Figli delle stelle - IW6ON - C.I.S.A.R. - Associazione Italiana Radioamatori Giulianova

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Figli delle stelle

Radioastronomia
 
A partire dal 1924 Edwin Hubble, utilizzando il telescopio “Hooker” dell'Osservatorio di Monte Wilson, mise a punto una serie di indicatori di distanza che sono i precursori dell'attuale scala delle distanze cosmiche. Questo gli permise di calcolare la distanza di nebulose a spirale il cui redshift era già stato misurato, soprattutto da Slipher, e di mostrare che quei sistemi si trovano a enormi distanze e sono in realtà altre galassie. Nel 1927 Georges Lemaître, fisico e sacerdote cattolico belga, sviluppò le equazioni del Big Bang in modo indipendente da Friedmann e ipotizzò che l'allontanamento delle nebulose fosse dovuto all'espansione del cosmo. Infatti egli osservò che la proporzionalità fra distanza e spostamento spettrale, oggi nota come legge di Hubble, era parte integrante della teoria ed era confermata dai dati di Slipher e di Hubble. Nel 1931 Lemaître andò oltre e suggerì che l'evidente espansione del cosmo necessita di una sua contrazione andando indietro nel tempo, continuando fino a quando esso non si può più contrarre ulteriormente, concentrando tutta la massa dell'universo in un volume quasi nullo, del diametro della lunghezza di Planck, detto da Lemaître "l'atomo primitivo". Il nome "atomo" è da intendersi in senso etimologico come un riferimento all'indivisibilità di questo volume, prima del quale lo spazio e il tempo, ovvero lo Spaziotempo della teoria della relatività, non esistono. Nel 1929 Hubble pubblicò la relazione tra la distanza di una galassia e la sua velocità di allontanamento formulando quella che oggi è conosciuta come legge di Hubble. Per spiegare le osservazioni di Hubble negli anni trenta furono proposte altre idee, note come cosmologie non standardcome per esempio il modello di Milne, l'universo oscillante, ideato originariamente da Friedmann e supportato da Einstein e da Richard Tolman, e l'ipotesi della luce stanca di Fritz Zwicky. Dopo la seconda guerra mondiale emersero due differenti teorie cosmologiche: La prima era la teoria dello stato stazionario di Fred Hoyle, in base alla quale nuova materia doveva essere creata per compensare l'espansione. In questo modello l'universo è approssimativamente lo stesso in ogni istante di tempo. L'altra è la teoria del Big Bang di Georges Lemaître, supportata e sviluppata da George Gamow che nel 1948 assieme a Ralph Alpher introdusse il concetto di nucleosintesi. Questa pubblicazione segnò l'inizio della cosmologia del Big Bang come scienza quantitativa. Sempre Alpher, con Robert Herman, ipotizzò nello stesso anno l'esistenza di una radiazione cosmica di fondo.


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



 
Il ciclo solare (o ciclo dell'attività magnetica solare) è il "motore" dinamico e la sorgente energetica alla base di tutti i fenomeni solari. L'attività solare viene misurata in base al numero di macchie solari che compaiono in maniera ciclica e più o meno intensa sulla superficie solare. Quando la superficie solare mostra un ampio numero di macchie, il Sole sta attraversando una fase di maggior attività e emette maggior energia nello spazio circostante. Il numero medio di macchie solari presenti sul Sole non è costante, ma varia tra periodi di minimo e di massimo. Il ciclo solare è il periodo, lungo in media 11 anni, che intercorre tra un periodo di minimo (o massimo) dell'attività solare e il successivo. La lunghezza del periodo non è strettamente regolare, ma può variare tra i 10 e i 12 anni. Durante il periodo di minimo dell'attività possono passare anche settimane intere senza che sia visibile alcuna macchia sul disco del Sole, mentre durante il massimo è possibile osservare la presenza contemporanea di diversi grandi gruppi di macchie. Questo ciclo nella variazione del numero delle macchie solari venne intuito per primo dall'astronomo danese Christian Pedersen Horrebow ma il fenomeno fu riconosciuto solo nel 1845 sulla base delle osservazioni, estese su decine di anni, compiute dall'astrofilo tedesco Heinrich Schwabe. Il ciclo venne poi esaminato in maniera più sistematica negli anni 50 dell'Ottocento dall'astronomo svizzero Rudolf Wolf, che introdusse il numero di Wolf per la caratterizzazione dell'attività solare. Questo numero viene calcolato moltiplicando per 10 il numero di gruppi di macchie presenti sul disco solare aggiungendovi poi il numero di macchie presenti in tutti i gruppi. Questo numero viene poi rinormalizzato per tenere conto delle differenti prestazioni degli strumenti utilizzati dai vari osservatori. L'attività solare si manifesta in svariati modi e oltre alla variazione del numero di macchie solari, molti fenomeni osservabili del sole manifestano variazioni cicliche undecennali, tra cui la frequenza di brillamenti solari, espulsioni di massa coronali, come pure la frequenza di aurore sulla Terra.
 


