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SDSS J0100 + 2802: scoperto il quasar più brillante dell'Universo primordiale alimentato da un buco nero super supermassiccio
SDSS J0100 + 2802 ripreso da WISE in diverse bande

I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature.

SDSS J0100 + 2802, che si trova 12,8 miliardi di anni luce dalla Terra, ha la luminosità di 420.000 miliardi di soli e il buco nero centrale ha una massa di 12 miliardi di masse solari.

Viste le dimensioni, l'oggetto rappresenta anche un vero e proprio puzzle per la teoria sull'evoluzione dei buchi neri nell'Universo primordiale.
"Come può un quasar così luminoso ed un buco nero così massiccio formarsi nelle prime fasi di vita dell'Universo, in un'epoca in cui le prime stelle e galassie erano appena emerse?", si chiede Xiaohui Fan, professore di Astronomia presso lo Steward Observatory della UA, co-autore del documento. "E' qual è il rapporto tra questo mostruoso buco nero e l'ambiente circostante, compresa la sua galassia ospite?", aggiunge.

Questo quasar è temporalmente collocato verso la fine di periodo cosmico noto come "epoca della reionizzazione", il cui inizio è stato recentemente ricollocato 100 milioni di anni più tardi del previsto dai risultati di Planck e segna la fine del cosiddetto Medioevo Cosmico cioè di quei secoli bui in cui l'Universo, anche se ormai rarefatto e trasparente rispetto all'epoca precedente, era ancora troppo caldo ed omogeneo affinchè si formassero le stelle.

cioè di quei secoli bui in cui l'Universo era diventato di nuovo troppo denso perché le stelle riuscissero a brillare.

I primi quasar vennero scoperti negli anni sessanta da Allan Sandage ed altri studiosi con i radiotelescopi. Sono gli oggetti più potenti al di fuori della Via Lattea e irraggiano grandi quantità di energia nello spazio prodotta dal buco nero supermassiccio centrale che risucchia la materia circostante.
Grazie alle nuove tecnologie e metodi di indagine, gli astronomi hanno catalogato più di 200.000 quasar, di età compresa da 0,7 miliardi di anni dopo il Big Bang ed oggi.

SDSS J0100+2802

SDSS J0100+2802. La foto sullo sfondo mostra la cupola dello Yunnan Observatory.
Credit: Zhaoyu Li/Shanghai Observatory

Il nuovo quasar è sette volte più luminoso di quello che era il quasar più distante fino ad oggi (che si trova a 13 miliardi di anni luce) e con il suo buco nero da 12 miliardi di masse solari, è diventato anche quello con il buco nero più massiccio tra i quasar ad alto redshift (molto distanti).
"In confronto, la nostra galassia, la Via Lattea, ha un buco nero con una massa di soli 4 milioni di masse solari al centro, il buco nero che alimenta questo nuovo quasar è 3.000 volta più pesante," ha detto Fan.

L'oggetto è stato inizialmente notato da Feige Wang, uno studente dell'Università di Pechino, e supervisionato da Fan e dal proffessor Xue-Bing Wu, sempre dell'Università di Pechino, autore principale dello studio.
Il metodo utilizzato è stato ideato da Xue-Bing Wu, professore del Dipartimento di Astronomia, Facoltà di Fisica all'Università di Pechino e direttore associato dell'Istituto Kavli di Astronomia e Astrofisica, partendo dai dati fotometrici nella banda della luce visibile e nel vicino infrarosso, con particolare attenzione a quelli prodotti dalla Sloan Digital Sky Survey e dal satellite Wide-Field Infrared Explorer (WISE) della NASA.

E' stato scovato grazie alle osservazioni con il telescopio da 2,4 metri di diametro Lijiang (LJT) nello Yunnan (Cina), "e siamo molto orgogliosi", ha detto Wang. "La natura ultraluminosa di questo quasar ci permetterà di prendere misurazioni senza precedenti sulla temperatura, lo stato di ionizzazione ed i metalli contenuti nel mezzo intergalattico all'epoca di reionizzazione".

Dopo la scoperta iniziale, il Multiple Mirror Telescope da 6,5 metri (MMT), il Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona (USA) hanno fatto il lavoro più duro per determinare la distanza e la massa del buco nero; il Magellan Telescope dell’Osservatorio di Las Campanas in Cile e, infine, il telescopio Gemini North da 8,2 metri sul Mauna Kea, Hawaii, hanno preso delle osservazioni supplementari confermando i risultati.

