Nuova forza oscura nell’universo

Uno spettro si aggira per l’Universo. Non è una metafora del tutto inappropriata: si tratta infatti di una forza sfuggente e misteriosa, finora mai osservata dagli scienziati, a cui sembra essere sottoposta soltanto la materia oscura. Il bizzarro annuncio arriva a seguito dello studio del Musket Ball Cluster, un enorme oggetto celeste che si trova nella costellazione del Cancro, a 5,23miliardi di anni luce dalla Terra. Precisamente, il Musket Ball Cluster è originato dall’urto di due ammassi galattici, ciascuno dei quali è a sua volta costituito da un insieme di galassie legate l’una con l’altra attraverso la forza di gravità. Autori della ricerca, che è stata presentata alla conferenza dell’American Astronomical Society il 7 gennaio, sono gli astronomi della University of California Davis, coordinati da William Dawson.

Gli scienziati sanno che le stelle visibili nelle galassie, messe insieme, costituiscono solo il 2% della massa totale del cluster. Un altro 12% è da addebitare ai gas caldi, che emettono radiazione nella lunghezza d’onda dei raggi X, mentre si pensa che il restante 86% di massa sia dovuto all’invisibile materia oscura. In virtù del loro peso pressoché insignificante rispetto al totale, le stelle non subiscono particolari conseguenze durante gli urti tra ammassi galattici: semplicemente, proseguono il loro ciclo vitale all’interno di un cluster più grandi. I gas, invece, interagiscono tra loro, rallentando ed espandendosi.

Cosa succede alla materia oscura? Gli astronomi non lo hanno ancora capito con precisione. L’esistenza di questa misteriosa componente dell’Universo è stata dedotta grazie alla teoria della relatività generale di Einstein, secondo la quale i campi gravitazionali di corpi massivi sono in grado di curvare i raggi di luce. Se sul percorso della radiazione luminosa si trova una galassia, ad esempio, gli osservatori sulla Terra vedranno tale luce distorta: studiando questa curvatura, gli scienziati possono intuire dove si trovi la materia oscura.

Quando l’équipe di Dawson ha eseguito questo calcolo per il Musket Ball Cluster, ha scoperto qualcosa di strano: i grumi di materia oscura sono più lenti rispetto alle galassie visibili nell’ammasso. “Abbiamo notato una distanza di circa 19.000 anni luce tra la materia oscura e le galassie”, sostiene Dawson. Un’osservazione del genere è strana, perché si pensa che la materia oscura interagisca molto debolmente con sé stessa: in linea teorica, dovrebbe muoversi alla stessa velocità delle galassie. Ma lo studio sembra dimostrare che stia rallentando in un modo del tutto inatteso, proprio come se ci fosse una forza oscura che la trattiene. Sarebbe una nuova forza fondamentale dell’Universo, che si andrebbe ad aggiungere alle altre quattro (gravità, elettromagnetismo, nucleare debole, nucleare forte).

L’esistenza di questa nuova forza, già ipotizzata teoricamente in lavori precedenti ma finora mai osservata sperimentalmente, potrebbe aiutare a sciogliere alcuni nodi irrisolti nei modelli fisici che spiegano il comportamento della materia oscura. Per esempio, il paradosso nocciolo/cuspide, osservato nelle galassie nane e negli ammassi stellari: se la materia oscura fosse sensibile solo alla forza di gravità, dovrebbe tendere ad addensarsi al centro di questi oggetti, mentre è stata spesso osservata una distribuzione omogenea. Come si spiega? Forse la materia oscura è in grado di sentire qualche altro tipo di interazione che la porta a gonfiarsi ed espandersi, come un gas caldo.

Inoltre, la scoperta potrebbe contribuire a sviluppare nuove teorie nel cosiddetto settore oscuro, un insieme ipotetico di forze e particelle che non coinvolgono la materia ordinaria. Sebbene i modelli teorici attuali che riguardano la materia oscura, infatti, tendano ad assumere che le particelle che la compongono siano semplici, nel senso che non sono sottoposte a forze sconosciute, non c’è nessuna ragione stringente per cui debba essere esattamente così.

Naturalmente, non mancano gli scettici. L’astronomo Douglas Finkbeiner di Harvard, ad esempio, non è completamente convinto dell’esistenza della forza oscura: “È giusto ricordare che finora ogni accenno a eventuali proprietà esotiche delle particelle di materia oscura si è rivelato sbagliato”, ha dichiarato a Wired.com. D’altronde, ne è ben conscio anche lo stesso Dawson: i suoi dati hanno una sicurezza statistica dell’85% e dunque “non possiamo ancora rivendicare alcuna scoperta finché l’errore sulla misura ha un margine così ampio”, ha dichiarato.

