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Astrophysics, cosmology, fundamental physics, and the occasional personal ramblings - with a pop culture flair.

Amedeo Balbi
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  • January 15, 2011
  • 06:55 AM
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I primi risultati di Planck

by Amedeo Balbi in Keplero

Arrivo buon ultimo a raccontarvi dei primi risultati scientifici di Planck, che sono apparsi all'inizio della settimana e di cui, a questo punto, avrete senz'altro letto abbondantemente in giro. Essendo coinvolto personalmente nella faccenda, ho procrastinato la scrittura del post: un po' per mancanza di tempo, un po' perché volevo scrivere chissà cosa. In ogni caso, eccoci qua.

I 25 articoli spediti ad Astronomy and Astrophysics descrivono la missione nel suo complesso (come è stata progettata, come procede, e come vengono analizzati i dati) e il suo primo prodotto scientifico: l'Early Release Compact Source Catalogue (ERCSC), ovvero un catalogo di sorgenti astrofisiche compatte che non sono il principale obiettivo delle osservazioni, ma qualcosa che si frappone fra il telescopio e la lontanissima radiazione cosmica di fondo — l'immagine dell'universo primordiale che Planck sta provando a ricostruire con un dettaglio mai raggiunto prima. Da queste parti lo abbiamo ripetuto in abbondanza: per ora, stiamo sfruttando una minima parte del potenziale scientifico di Planck. E anche se l'ERCSC è un passo importante verso i risultati finali, siamo ancora all'inizio. In pratica, come dice il mio collega Charles Lawrence, stiamo guardando i moscerini sul parabrezza.


Ma sono moscerini importanti. Quello fatto da Planck è un catalogo che copre tutto il cielo, a nove frequenze diverse: e dentro ci si trovano, ad esempio, galassie antichissime, avvolte in mantelli di polvere, dentro le quali si formano stelle a un ritmo molto più alto di quello dell'universo attuale; oppure giganteschi ammassi o super-ammassi di galassie; o, ancora, agglomerati di polvere fredda sparsi nella nostra galassia. Tutti questi dati potranno aiutare gli astrofisici a comprendere meglio la formazione di strutture e di stelle nell'universo, oppure a chiarire i meccanismi attraverso cui la polvere galattica irradia onde elettromagnetiche in modo anomalo rispetto alle previsioni dei modelli attuali.

Adesso, ci aspettano altri due anni di lavoro prima dei risultati finali, quando Planck ci dirà cosa è successo nei primi istanti di vita dell'universo. Nel frattempo, non è escluso che ci siano altri assaggi.

[The Planck Collaboration (2011). Planck Early Results: The Planck mission. Astronomy and Astrophysics DOI: http://arxiv.org/abs/1101.2022]

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  • January 26, 2011
  • 09:01 AM
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Si fa presto a dire galassia

by Amedeo Balbi in Keplero

Tutti quanti (anche io), quando devono spiegare con parole semplici cosa sia una galassia, dicono che è un insieme di (tante) stelle, legate dalla forza di gravità. Come per tutti i criteri di classificazione, però, è facile trovare un contro-esempio che manda tutto all'aria. Un ammasso globulare è un insieme di milioni di stelle legate dalla forza di gravità, ma non è ritenuto una galassia.

Penserete che questa ambiguità sia dovuta unicamente all'aver semplificato le cose per raccontarle a tutti, e che gli astronomi abbiano infallibili criteri per dirimere la questione. E invece salta fuori che i primi a non avere le idee completamente chiare sono proprio loro. Esistono aggregati di stelle, compatti, sferoidali e poco luminosi, che somigliano ad ammassi globulari ma, al contrario di questi, non si trovano all'interno di altre galassie. Potrebbero essere quindi considerati galassie a loro volta, sebbene di un tipo nuovo. Oppure no.

Questi oggetti sono gli ornitorinchi dell'astrofisica.

