La "prepotenza" della gravità

La gravità, come è abbastanza noto, è la "forza" in natura meno intensa. Il confronto di solito lo si opera con la repulsione elettrostatica fra due protoni, con particelle più leggere va anche peggio, e quello che si ottiene è che l'interazione gravitazionale è completamente trascurabile rispetto a quello elettromagnetica.

Però se ampliamo la visuale e cominciamo a ragionare dalla scala planetaria a dimensioni sempre maggiori vediamo che invece la gravità la fa da padrona. Per descrivere il nostro Universo su grande scala solo la gravità, e le sue leggi, sono necessarie. Almeno per quello che ne sappiamo oggi...

Agli occhi degli studenti delle scuole superiori la gravità sembra per altro qualcosa di molto più abbordabile dell'elettromagnetismo, per non parlare delle sottigliezze delle forze nucleari. E tuttavia ben oltre la semplicità della formulazione Newtoniana, sorprende da diversi punti di vista l'enorme complessità che i sistemi guidati dalla gravità possono mostrare. E tutto questo rimanendo saldamente nel regime della gravità classica. Se si prendono in considerazione gli scenari relativistici, o addirittura i tentativi di armonizzazione fra relatività generale e meccanica quantistica, la cosiddetta gravità quantistica, scopriamo che indagare su cosa la gravità sia, quali siano i fenomeni che provoca, implica il compiere un viaggio intellettuale di prim'ordine fra le affascinanti formulazioni della fisica moderna.

Di questi temi ho avuto recentemente il piacere di parlare in due occasioni, presso il planetario di Lecco, su organizzazione dell'attivissimo gruppo astrofili Deep Space, ed a Genova, presso i locali della Biblioteca Berio, su organizzazione dell'Associazione Urania. In entrambi i casi argomenti di più diretto interesse di appassionati di astronomia, come la genesi ed il significato dei concetti di materia ed energia oscura, si sono connessi a tematiche forse più generali ma senz'altro non più semplici, come il concetto di spazio-tempo e di dimensionalità, ed il significato profondo dell'essere la forza di gravità una forza a raggio d'azione infinito.

Per chi fosse interessato la presentazione è qui disponibile. 

Scienza e Pseudoscienza

Viviamo, senza dubbio, e probabilmente siamo solo agli inizi, nella cosiddetta "civiltà dell'informazione". Siamo letteralmente bombardati da informazioni di ogni genere, ed apparentemente non c'è settore dello scibile umano che non sia raggiungibile velocemente e facilmente. 

È stato fatto notare, con un po' di enfasi senza dubbio, ma non certo senza buone ragioni, che con i nostri smartphones, da quelli più economici a quelli di fascia alta, in pochi click abbiamo a disposizione quantità di informazioni enormi che fino ad un decennio fa erano accessibili solo tramite faticose e lunghe ricerche in biblioteche ed archivi.

Ma non è, come sempre, tutto oro quello che luccica. Le potenzialità sono enormi, e già oggi con un uso accorto della tecnologia possiamo usufruire di possibilità inimmaginabili anche solo pochi anni fa. Ma rimane invece aperto, ed anzi direi che è enfatizzato al massimo, il problema della qualità delle informazioni a cui accediamo.

Il problema presenta due aspetti. La qualità delle informazioni "a monte", e la capacità dell'utente "a valle" di discernere fra buona e cattiva informazione. Non è che in linea di principio sia un problema nuovo,  tuttavia la facilità con la quale oggi accediamo alle informazioni lo rende critico. Nell'epoca delle "news", potremmo dire, la capacità di leggere (e capire) gli editoriali è di drammatica attualità.

Senza dubbio una adeguata preparazione dell'utenza ha il suo ruolo. Il fatto che troviamo delle informazioni su un sito non rende queste informazioni necessariamente affidabili. E tutte le "buone pratiche" di accesso alle informazioni del tempo che fu sono ancora attuali. Ad esempio la verifica delle fonti, il confronto delle versioni, ecc. 

Però nella bulimia mediatica in cui viviamo non sempre questo è possibile, e spesso non conclusivo. Se ad esempio volessimo farci un'idea dell'importanza o meno della vaccinazione di massa ci troveremmo in breve sommersi da un numero enormi di siti in cui si riporta senza mezzi termini l'inutilità, o quantomeno la dubbia utilità, di questa pratica di Sanità Pubblica.

