “E tu chi cavolo sei? Che cavolo vuoi? Lo vuoi capire che ti sparo? Voi qui non ci dovete stare, dovete dirmelo prima altrimenti vi trovo e vi sparo, tanto non è la prima volta!” Con la canna del fucile puntata a circa 50 centimetri dalla mia testa e con il suo dito sempre sul grilletto, la mia unica paura era che potesse partire un colpo accidentale, anche se speravo che il fucile fosse scarico e quella fosse solo una scenata per spaventarci. Ero allora combattuto tra due contrapposte sensazioni. Da una parte ero spaventato, dall’altra ero talmente arrabbiato che se non ci fosse stato il recinto di mezzo gli sarei saltato al collo.
Come si permetteva di minacciare me e i miei amici in quel modo, senza che avessimo fatto niente e, soprattutto, senza voler sentire alcuna spiegazione? Ci può anche stare la paura di vedere a poche centinaia di metri da casa macchine e persone mai viste, di notte. Ci può stare anche che l’ignoranza sia tale da non aver capito cosa stavamo facendo, sebbene i telescopi fossero evidenti e non fosse la prima volta che degli appassionati si radunassero lì a veder le stelle. Ma tutto quello che era venuto dopo, l’isteria, l’odio, la cattiveria, l’intolleranza, la rabbia cieca e la voglia di sopprimere il prossimo come un animale che innocente si ritrovava semplicemente a passare di lì senza alcuna colpa, questo non lo accettavo.
Nella sua follia si notavano bene le azioni di chi sapeva perfettamente cosa fare e come farlo. La luce forte puntata sugli occhi, le urla da pazzo isterico, il fucile in testa mentre con l’altra mano sorreggeva la lampada sempre puntata sui nostri occhi. Era, purtroppo, una follia organizzata e non improvvisata. E quello che accadde subito dopo confermò tutto quanto.
Con le sue insistenti minacce di spararmi e la canna del fucile sempre più vicina, la mia sete di giustizia prese il sopravvento, così invece di abbassare lo sguardo, alzare le mani o indietreggiare, lo sfidai avvicinandomi di un altro passo e guardandolo dritto negli occhi, che non potevo vedere, ed esclamai con voce ferma: “Se abbassa il fucile e la luce le spieghiamo con calma cosa stiamo facendo qui. Io così non riesco neanche a vederla!”. Fu la goccia che scatenò l’inferno.
Indispettivo dalle mie parole di sfida, iniziò a inveire come se fosse in preda a una crisi isterica. Puntandomi il fucile in faccia e facendo dei rapidi movimenti avanti e indietro con la canna come se avesse l’irresistibile voglia di sparare solo per il gusto di farlo, cominciò a esclamare: “Tu non mi devi dire un cavolo. Tu non devi vedermi, a me non interessa sapere chi siete e che fate perché io adesso vi sparo! Hai capito? Vi sparo!” Nei 5 secondi successivi cadde un silenzio di ghiaccio. Io non ero indietreggiato di un centimetro e avevo lo sguardo fisso nella sua direzione con le braccia distese lungo il corpo e non avevo intenzione di farlo. Se voleva spararmi avrebbe dovuto farlo mentre i miei occhi erano puntati su di lui.
Forse i miei amici capirono che la situazione sarebbe potuta degenerare, così Kati prese coraggio e chiedendo scusa cercò di spiegare che noi eravamo lì per osservare le stelle e non volevamo dar fastidio a nessuno. La sua aria più pacata, sommessa e la voce dolce di una ragazza spaventata, lo fecero tornare in sé quel tanto che bastava per fargli inveire frasi diverse: “Voi me lo dovete dire prima che venite quassù, allora se lo so potete restare anche tutta la notte senza problemi.” Kati ripeté di scusarsi, così intervenni io, di nuovo, in modo un po’ provocatorio: “Quindi ora possiamo restare?” E lui, apparentemente più calmo: “Se so cosa state facendo potete starci ma le prossime volte me lo dovete dire, mi chiamate il pomeriggio e poi io lo so e state tranquilli”.
All’improvviso abbassò la torcia, fece un paio di passi indietro, sembrò che stesse per andarsene e invece puntò il fucile verso l’alto e sparò, facendoci saltare dalla paura. Con una faccia da psicopatico che non dimenticherò mai, esclamò: “Perché faccio sul serio, ci siamo capiti? Ora potete pure restare”.
Con questa conclusiva scenata ritornò verso casa lasciando i miei amici basiti e spaventati. La mia reazione, invece, era diversa, perché quell’ultima sceneggiata finale se la poteva risparmiare. In me era forte il desiderio di giustizia, la voglia di fargli pagare un’azione sconsiderata, oltraggiosa e pericolosissima per la nostra stessa vita. Così la mia prima reazione verso gli altri fu chiara: “Bene, io adesso chiamo i carabinieri e lo faccio arrestare! Eh no, non la può mica passare liscia, col cavolo che la fa franca questo delinquente!”
Non mi aspettavo tanta popolarità da questa frase e in effetti la paura aveva fatto, come al solito, la sua parte: nessuno era convinto di questa mia scelta. Kati e Giovanni, addirittura, erano contrari perché: “Tu chiami i carabinieri e questo ci ammazza!”. Io allora mi arrabbiai: “Ma ragazzi, che vogliamo fare? Critichiamo sempre certi comportamenti tipici dell’italiano e poi, quando tocca a noi, ci comportiamo da conigli codardi e lasciamo correre un fatto così grave? Se questo Paese va a rotoli ci dobbiamo adeguare anche noi? No, non se ne parla; avete due possibilità. O restate qui con me e aspettiamo i carabinieri o ve ne andate ora a casa e resto io da solo ad aspettarli!” “Ma che dici, quello ti ammazza se resti da solo” replicò spaventata Kati. “Intanto torniamo dagli strumenti e mettiamoli via, poi possiamo chiamare i carabinieri e nasconderci nel caso dietro le macchine” rispose Giovanni cercando di accontentare entrambi.
Mentre gli altri smontavano gli strumenti, io decisi di lasciare il mio lì e, anzi, di scattare qualche foto visto che il cielo si era aperto. Non volevo che quel pazzo mi rovinasse la serata, era qualcosa che non riuscivo a tollerare. Posso infatti accettare poteri ben più grandi di me, come quello della Natura, che rispetto e ammiro, ma lasciarmi rovinare anche solo un minuto della mia vita da un altro essere umano, per di più socialmente pericoloso, non potevo e non potrò mai accettarlo.
Mentre i miei amici in preda al panico mi consideravano pazzo a fare foto, io cercavo di persuaderli che anche quando tutto va male, anche quando non c’è giustizia e la corruzione e la delinquenza regnano sovrani, ci dovrebbe essere qualcosa dentro di noi, ben prima della legge, che ci faccia reagire invece di accettare tutto questo schifo. Le cose giuste non ce le può dire uno stato quali sono, ma il nostro senso morale e la nostra etica, tutte quelle cose che mancano a questo Paese per definirsi davvero civile, la cui latitanza fa sentire un povero imbecille in diritto di arrivare a minacciare di morte dei calmi ragazzi che il sabato sera hanno deciso di andar a vedere le stelle invece che distruggersi in discoteca.
Insistendo e forzando la mano, io i carabinieri li chiamai e, a prescindere da tutto l’apparato di (in)giustizia e malaffare che sta al di sopra di loro, quella sera il loro comportamento fu esemplare.
Esemplare per la gentilezza e la pazienza di chi era al telefono dall’altra parte che cercava di capire dove eravamo. Perfetto per la velocità con cui dopo pochi minuti una volante ci raggiunse. Ammirevole per il modo in cui appena arrivati cercarono di tranquillizzarci e presero molto sul serio la situazione.
In pochi minuti la volante fece visita alla casa dell’uomo, che li fece entrare con qualche, sospetto, minuto di ritardo. Con il nostro aiuto ritrovarono il bossolo sparato poco prima dal suo fucile, la prova che non ci eravamo inventati nulla, e tutti finimmo in caserma a lasciare la nostra deposizione.
Un piccolo paese, una caserma piccola, così quando arrivammo c’era lui seduto su una sedia nel corridoio con la testa china, in compagnia della sua sorella avvocato. E mi fece ribrezzo in quel momento e forse per sempre, l’aria arrogante e di sfida della sorella, che mise subito in dubbio la nostra versione, al punto che il Maresciallo le fece notare che era stato ritrovato pure il bossolo del colpo sparato dal fratello. Lì, di fronte a noi, quei due esseri spregevoli non solo non ci chiesero scusa, ma negarono pure l’accaduto. Ecco perché la compagnia che meno preferisco è quella degli esseri umani, gli unici in grado di mostrare un comportamento così viscido e senza ritegno che è ben peggiore della più spregevole bestia che sia mai esistita su questo pianeta.
E così, quella serata che doveva essere una rinascita sotto un cielo finalmente sereno, si trasformò nell’avventura più pericolosa che abbia mai vissuto fino a questo momento. Ho visitato tutti i continenti del mondo; mi sono spinto a tu per tu con le renne selvagge nel circolo polare artico. Ho sfidato la notte gelida della Lapponia con una felpa e delle scarpe da ginnastica. Ho attraversato da solo, di notte, la foresta pluviale australiana, ho osservato al buio totale da un campo che poteva ospitare serpenti letali, scorpioni, ragni. Ho percorso con un’utilitaria oltre 70 chilometri di strada sterrata e deserta, ho viaggiato nel Sahara sulla gobba di un cammello… Eppure, il pericolo più grande per la mia vita l’ho trovato a 12 km da casa, a causa della malignità di una bestia folle che in casa aveva un vero e proprio arsenale e che, forse, quella sera se non ci fossimo precipitati da lui, ci avrebbe sparato da lontano.