Per trovare una definizione di galassia soddisfacente, recentemente c'è stato chi ha proposto questi cinque criteri (in aggiunta a quello ovvio di "tante stelle legate dalla gravità"):

Le stelle devono essere di tipo diverso;
Il sistema deve essere stabile (questo è un punto un po' tecnico, ma semplificando si può dire che una galassia deve aver raggiunto uno stato in cui è solo la gravità, e non le collisioni, a stabilire la traiettoria delle stelle); 
Deve avere un raggio più grande di circa 300 anni luce;
Deve avere altri sistemi stellari come satelliti;
Deve contenere materia oscura (una materia di tipo sconosciuto e non direttamente osservabile, che fa da collante gravitazionale nelle strutture più grandi osservate nell'universo - come immaginerete, non sarà facilissimo capire quando il criterio è soddisfatto).
Questi criteri eliminerebbero molti oggetti compatti (ma non tutti) dal novero delle galassie. Ma le classificazioni sono sempre arbitrarie, e resteranno zone grigie. 
Comunque, in un impeto di democrazia partecipativa (e per evitare i mal di pancia che hanno accompagnato — in un caso analogo di frenesia classificatoria — l'espulsione di Plutone dal club dei pianeti del sistema solare), gli autori hanno pensato bene di mettere in piedi un sondaggio, aperto a tutti, per selezionare i criteri preferiti (o trovarne altri). Si vota qua.

[Duncan Forbes, Pavel Kroupa (2011). What is a Galaxy? Cast your vote here... ArXiv DOI: http://arxiv.org/abs/1101.3309]

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  • May 26, 2011
  • 05:16 AM
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Guarda, un buco nero!

by Amedeo Balbi in Keplero

Se un buco nero è, per definizione, nero, come si fa a sapere che c'è? Come tutto ciò che c'è di oscuro nell'universo, anche un buco nero non può evitare di lasciare tracce intorno a sé. Dove c'è massa (o energia) c'è gravità, e la gravità si fa sentire: e quanto a gravità, un buco nero non è secondo a nessuno.

Prendiamo il caso di questa apparentemente innocua galassia ellitica a circa 12 milioni di anni luce da noi.



Credit: Capella Observatory
Si chiama NGC 5128, e se osserviamo la luce che emette non notiamo niente di particolare. La cosa si fa più interessante se sovrapponiamo una mappa delle onde radio (in blu) e dei raggi X (in arancione) emessi dalla stessa galassia:



 Credit: ESO/WFI (visible); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (microwave); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (X-ray) 
Queste emissioni sono potentissime. Tanto potenti che, se si osserva il cielo nella banda radio, NGC 5128 è una delle sorgenti più intense, e si è guadagnata un nome tutto suo: Centaurus A.

Ma cosa sono, allora, questi formidabili getti che si sprigionano dal nucleo della galassia? Quando gli astronomi hanno provato a dare conto di questa e di altre osservazioni simili, hanno concluso che l'unica spiegazione fisica plausibile è che essi siano dovuti alla frenetica caduta di grandi quantità di materia verso un buco nero nascosto nel centro della galassia.

Di recente, nuove osservazioni sono riuscite a catturare dettagli ancora più ravvicinati dell'emissione che scaturisce dal nucleo di Centarus A: e, in questo modo, a dare un'idea ancora più precisa della presenza di un buco nero supermassiccio:



Credit: NASA/TANAMI/Müller et al.
Ingrandite per guardare meglio l'immagine, e occhio alle etichette che danno un'idea della scala di distanze: i getti nell'immagine a sinistra si estendono per centinaia di migliaia di anni luce, mentre a destra si vedono dettagli molto più piccoli (fino a una quindicina di giorni luce (!)). Piccoli al punto che si riesce a individuare la probabile posizione della regione ultracompatta in cui è concentrata la massa del buco nero, pari a una cinquantina di milioni di volte quella del nostra Sole.



C. Müller et al. (2011). Dual-frequency VLBI study of Centaurus A on sub-parsec scales A&A arXiv: 1104.0804v1

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  • July 25, 2011
  • 07:47 AM
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Quanto è rara l'origine della vita?

by Amedeo Balbi in Keplero

Uno degli argomenti che mi trovo ripetutamente a mettere in discussione è quello secondo cui, dato che nella nostra galassia ci sono centinaia di miliardi di stelle, la probabilità di trovare altre forme di vita fuori della Terra sarebbe molto alta. Non è necessariamente vero: è una fallacia statistica, perché non sappiamo a priori quale sia la probabilità dell'origine della vita (abbiamo un solo caso di studio, la Terra) e perché ci sono correlazioni non banali tra alcune variabili in gioco: per esempio proprio tra il numero di stelle di sequenza principale nella galassia e il tempo trascorso dal big bang, tempo che a sua volta è sicuramente correlato con quello necessario all'origine della vita, anche se non sappiamo dettagliatamente come (basti pensare al fatto che la vita come la conosciamo ha bisogno di carbonio, che non appare nell'universo fino a quando non viene prodotto all'interno delle stelle).