Ma potremmo parlare di altre questioni, meno o altrettanto importanti socialmente, per le quali la rete non è in assoluto una buona fonte di informazioni. Dalle scie chimiche, alle terapie per malattie gravi e meno gravi, all'evoluzione biologica, ai temi di carattere teologico. Per non parlare di bufale fra il serio ed il faceto come la nota vicenda della portaerei americana che intrattiene una discussione rabbiosa via radio con un faro spagnolo...

Certamente una buona cultura scientifica può mettere l'utente in grado di districarsi in maniera proficua fra i tranelli della rete. Non si tratta di avere le competenze dirette per valutare la veridicità o meno di tutte le affermazioni con le quali abbiamo a che fare. Si tratta di sviluppare una "forma mentis" capace di immediatamente identificare almeno le più grossolane (e sono la grande maggioranza) panzane mediatiche. 

Si tratta di buone regole in sostanza piuttosto semplici. Stare cauti quando il contenuto ideologico domina si quello tecnico, quando le fonti di informazioni non sono esplicitate, quando si pone un'enfasi eccessiva sul parere del prof. "tale dei tali" piuttosto che nei dati. Quando chi supporta la nostra tesi è immancabilmente parte di università, laboratori, istituti in paesi remoti e di cui non si ha notizia alcuna. Quando si indugia nel piacere quasi nevrotico di identificare complotti occulti per la massa ma ben noti e chiari per chi scrive.

Qualcuno si è divertito a preparare un sito dove è possibile ottenere delle tipiche frasi "complottiste" ottenute mettendo insieme in maniera casuale vere espressioni tolte da tipici messaggi da cui siamo quotidianamente invasi nel web. Colpisce come a prima vista si tratta di frasi a cui, in un certo senso, siamo ormai abituati nella nostra quotidianità di utenti della rete.

Tuttavia non è solo questione di cultura, esistono esempi noti di come verità pseudoscientifiche sono accettate e divulgate in ambienti ad alta scolarizzazione e tenore di vita. Il vecchio mito positivista secondo il quale l'istruzione avrebbe eliminato fenomeni di superstizione e credenze para-scientifiche si è rivelato fallace. Come è stato detto anche in passato, l'istruzione aumenta il numero di persone che sanno leggere, ma non necessariamente di coloro che sanno cosa leggere...

L'argomento in se meriterebbe ampie discussioni e riflessioni, e certamente non siamo in grado di esaurirle in queste poche righe. 

Oggi pomeriggio, in ogni caso, presso le strutture dell'Università del Tempo Libero di Vimercate, avremo la possibilità di discutere alcuni esempi in cui verità pseudo-scientifiche sono diventate di pubblico dominio nonostante la spesso chiara mancanza di supporti documentali o addirittura l'evidente inconsistenza delle tesi con gli stessi. A questo sito, per chi fosse interessato, potete trovare le trasparenze con gli argomenti che oggi tratteremo.

Giulio Racah

Giulio Racah è stato uno dei più autorevoli fisici italiani della seconda metà del secolo scorso.

Colpevolmente, sono a venuto a conoscenza di questo personaggio solo in seguito ad un soggiorno in Gerusalemme presso la Hebrew University, lavorando con un gruppo di scienziati che si occupano di lampi di luce gamma, e scoprendo che era di nazionalità italiana solo molto più tardi...

E in realtà dietro questa personalità così rilevante nel mondo della fisica teorica si rivela una storia interessante e ricca di suggestioni che insieme al collega Fabrizio Tavecchio, dell'INAF / Osservatorio Astronomico di Brera, abbiamo deciso di raccontare in un articolo per il Giornale di Astronomia, storica rivista di cultura e divulgazione astronomica della SAIt, Società Astronomica Italiana.

L'articolo è stato ripreso da alcune testate web ed è quindi disponibile in rete, ed allora lo ripropongo per chi fosse interessato. Qui potete trovare il link.

Pianeti di classe M

Nella saga di Star Trek, perdonatemi l'incipit molto "nerd", quando si incontra un pianeta di tipo terrestre, vale a dire un pianeta adatto alla vita umana, si dice che sia un pianeta "di classe M".

Noi non abbiamo, purtroppo, i motori a curvatura, il teletrasporto e tutto l'armamentario tecnologico della saga, ma non sorprenderà sapere che la scoperta di pianeti di tipo terrestre attorno ad altre stelle rappresenta di gran lunga l'argomento scientifico più eccitante del prossimo decennio, e forse oltre.