giovedì 22 ottobre 2015

Il grande mistero della vita



Per cercare forme di vita extraterrestri, che siano batteri o esseri più o meno evoluti, bisogna ben comprendere quali siano gli ingredienti della vita e come sia possibile che un gruppo di atomi qualsiasi si organizzino a tal punto da sostenersi, nutrirsi, muoversi, replicarsi e persino pensare. 
Come si formano i primi organismi a partire da semplici molecole a base di carbonio? Quando avviene la transizione tra materia inanimata e animata? Ed è nato prima il DNA che crea le proteine, o le proteine in modo che poi si formasse una molecola, il DNA, capace di utilizzarle e produrle?
A tutte queste domande rispondiamo con un colossale: non lo sappiamo. Ancora più lontani siamo dal comprendere quello che è senza dubbio il più grande mistero della biologia e, forse, anche sella filosofia: com'è possibile che atomi e comuni molecole riescano a raggiungere un livello di organizzazione tale da riuscire ad acquisire una coscienza e la capacità di rendersi conto della propria esistenza? Qual è la molla che fa scattare l'interruttore che segna il confine tra vita incosciente e cosciente? E per quale motivo fisico atomi inanimati riescono tutti insieme ad acquisire delle capacità che da soli o in compagnia, nel 99,9999% dell'Universo, non avranno mai? Nel centro delle stelle ci sono più atomi che in tutti gli esseri viventi che mai popoleranno questo pianeta, eppure le stelle non hanno coscienza, non sono neanche considerate esseri viventi.

Quello che possiamo cercare di fare è sperimentare, partendo dalla base della vita, da quegli organismi semplici che però hanno già fatto un passo enorme rispetto a tutti gli oggetti inanimati dell'Universo: vivere. Possiamo allora cercare di riprodurre le condizioni adatte alla vita e vedere in quanto tempo e come si sviluppa. Non sarà probabilmente sufficiente a capire tutto, ma almeno possiamo avere un’idea di quali possano essere gli ingredienti base.
Per ora sappiamo che serve l’acqua, ma potrebbe andar bene qualsiasi altro liquido? Ed è verosimile pensare che con un po’ d’acqua, qualche molecola organica pescata a caso e un po’ di energia che non guasta mai, sia possibile, semplicemente aspettando pazientemente, che la vita si crei da sola? In altre parole, i processi biologici sono una conseguenza inevitabile e spontanea nell’Universo, come la nascita delle stelle da una grande nube di gas che collassa?  