L’équipe di Dawson sta lavorando all’analisi di dati provenienti da altre collisioni come quella del Musket Ball Center, e ne ha anche scoperte di nuove. Se gli scienziati dovessero osservare gli stessi risultati in questi sistemi, l’idea di una possibile forza oscura ne sarebbe sicuramente rafforzata. Altrimenti, si dovrà cercare altrove la spiegazione dei misteri irrisolti.

Sandro Iannaccone (by Galileonet)

In gara per la materia oscura

L’esistenza della materia oscura, quella “massa mancante” che gli astronomi cercano inutilmente ormai da decenni, è stato definito il più grande enigma dell’Universo. La materia osservabile non è infatti sufficiente per spiegare l’esistenza e il comportamento delle galassie, ed è quindi stata ipotizzata l’esistenza di una materia non osservabile, che rappresenterebbe la maggior parte della massa totale dell’Universo. Per cercare di comprenderne meglio la natura, l’Università di Edimburgo ha lanciato una competizione pubblica: premi di 3.000, 5.000 e 12.000 dollari a chi contribuirà alla risoluzione di questo enigma identificando e localizzando le strutture in cui si aggrega la materia oscura.

Questa deve il suo nome alla sua caratteristica di non assorbire, né emettere, luce. L’unico modo in cui è possibile avere informazioni su di essa è quindi attraverso gli effetti gravitazionali prodotti dalla sua massa. Gli scienziati di Edimburgo hanno raccolto le immagini di ammassi stellari catturate grazie al telescopio Hubble e sono ora alla ricerca di un metodo per formare con queste una nuova mappa della materia oscura, che dovrebbe aiutarli a comprendere meglio la sua natura. Per la competizione, i partecipanti dovranno riuscire a ideare un metodo matematico per individuare la presenza di strutture massive in cui si aggrega la materia oscura (Dark matter halo) – individuabili unicamente dalla distorsione che imprimono alla luce proveniente dalle galassie che fanno loro da sfondo – analizzando i dati acquisiti da Hubble.

“Incoraggiando migliaia di persone a concentrarsi su questo problema, avremo buone chance di fare progressi velocemente”, spiega David Harvey, astronomo dell’Università di Edimburgo. “Questa competizione può fare veramente la differenza, e aiutare a risolvere un enigma che impegna gli astronomi da decenni”. Il bando del concorso si può trovare su Kaggle. Per chi fosse interessato c’è tempo fino al 16 dicembre per sottoporre le proprie idee.

Simone Valesini

By Galileonet

Google e Cameron a caccia di asteroidi

Gli abissi della Fossa delle Marianne e l’intricato labirinto della rete non sono sfide abbastanza emozionanti per il regista James Cameron e per il cofondatore di Google, Larry Page. I due infatti, come anche Eric Schmidt (presidente esecutivo di BigG), hanno deciso di unirsi all’avventura spaziale di Planetary Resource Inc, una società dedicata alla ricerca e allo sfruttamento di risorse provenienti dallo spazio la cui fondazione sarà ufficialmente annunciata domani al Museo del Volo di Seattle.

“Questa azienda”, si legge in un comunicato stampa succinto e criptico rilasciato dalla stessa Planetary Resources, “coprirà due settori critici – l’esplorazione dello spazio e la ricerca di risorse naturali – per aggiungere milioni di dollari al PIL globale. Questa innovativa start-up creerà una nuova industria e forgerà una nuova definizione di risorsa naturale”.

Se gli obiettivi appaiono visionari, i capitali su cui può contare la neonata azienda sono ingenti: anche Peter H. Diamandis, Fondatore della X-Prize Foundation (qui il suo intervento a TED del 2005 sull’importanza delle esplorazioni spaziali) nonché cofondatore chairman della Singularity University, ha deciso di investire su quest’impresa. Completano il gruppo di pionieri l’ex responsabile della missioni su Marte della Nasa Eric Anderson, l’ex Microsoft, Charles Simonyi, e K. Ram Shriram, fondatore diSherpalo e board director di Google.

Tra i primi obiettivi della start-up sembra ci sia l’estrazione di materiali come ferro e nickel dagli asteroidi vicini alla Terra. Possibilità di cui si parla da decenni, ma che è sempre rimasta nel novero delle ipotesi a causa dei costi proibitivi e dei lunghissimi tempi di realizzazione. Come ricorda il Washington Post, infatti, secondo uno studio della Nasa pubblicato dal Keck Institute for Space Studies all’inizio del mese, per catturare un asteroide di 500 tonnellate e sette metri di diametro e portarlo in un’orbita intorno alla Luna in modo da poterlo analizzare e sfruttarne i minerali ci vorrebbero circa 2,6 miliardi di dollari, una navicella con un sistema di propulsione solare-elettrico e una missione lunga tra i sei e dieci anni. Insomma, nessun risultato prima del 2025.