Pochi giorni fa i media hanno dato ampio risalto alla scoperta del pianeta Kepler 186f, un pianeta di taglia simile alla Terra nella regione di abitabilità di una stella di piccola massa a circa 500 anni luce da noi. 

È troppo presto per farsi prendere dall'eccitazione, non abbiamo praticamente alcuna reale informazione sulle condizioni ambientali di questo pianeta, se abbia un'atmosfera, ecc. E non l'avremo per molti anni ancora, sebbene la tecnologia che gli astronomi applicano alla ricerca di pianeti stia facendo finalmente passi da gigante.

Nel 1995, infatti, due valenti astronomi svizzeri, Michael Mayor e Didier Queloz, resero pubblica la notizia della scoperta per primo pianeta intorno ad una stella di tipo solare, vale a dire 51 Pegasi. 

Ricordo bene l'evento, in quanto la rassegna stampa fu presentata durante un congresso internazionale a Firenze dedicato alla fisica delle stelle di tipo spettrale avanzato (le cosiddette, con un po' di ironia, "stelle fredde"...) al quale stavo partecipando.

Si trattava di un pianeta quantomai atipico rispetto a quelli che conosciamo nel nostro sistema solare. Di grande massa ma orbitante a piccolissima distanza dalla sua stella. Segno che, come sempre, la natura offre agli scienziati una varietà molto maggiore di quella che la nostra fantasia tipicamente è in grado di concepire.

Sia come sia, da allora la ricerca di pianeti extra-solari è diventata un'attività sempre più importante nella moderna astrofisica, e con tecniche sempre più ingegnose e missioni spaziali dedicate, una ventina di anni dopo siamo ormai a quasi 2000 pianeti extra-solari confermati!

Certamente non è che ci accontenti di catalogare sempre più pianeti, si calcola che nella nostra Galassia ne potremmo avere centinaia di miliardi... ma la suggestiva prospettiva di trovare "altre Terre" è certamente sempre presente nei programmi di ricerca.

Non si tratta di compito facile, ed al contrario presenta delle difficoltà tecnologiche straordinarie. Dalla semplice identificazione di pianeti di piccola massa, già operazione complessa, alla caratterizzazione degli stessi, con lo studio delle atmosfere quando presenti, alla ricerca, intrigante prospettiva di un futuro forse non così lontano, di bio-marcatori. Ovvero di caratteristiche osservative che siano compatibili e talvolta prova inequivocabile di presenza di vita come noi la conosciamo sul nostro pianeta.

Potremmo essere testimoni diretti di un'ennesima rivoluzione copernicana che l'astronomia regalerà all'umanità.

Di questo e di molto altro abbiamo parlato ieri pomeriggio a Vimercate nell'ambito dei corsi dell'Università del Tempo Libero. Per i più curiosi il materiale mostrato e discusso è ora disponibile online. 

Buona ricerca!

The Big Iron

Il sistema /360 IBM

Il grande ferro.

Ed in effetti stiamo parlando di hardware, ferraglia. 

A Milano, presso il palazzo di Brera, nel momento in cui scrivo, si sta svolgendo un convegno, organizzato dall'ARAAS - Brera, intitolato proprio "The Big Iron" dedicato alla celebrazione di un cinquantenario speciale: il 7 aprile 1964 l'IBM presentava un sistema informatico che avrebbe fatto epoca, il sistema /360. Qui possiamo trovare il programma del convegno.

La storia dell'informatica italiana si riallaccia per altro immediatamente a quell'epoca speciale per l'industria e la cultura italiana che è stato il dopoguerra, diciamo dagli anni '50, dove le innovazioni in tutti i campi stavano plasmando la società italiana e il suo impetuoso boom economico.

Lo sviluppo dell'informatica aveva influenze nei settori più disparati, e certamente fra questi anche l'astrofisica. A questo riguardo è di ovvio interesse ripercorre le varie tappe tramite le quali l'astrofisica italiana in generale, e l'Osservatorio Astronomico di Brera in particolare, hanno cominciato a dotarsi di strumenti informatici sempre più sofisticati. All'inizio si trattava di calcolatori nel senso più letterale della parola, macchine utilizzate per risolvere complessi problemi di calcolo. Ma nel giro di pochi anni, salvando il lato computazionale, i computer divennero sempre più strumenti  legati anche all'acquisizione di dati per la gestione di enormi flussi di informazioni. Oppure da strumenti legati ad una concezione centralizzata, i mainframe con i terminali remoti, fino all'informatica personale che caratterizza i tempi moderni.