Nel corso degli anni sono stati molti gli esperimenti che hanno cercato di far luce su quest’affascinante argomento. Il più importante e famoso è senza dubbio l’apparato costituito da Miller e Urey. Noto semplicemente come esperimento di Miller, cercava di riprodurre le condizioni presenti sulla Terra poco dopo la sua formazione, compresa la composizione chimica del suolo e dell’atmosfera.
In un’ampolla era presente l’acqua che veniva riscaldata e fatta evaporare leggermente. I vapori andavano in un’altra ampolla che riproduceva la composizione chimica dell’atmosfera primordiale priva di ossigeno, ma ricca di ammoniaca, carbonio, idrogeno, metano. Il vapore acqueo condensava e poi tornava nel vaso contenente acqua arricchendola con gli elementi atmosferici e dando vita al brodo primordiale.
Nell’ampolla atmosferica era presente anche un elettrodo che simulava attraverso scariche elettriche i fulmini molto violenti e abbondanti nell’antica atmosfera terrestre.
Dopo qualche settimana, Miller e Urey notarono che nel brodo primordiale si erano formate spontaneamente diverse molecole organiche, tra cui proprio gli amminoacidi. I risultati sono stati confermati da tutti gli esperimenti successivi e testimoniano come agli ingredienti della vita non serve niente se non le leggi della chimica per aggregarsi. 

Naturalmente tra la formazione degli amminoacidi e le prime strutture viventi il passo è ancora lungo e in questo caso un ruolo fondamentale è svolto dal tempo.
Robert Hazen, geologo della George Mason University ha sicuramente inquadrato molto bene il contesto:
“Nell'arco di circa 10.000 anni una versione moderna dell'esperimento di Urey e Miller potrebbe effettivamente produrre una rudimentale molecola autoreplicante, capace di evolvere mediante selezione naturale: in breve, la vita. [...] La spiegazione più plausibile è che le molecole autoreplicanti si siano formate prima sulla superficie delle rocce. Le superfici umide della Terra primordiale avrebbero costituito un grande laboratorio naturale, portando avanti in qualsiasi momento qualcosa come 1030 piccoli esperimenti, per un periodo durato forse da 100 a 500 milioni di anni. Un esperimento di laboratorio che duri per 10.000 anni può quindi tentare di ricreare questa situazione eseguendo un gran numero di piccoli esperimenti contemporaneamente. Dall'esterno, queste incubatrici molecolari apparirebbero come stanze piene di computer ma al loro interno ci sarebbero laboratori chimici on-chip, contenenti centinaia di pozzi microscopici, ognuno con diverse combinazioni di composti che reagiscono su una varietà di superfici minerali.”
Quest’affermazione basata sui risultati di tutti gli esperimenti ci suggerisce anche un’altra cosa, che a questo punto pare come un’eventualità estrema ma teoricamente possibile: anche noi esseri umani, quando un giorno capiremo fino in fondo i processi biologici, potremmo mettere insieme gli ingredienti giusti e creare la vita partendo da materia inanimata. Qualcuno potrebbe vederci un comportamento eticamente e religiosamente discutibile ma non è questa la sede per discuterne. Ci troveremmo a fare quello che il caso dell’Universo ha eseguito qui sulla Terra. E lo scenario, pensando con mente aperta, potrebbe essere ancora più affascinante: se da qualche parte ci sono esseri più avanzati di noi, che siamo dei bambini per l’età dell’Universo, allora tutto quello che scopriamo e scopriremo sarà già stato affrontato e messo in atto da milioni o miliardi di anni. Noi, insomma, non saremmo di certo i primi.

Non sappiamo, in conclusione, come sia possibile passare da materia inanimata a organismi viventi e da questi fare poi il salto evolutivo verso esseri dotati di coscienza, ma abbiamo comunque un'affascinante base da cui partire. Questa montagna di atomi che costituisce un uomo, circa 71027  per essere precisi, proviene dalle più disparate parti dell'Universo. Alcuni, quelli di idrogeno, si sono formati pochi minuti dopo la nascita dell'Universo e sono vecchi di 13,8 miliardi di anni; tutti gli altri, invece, si sono generati nei nuclei di grandi stelle, in miliardi di anni di storia dell'Universo, in chissà quali regioni del Cosmo. Non solo siamo figli delle stelle, ma anche e soprattutto la manifestazione più alta dell'Universo che in un'opera titanica, combattendo contro quell'entropia che tende a distruggere ogni minimo ordine, ha organizzato miliardi di miliardi di miliardi di atomi così bene che riescono a pensare, a emozionarsi e a meravigliarsi di loro stessi e di ciò che li circonda. Se questa non è pura meraviglia, non so cos'altro possa esserlo.

sabato 17 ottobre 2015

No, non abbiamo (forse) scoperto gli alieni

In questi giorni sta girando su molti siti generalisti la sensazionale presunta scoperta di un gigantesco manufatto alieno attorno a una stella, a causa di presunte variazioni di luminosità imprevedibili e incompatibili con ogni altro manufatto naturale.

Naturalmente le cose non stanno proprio così. Per attirare l'attenzione dei lettori, molti giornali e siti internet hanno volontariamente (o no, chissà) giocato e amplificato all'inverosimile l'ipotesi più improbabile di un ampio, lungo e serio studio che ha interessato diversi astronomi sparsi in tutto il mondo.

L'inspiegabile curva di luce di KIC 8462852
Cerchiamo quindi di fare luce sulla vicenda, sia dal lato della cronaca reale che dei risultati scientifici, magari ripercorrendo tutte le tappe che una persona dovrebbe affrontare per farsi un'idea oggettiva della realtà che ci si presenta davanti.
Il modo migliore per iniziare è allora evitare tutti i filtri che ci sono in mezzo tra la fonte primaria, in questo caso il lavoro originale degli astronomi, e la notizia che abbiamo tutti letto, costruita ad hoc dalla mandria di sciacalli assatanati di click facili di cui fanno parte una buona frazione dei mass media generalisti.

Chiediamoci allora: dove si può risalire alla fonte primaria della notizia? La cosa bella della scienza è che tutte le scoperte vengono pubblicate dai rispettivi ricercatori in articoli tecnici che spiegano per filo e per segno tutte le misurazioni e le analisi fatte per arrivare alle conclusioni scritte in fondo all'articolo (si chiama trasparenza in gergo comune). In questo modo si mette a disposizione della collettività tutto il procedimento e le analisi fatte per capire davvero con le proprie capacità se il ragionamento seguito possa essere almeno verosimile o no. Insomma, la prima regola è questa: le scoperte scientifiche non sono dogmi indimostrabili, anzi, sono assuzioni che devono essere accompagnate da ricche e convincenti prove, altrimenti non hanno senso. 
Nel nostro caso, la fonte primaria è semplice da trovare ed è rappresentata da questo articolo, disponibile a tutti e in modo gratuito.