Per Christian Veillet, direttore dell'Osservatorio Large Binocular Telescope, questa scoperta dimostra sia la potenza delle collaborazioni internazionali che il grande vantaggio di utilizzare una varietà di strutture sparse in tutto il mondo.

Per svelare ulteriormente la natura di SDSS J0100 + 2802 e far luce sui processi fisici che hanno portato alla formazione dei primi buchi neri supermassicci, il team di ricerca effettuerà ulteriori indagini su questo quasar con altri telescopi internazionali, tra cui il Chandra X-ray.

Riferimenti:
- http://phys.org/news/2015-02-monster-black-hole-cosmic-dawn.html


Cerere in dettaglio: la "Macchia Bianca" raddoppia
Le due riprese effettuate il 19 Febbraio da una distanza di 46000 km.

 Dopo una attesa che si è protratta più del solito, la NASA ha finalmente rilasciato le immagini relative alla seconda "Rotation Characterization", la campagna osservativa effettuata dalla sonda Dawn quasi una settimana fa. Anche in questo caso, sono state pubblicate due sole immagini che ritraggono due diversi emisferi del pianeta nano, sfruttando la sua rotazione che avviene in circa 9 ore. Le zone fotografate sono praticamente le stesse ma, rispetto alla precedente caratterizzazione, questa volta la distanza di ripresa è passata da 83000 a 46000 km e di conseguenza la risoluzione è quasi raddoppiata, passando da 7.8 a 4.3 km/pixel.

 Il miglioramento è a dir poco macroscopico: adesso è possibile distinguere chiaramente la forma e il bordo dei diversi crateri che riflettono una grande varietà; si passa da crateri più "anziani" dal bordo irregolare e appena accennato ad altri più "freschi", con i bordi alti e ripidi e, in alcuni casi, un picco centrale; si nota anche un diverso livello di craterizzazione nelle varie regioni, un pò come sulla Luna, a testimonianza di probabili cataclismi che hanno in parte rimodellato la superficie cancellando dettagli più antichi. Il dettaglio probabilmente più interessante (e più atteso) riguarda le famose "macchie chiare" (bright spots), intraviste già dal telescopio Hubble anni fa e che ora sono chiaramente localizzate all'interno di alcuni crateri, almeno in due casi. Questo potrebbe far pensare a materiale volatile ghiacciato (acqua?) eventualmente portato dall'impatto di comete contro Cerere e che potrebbe anche essere responsabile della tenue atmosfera rivelata attorno al pianeta nano; tuttavia, queste sono solo ipotesi personali che aspettano conferme ufficiali; una possibile alternativa meno "esotica" è che il materiale più chiaro appartenga alla sottosuolo di Cerere, portato alla luce da recenti impatti; magari, quello è proprio il colore "originale" della superficie, che viene poi resa più scura nel corso di miliardi di anni di esposizione alle radiazioni. Probabilmente, ne sapremo di più la prossima settimana, in occasione di un briefing che si terrà al JPL il 2 Marzo alle 18 (ora italiana).

 Nella composizione sottostante sono partito dalle immagini originali TIFF e ho evidenziato due dettagli interessanti. Il primo è, appunto, uno dei due crateri con materiale chiaro al suo interno e, se guardiamo attentamente, anche al di fuori del cratere sulla sinistra si nota materiale chiaro diffuso, forse scaraventato da un impatto radente (in effetti il cratere è tutt'altro che circolare). Il secondo dettaglio riguarda il cratere più grande visibile in queste immagini, circa 300 km di diametro, che è sicuramente più antico degli altri, come dimosra il bordo fortemente eroso e la presenza di crateri più giovani al suo interno, uno dei quali è curiosamente posizionato quasi perfettamente al centro! Un accenno della scarpata di questo cratere era stato già messo in evidenza dalle immagini precedenti.

