Mistero dell'universo - IW6ON - C.I.S.A.R. - Associazione Italiana Radioamatori Giulianova

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Mistero dell'universo

Radioastronomia
 
 


APPUNTI DI RADIOASTRONOMIA
a cura di Giovanni Lorusso IK0ELN
IARA Group, SAIt, SdR Radioastronomia UAI



 
Una pulsar, nome che stava originariamente per sorgente radio pulsante, è una stella di neutroni, nome derivante dal fatto che contiene 20 volte più neutroni che protoni. Nelle prime fasi della sua formazione, in cui ruota molto velocemente, la sua radiazione elettromagnetica in coni ristretti è osservata come impulsi emessi ad intervalli estremamente regolari. Nel caso di pulsar ordinarie, la loro massa è pari a quella del Sole, ma è compressa in un raggio di una decina di chilometri, quindi la loro densità è enorme. Il fascio di onde radio emesso dalla stella è causato dall'azione combinata del campo magnetico e della rotazione. Le pulsar si formano quando una stella esplode come supernova II, mentre le sue regioni interne collassano in una stella di neutroni congelando ed ingigantendo il campo magnetico originario. La velocità di rotazione alla superficie di una pulsar è variabile e dipende dal numero di rotazioni a secondo sul proprio asse e dal suo raggio. Nel caso di pulsar con emissioni a frequenze del kHz la velocità superficiale può arrivare ad essere una frazione significativa della velocità della luce, a velocità di 70.000 km/s.



I MISTERI DELL’UNIVERSO

Come si fa con la moviola, se potessimo fermare l’azione e tornare indietro nel passato, vedremmo miliardi di miliardi di stelle, in miliardi di miliardi di galassie, convergere in un solo punto: il Big Bang (Fig1). Un punto di partenza estremamente denso e caldo dove non vi erano ancora atomi, ma soltanto una concentrazione di particelle elementari e di radiazione. Tuttavia questo è un aspetto va chiarito, in quanto non si trattò di una vera e propria esplosione, simile allo scoppio di una bomba che manda i suoi frammenti tutt’intorno, perché in realtà non esisteva ancora lo Spazio, ma fu creato a seguito dell’espansione generata dal Big Bang. In effetti fu lo Spazio a dilatarsi a seguito dell’esplosione, generando anche gli atomi presenti nel nostro corpo. Gli atomi dunque, si formarono successivamente ad una temperatura estrema a causa della enorme forza di gravità che si opponeva. Un esempio calzante può essere la pompa della bicicletta impiegata per gonfiare la ruota. Ebbene, cominciando a pompare la camera d’aria, se otturiamo con un dito il foro di uscita, ci accorgiamo che l’aria, non potendo circolare liberamente per entrare nella ruota della bicicletta, raggiunge temperature elevate (Fig.2). Ordunque, questo principio, applicato su scala cosmica, ci consente di capire facilmente l’evoluzione dell’Universo. Ecco perché i vari corpi celesti sono tanto più caldi quanto più sono grandi, in quanto la loro pressione interna diventa tanto più forte quanto più ce materia che preme a causa della forza di gravità. Ovviamente tutto quanto detto fin qui coinvolge anche il nostro pianeta che ha dovuto attendere oltre 4,6 miliardi di anni per far si che si sviluppasse la vita; all’inizio con forme di vita vegetale ed animale, successivamente con forme di vita umana. Adesso, di quei quattromila esopianeti scoperti dalla sonda Kepler, proviamo ad immaginare che su uno di questi pianeti extrasolari si sia da poco sviluppata la vita seguendo lo stesso processo di evoluzione simile al nostro pianeta; quindi all’inizio con piante ed animali. Ma siamo sicuri che piante ed animali siano davvero simili a quelli che, milioni di anni fa, hanno abitato la Terra? Naturalmente possiamo fare semplici “esercitazioni mentali” su come potrebbe essere la vita su questo ipotetico pianeta, basandoci sulla chimica, sulla biologia, sulla fisica e, sopratutto, dell’evoluzione di questo corpo celeste preso a campione; tenendo conto però della diversa gravità, della temperatura di superficie, della percentuale di umidità, e della composizione chimica della sua atmosfera. Sempre fantasticando, si potrebbe pensare che se sbarcassimo su questo pianeta, probabilmente non ci stupiremmo di vedere la diversità degli animali e delle piante, i quali si sono adattati ad una bassa o ad una alta gravità del pianeta. Un esempio lampante è il satellite di Saturno Titano, probabilmente vivibile, ma ricco di mari, laghi e fiumi di metano ed etano e, chissà con quali forme di vita esistenti, che potremmo chiamare I Metanoidi (Fig.3). Torniamo al nostro esopianeta immaginando che il processo evolutivo si sia spinto fino al punto di generare esseri intelligenti e di dare origine ad una civiltà tecnologica. In tal caso dovrebbe necessariamente avere una forma vivente che si avvicina a noi terrestri. Infatti il progetto della NASA di cercare esseri intelligenti nell’Universo con l’uso di radiotelescopi (SETI Reserch - Search for Extra Terrestrial Intelligence) capaci di inviare messaggi radio, si basa sull’ipotesi che se la vita è già presente su qualche pianeta extrasolare, esiste la probabilità che dia origine a forme di intelligenza uguale alla nostra; e che, quindi, ha raggiunto un certo stadio tecnologico capace di utilizzare le onde radio. Ma le incognite sono davvero tante; ad esempio: “… e se tecnologicamente altre civiltà extraterrestri sono molto più avanzate rispetto alla nostra?” La risposta più plausibile sarebbe: se così fosse, ci avrebbero già contattati; oppure: “… e se avessero una intelligenza superiore alla nostra, ma non hanno la manualità per costruire strumenti capaci di contattarci, vedi i delfini?” La risposta più accettabile è che l’unica possibilità da parte nostra sarebbe quella di entrare noi in contatto con loro; ed infine: “ … e se, per quanto intelligenti, si fossero estinti?” Sulla Terra riceveremmo i loro radio segnali che hanno viaggiato per milioni di anni luce nello Spazio emessi prima dello loro estinzione. Voi capite che è come cercare un ago in miliardi di pagliai. Nessuno oggi è in grado di dire se nello Spazio esistono altre civiltà intelligenti. Comunque gli studi di astrofisica, di biochimica, di neurobiologia, di paleontologia, ci dicono che esistono altre civiltà extraterrestri. Sebbene ci troviamo in una fase teorica, con tutti i suoi limiti, prende sempre più piede la certezza che non siamo soli in questo enorme condominio. Pertanto la ricerca SETI continua (Fig.4) anche con il prezioso contributo dei ricercatori amatoriali che, attraverso il programma di ricerca seti@home offrono il loro volontariato scientifico. I Radioastrofili, per lo più radioamatori, utilizzando le loro apparecchiature sintonizzate sulla frequenza di 1420 Mhz, e con l’uso del computer hanno la possibilità di fare ore di ascolto, nella speranza di intercettare un debole segnale proveniente dalle profondità dello Spazio. E chissà che, ancora una volta un radioamatore si renda protagonista come più volte è avvenuto in passato. I fratelli Achille e Giovanni Judica Cordiglia ne sono un esempio.