Un dettaglio della curva mostra variazioni di più breve durata
Dandogli una veloce occhiata, salta subito all'occhio che non si tratta di qualcosa di immediata comprensione, sebbene la scuola dell'obbligo avrebbe dovuto fornirci gli strumenti per almeno comprenderne il filo.
Il
ruolo di un buon divulgatore o giornalista, allora, è quello di leggere attentamente l'articolo e farne un riassunto mantenendo inalterata la sua struttura, senza alterare i pesi delle diverse ipotesi/conclusioni e trasformandolo in qualcosa più facile da digerire per chi magari non ha 3 ore di tempo per dedicarsi all'articolo originale e provare a capirci qualcosa.
Questa trasformazione neutra nell'era di internet è stata completamente distrutta e soprattutto nell'ambito scientifico fallisce clamorosamente, sia per manifeste incapacità di comprensione e sintesi di alcuni giornalisti, sia per una latente malafede che fa preferire titoli acchiappa click del tipo: "Scoperta presunta civiltà aliena attorno a una stella" a "Rivelate anomalie inspiegabili nella luce di una stella". Insomma, l'etica professionale di chi si dovrebbe occupare di fare informazione in modo neutro, corretto e senza distorsioni è andata a farsi benedire da parecchio tempo. Non è comunque questo il luogo migliore per partire con una filippica che in ogni caso cadrebbe nel vuoto, quindi procediamo con il nostro argomento.

Bene, ora che abbiamo sottomano l'articolo originale dei ricercatori, quindi abbiamo lo stato dell'arte sulla conoscenza di questa stella e dei fenomeni a essa collegati, proviamo a snocciolare insieme i punti salienti, con il vantaggio che se dovessi dire, nelle prossime righe, qualche cavolata, tutti saranno in grado di tirarmi le orecchie perché potranno fare in ogni momento un confronto diretto tra la mia traduzione e la fonte primaria.

Cosa è stato scoperto e da chi?
La scoperta è stata effettuata dal telescopio spaziale Kepler, che per oltre 4 anni ha osservato dei campi stellari nella costellazione del Cigno alla ricerca di piccolissime variazioni della luce delle stelle, causate dal possibile transito di un pianeta di fronte ai loro incandescenti dischi.
Tra le migliaia di curve di luce ottenute (si chiamano così i diagrammi della luce della stella in funzione del tempo) moltissime sono state le scoperte che non necessariamente hanno coinvolto dei pianeti. In effetti, di fronte al disco di una stella possono passare diverse cose: un pianeta, un'altra stella, dischi di polveri, detriti, stelle multiple. Alcune stelle, poi, variano la propria luminosità in modo intrinseco a causa di esplosioni e/o espansioni dei propri strati superficiali. Insomma, capire da una semplice curva di luce cosa sia successo alla stella non è di immediata comprensione ed è per questo che servono lunghe e complicate analisi.

Per tutte le stelle di cui gli astronomi hanno visionato le curve di luce si sono trovate delle spiegazioni in base ai fenomeni che già conosciamo, ovvero quelli citati qualche riga sopra. Per tutte, tranne che per una.
L'oggetto KIC 8462852, conosciuto anche come TYC 3162-665-1, è una stella di magnitudine 12, di sequenza principale e classe spettrale F3, che ha mostrato qualcosa che sembrerebbe incompatibile con tutti i fenomeni associati fino a questo momento con il calo di luminosità delle stelle.
Se non abbiamo ben compreso i dati appena forniti, non c'è problema. Quanto detto sta a significare che KIC 8462852 è una stella un po' più calda del Sole, quindi un po' più grande e massiccia, che si trova nella sequenza principale, ovvero nella fase di maggiore stabilità e durata delle propria esistenza. Teniamo in mente questo perché tra poco ci servirà per provare a escludere qualche ipotesi per spiegare il suo bizzarro comportamento.
Il problema di questa stella è il seguente: le sue curve di luce mostrano cali di luce imprevedibili e non periodici nel tempo, che passano da pochi centesimi del flusso totale fino a oscurarne oltre il 20%.
In altre parole, di fronte a questa stella stanno passando o sono passati corpi celesti di diverse dimensioni, in modo apparentemente casuale e non periodico, alcuni dei quali più grandi della stella stessa.

Cosa non dovrebbe essere?
Gli astronomi ben presto hanno escluso molti dei fenomeni classici conosciuti:

1) Non si tratta di uno o più pianeti perché questi seguono delle orbite ben definite, quindi mostrerebbero andamenti periodici nel calo della luce della stella. Inoltre, un calo del 22% prevede l'esistenza di un pianeta grande circa la metà della stella, ovvero 7-8 volte più grande di Giove. Impossibile che esista un corpo del genere perché sarebbe un'altra stella e non più un pianeta;

2) Per lo stesso motivo non si può pensare che vi siano una o più stelle che attraversano il disco della stella principale, perché queste risulterebbero comunque visibili visto che queste, al contrario dei pianeti, emettono luce;

3) La stella potrebbe essere una variabile irregolare come ce ne sono tantissime nel cielo, ad esempio le variabili di tipo Mira che possono cambiare la loro luminosità di centinaia di volte a intervalli irregolari. Tuttavia, le variabili intrinseche, così sono chiamate, sono quasi sempre stelle molto evolute, quindi non di sequenza principale, o al limite stelle molto giovani che ancora non sono andare nella sequenza principale. Insomma, non si conoscono variabili irregolari che fanno parte della sequenza principale con un comportamento simile a quello osservato dalla stella KIC 8462852;

4) Attorno alla stella potrebbe esserci un disco di polveri come accade per molte stelle giovani, soprattutto nelle fasi antecedenti la sequenza principale, chiamata fase TTauri. Le polveri, soprattutto se addensate in grossi ammassi (clump in inglese) possono bloccare gran parte della luce della stella. Se la polvere ha un moto caotico attorno al disco, ecco spiegata l'esistenza dei cali di luce non periodici. Tuttavia, poiché l'energia si deve conservare, se la polvere blocca la luce della stella, questa energia non sparisce ma va a scaldare la polvere stessa, che la ri-emetterà nelle lunghezze d'onda infrarosse. In questo caso, osservando la stella nell'infrarosso si dovrebbe vedere un eccesso di energia rispetto a quella che avrebbe emesso in questa banda se non avesse avuto il disco di polveri. Bene, gli astronomi non hanno trovato alcun eccesso infrarosso, quindi non si tratta di grosse quantità di polveri, che peraltro sono presenti solo nei sistemi molto giovani ancora in formazione o in stelle molto evolute come le giganti rosse.