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Versione elaborata delle due immagini con, in evidenza, una delle macchie chiare all'interno di un recente cratere (a) e un grosso , antico cratere (b). Credits: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA - Processing : M. Di Lorenzo

"Nel corso della missione, i crateri ci permetteranno di dare uno sguardo indiretto all'interno di Cerere" ha detto Andreas Nathues del gruppo MPS/DLR. "Il modo in cui gli impattatori deformano il sottosuolo del pianeta nano e il modo in cui esso reagisce su tempi lunghi permettono di trarre conclusioni sul materiale nascosto al di sotto degli strati più superficiali". Nathues aggiunge che, anche se alcune "macchie luminose" sono state risolte, "quella più brillante continua ad essere troppo piccola per venire risolta dalla nostra camera, a dispetto del fatto che continua ad essere la struttura più brillante sulla superficie di Cerere"! 

Aggiunta dell'ultima ora: è stata pubblicata una nuova immagine che mostra il famoso "bright spot" non risolto:

PIA19185 700

Anche questo risulta esattamente al centro di un crater ma ha un compagno più debole. Secondo Chris Russell, principal investigator della missione (UCLA), "lo spot luminoso di Cerere adesso sembra avere un compagno meno luminoso ma apparentemente localizzato nello stesso bacino. Questo potrebbe indicare una origine di tipo vulcanico degli spot, ma dovremo aspettare immagini a risoluzione più alta per dare una interpretazione geologica".

 Di seguito è riportata la sequenza aggiornata delle immagini di Cerere riprese da Dawn durante le varie "soste" degli ultimi 3 mesi, che evidenzia il progressivo miglioramento delle dimensioni apparenti (a sinistra) e del dettaglio assoluto (a destra):

Comparazione3

Credits: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA - Processing : M. Di Lorenzo

Nel frattempo, oggi Dawn ha di nuovo spento i motori per riprendere nuove immagini da una distanza di circa 40000 km, dunque leggermente più dettagliate di queste (3.6 km/pixel)e riprese con un angolo di fase leggermente superiore a 90°, ovvero in "controluce". Nei prossimi giorni Dawn si allontanerà progressivamente ma continuerà a frenare con i motori accesi, stavolta aiutato anche dalla attrazione gravitazionale del pianeta nano; la massima distanza verrà toccata il 18 Marzo a circa 75000 km per poi inserirsi in orbita "alta" a 13500 km il 21 Aprile... una vera acrobazia di meccanica celeste!

Per i dettagli sulle manovre si faccia sempre diferimento al "mission Log" che viene aggiornato quotidianamente dal sottoscritto.

Riferimenti:
- http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA19183
- http://www.mps.mpg.de/3937030/PM_2015_02_25_Dawn_Zwei_neue_Ansichten_des_Zwergplaneten_Ceres
- http://dawn.jpl.nasa.gov/feature_stories/Bright_Spot_Ceres_Dimmer_Companion.asp#sthash.f59At9n0.dpuf 


La 2.875ª cometa di SOHO: è un'insolita non gruppo
La 2.875ª cometa di SOHO: è un'insolita non gruppo

A prima vista sembrava un piccolo oggetto destinato a disintegrarsi nel caldo torrido della nostra stella ma, apparentemente intatto, ha proseguito il suo viaggio passando entro i entro i 3,5 milioni di chilometri dal Sole.

Noterete che, verso la fine del video, la cometa inizia a sviluppare una timida coda, proprio mentre il Sole rilascia un'esplulsione di massa coronale (CME).

"E' una cometa non-gruppo, il che significa che non sembra essere correlata ad altre comete o famiglie cometarie conosciute", ha detto Karl Battams del Naval Research Lab di Washington, DC.

La maggior parte delle comete osservate, infatti appartengono alla famiglia Kreutz, ritenute provenienti da un'unica grande cometa che si frammentò molti secoli fa e sono per lo più comete sungrazers, ossia comete radenti che si avvicinano così tanto al Sole da entrare nel campo di vista di SOHO ma non riescono ad uscire indenni dal viaggio (ne sa qualcosa la famosa ISON!). Solitamente evaporano nell'intensa luce solare e solo le più grosse sopravvivono a più perieli.

Le comete non-gruppo vengono a farci visita circa due volte l'anno, quindi, non sono un evento così raro ma "questa è relativamente brillante", ha detto Battams.

Cometa SOHO-2875 - LASCO C2

Credit: NASA/ESA

"E' possibile che gli ultimi eventi del suo viaggio intorno al Sole la facciano morire velocemente ma c'è una possibilità che gli osservatori da Terra riescano a vederla le prossime settimane", ha aggiunto.