Dott. Giovanni Lorusso (IK0ELN)

VLBI. La Very Long Baseline Interferometry (VLBI) (Interferometria a Base Molto Ampia) è una tecnica di interferometria astronomica utilizzata in radioastronomia. In VLBI un segnale emesso da una radiosorgente, quale un quasar, viene raccolto da più radiotelescopi dislocati sulla Terra. Viene quindi calcolata la distanza tra i radiotelescopi del sistema rilevando la differenza di tempo del segnale sorgente in arrivo ai diversi telescopi. Questo consente di effettuare l'osservazione di un oggetto tramite molti radiotelescopi la cui risultante è una combinata simultanea, emulando così un telescopio di dimensioni pari alla massima distanza tra i telescopi del sistema. I dati ricevuti da ogni antenna del sistema includono i tempi di arrivo sincronizzati con un orologio atomico locale, come un maser all'idrogeno. In un secondo momento, i dati sono combinati con quelli provenienti dalle altre antenne che hanno registrato lo stesso segnale radio, producendo l'immagine risultante. La risoluzione ottenibile utilizzando la tecnica interferometrica è proporzionale alla frequenza di osservazione. La tecnica VLBI consente una distanza tra i telescopi molto maggiore di quella possibile con l'interferometria convenzionale, che richiede che le antenne siano fisicamente collegate tramite cavo coassiale, guida d'onda, fibra ottica o altro tipo di trasmissione cablata. L'incremento della distanza tra i telescopi è possibile nella VLBI grazie allo sviluppo della tecnica di imaging chiamata closure phase, sviluppata da Roger Jennison negli anni 1950, che consente al sistema VLBI di produrre immagini con una risoluzione ben superiore. La VLBI è sfruttata maggiormente per l'imaging di radiosorgenti cosmiche lontane, il monitoraggio di veicoli spaziali e per applicazioni in astrometria. Inoltre, poiché la tecnica VLBI misura le differenze di tempo tra l'arrivo delle onde radio sorgenti alle varie antenne del sistema, può essere utilizzata anche al contrario per eseguire studi sulla rotazione terrestre, precise mappature millimetriche dei movimenti delle placche tettoniche ed altri tipi di studi geodetici. Tale tecnica richiede una notevole mole di misurazioni di differenze temporali per un segnale in entrata da una sorgente a notevole distanza (come un quasar) studiato per un certo periodo di tempo da una rete mondiale di antenne.
 
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