Esattamente la stessa data annunciata dal presidente Usa Barack Obama nel parlare di missioni governative simili, in preparazione delle quali la Nasa è già al lavoro con il progetto OSIRIS-Rex. Si tratta di una missione che sarà lanciata nel 2016 con lo scopo di atterrare su di un asteroide, studiarlo e portarne almeno una piccola parte sulla Terra entro il 2023. Per l’identificazione dei candidati asteroidi l’agenzia conta sull’aiuto di astronomi dilettanti con l’occhio perennemente puntato al cielo.

Quali che siano le reali intenzioni della neonata Planetary Resources Inc, tuttavia, non saranno rivelate prima di domani. Un’intervista di Diamandis rilasciata a Forbes a inizio anno, però, può dare qualche suggerimento: “Sin da bambino ho sempre desiderato diventare minatore di asteroidi. Aspettate e vedrete”.

wired.it

Nanocapsule spaziali, medicina del futuro

Visti i tempi di magra, non è detto che la conquista di Marte da parte degli Usa avverrà tanto presto, come sperava Obama. Ma se mai la Nasa invierà degli esseri umani sul Pianeta Rosso, con quello che una simile missione può costare, di certo non rischierà che i suoi astronauti si ammalino durante i tre anni di viaggio. Infatti, non meno interessanti dei progetti sulle sonde che dovrebbero trasportare gli equipaggi, ecco spuntare quelli sui sistemi che dovrebbero proteggere la loro salute, prima di tutto dell’esposizione alle radiazioni.

David Loftus, della Space Biospace Division della Nasa, ha infatti realizzato quelle che lui chiama biocapsule: strutture fatte con nanotubi di carbonio in grado di contenere cellule vitali. Che, a loro volta, contengono diversi medicinali, molecole e sensori per far fronte a varie situazioni. Per esempio: un astronauta che passeggia nello Spazio viene investito da un flusso intenso di particelle solari con tutto il loro carico di radiazioni. Ed ecco che alcune delle biocapsule, impiantate sotto pelle, rilevano l’aumento della radioattività e rilasciano una dose di G-CSF (Granulocyte colony-stimulating factor) – una citochina già utilizzata nei pazienti oncologici trattati con radioterapia – per aiutare l’organismo a rispondere all’aggressione esterna.

Fantascientifico? Sì, ma non tanto quanto si potrebbe pensare, visto che esiste già un brevetto sulle biocapsule. Come dovrebbero funzionare esattamente lo ha spiegato lo stesso Loftus a Gizmodo. I piccolissimi contenitori di carbonio sono forati, in modo che l’ossigeno disciolto nei tessuti possa entrare e nutrire le cellule, per farle sopravvivere (da mesi a anni). Queste, ingegnerizzate per contenere delle molecole terapeutiche, reagiscono ai cambiamenti fisiologici e, in caso di necessità, rilasciano il loro contenuto (che passa all’organismo sempre attraverso i fori).

Le capsule della Nasa hanno altri vantaggi: le cellule al loro interno possono contenere molte dosi di medicinali e a oggi non si conosce enzima in grado di attaccare il guscio di carbonio, che è un materiale inerte e quindi non rischia di generare reazioni nell’organismo. In più sono economiche e facili da realizzare. Le sferette possono essere semplicemente rimosse quando l’astronauta è di nuovo a Terra.

Veniamo alle applicazioni che potrebbe avere questa invenzione proprio sul nostro pianeta e che hanno già destato l’attenzione di Darpa, l’agenzia per la difesa statunitense, intenta a immaginare plotoni di soldati con le capsule impiantate.

Per Loftus, la prima applicazione potrebbe essere nel trattamento del diabete. Le sfere potrebbero infatti contenere cellule (da un milione a cento milioni) con la stessa funzione delle isole di Langerhans (le cellule pancreatiche sensibili al livello di glucosio e che secernono insulina). Se si arrivasse a questo, le persone diabetiche non dovrebbero più tenere sotto controllo costantemente la glicemia, né correrebbero più rischi durante la notte.

Non è certo il primo tentativo della nanomedicina di creare un sistema che trasporti il farmaco dove serve e a richiesta, e che potrebbe trovare applicazioni anche nel trattamento dei tumori e di malattie genetiche (per esempio nell’emofilia, dove manca una proteina per la coagulazione del sangue). Ma Loftus è ottimista e prevede che tra 10-15 anni le biocapsule saranno una realtà. I primi studi clinici sugli animali sono in agenda per il 2012 e il 2013 e, se tutto andrà come deve, i trial sugli esseri umani seguiranno a breve.

by Galileonet

http://youtu.be/z8JU6aojk4k