Per cui, occhi al cielo: la caccia alla cometa è aperta!

Aggiornamento

Gli elementi orbitali della cometa sono stati pubblicati oggi dal Minor Planet Center:
http://www.minorplanetcenter.net/mpec/K15/K15D73.html

SOHO-2875 potrebbe visibile le prossime sere al crepuscolo, piuttosto bassa sull'orizzonte ma nei giorni successivi, si muoverò verso Pegaso e Andromeda. Qui sotto una mappa preliminare.

SOHO-2875 mappa preliminare

Credit: Bob King / universetoday.com - Created with Chris Marriott’s SkyMap software


Un impulso magnetoacustico ascoltato live dalle sonde Van Allen
7 ottobre 2013

L'evento è scaturito da un brillamento solare, ossia un'eruzione violenta di materia dalla superficie della nostra stella, i cui effetti si sono rapidamente propagati per l'intero Sistema Solare.

Dal mese di agosto 2012, le due sonde gemelle Radiation Belt Storm (RBSP), Probe A e Probe B, successivamente rinominate Van Allen, sono in orbita nelle omonime fasce, le due ciambelle cariche di plasma che circondano la Terra. Il loro scopo è caratterizzare questo ambiente estremo e studiare l'origine degli elettroni ultrarelativistici al suo interno. Queste particelle ad alta energia viaggiano a 1.000 chilometri al secondo e fanno il giro del pianeta in soli cinque minuti; possono colpire i satelliti ed i veicoli spaziali in orbita come veri e propri proiettili, causando danni irreparabili all'elettronica di bordo.

Per studiare questi processi, le due sonde percorrono, una dopo l'altra, la stessa orbita intorno alla Terra.

L'8 ottobre 2013 alle 20:21:35 UT, la sonda Probe A stava passando proprio di fronte al Sole quando registrò un improvviso aumento del campo elettrico; appena cinque minuti prima, il flusso aveva investito le due sonde THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) della missione ARTEMIS (Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon’s Interaction with the Sun) in orbita attorno alla Luna; un'ora più tardi, Probe B passava nella stessa posizione in cui Probe A aveva rilevato l'evento, registrando anch'essa il segnale.

Fenomeni di questo tipo non sono certo una rarità e quello in questione non è stato neppure uno dei più potenti conosciuti ma gli scienziati del MIT, presso il Haystack Observatory dell'Università del Colorado, hanno potuto analizzare i dati di prima mano forniti dalle sonde Van Allen.

L'impulso magnetosonico risultante, della durata di soli 60 secondi, aveva scosso le fasce, accelerando alcune particelle ad altissima energia.
"Il numero di queste particelle accelerate è salito di dieci volte in nemmeno un minuto, e noi abbiamo avuto la possibilità di osservare l'intero processo proprio mentre era in atto. È stato emozionante", ha detto John Foster, direttore associato del Haystack Observatory.

I risultati rappresentano la prima volta in cui gli effetti di un'onda d'urto solare sulle fasce di Van Allen sono stati osservati in dettaglio, dall'inizio alla fine. Foster e colleghi hanno pubblicato i loro risultati sul Journal of Geophysical Research.

Shock-Induced Prompt Relativistic Electron Acceleration In the Inner Magnetosphere [abstract]

We present twin Van Allen Probes spacecraft observations of the effects of a solar wind shock impacting the magnetosphere on 8 October 2013. The event provides details both of the accelerating electric fields associated with the shock and the response of inner magnetosphere electron populations across a broad range of energies. During this period the two Van Allen Probes observed shock effects from the vantage point of the dayside magnetosphere at radial positions of L=3 and L=5, at the location where shock-induced acceleration of relativistic electrons occurs. The extended (~1 min) duration of the accelerating electric field across a broad extent of the dayside magnetosphere, coupled with energy dependent relativistic electron gradient drift velocities, selects a preferred range of energies (3 – 4 MeV) for the initial enhancement. Those electrons--whose drift velocity closely matches the azimuthal phase velocity of the shock-induced pulse-- stayed in the accelerating wave as it propagated tailward and received the largest increase in energy. Drift resonance with subsequent strong ULF waves further accentuated this range of electron energies. Phase space density and positional considerations permit identification of the source population of the energized electrons. Observations detail the promptness (<20 min), energy range (1.5-4.5 MeV), energy increase (~500 keV), and spatial extent (L*~3.5-4.0) of the enhancement of the relativistic electrons. Prompt acceleration by impulsive shock-induced electric fields and subsequent ULF wave processes therefore comprises a significant mechanism for the acceleration of highly relativistic electrons deep inside the outer radiation belt as shown clearly by this event.