Un altro argomento fallace, ma spesso usato acriticamente dagli ottimisti, è quello secondo cui, dal momento che sulla Terra l'origine della vita è stata molto rapida, allora deve esserlo stata anche altrove. Se si affronta correttamente il problema dal punto di vista statistico, come hanno fatto gli autori di questo articolo, si può invece arrivare alla conclusione che il rapido emergere della vita sulla Terra non è incompatibile con una probabilità molto bassa che la vita sia frequente nella galassia.

Lo spettro che aleggia sopra tutte le stime eccessivamente ottimistiche della probabilità che esistano altre forme di vita, è quello "antropico": è infatti ovvio che noi ci troviamo su un pianeta dove la vita ha avuto origine. Ma dobbiamo stare molto attenti a trarre da questo conclusioni affrettate: sarebbe come credere che è facile vincere alla lotteria solo perché noi siamo quelli che hanno comprato il biglietto vincente.

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David S. Spiegel & Edwin L. Turner (2011). Life might be rare despite its early emergence on Earth: a Bayesian analysis of the probability of abiogenesis submitted to PNAS arXiv: 1107.3835v1

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  • May 21, 2011
  • 04:41 AM
  • 303 views

Pianeti a zonzo

by Amedeo Balbi in Keplero



Image credit: NASA/JPL-Caltech

Che nella nostra galassia ci siano un sacco di oggetti poco visibili è cosa abbastanza ovvia. Pianeti giganti, stelle mancate: roba piuttosto massiccia, ma difficile da osservare. Ma gli astronomi - sempre pieni di risorse - hanno pensato a sistemi raffinati per stanarli.

Per esempio, usare l'effetto di lente gravitazionale: lo ha scoperto Einstein, tanto per cambiare, e si basa sul fatto che la traiettoria della luce curva passando in prossimità di una massa. Quindi, se uno di questi corpi celesti poco visibili passa davanti a una stella, la luce della stella viene amplificata per un piccolo intervallo di tempo. Tenendo sott'occhio tante stelle per un po', uno può provare a farsi un'idea di quanti oggetti oscuri ci siano in giro.

Usando questa tecnica salta fuori, secondo uno studio pubblicato ieri su Nature, che ci sono un sacco di pianeti di questo tipo - grandi come o più di Giove - in giro per la Via Lattea. E dico in giro in senso più o meno letterale: pianeti che non sono legati a una stella, ma navigano sperduti: espulsi dalla loro orbita in un sistema planetario, o formatisi per conto loro? Non si sa con certezza. Dovranno provare a capirlo quelli che studiano la formazione di stelle e pianeti.

La cosa sorprendente è che queste stime sembrano implicare che esistano più pianeti di questo tipo che stelle in tutta la Galassia. Sono tanti. Centinaia di miliardi di pianeti a zonzo.

Ora, immagino che qualcuno si starà chiedendo: tutti questi pianeti non potrebbero bastare a risolvere il problema della materia oscura? No. C'è stato un periodo, anni fa, in cui si sperava che la massa che non si riusciva a osservare fosse spiegabile con la presenza di molti oggetti compatti (ribattezzati MACHO - ovvero MAssive Compact Halo Object) nelle galassie. Ma la cosa non funziona (per inciso, ne parlo nel capitolo 7 del libro).

Oggi sappiamo con grande precisione - e da varie osservazioni indipendenti - quanta materia di tipo atomico è presente nell'universo: non più del 5% del totale. E non c'è verso: possono nascondersi come vogliono, ma stelle deboli e pianeti giganti sono pur sempre fatti di atomi. Sappiamo già che non ne troveremo mai abbastanza per dare conto di tutta la materia che sfugge alla vista.



Sumi, T. et al (2011). Unbound or distant planetary mass population detected by gravitational microlensing Nature, 473 (7347), 349-352 DOI: 10.1038/nature10092

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  • July 13, 2011
  • 02:34 PM
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Chi ha scoperto l'espansione dell'universo?

by Amedeo Balbi in Keplero

Chi ha scoperto l'espansione dell'universo? La domanda è per certi versi oziosa, dal momento che nella scienza il progresso di solito avviene in modo piuttosto confuso e i contributi decisivi sono condivisi tra più di uno scienziato. Resta il fatto che, se non altro per esigenze di semplificazione, quando si racconta la storia della cosmologia moderna una risposta bisogna pur darla.