SIAMO FIGLI DELLE STELLE
 
Nel lontano 1977 il cantante Alan Sorrenti (Fig.1) scrisse una canzone intitolata “Siamo figli delle stelle” che riscosse un notevole successo in Italia ed all’estero. Poi, nell’anno 2010, i “Figli delle Stelle” divenne un film, brillantemente diretto dal regista Lucio Pellegrini. Ma, al di là del successo canoro e cinematografico, la frase “Figli delle Stelle” ci suggerisce che anche noi siamo stati generati dalle stelle; e più precisamente da polvere di stelle, perché è stabilito che la maggior parte degli elementi essenziali per la vita si siano formati nelle stelle. Così come dice Sten Hasselquist (Fig.2) della New Mexico State University “Per la prima volta possiamo studiare la distribuzione di elementi nella nostra galassia. Gli elementi che misuriamo includono gli atomi che costituiscono il 97% della massa del corpo umano”. I nuovi risultati provengono da un catalogo di oltre 150.000 stelle; per ogni stella viene riportata la quantità di ognuno di quasi due dozzine di elementi chimici. Il catalogo include i cosiddetti elementi di chimica organica CHNOPS, cioè: Carbonio (C), Idrogeno (H), Azoto (N), Ossigeno (O), Fosforo (P) e Zolfo (S), i mattoni fondamentali della vita sulla Terra. Gli astronomi della Sloan Digital Sky Survey hanno realizzato queste osservazioni utilizzando lo spettrografo APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment, (Fig.3) sullo Sloan Foundation Telescope in New Mexico.


Lo spettrografo raccoglie luce nel vicino infrarosso e la disperde, come un prisma, per rivelare firme di differenti elementi nell’atmosfera delle stelle. Infatti, il risultato dell’osservazione di oltre 200.000 stelle osservate da APOGEE coincide perfettamente con il campione di stelle osservate dalla sonda Kepler. Ebbene lo studio si basa su 90 stelle di Kepler, intorno alle quali orbitano pianeti rocciosi, osservate anche da APOGEE. La compilazione del nuovo catalogo aiuta gli astronomi a comprendere meglio l’origine e la struttura della nostra galassia, ma evidenzia anche una chiara connessione tra uomo e cielo. Come disse il famoso astronomo Carl Sagan “we are made of starstuff” (siamo fatti di materia stellare). Molti degli atomi che costituiscono il nostro corpo sono stati creati in un lontano passato all’interno delle stelle; e quegli atomi hanno compiuto lunghi viaggi da quelle antiche stelle fino a noi. Mentre gli umani hanno una massa formata per il 65% di ossigeno, il quale conta per meno dell’1% della massa di tutti gli elementi nello spazio. Le stelle sono costituite principalmente di idrogeno, ma piccole quantità di elementi più pesanti, come ad esempio l’ossigeno, possono essere rilevate nelle stelle analizzando il loro spettro. Con questa ricerca, APOGEE ha trovato una quantità maggiore di questi elementi pesanti nelle regioni interne della galassia. Le stelle più vicine al centro galattico sono tendenzialmente più vecchie e ciò significa che una quantità maggiore di elementi fondamentali per la vita sono stati sintetizzati prima in quelle zone che in quelle esterne. Jon Bird (Fig.4) della Vanderbilt University spiega che “Questi dati saranno utili per progredire nella comprensione dell’evoluzione galattica, via via che vengono realizzate simulazioni più dettagliate della formazione della nostra galassia, che richiedono dati più complessi da confrontare”. “È una storia di grande interesse umano il fatto che ora siamo in grado di mappare l’abbondanza di tutti i principali elementi trovati nel corpo umano in centinaia di migliaia di stelle nella Via Lattea”, ha detto Jennifer Johnson dell’Ohio State University. “Questo ci permette di circoscrivere quando e dove nella nostra galassia la vita abbia avuto gli elementi necessari per evolversi”.