5) La mancanza di periodicità in alcuni cali di luce esclude anche la presenza di complessi sistemi planetari formati da molti pianeti o con tantissime lune in orbita. Anche nei sistemi più complessi come potrebbe essere il nostro Sistema Solare, in cui la presenza di 8 pianeti creerebbe dei cali di luce in apparenza non prevebibili per un osservatore che riuscisse a vederli tutti su un piano che prevedesse il transito sul disco solare, le analisi dei segnali (analisi di Fourier) rivelerebbero la presenza di segnali periodici dovuti a ognuno dei pianeti. In effetti è proprio con questa analisi di segnali periodici in osservazioni in apparenza caotiche che si scoprono sistemi stellari dotati di più pianeti. Nel nostro caso, alcune diminuzioni della luce non sono compatibili con quasi nessun periodo.

6) Non possono essere macchie stellari poiché la stella ruota su sé stessa in appena 0,8 giorni, quindi ogni macchia stellare avrebbe un periodo principale di visibilità di questo ordine di grandezza.

7) Non sembrano essere problemi di natura strumentale poiché Kepler ha osservato senza problemi tante altre stelle e le successive osservazioni da terra e con strumenti differenti hanno mostrato lo stesso, strano, andamento della curva di luce di KIC 8462852.

Cosa potrebbe essere?
A questo punto, le ipotesi degli astronomi sono varie, ma nessuna è ancora definitiva perché il quadro osservativo non è completo. In pratica servono più osservazioni e magari con maggior dettaglio per sperare di capirci di più. In ogni caso, è chiaro che se non si sono fatti grossolani errori di misura, la situazione debba essere spiegata con fenomeri ben più peculiari di quelli appena citati. Ecco un riassunto dei principali proposti dagli autori dell'articolo:

1) Un gigantesco impatto tra pianeti, simile a quello che ha dato origine alla nostra Luna, ha iniettato nel sistema una grande quantità di detriti in rapida espansione che hanno causato le impronte non periodiche nella curva di luce. E' un'ipotesi interessante, ma ci sono comunque dei problemi: prima di tutti il famoso eccesso infrarosso che si dovrebbe vedere e che accompagna quasi tutti gli scenari ipotizzabili. In secondo luogo, con questo impatto catastrofico è possibile spiegare le grandi diminuzioni della luce della stella ma non si spiegano le altre variazioni, addirittura antecedenti quella enorme del 22%. Insomma, non si risolve del tutto il problema neanche con tutta la buona volontà che possiamo avere;

2) Numerosi impatti asteroidali potrebbero sollevare enormi quantità di detriti, in rapida evoluzione, responsabili del calo di luce imprevedibile della stella. Se con questo caotico scenario possiamo sperare di riprodurre in pratica tutte le fluttuazioni osservate nella luce della stella, resta ancora il solito problema: se ci sono dei detriti, questi si devono scaldare ed emettere nell'infrarosso, cosa che invece non è stata osservata.

3) Una grande famiglia di comete in frammentazione. Questo è uno scenario interessante e sembra essere il preferito dagli autori dell'articolo perché è quello che causa meno problemi con le osservazioni. In pratica questa stella ospiterebbe un grandissimo numero di comete (o una sola che si è frammentata) raggruppate in enormi sciami in rapida evoluzione/frammentazione che a ogni giro orbitale producono quindi un'impronta differente nella curva di luce della stella. Questo scenario è compatibile anche con la mancanza di un forte eccesso infrarosso osservato, che è invece sempre associato alla presenza di polveri o detriti di piccolissime dimensioni e in grandi quantità, che si formerebbero invece negli altri casi descritti. Questa cascata di comete potrebbe essere stata innescata dal passaggio ravvicinato di una stella e la presenza di un piccolo astro di classe M nei dintorni di KIC 8462852b potrebbe fornire una buona sponda a questa teoria.

Tra gli scenari presi in considerazione non è citata la possibilità che possa trattarsi di qualcosa di artificiale e in effetti nell'articolo originale nessuno ha menzionato questa ipotesi. L'idea di aggiungere la variabile di una mega struttura di origine artificiale è nata nel tentativo di spiegare la non periodicità dei segnali, quindi la non predicibilità, che in un Universo governato dalle leggi della fisica è sempre presente, a meno che non ci sia appunto qualcuno che con coscienza riesca a variare i tempi e i risultati delle leggi che ne governano il funzionamento o succede qualcosa di distruttivo come degli impatti o delle interazioni caotiche di corpi minori (scenario delle comete).

In una situazione del tutto (o quasi) sconosciuta, il metodo scientifico incoraggia il proliferare di ogni tipo di idea che possa essere perlomeno plausibile alla luce delle conoscenze attuali. In fin dei conti anche all'alba della scoperta delle pulsar o dei Gamma Ray Burst tra le mille ipotesi c'era anche quella di natura artificiale.
Anche in questo caso, allora, tra le decine di ipotesi, Jason Wright, un assistente professore di astronomia alla Penn State University, già autore di un interessante articolo sulle sfere di Dyson e sulla loro possibile rivelazione proprio con il telescopio Kepler, ha paventato l'ipotesi che quello che passa di fronte alla stella KIC 8462852 potrebbe essere una immensa struttura artificiale costruita per catturare l'energia della stella per essere poi utilizzata da quella avanzatissima civiltà. Per giustificare il comportamento non periodico, Wright ha ipotizzato una struttura fatta a diversi gusci o con diverse sottostrutture che cambiando posizione reciproca sono in grado di bloccare in modo pressoché casuale e non prevedibile la luce della stella. Se siete curiosi di capire in breve cosa sono le sfere di Dyson, ne ho parlato in questo mio vecchio post.
Questa ipotesi, per evidenti motivi psicogici, ha fatto subito il giro del mondo e ha scatenato i mass media di mezzo pianeta.
A livello scientifico, tuttavia, non c'è nulla di cui stupirsi. L'ipotesi di Wright, con le nostre attuali conoscenze del sistema KIC 8462852, potrebbe essere compatibile, ma da qui a dire che sia plausibile o addirittura certa ci passa non un oceano ma un Universo intero.
Lo stesso Wright e tutti gli scienziati seri sanno perfettamente che l'ipotesi di una mega struttura aliena è estrema e molto improbabile, ma poiché ancora non abbiamo le idee chiare su KIC 8462852 vale la pena sondare tutte le possibili strade, perché spesso quella giusta si imbocca dopo aver escluso quasi tutte quelle sbagliate. Prima, però, dobbiamo necessariamente averle tutte ben di fronte a noi.