Insieme al collega Mario Carpino, sempre dell'Osservatorio Astronomico di Brera, siamo infatti stati invitati a questo convegno per delineare, brevemente, la "storia informatica" del nostro istituto. È più in generale come l'informatica influenza il lavoro degli astronomi.

Alcuni accenni sono qui disponibili.


Addendum il giorno dopo.
Ammetto che il convegno, almeno a giudicare dal programma, potesse fornire spunti di oggettivo interesse ma anche apparire potenzialmente noioso. In realtà questa impressione si è rivelata quantomai sbagliata. Molti dei relatori sono stati protagonisti diretti dell'epopea del supercalcolo italiano. Dagli inizi grazie ai finanziamenti del Piano Marshall dopo la guerra, allo sviluppo dei primi calcolatori italiani negli anni '50. Progetti di assoluta avanguardia che portarono ad esempio alla creazione di imprese commerciali come la Olivetti.
A dire il vero, giudizio personale, fa un certo effetto vedere l'effervescenza non solo imprenditoriale di quell'Italia. Per un certo, non breve, periodo il nostro Paese (la maiuscola qui ci sta d'obbligo) fu veramente la terra delle opportunità. Aziende ed università erano alla ricerca continua di talenti e dove l'investimento, in tutti settori, era pensato con prospettive generazionali e non speculative. Lungo se non lunghissimo termine, non l'immediato tornaconto.
Era un'altra Italia.

Fine osservazioni!

Ancora da Cristina, in procinto di tornare a Santa Cruz e quindi di nuovo a Milano:

Oggi è stato l'ultimo giorno al Roque de los Muchachos. Domani mattina infatti io e Igor torneremo a Santa Cruz, per un ultimo giorno canario.

Oggi, come previsto, siamo andati a visitare MAGIC (I e II). Simona Paiano, una dottoranda di Padova che fa parte della collaborazione MAGIC, si è offerta di portarci a vedere i due giganteschi specchi (ben 17 metri di diametro) da vicino, spiegandoci al meglio il loro funzionamento e raccontandoci per che cosa vengono usati.

Entrambi sono costituiti da diversi segmenti, che questa volta sono quadrati, con il lato di circa 1 metro. In particolare ciascuno di questi segmenti in MAGIC I, il più vecchio dei due telescopi, è a sua volta formato da quattro specchi più piccoli affiancati. Entrambi i MAGIC sono stati costruiti con lo scopo di rivelare l'emissione di luce Cerenkov derivante dall'interazione dei raggi gamma con l'atmosfera, ed in origine sono stati pensati con lo scopo di rivelare la possibile emissione di radiazione a queste energie da parte dei Gamma Ray Bursts (senza mai ottenere alcun risultato al riguardo, purtroppo). Al momento entrambi i MAGIC vengono utilizzati per osservare diverse sorgenti astronomiche, come i Blazars, gli stessi Gamma Ray Bursts (sono in grado di puntare la regione di emissione del burst in un tempo di soli 15 secondi), microquasars, eccetera.

Ci colpisce che questi specchi siano esposti a cielo aperto, senza alcuna protezione dagli agenti atmosferici, e Simona ci spiega che non è necessario proteggerli, in quanto la degradazione di questi specchi è minima. Ovviamente è necessario porre attenzione alla camera che registra i dati, che nel caso di pioggia o alta umidità dell'aria deve necessariamente rimanere chiusa.

È stata senza dubbio una visita molto interessante, in quanto ci ha permesso di apprendere tanto su tecniche di osservazione molto diverse da quelle a cui ci siamo abituati in questi giorni, e quindi ringraziamo moltissimo Simona per la sua disponibilità.

La giornata si è conclusa con una tappa sull'oceano, nella punta a nord dell'isola, altro paesaggio meraviglioso che questa settimana ci ha offerto.

Torniamo a casa arricchiti da moltissime esperienze e desiderosi di rimetterci all'opera, sperando un giorno non lontano di poter tornare quassù a osservare il cielo.

E finalmente le osservazioni!

Ancora da Cristina a La Palma:

Penultima tappa del mio viaggio, forse la più significativa. 