Quello che è certo è che la scoperta dell'espansione dell'universo non è da attribuire a Edwin Hubble. Negli anni Venti del secolo scorso, l'astronomo americano fece due osservazioni fondamentali, a cui viene fatta solitamente risalire la nascita della cosmologia moderna: determinò la distanza della galassia M31 in Andromeda (all'epoca ancora chiamata genericamente "nebulosa"), e stabilì che esisteva una relazione lineare tra la velocità di allontanamento delle galassie e la loro distanza. La prima osservazione sancì l'esistenza di altre galassie oltre alla nostra Via Lattea, dando il via all'astronomia extra-galattica e stabilendo che l'universo era ben più grande di quanto fino ad allora sospettato. La seconda osservazione era puramente empirica: nonostante sia stata usata, in seguito, per supportare i modelli di universo in espansione, non "scopriva" l'espansione. Nel suo famoso articolo del 1929 (intitolato semplicemente A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae Hubble si limita a illustrare le sue osservazioni, lasciando ad altri il compito di interpretarle. In effetti, neanche il fatto che le galassie si allontanavano fu scoperto da Hubble: era noto già dal 1912, sebbene all'epoca non si sapesse che quelle nebulose in movimento fossero altre galassie, esterne alla nostra.

A chi va dato, dunque, il credito dell'idea che l'universo si espande? È difficile dare una risposta secca. Harry Nussbaumer e Lydia Bieri riassumono i punti fermi in questo articolo (che è la sintesi del loro libro Discovering the Expanding Universe), largamente condivisi da chi ha studiato la materia. Ciascuno può provare a farsi un'idea, tenendo presenti tutti i fattori in gioco. Come già sottolineato da Kragh e Smith qualche anno fa (Who discovered the expanding universe?) la risposta finale dipende anche da cosa si intende per scoperta. La persona che per prima sviluppò il necessario modello teorico e interpretò correttamente le osservazioni fu George Lemaitre: da questo punto di vista egli è il candidato più plausibile come scopritore dell'espansione, sebbene non fu, in termini pratici, colui che fece le osservazioni. (C'è, a margine, il ben noto giallo della sparizione, nella traduzione inglese dell'articolo di Lemaitre, del riferimento a quella che in seguito divenne nota come "costante di Hubble": questione sulle cui cause ci si interroga da anni e che ha dato vita a diverse interpretazioni, di cui potete trovare un paio di esempi qui e qui.)

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Harry Nussbaumer, & Lydia Bieri (2011). Who discovered the expanding universe? arXiv:1107.2281v1

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Harry Nussbaumer, & Lydia Bieri. (2011) Who discovered the expanding universe?. submitted. arXiv: 1107.2281v1

  • January 4, 2012
  • 09:14 AM
  • 183 views

Firmato: Stephen Hawking

by Amedeo Balbi in Keplero

Tra qualche giorno, Stephen Hawking compirà 70 anni. Ci sarà una conferenza a Cambridge in suo onore (visibile anche in streaming) e molte altre occasioni per celebrare uno dei cosmologi più conosciuti tra il grande pubblico.

Quello che forse non tutti sanno è che la firma di Hawking non è apparsa solo su articoli scientifici e libri divulgativi, ma è stata ritrovata impressa persino nel plasma caldo che pervadeva l'universo appena nato. Se guardate bene la mappa delle fluttuazioni di temperatura della radiazione cosmica di fondo osservata qualche anno fa dal satellite WMAP, infatti, potete vedere chiaramente le iniziali dello scienziato (cliccate sull'immagine per ingrandire):




Un falso? Un trucco? No, tutto vero: l'immagine è quella effettivamente ottenuta dal satellite della NASA ed è pubblicata in un articolo apparso su The Astrophysical Journal. Ora, però, prima che Voyager si precipiti a costruire una puntata intorno alla faccenda (sempre che non l'abbia già fatto), sarà meglio spiegare. E, anticipando la domanda del conduttore della trasmissione, diamo la risposta: sì, è solo una coincidenza. Ve lo faccio spiegare direttamente dal team di WMAP:

"Le iniziali «S» e «H» sono all'incirca della stessa dimensione e stile, e entrambe le lettere sono allineate ordinatamente lungo una linea di latitudine galattica fissata. Un calcolo mostrerebbe che la probabilità di questa particolare evenienza è trascurabilmente piccola. Eppure, questo evento a bassissima probabilità non può essere usato a supporto di una cosmologia non-standard. È chiaro che la selezione combinata della ricerca di queste particolari iniziali, e del loro allineamento e posizione, sono tutte scelte a posteriori. Un insieme di dati ricco, come quello di WMAP, può essere analizzato in molti modi. Eventi a bassa probabilità avvengono di sicuro. Assegnare a posteriori una verosimiglianza a un particolare evento, specialmente quando la sua identificazione è "ottimizzata" per il massimo effetto attraverso la scelta dell'analisi, non porta a una valutazione equa e non distorta."
In pratica, siamo di fronte di un classico caso di pareidolia, un fenomeno a cui gli esseri umani sono particolarmente soggetti. Il caso delle iniziali di Hawking è innocuo ma, come sottolineato nello stesso articolo, bisogna andarci coi piedi di piombo quando la ricerca di strutture particolari in immagini di questo tipo viene usata per selezionare modelli cosmologici o per evidenziare possibili anomalie nei dati.

In ogni caso: buon compleanno, SH.

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Bennett, C., Hill, R., Hinshaw, G., Larson, D., Smith, K., Dunkley, J., Gold, B., Halpern, M., Jarosik, N., Kogut, A., Komatsu, E., Limon, M., Meyer, S., Nolta, M., Odegard, N., Page, L., Spergel, D., Tucker, G., Weiland, J., Wollack, E., & Wright, E. (2011). Seven-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Are There Cosmic Microwave Background Anomalies? The Astrophysical Journal Supplement Series, 192 (2) DOI: 10.1088/0067-0049/192/2/17

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Bennett, C., Hill, R., Hinshaw, G., Larson, D., Smith, K., Dunkley, J., Gold, B., Halpern, M., Jarosik, N., Kogut, A.... (2011) Seven-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Are There Cosmic Microwave Background Anomalies?. The Astrophysical Journal Supplement Series, 192(2), 17. DOI: 10.1088/0067-0049/192/2/17  

  • April 11, 2012
  • 05:56 AM
  • 141 views

La materia oscura dentro di noi

by Amedeo Balbi in Keplero


Se l'universo è fatto per due terzi di materia oscura - come abbiamo ragione di credere - in questo momento io, voi, e tutto quello che ci circonda, siamo immersi in un via vai di particelle sconosciute, particelle che interagiscono con il resto della materia solo attraverso la forza di gravità e la forza nucleare debole (che si chiama debole per una ragione molto precisa: è debole). Il che significa che non ce ne rendiamo conto. Le particelle attraversano i nostri corpi, i muri, l'intero pianeta, e continuano per la loro strada praticamente indisturbate. Sono tante, ma non si vedono: si pensa che ce ne sia un alone gigantesco che avvolge tutta la nostra galassia, e che in realtà sia proprio questo alone invisibile, attraverso la sua gravità, a tenerla unita. 



Naturalmente, se il passaggio di queste particelle non lasciasse proprio nessuna traccia, non avremmo speranze di rivelarne direttamente l'esistenza. Ma le cose non stanno proprio così. Possiamo supporre che, di tanto in tanto, una di queste particelle passi abbastanza vicino al nucleo di un atomo da dargli un colpetto. E allora, se osserviamo attentamente molti atomi per molto tempo, facendo molto silenzio, magari possiamo accorgerci del colpetto, e capire che da quelle parti è passata una particella di materia oscura. È raro, ma può succedere. È per questo che i fisici costruiscono grossi rivelatori sotto terra, come al Gran Sasso, e si mettono pazientemente in attesa che succeda qualcosa. C'è in ballo un Nobel. 



Vabbe'. Ma uno può chiedersi: se queste particelle sono dappertutto, e passano anche attraverso i nostri corpi, non può capitare che il colpetto lo diano proprio al nucleo di un atomo della nostra milza o di una tibia o del cervello? Me lo sono chiesto spesso, e non mi sono mai messo lì a fare i conti (ma figurati), e invece avrei dovuto, perché se lo avessi fatto avrei potuto scriverci un articolo come questo, da cui viene fuori che la cosa non è così rara come uno potrebbe pensare. E insomma, viene fuori che nel corpo di un essere umano di massa media (70 kg) possono capitare in media dai cinque ai centomila urti all'anno tra particelle di materia oscura e atomi (soprattutto di ossigeno), a seconda di quale modello si ipotizza per la materia oscura. Il che significa fino a un urto al minuto. Mica poco.