Dal punto di vista più sociologico, è interessante notare come la percezione della scienza, della ricerca e del metodo scientifico sia stata alterata nella realtà di ogni giorno. Non si distinguono le ipotesi dalle teorie, speculazioni mentali necessarie per affrontare nel modo più libero possibile lo studio di un problema dalle conclusioni reali, che necessitano di tempo, pazienza e moltissime osservazioni. Si crede che gli astronomi abbiano un'ostilità genetica verso gli alieni e/o la ricerca di forme di vita; qualcuno crede addirittura che a volte cerchiamo di osteggiare la realtà dei fatti, quando invece la realtà ci dice che sono da sempre stati gli astronomi a formulare le prime, sensate ipotesi di civiltà aliene nello spiegare fenomeni sconosciuti, come lo erano le pulsar e i Gamma Ray Bursts. E non dimentichiamo che sono sempre gli astronomi a condurre le ricerche del SETI per la rivelazione di eventuali civiltà aliene evolute nella galassia, o nel tentare di scoprire pianeti simili alla Terra attorno ad altre stelle, o forme di vita più o meno complesse su Marte e altri corpi del nostro Sistema Solare.

La realtà è che la scienza, quando si trova di fronte a un fenomeno apparentemente sconosciuto, ha bisogno di creare prima di tutto un gran caos mentale, un gran rumore organizzato per poter scegliere la strada migliore senza alcun condizionamento. Quando la conoscenza di un fenomeno è ancora parziale occorre liberarsi da ogni pregiudizio mentale e far affiorare tutte le possibili idee, dallo scontro di comete alla presenza di enormi centrali elettriche aliene. Solo in questo modo, con il progredire delle osservazioni, potremo escludere alcune ipotesi e mandarne avanti altre. Ma se proprio all'inizio del nostro percorso ci rifiutiamo di generare quel caos di idee che potrebbero spiegare la realtà, uccidiamo qualsiasi velleità di conoscere davvero quello che stiamo osservando perché la spiegazione potrebbe trovarsi in quell'idea che nessuno ha voluto o è riuscito a ipotizzare.
Nella scienza si è già verificata più volte una situazione di questo tipo. Il caso più eclatante riguarda le proprietà dell'Universo, in particolare la sua estensione nello spazio e nel tempo. Quasi per default l'uomo, da secoli immemori, aveva pensato all'Universo come un luogo infinito e sempre esistito, tanto da creare il cosiddetto paradosso di Olbers, l'emblema dei bias mentali, dei pregiudizi, che ci creiamo incosciamente e che ci impediscono di vedere una realtà a volte palese.
Se l'Universo è infinito nello spazio e nel tempo, vuol dire che contiene infinite stelle. Ma se le stelle sono infinite e se supponiamo che tutte brillino come il Sole, allora dovremmo vedere il cielo notturno con una brillanza pari a quella del Sole, perché in ogni punto arriverà il contributo delle infinite stelle come il Sole che troviamo lungo il percorso.
Nel diciottesimo e diciannovesimo secolo si sono inventate le ipotesi più assurde per spiegare questo paradosso, addirittura il fatto che per qualche motivo tutte le infinite stelle dell'Universo fossero allineate lungo la nostra linea di vista, lasciando quindi vuota di astri una gran parte dello spazio. Si era pensato tutto tranne l'ipotesi più semplice, che a quel tempo però era vista come un qualcosa che non si poteva neanche pensare: che l'Universo non fosse infinito sia nello spazio che nel tempo, che probabilmente doveva avere un'età finita. Senza condizionamenti mentali questa sarebbe stata l'interpretazione più semplice e l'uomo avrebbe ipotizzato la necessità di un inizio del nostro Universo secoli prima che Hubble ne fornì le prove oltre ogni ragionevole dubbio.

Ipotizzare quindi che tra i possibili scenari del bizzarro comportamento di questa stella ci sia anche quello, per quanto improbabile, di una civiltà aliena superevoluta è la dimostrazione di come la scienza contemporanea stia cercando di liberarsi da tutti quei condizionamenti mentali che l'uomo si crea sin dalla notte dei tempi e che non vanno per nulla d'accorco con lo studio dell'Universo, un ambiente molto più vasto, complesso e sorprendente del minuscolo puntino blu dal quale ci troviamo a osservarlo.

Quale sarà la conclusione che riguarda la stella KIC 8462852 non lo sapremo né oggi né, probabilmente domani, perché ci serviranno molte altre osservazioni e dati da analizzare, ma nel frattempo abbiamo già imparato molte cose, alcune delle quali potrebbero essere molto utili anche nella nostra vita di tutti i giorni. Anche questo è il bello della scienza: non importa raggiungere o meno la soluzione di un problema, perché nel cammino che dovremo fare per tentare di risolverlo impareremo comunque molte più cose rispetto al non far nulla, per pigrizia o chissà quale altro, incomprensibile, motivo. Stare fermi non ha mai portato da nessuna parte.

giovedì 15 ottobre 2015

Quanto è grande la ISS? Ed è possibile osservarla al telescopio?



La stazione spaziale internazionale (ISS) è il manufatto più grande che sia mai stato collocato nello spazio.
Nata nel 1998 dalla collaborazione di tutte le più grandi agenzie spaziali dell’epoca, attualmente è un gigante più grande di un campo da calcio, con una lunghezza di oltre 110 metri e un volume abitabile pari a 837 metri cubi, equivalente a quello di un appartamento di oltre 300 metri quadrati, con il vantaggio che in assenza di gravità si può occupare anche il soffitto!

La ISS fotografata con un piccolo telescopio inseguendo a mano
Quando passa sopra i nostri cieli e si rende visibile perché illuminata dal Sole, la ISS ci regala uno spettacolo magnifico, diventando luminosa quanto il pianeta Venere, oltre 5 volte più intensa della stella più brillante del cielo, Sirio.
I suoi passaggi sono caratterizzati da una luce tendente al giallo, che cambia lentamente d’intensità nel corso del tempo (la luce è quella riflessa dal Sole). Visibilmente più veloce di qualsiasi aereo di linea, impiega poco più di tre minuti per attraversare il cielo da un orizzonte all’altro. 