È stata una giornata estremamente lunga, perché, nonostante la certezza (più che altro la speranza) che saremmo dovuti restare svegli fino a tardi per osservare, quando ci si trova in un posto del genere non è possibile resistere alla tentazione di andare in giro a fare un milione di foto ricordo. E in effetti è così che è trascorsa una buona parte della nostra giornata: di mattina abbiamo passeggiato attorno alla Residencia, soffermandoci ai telescopi che incontravamo (in particolare a MAGIC, che è davvero stupendo), mentre subito dopo pranzo, prima di recarci al NOT ad incontrare Tapio, siamo andati a vedere da vicino Los Muchachos, da cui l'osservatorio prende il nome. Si tratta di alcune rocce piuttosto alte e di forma allungata, poste in cima a un picco. 

Lo spettacolo da lassù era mozzafiato: da una parte la bocca del vulcano, piena di nuvole e molto suggestiva, con sullo sfondo, in lontananza, il Teide, vulcano di Tenerife alto 3718 metri; dall'altra, tutti i telescopi dell'osservatorio (NOT, GranTeCan, TNG, Liverpool, Newton...). 

Il meteo oggi sembra essere dalla nostra parte, garantendoci sia di ammirare questi favolosi paesaggi, che di sperare in una buona notte di osservazioni. Anche Tapio, il nostro support astronomer, è della stessa idea. Quando lo incontriamo, alle 3 del pomeriggio, ci mettiamo infatti subito al lavoro, e per prima cosa ci occupiamo di prendere le immagini di calibrazione, dette FLAT e BIAS, che serviranno a correggere tutte le immagini che prenderemo durante la notte per effetti dovuti all'elettronica del sistema o alle disuniformità della camera CCD, grazie alla quale la radiazione proveniente dagli oggetti celesti viene raccolta, permettendoci di visualizzare le immagini su cui è possibile lavorare. Per il momento si lavora quindi ancora a cupola chiusa. 

Cristina ed Igor sotto il GranTeCan

Alle 17:30 io e Igor abbiamo appuntamento con Daniel, che lavora al Gran Telescopio Canarias (GranTeCan), il più grande telescopio al mondo, e che ha promesso di farci fare una specie di visita guidata. Il GranTeCan è un telescopio gigantesco: lo specchio primario, costituito da una trentina di segmenti esagonali, misura in totale 10,4 metri (superando di poco i "gemelli" Hawaiiani Keck, di 10 metri), il che significa che è circa 4 volte il NOT. Senza vederlo, non è possibile immaginarsi quanto possa essere grande!

Le condizioni metereologiche sembrano ottimali, quindi subito dopo una veloce cena alla Residencia ci rechiamo al NOT, dove Tapio ci sta già aspettando per prendere le prime misure a cupola aperta (che sono ancora misure di calibrazione da prendersi al tramonto, per assicurarsi l'uniformità del cielo). Verso le 20:30 possiamo iniziare con i nostri target! 

Cristina nella control room del NOT

La soddisfazione a fine serata è grande: siamo riusciti senza difficoltà, grazie al prezioso aiuto di Tapio, a prendere un sufficiente numero di misure per il nostro proposal. In particolare, abbiamo osservato utilizzando tecniche di polarimetria un balzar in due bande nell'ottico, R e B, prendendo immagini di un centinaio di secondi di integrazione, per una durata totale di 2 ore. Nel mezzo, abbiamo dovuto cambiare il puntamento del telescopio, in quanto ci è stato richiesto di osservare per circa 1 ora e mezza un Gamma Ray Burst esploso oggi. Inoltre abbiamo raccolto anche un migliaio di secondi di osservazione polarimetrica di una binaria X, che mi serviranno per completare un lavoro che sto portando avanti da qualche tempo.

È stato molto bello lavorare questa notte, anche perché per la prima volta ho avuto una responsabilità grande, e mi sono resa conto di essere in grado di giostrarmi abbastanza bene tra tutte le cose che vanno tenute d'occhio durante le osservazioni: tempi di esposizione, saturazione degli oggetti, quali filtri usare, che tecnica di osservazione preferire, eccetera.

Alla fine tutto è risultato essere molto naturale, e se per qualche motivo una scelta non è risultata ottimale (per esempio tempi di esposizione troppo brevi) siamo sempre riusciti a trovare una soluzione adeguata, senza nessun problema o perdita di tempo.

Sono ottimista sul fatto che potremo tirar fuori risultati interessanti da tutti questi dati: ora non resta che analizzarli! Ma ce ne occuperemo una volta tornati a casa...