Identikit galattico con CO
Un team di ricercatori guidati da Claudia Cicone (dell’Inaf – Osservatorio astronomico di Brera) ha rilevato gli spettri della riga di emissione del monossido di carbonio in un campione di piccole ma vicine galassie, scoprendo che più le galassie sono massicce, formano stelle e sono ricche in metalli e più la riga del monossido di carbonio è brillante. In altri termini, il monossido di carbonio è diventato rivelatore di un centinaio di galassie poco massicce nell’Universo locale grazie al programma osservativo Allsmog (Apex Low-redshift Legacy Survey for MOlecular Gas). Il gruppo di scienziati guidati da Claudia Cicone ha rilevato gli spettri della riga di emissione del monossido di carbonio CO(2-1) di galassie piccole e vicine. Le analisi effettuate dal team Allsmog implementano le ricerche finora condotte studiando la presenza di gas molecolare freddo in questo campione di galassie già ben caratterizzate in termini di formazione stellare, massa stellare e metallicità (ovvero il contenuto di elementi “pesanti”). Allsmog è un programma osservativo dell’Eso, ideato da Jeff Wagg (Ska Organisation) per studiare il gas molecolare tramite la linea di emissione del monossido di carbonio con il telescopio Atacama Pathfinder Experiment (Apex), una collaborazione tra il Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), l’Onsala Space Observatory (Oso) e l’Eso, che si trova sulla piana di Chajnantor a 5000 metri di altitudine, nelle Ande Cilene. La vita operativa del telescopio è stata di recente prolungata di 5 anni e verrà utilizzato fino al 2022.
L’articolo “The final data release of ALLSMOG: a survey of CO in typical local low-M star-forming galaxies”, pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics, comprende osservazioni di 97 galassie, 88 delle quali studiate con Apex (durante più di 300 ore di osservazione dall’estate 2013 all’inverno 2015/2016) e 9 con il radiotelescopio dell’Istituto di radioastronomia millimetrica (Iram) a Pico Veleta, in Spagna (tra il 2014 e il 2015). La survey Allsmog è la prima grande campagna osservativa sistematica extragalattica di monossido di carbonio effettuata con il telescopio Apex.
«Abbiamo studiato la presenza della riga del monossido di carbonio in funzione delle varie proprietà delle galassie – spiega Claudia Cicone – e abbiamo trovato che l’intensità della riga di emissione dipende strettamente dalla massa stellare, dal tasso di formazione stellare e dalla metallicità:ovvero, più le galassie sono massicce, formano stelle e sono ricche in metalli e più la riga del monossido di carbonio è brillante. Viceversa, più sono piccole e povere in metalli e più è difficile riuscire ad osservare questa riga. Ci sono due fattori che possono rendere il monossido di carbonio così poco brillante nelle galassie poco massicce. In primo luogo, la quantità del gas molecolare: se c’è meno gas, questo si riflette in una luminosità del monossido di carbonio più bassa, e quindi in una riga più debole. In secondo luogo, il basso contenuto di metalli del mezzo (gas) interstellare di queste galassie potrebbe essere legato ad un basso contenuto di polvere, che fa sì che la molecola del monossido di carbonio sia più esposta alla radiazione ultravioletta delle stelle giovani e massicce. In questo caso i fotoni UV potrebbero aver distrutto gran parte del monossido di carbonio nel mezzo interstellare. Quindi il monossido di carbonio potrebbe essere poco luminoso non perché ci sia poco gas molecolare nella forma di H2, ma perché la molecola del monossido di carbonio (che usiamo come “tracciante” indiretto dell’H2) è poco abbondante nel mezzo interstellare. Utilizzando il nostro campione di galassie abbiamo trovato correlazioni molto strette tra la luminosità del monossido di carbonio e il tasso di formazione stellare, e poi tra la luminosità del monossido di carbonio e la massa stellare. I nostri dati mostrano che tutte le galassie star forming dell’Universo locale obbediscono alle stesse relazioni di scala tra gas molecolare e proprietà fisiche delle galassie. Lo studio di queste correlazioni è importante per “predire” il comportamento di galassie di cui abbiamo informazioni limitate, ad esempio per galassie molto lontane, e per calibrare e validare i modelli di formazione ed evoluzione delle galassie».
Perché usare cone target il gas molecolare freddo?
«La componente di gas freddo del mezzo interstellare ha un ruolo centrale nella formazione stellare e nella crescita ed evoluzione delle galassie. Nella maggior parte delle galassie presenti nell’Universo, il tasso di formazione stellare è regolato principalmente dalla quantità di gas freddo disponibile, in particolare dalla quantità di gas in forma molecolare. Ed è proprio dal collasso gravitazionale delle nubi molecolari che si formano nuove stelle. Il gas molecolare è dominato in massa dall’idrogeno molecolare (la molecola dell’H2), ma purtroppo, nella maggior parte delle sorgenti astrofisiche il gas molecolare ha una temperatura molto bassa (tra i 10 e i 50 gradi Kelvin) mentre le righe dell’H2 nell’infrarosso tracciano gas più caldo (a partire da circa 150 gradi Kelvin). Questo significa che nella maggior parte dei casi non possiamo usare l’H2 per misurare la massa totale di gas molecolare contenuta in una determinata sorgente astrofisica. Una molecola invece molto utile ai fini astrofisici è il monossido di carbonio (CO), la seconda molecola più abbondante dopo l’H2. Il monossido di carbonio emette transizioni (righe di emissione) particolarmente brillanti in quasi tutte le sorgenti astrofisiche che contengono gas molecolare, anche quelle più fredde. Per questo motivo le righe di emissione del monossido di carbonio, osservabili a lunghezze d’onda millimetriche e sub-millimetriche (dove, fortunatamente, l’atmosfera terrestre è abbastanza trasparente), sono tuttora il nostro metodo preferito per studiare le proprietà del gas molecolare nelle galassie».