Le dimensioni della ISS sono così generose che se riuscissimo a osservarla con un telescopio la sua forma sarebbe evidente e spettacolare. Si possono osservare distintamente i pannelli solari più scuri, i diversi moduli che formano la struttura, le navette attraccate (se ve ne sono). Un astronomo dilettante ha persino fotografato la sagoma di un astronauta durante una passeggiata spaziale!

Le osservazioni sono però rese molto difficoltose dal grande movimento nel cielo. Qualche costoso telescopio computerizzato è in grado di seguirne il percorso. In alternativa, meglio attrezzarsi con un buon binocolo e ammirare, seppur piccola, una delle più imponenti meraviglie dell’intelligenza umana; un piccolo paese fluttuante nello spazio che si muove a decine di migliaia di chilometri l’ora sopra le nostre teste, che non possono far atro che sollevarsi per qualche secondo e accompagnare ammaliate ed emozionate il meraviglioso spettacolo della scienza.

lunedì 12 ottobre 2015

Di che colore è il cielo di Plutone?

Qualche anno fa, su questo blog, ho parlato del colore dei cieli dei corpi del Sistema Solare, dal giallo di Venere al tenue rosato di Marte, fino all'arancione di Titano. Mai mi sarei aspettato di dover aggiornare quel post introducendo un altro corpo celeste: Plutone.

Le nuove immagini provenienti dalla sonda New Horizons hanno mostrato qualcosa che nessuno si sarebbe aspettato da un corpo celeste ghiacciato distante oltre 4 miliardi di chilometri dal Sole: un'estesa atmosfera con una forte tonalità blu. In altre parole, dalla superficie di Plutone il cielo apparirebbe di un tenue colore azzurro, molto simile alla tonalità dei nostri cieli terrestri, sebbene più debole a causa della minore luminosità solare e della bassa densità atmosferica.

La straordinaria atmosfera blu di Plutone


Se c'è da restare meravigliati nell'osservare questa immagine, ripresa dalla sonda in controluce, ovvero con Plutone che oscurava il Sole e i suoi raggi luminosi che attraversavano la sottile atmosfera, noi astronomi, curiosi all'ennesima potenza, ci siamo subito chiesti perché l'atmosfera avesse quel colore azzurro.
Prima di tutto dobbiamo capire un paio di cose. Intanto la luce solare, se osservata con strumenti con una sensibilità simile a quella dei nostri occhi, ci appare praticamente bianca. Se un oggetto ha un determinato colore, vuol dire che filtrando la luce solare diffonde in modo diverso i singoli colori di cui è composta.
Ad esempio, il nostro cielo ci sembra azzurro perché le molecole di azoto della bassa atmosfera preferiscono interagire molto con la componente blu della luce solare. Questa infatti viene riflessa in ogni direzione da ogni molecola. In gergo fisico/astrofisico, una riflessione disordinata viene detta diffusione. Le molecole di azoto, quindi, diffondono in modo molto più efficace la luce blu rispetto alla componente rossa. Il risultato è che la parte blu della luce solare viene diffusa in tutto il cielo che per questo motivo assume quella bella colorazione tipica delle giornate limpide e soleggiate.

Quante informazioni tutte in una volta, vero? Abbiamo imparato perché il cielo di giorno è luminoso (la riflessione disorganizzata da parte del gas dell'atmosfera) e perché è azzurro (perché le molecole d'azoto preferiscono diffondere la luce blu e lasciare inalterata, o quasi, quella rossa). Ora facciamo l'ultimo sforzo: perché il cielo di Plutone è blu?

Si pensa che alla base del cielo blu Plutoniano non ci sia l'azoto, ma delle molecole organiche chiamate toline, che si formano dall'unione di azoto, composti organici quali metano o etano e con il fondamentale aiuto della radiazione UV del Sole. L'insolito nome di toline è stato attribuito dal grande astrofisico Carl Sagan e da Bishun Khare osservando alcuni composti che si formavano nel celebre esperimento di Miller, quello che ha cercato di riprodurre le condizioni della Terra primordiale e poi anche di Titano, satellite di Saturno. In effetti, le toline si pensa siano anche le responsabili della tinta azzurra dell'alta atmosfera del satellite di Saturno.

A parte questioni tecniche che non ci interessano, è strano constatare che queste molecole non abbiano un colore blu ma siano in realtà rosse. Quando si trovano nell'alta atmosfera di Plutone hanno piccole dimensioni, interagiscono con la luce blu diffondendola in ogni direzione e tingendo il cielo di questo colore. Quando poi precipitano verso il suolo diventano più grandi e in prossimità della superficie, quando ormai sono troppo grandi per creare fenomeni di diffusione differenziale, mostrano il loro colore reale, tingendo la superficie di Plutone di una tenue tinta rosso/arancio.

Chi si sarebbe mai aspettato di trovare un corpo celeste a miliardi di chilometri dalla Terra dotato di montagne di ghiaccio d'acqua, distese di soffice ghiaccio d'azoto, valli, scarpate, terreni rossastri e un'atmosfera estesa e con una spiccata tinta azzurra? Nonostante da quelle parti il Sole appaia 1500 volte meno brillante che sulla Terra, e c'è quindi la stessa luce che ci sarebbe qui poco dopo il tramonto, quel mondo è una miniera di contrasti cromatici che testimoniano un'attività atmosferica e superficiale straordinaria!

giovedì 8 ottobre 2015

Che cos'è il parsec?



Quando si parla di astronomia, l'anno luce è probabilmente la parola (o le parole) che più ricorrono per la misura delle distanze degli astri, ma gli astronomi, per chissà quale motivo, preferiscono un'altra unità di misura: il parsec. Non c'è problema, possiamo definirlo e magari capirlo pure.
Un parsec corrisponde a 3,26 anni luce e sebbene non rappresenti una particolare svolta nel ridurre i numeri in gioco quando si parla di distanze extragalattiche, è molto apprezzata soprattutto dagli astronomi teorici.