Il team ha messo in sequenza gli eventi: l'onda d'urto solare ha colpito la barriera protettiva del campo magnetico terrestre come “il colpo di una mazza”, ha detto Foster ma, invece di sfondarla, è rimbalzata sotto forma di potente impulso magnetosonico, che si è propagato dal lato opposto della Terra in pochi minuti. Un lasso di tempo durante il quale il campo elettrico presente nell'impulso magnetoacustico ha accelerato alcune delle particelle a bassa energia incontrate lungo la strada fino a 3 o 4 milioni di elettronvolt, aumentando di un fattore 10 il numero di elettroni ultrarelativistici presenti in quella zona.

Guardando i dati più da vicino, i ricercatori hanno potuto stabilire come alcune particelle vengono accelerate.
Fondamentali sono i meccanismi di risonanza già osservati: quando le particelle che orbitano intorno alla Terra viaggiano ad una velocità uguale a quella dell'impulso magnetoacustico, hanno più probabilità di essere accelerate e più lunga è l'interazione tra i due, più la particella viene accelerata diventando estremamente energetica.

"Questo è stato uno shock relativamente piccolo ma sappiamo che può essere molto, molto più grande", ha detto Foster. "Le interazioni tra l'attività solare e la magnetosfera della Terra sono in grado di creare un certo numero di situazioni nelle fasce di Van Allen, alcune delle quali possono durare mesi, altre giorni mentre il processo d'urto dura solo pochi secondi o minuti".

Riferimenti: 
http://phys.org/news/2015-02-spacecraft-solar-shockwave.html


Marte: quando il meteo non collabora!
Marte - cratere Liu Hsin (50 cm / pixel))

Questa osservazione, ad esempio, pubblicata il 18 febbraio 2015, avrebbe dovuto riprendere il cratere Liu Hsin, a 53.6° Sud di latitudine e 171,6° Ovest di longitudine, un po' più a sud ed ad est di Arsia Mons (regione Tharsis).

Cratere Liu Hsin mappa

Il cratere è una zona di interesse per lo studio di quei flussi transitori (recurring slope lineae RSL) che in alcuni periodi dell'anno lasciano traccie scure su alcuni pendii marziani, pensate per essere salamoie ricche di minerali che fluidificano stagionalmente.

In questa zona non è del tutto inaspettato osservare qualche nuvola a causa dei repentini cambi di illuminazione che provocano una sublimazione rapida del ghiaccio e quindi l'accumulo di vapore in atmosfera. Ma HiRISE è una fotocamera progettata principalmente per le indagini geologiche della superficie marziana e quindi il team pianifica le osservazioni utilizzando i dati forniti dal MARCI (Mars Color Imager), lo strumento che caratterizza i processi meteorologici, per aggirare le nuvole ma... proprio come sulla Terra, non sempre le previsioni ci indovinano!

La foto risale al 14 novembre 2010, quando era appena iniziata la primavera nell'emisfero meridionale di Marte.
In quella stagione l'atmosfera è sempre piuttosto polverosa e il MARCI aveva segnalato la presenza di nuvole di ghiaccio e polveri in diverse zone ma non sopra il cratere Liu Hsin:

Water ice clouds and dust occurred over much of Tempe and Acidalia throughout the week, extending eastward into Utopia mid-week. While water ice clouds persisted over the large volcanoes Alba Patera, Arsia Mons, and Pavonis Mons, the summits of Olympus and Ascraeus Mons remained clear. In the southern mid-latitudes, dust activity was observed over Promethei, northern Hellas, west/southwest of Hellas, and in eastern Terra Cimmeria/western Terra Sirenum. Skies over MER-A were relatively clear all week, while occasional water ice clouds were observed over MER-B.

MRO MARCI mappa

Credit: NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems

In questo caso, della superficie si vede ben poco ma quando le nuvole sono meno compatte, le immagini HiRISE offrono suggestive vedute velate della superficie del pianeta.