(Mentre scrivevo questa roba, ho cominciato a sentirmi formicolare.)



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Katherine Freese, & Christopher Savage (2012). Dark Matter collisions with the Human Body. ArXiv: 1204.1339v1



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Katherine Freese, & Christopher Savage. (2012) Dark Matter collisions with the Human Body. preprint. arXiv: 1204.1339v1

  • May 8, 2012
  • 04:38 AM
  • 121 views

L'universo ha avuto un'origine?

by Amedeo Balbi in Keplero

Un paio di settimane fa è apparso su ArXiv un articolo di Audrey Mithani e Alexander Vilenkin intitolato "Did the universe have a beginning?". Chiedersi se l'universo abbia avuto un inizio oppure esista da sempre è interessante - anche se a mio parere le implicazioni filosofiche e teologiche della questione sono sopravvalutate, come ho provato a spiegare in altre occasioni. Nel modello classico del big bang il tempo e lo spazio hanno origine in un preciso istante nel passato: ma questo scenario presenta dei problemi, tanto per cominciare la presenza di una singolarità iniziale - ovvero uno stato fisico descritto da parametri che assumono valori infiniti. E questa non è una bella cosa.

Per fortuna, la visione moderna è più sofisticata: ci limitiamo a descrivere l'evoluzione dell'universo osservabile a partire da uno stato di energia estremamente grande, ma non infinita, avvenuto circa 13,7 miliardi di anni fa (cosa di cui abbiamo prove sperimentali), e tutto fila liscio da quel momento in poi. Resta però da capire cosa abbia portato l'universo ad assumere proprio quello stato iniziale. Per rispondere a questa domanda sono state proposte varie ipotesi. Quella comunemente accettata è che la condizione di partenza sia stata preparata da una precedente fase di durata brevissima, chiamata inflazione. Secondo i modelli teorici, l'inflazione avviene in modo naturale a partire da uno stato preesistente che i fisici chiamano "vuoto" e che può essere assimilato concettualmente all'assenza di materia (ma attenti a non confonderlo con il nulla).

Il meccanismo che fa scaturire l'inflazione dal vuoto è talmente logico che si è giunti a concludere che una cosa del genere possa addirittura essere avvenuta non una ma innumerevoli volte, dando luogo alla cosiddetta inflazione eterna. Secondo questo scenario, il nostro universo sarebbe solo una delle tante manifestazioni "locali" di un fenomeno molto comune - una "bolla" di spaziotempo in espansione da un tempo finito - ma il "vero" universo potrebbe esistere da sempre. Un altro scenario che prevede che l'universo esista da sempre è quello ciclico, in cui l'universo attraversa fasi di espansione seguite da un collasso, a cui fa seguito una nuova espansione, e così via (chiamatelo eterno ritorno, se vi piace Nietzsche). Insomma, per la cosmologia moderna il problema dell'origine del nostro universo può essere in qualche modo ridotto a un episodio nell'ambito di un contesto molto più ampio.

L'articolo di Mithani e Vilenkin dimostra però che, in realtà, nessun modello del genere può essere esteso a un tempo infinitamente lontano nel passato. In poche parole, quando provate a estrapolare indietro nel tempo l'evoluzione dell'universo, arrivate a un punto in cui non potete proseguire oltre. La dimostrazione di Mithani e Vilenkin è piuttosto tecnica, ma il succo è questo: nessuno dei modelli proposti per aggirare la questione dell'origine funziona quando si prova a spingerlo indietro a tempi arbitrariamente remoti. Naturalmente, questo non significa che non si possa inventare qualche altro modello che possa farlo, né che tutti questi modelli descrivano accuratamente quello che avviene nella realtà (sempre ammesso che abbia senso chiedersi cosa è avvenuto prima dell'origine del nostro universo, l'unico che possiamo investigare scientificamente).

In ogni caso, qualche giorno dopo è apparsa sempre su ArXiv una nota di Leonard Susskind che commenta lo studio di Mithani e Vilenkin e che sostanzialmente dice: ok, è vero, con quei modelli non potete andare indietro arbitrariamente; ma ai fini pratici, potete andare indietro talmente tanto che è come se l'universo fosse esistito da sempre (ovvero, nessuna osservazione potrà convincervi del contrario).