Pertanto, è facile capire che, se gli elementi chimici delle stelle hanno permesso la nostra genesi, è facile supporre che tale possibilità può essere avvenuta anche su altri pianeti extrasolari. Noi ipotizziamo il “come”, ma non conosciamo il “quando”. Le distanze abissali e le nostre capacità, non ci permettono di raggiungere luoghi dove, eventualmente possa essersi formata la vita. Non ci resta che attendere la possibilità che, un giorno, l’Homo Tecnologicus riesca a realizzare la possibilità di poter raggiungere mondi lontani (Fig.5).
 
                                                                       Dott. Giovanni Lorusso (IK0ELN)
Attività solare e variazioni del clima terrestre. Da sempre la comunità scientifica ha riconosciuto nel Sole l'elemento che fornisce la quasi totalità dell'energia che muove le dinamiche climatiche terrestri (venti, piogge, correnti oceaniche, movimenti delle nuvole e delle masse d'aria...) Più complicato è stato trovare quanto e come l'attività del Sole influisca oggi sulle variazioni del clima terrestre. Fino a qualche anno fa la quasi totalità della comunità scientifica internazionale, sulla base della ricostruzione del clima da parte dei modelli, aveva maturato la convinzione che da sole le variazioni più o meno periodiche nella intensità della radiazione solare, non riuscirebbero a giustificare il forte riscaldamento attuale perché al più potevano provocare fluttuazioni di non più di 0.2 °C nel clima terrestre nell'arco di qualche decennio. Tuttavia oggigiorno molti studiosi fanno notare che l'influenza del Sole sul clima della Terra si esplica, non tanto attraverso le fluttuazioni – modeste - della quantità di energia solare in arrivo sul pianeta, quanto piuttosto attraverso un meccanismo più complesso legato all'attività solare. L'attività del Sole, infatti, viene misurata non in base alla quantità di energia irradiata nello spazio dalla nostra stella ma quanto piuttosto dal numero di macchie solari (Sunspot Number) che compaiono sulla sua superficie e che raggiungono un valore massimo ogni 11-12 anni. Approfonditi studi portati a termine nel 2009 da scienziati statunitensi e tedeschi del National Center for Atmospheric Research (NCAR) a Boulder, Colorado, avvalendosi di più di un secolo di osservazioni meteorologiche e delle tecnologie più avanzate attualmente disponibili, hanno costruito un modello che ipotizza tale legame tra attività solare e fluttuazione del clima terrestre, producendo una simulazione volta a riprodurre la complessa interazione tra la radiazione solare, l'atmosfera e l'oceano. I risultati degli studi, pubblicati sul Journal of Climate e su Science, dimostrano come in questo modello anche un piccolo aumento di attività solare influenza in maniera determinante l'area tropicale e le precipitazioni di tutto il globo terrestre. In particolare gli effetti di una maggiore attività solare si fanno sentire in maniera forte nel riscaldamento della troposfera tropicale (dove aumenta la quantità di ozono prodotta dai raggi UVA), nell'aumento della forza dei venti alisei, nell'aumento dell'evaporazione nella zona equatoriale e nell'aumento dell'annuvolamento e delle precipitazioni. Lo studio rileva come ci sia una indubbia associazione fra il periodico picco dell'attività solare e lo schema delle precipitazioni e della temperatura superficiale delle acque del Pacifico. Il modello messo a punto dai ricercatori mostra anche le influenze che i picchi solari hanno con due importanti fenomeni collegati al clima: La Niña e El Niño che sono originati da eventi associati ai cambiamenti nella temperatura delle acque superficiali del Pacifico orientale. In particolare, l'attività solare risulta influire su La Niña e El Niño, rafforzandoli o contrastandoli. Molti climatologi ritengono che, al fine di comprendere meglio i meccanismi legati ai cambiamenti climatici e per rendere più affidabile gli scenari climatici futuri, tali studi siano importanti per capire la base naturale della variabilità climatica e per comprendere come la variabilità climatica naturale, in tempi diversi, sia significativamente influenzata dal sole.
 
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