Bene, ma come viene definito questo benedetto parsec?
Un parsec rappresenta la distanza sotto la quale il raggio dell’orbita terrestre o, meglio, il suo semiasse maggiore, sottende un angolo pari a un secondo d’arco, ovvero 1/3600°.Che vuol dire? In parole semplici, un parsec è la distanza alla quale la separazione angolare tra la Terra e il Sole sarebbe esattamente di un secondo d’arco.
Quanto è grande quest’angolo? Non moltissimo, a dire la verità, del tutto simile a quello sotteso da una moneta di due euro vista (si fa per dire!) alla distanza di 5 chilometri!
In effetti, nell’analisi etimologica della parola si trova la spiegazione, in pieno stile sintetico e diretto degli scienziati. Parsec infatti è composta da par, abbreviazione di parallasse, nient’altro che l’angolo sotteso dal semiasse maggiore dell’orbita terrestre, e sec, che sta per secondo d’arco!

È per questa particolare convenzione che la conversione tra parsec e anni luce ha un valore particolare, perché Terra e Sole appaiono separati di un secondo d’arco esattamente a 3,26 anni luce di distanza.
Naturalmente non ci sono differenze a utilizzare gli anni luce al posto dei parsec, o viceversa. Tutte e due le unità di misura sono corrette, ma se vogliamo fare bella figura con un astronomo professionista, meglio fare qualche rapida conversione e utilizzare i parsec!

lunedì 5 ottobre 2015

L'Universo è infinito?



Ci sono due modi per l’Universo di essere infinito: nello spazio e nel tempo.
L’Universo, infatti, potrebbe avere un’estensione infinita, ma potrebbe anche essere esistito da sempre, quindi avere un’età infinita.
Molto si discute, ancora, soprattutto sulla sua estensione, ma prima di addentrarci in qualcosa di più complesso, meglio escludere qualche ipotesi.

È infatti impossibile che l’Universo sia infinito nello spazio e nel tempo contemporaneamente. Quindi, al limite, può avere estensione infinita ma età finita, o viceversa.

Nel diciannovesimo secolo un astronomo tedesco propose infatti una specie di esperimento mentale, che presto sarebbe stato conosciuto nel mondo scientifico come paradosso di Olbers.

Se l’Universo è sempre esistito ed ha estensione infinita, allora vuol dire che contiene infinite stelle. Moltissime saranno troppo lontane per essere osservate direttamente, anche dai più potenti telescopi, ma il concetto di infinito è veramente potente.
In particolare, se il cielo è popolato da infiniti astri, allora esso non potrebbe essere buio di notte, ma brillare come la superficie di una stella. Addirittura, quindi, noi non potremmo distinguere neanche il Sole, accecati dalla luce delle infinite stelle che si somma e raggiunge il nostro pianeta.
Evidentemente questo ragionamento non è corretto, perché il cielo di notte, fortunatamente, non è brillante come il Sole.

Come si risolve, quindi, il paradosso? La soluzione più semplice è che esso, appunto, non sia infinito nello spazio o, in alternativa, esista da un tempo finito. Visto che la luce viaggia a una velocità finita, seppur grande, se l’Universo fosse infinito come estensione, ma non esistesse da un tempo infinito, la luce delle stelle infinitamente lontane non avrebbe avuto il tempo per raggiungerci, quindi la porzione di Universo che possiamo osservare realmente è comunque finita e sempre lo sarà.

La parte di Universo a noi accessibile dipende, evidentemente, dall’età stessa dell’Universo e definisce quello che viene chiamato Universo osservabile.
Al contrario, invece, l’Universo potrebbe essere esistito da sempre, risultare statico, ma avere un’estensione finita. Anche in questo caso il cielo notturno apparirebbe scuro.
Qual è la teoria più corretta secondo voi?

giovedì 1 ottobre 2015

Perché in astronomia c’è così tanta matematica e fisica?



Molte persone che vogliono approfondire i grandi temi dell'astronomia, dopo un po' mi pongono questa domanda, spaventati e di certo scoraggiati dalla situazione. La risposta è semplice: perché numeri e formule sono il linguaggio con cui si può descrivere in modo oggettivo e non interpretabile il comportamento dell’Universo.
La Natura stessa sembra avere nella matematica il suo linguaggio fondamentale: niente è lasciato al caso, tutto può essere descritto con precise regole fisiche che utilizzano la matematica per essere espresse. 

Sulla Terra, due persone che non si conoscono, un cinese e un arabo, non si comprenderanno mai senza conoscere almeno qualche parola delle rispettive lingue.
La matematica invece, o meglio, i suoi principi base, sono gli stessi sulla Terra e nell'intero Universo. Il significato di addizione, sottrazione, divisione e moltiplicazione sono fissati dalla Natura, non dall'Uomo, il quale ha solo inventato una nomenclatura per poterle applicare e scrivere su un foglio. I numeri primi, i numeri divisibili per due, i numeri razionali, irrazionali e complessi, la potenza di un numero e le radici di un'equazione sono proprietà universali, che valgono in ogni posto dell'Universo, perché intrinseche a questo Universo.

La matematica, dunque, è il linguaggio della Natura, attraverso il quale possiamo spiegare il suo comportamento fondato su regole fisiche, ovvero su regole spiegabili con la notazione matematica.
Possiamo affinare questo concetto dicendo che nell'ambito della Natura, intesa come Universo, la matematica rappresenta le lettere dell'alfabeto, la fisica parole e frasi di senso compiuto con la quale si sviluppa e funziona.
Ultimo, ma non per importanza: la matematica è molto più sintetica delle parole.

Vediamo un piccolo esempio: siamo degli astronomi che studiano la forma delle galassie chiamate a spirale e scopriamo con molta sorpresa che tutte hanno delle dimensioni definite; inoltre, maggiori sono le dimensioni, maggiori sono le stelle contenute. Questa teoria, per essere accettabile, deve quantificare con numeri le parole espresse, le quali sono interpretabili e non forniscono dati oggettivi. Dire, ad esempio, che tutte le spirali hanno dimensioni inferiori a 100 mila anni luce e che le dimensioni sono proporzionali al numero di stelle contenute, è già un buon metodo per esprimere la propria teoria perché espressa secondo grandezze definite.
Se poi riuscissimo a tradurre in linguaggio puramente matematico tutto questo ragionamento, la frase precedente potrebbe essere espressa con due semplici formule che richiedono neanche un quarto di riga: semplice, breve, oggettivo e NON interpretabile!

C’è una certa riverenza, se non paura verso qualsiasi simbolo matematico, ma in realtà comprendere le formule e saperle leggere in modo adeguato non è differenze dall’imparare a comprendere una nuova lingua, oppure le note di una composizione musicale scritte su un pentagramma. Tutti possono riuscirci senza alcun problema!