Thales Alenia Space fornirà uno strumento Argos Neo per il dimostratore nanosatellitare Angels (Argos Neo on a Generic Economical and Light Satellite). Il satellite per questa missione dell’agenzia spaziale francese CNES è in fase di costruzione da parte di Nexeya. Argos Neo è uno strumento di raccolta dati in miniatura sviluppato da Thales Alenia Space come primo contraente insieme a Syrlinks, società produttrice di strumentazione per comunicazioni radio e geolocalizzazione, come sottocontraente principale. Lo scopo di Argos Neo è di dimostrare la capacità operativa di uno strumento in miniatura complesso che offra alte prestazioni su una piattaforma nanosatellitare. Gli strumenti Argos hanno stabilito lo standard globale per aiutarci a comprendere i cambiamenti climatici, migliorare le previsioni del tempo e degli oceani, proteggere la vegetazione e il mondo animale, monitorare le risorse idriche, gestire e proteggere gli ecosistemi marini e rintracciare i navigatori nel corso di regate a lungo raggio.
Componenti 3D nello Spazio. Accade da due anni che Thales Alenia Space spedisca in orbita componenti metalliche realizzate con produzione additiva (stampa 3D). Ben 79 da aprile 2015, quando sul satellite TurkmenAlemMonacoSat è stato montato il supporto per antenna in alluminio a stampa 3D, a cui si aggiungono 350 supporti dei tubi polimerici per i sistemi di propulsione chimica. Numeri raggiunti con il recente lancio dei satelliti Telkom 3S, SGDC e KOREASAT-7, oltre ai satelliti della costellazione Iridium Next. Da aprile 2015 tutti i satelliti per telecomunicazioni realizzati da Thales Alenia Space sono dotati di supporti per antenna a stampa 3-D leggeri e adatti per riflettori.A metà Gennaio 2017, in seguito al lancio di successo dei primi satelliti Iridium NEXT, Thales Alenia Space ha anche inviato in orbita satelliti con supporti dei tubi del sistema di propulsione, la prima applicazione di produzione termoplastica additiva per il lancio.
La produzione additiva apporta vantaggi concreti ai prodotti per lo spazio. Consente, ad esempio di progettare e produrre strutture mono-componente, contrariamente ad un approccio convenzionale che implica l’assemblaggio di diversi componenti per creare una struttura. Il risultato è una riduzione significativa in termini di peso, oltre a un risparmio sui costi. Il supporto per tubi mostra perfettamente la capacità di sostituire diversi componenti con una struttura mono-componente, grazie alla produzione additiva, introducendo al contempo nuove funzioni. La produzione additiva implica anche una maggior libertà di progettazione e l’assenza di attrezzatura, che la rende la tecnologia perfetta per componenti complessi – con curve, buchi o parti cave – che sono prodotti in volumi ridotti o una tantum. Su un totale di 79 componenti, 47 hanno design diversi e sono impiegati sui satelliti sopramenzionati, dove compiono 13 diverse funzioni (alcune di questi componenti sono varianti di progettazione per una specifica funzione). I supporti per tubo sono costruiti con un polimero e sono tutti identici, 35 di questi sono impiegati su ognuno dei dieci satelliti lanciati ad oggi.
Thales Alenia Space si concentra di solito sui materiali metallici per questo processo, inclusi alluminio e titanio. La tecnica impiegata più comune è la fusione laser (LBM) su un letto di polvere metallica. Uno dei diversi laser fonde progressivamente la polvere, strato a strato, in un’atmosfera controllata. Questa tecnologia richiede un livello di esperienza di altissimo livello al fine di avere il controllo delle diverse limitazioni della progettazione e delle impostazioni complesse della “stampante”. Produrre un componente può richiedere diverse ore o anche giorni di stampa continua.
I pianeti extrasolari finora scoperti sono oltre duemila, ma allo stato attuale delle conoscenze, analisi e osservazioni solo cinque di essi sarebbero in grado di ospitare la vita. Lo ha detto il Prof. Raffaele Gratton, dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, intervenuto all’Accademia dei Lincei per un seminario dedicato ai pianeti abitabili al di fuori del nostro sistema solare. “Da qualche anno abbiamo iniziato a scoprire pianeti sulla cui superficie vi possono essere condizioni adatte alla formazione di esseri viventi – spiega il Prof. Gratton nella presentazione alla conferenza – in particolare, alcune tra le stelle piu’ vicine hanno pianeti o addirittura più di uno che potrebbero ospitare la vita. Per alcuni di questi possiamo progettare studi approfonditi dell’atmosfera che potranno essere condotti con i grandi strumenti dell’astronomia del prossimo decennio: il James Webb Space Telescope della NASA, i nuovi giganteschi telescopi tra cui l’Extremely Large Telescope dell’European Southern Observatory, alla cui costruzione partecipano con ruolo rilevante astronomi e aziende italiane, e infine i nuovi progetti dell’European Space Agency. Sono passati poco più di venti anni – aggiunge l’astronomo – dalla scoperta del primo pianeta extrasolare. Grazie ad un fantastico sviluppo delle tecniche osservative e dei metodi di analisi, oggi i pianeti noti sono oltre 2000, rivelando una sorprendente varietà di caratteristiche”.