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Audrey Mithani & Alexander Vilenkin (2012). Did the universe have a beginning? preprint arXiv: 1204.4658v1

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Audrey Mithani, & Alexander Vilenkin. (2012) Did the universe have a beginning?. preprint. arXiv: 1204.4658v1

  • May 23, 2012
  • 04:02 PM
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Tranquilli, la materia oscura è ancora tra noi

by Amedeo Balbi in Keplero



ESO / L. Calçada


Ricordate quando vi ho raccontato che, in base a quello che crediamo di sapere su come è fatto l'universo, dovremmo essere immersi in un mare di particelle di materia oscura? Be', dopo una settimana esce un comunicato stampa dell'ESO che più o meno dice: non è vero niente. Cioè, non è che all'ESO abbiano letto il mio post: più semplicemente, un gruppo di astronomi, osservando il movimento di qualche centinaio di stelle in un raggio di 13 mila anni-luce intorno al Sole, ha concluso che il movimento non è compatibile con quello che ci si aspetterebbe in presenza di grandi quantità di materia oscura. (Ricordiamo che la materia oscura non si vede, quindi bisogna desumerne la presenza studiando l'effetto della sua gravità sulla materia visibile.) Secondo il primo autore dello studio:

"La quantità di massa che deriviamo si accorda bene con quello che vediamo - stelle, polvere e gas - nella regione intorno al Sole", dice il capo dell'equipe Christian Moni Bidin (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Cile). "Ma questo non lascia spazio per l'altro materiale - la materia oscura - che ci aspettavamo. I nostri calcoli mostrano che avrebbe dovuto apparire in modo molto chiaro nelle nostre misure. Ma non c'era proprio!".
Accidenti! Ma questo è "un duro colpo alle teorie sulla materia oscura"! Lo dice il titolo del comunicato stampa e lo hanno detto tutti quelli che hanno ripreso la notizia nei giorni seguenti. Roba forte, rivoluzionaria: e allora perché, mi chiederete, non ne ho parlato sul blog?

Semplice. Perché non è vero. Mi spiego meglio. Da un lato ci sono decenni di evidenze indipendenti che fanno pensare che la materia oscura ci sia. Dall'altro c'è uno studio che trova un risultato in apparente contraddizione con la presenza di materia oscura. Basta un singolo risultato a smentire tutti i risultati precedenti? Assolutamente no. La scienza non funziona così. Se c'è un risultato anomalo, d'accordo, lo si prende sul serio (sempre che venga da studiosi affidabili), ma poi si prova a capirlo meglio, e possibilmente a riprodurre le stesse conclusioni con una analisi indipendente. La storia dei neutrini dovrebbe aver insegnato qualcosa, o no?

Francamente sono sempre più annoiato, come lettore, dalle esagerazioni di molti comunicati stampa e dal copia-e-incolla a pioggia che ne segue. Fortunatamente, su questo blog non ho obblighi di nessun tipo, non devo inseguire la notizia, e posso prendermi il lusso di parlare solo di cose che mi convincono. Questa non era una di quelle, quindi ho aspettato.

E il tempo, a quanto pare, mi ha dato ragione. L'altro giorno è uscito un altro studio che mette seriamente in discussione le assunzioni del lavoro precedente, e quindi le sue conclusioni. Per la precisione:

"Mostriamo che il risultato non è corretto e che deriva dall'assunzione non valida che la velocità media azimutale dei traccianti stellari sia indipendente dal raggio galattocentrico a tutte le altezze [...] Usando l'approssimazione corretta [...] troviamo che i dati implicano una densità di materia oscura [...] completamente consistente con le stime standard di questa quantità."
Al di là del gergo tecnico, il succo dovrebbe essere chiaro per tutti. Come direbbero in un poliziesco americano: circolare prego, tutto a posto, non c'è niente da vedere.

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C. Moni Bidin, G. Carraro, R. A. Mendez, & R. Smith (2012). Kinematical and chemical vertical structure of the Galactic thick disk II. A lack of dark matter in the solar neighborhood preprint arXiv: 1204.3924v1
Jo Bovy, & Scott Tremaine (2012). On the local dark matter density preprint arXiv: 1205.4033v1





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