28/09/14

Un messaggio dal centro della Via Lattea **

Andiamo per gradi. Innanzitutto cos’è ALMA. Lo dice il nome stesso: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Grande Sistema Millimetrico/sub millimetrico di Atacama). Esso è composto da 66 radio telescopi di dimensioni diverse, 7 e 12 metri di diametro, che osservano in particolari lunghezze d’onda, quelle millimetriche e sub millimetriche (da 0.32 a 3.6 mm).

Non è facile ricevere da terra queste lunghezze d’onda, a causa dei disturbi atmosferici e, quindi, ecco perché lo strumento è stato posto nel deserto di Atacama in Cile, a un’altezza di 5000 metri. Ogni singola antenna può muoversi entro un certo raggio di distanza, in modo che alla fine si possa coprire una regione con un diametro totale di circa 16 km. In altre parole, è come se si avesse un unico radio telescopio con un diametro pari a 16 km. Un vero mostro!

Il luogo dove si trova ALMA. Fonte: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), L.Calcada (ESO).
Il luogo dove si trova ALMA. Fonte: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), L.Calcada (ESO).

La motivazione è molto semplice. Per ottenere una risoluzione sempre più accurata di un certo oggetto in cielo bisogna lavorare con il potere risolutivo del telescopio, ossia la sua capacità di mettere in evidenza due particolari che abbiano una certa distanza tra loro. Più la distanza è piccola e più accurata è l’immagine finale. E’ un po’ come diminuire sempre più le dimensioni di un pixel.

ALMA, invece che su punti di un’immagine, lavora sulla distanza tra righe spettrali molto vicine tra loro. Il suo potere risolutivo è quello atto a separare due righe molto vicine. Come già sappiamo, e come meglio sapremo parlando di spettroscopi e ricordando come viene trasmessa l’energia luminosa (le microonde sono energia luminosa, anche se non si vedono), il risultato da ottenere è  riuscire a separare righe spettrali estremamente vicine in modo da capire quali elementi chimici e/o quali composti stiano emettendo o assorbendo in quelle particolari lunghezze d’onda. In poche parole, si possono individuare le molecole che sono presenti in una certa regione di spazio, anche se lontanissima da noi. Nel caso in esame circa 27 000 anni luce, proprio vicino al centro della Via Lattea.

Non è male ricordare come si può ottenere un potere risolutivo molto piccolo. In una sola frase: aumentare il diametro dello strumento che raccoglie luce. Tutto si basa su una semplicissima formula:

p = 1.22 λ/D

dove p è il potere risolutivo, λ è la lunghezza d’onda in cui si lavora (intorno al millimetro per ALMA) e D è il diametro dello strumento. Dato che la lunghezza d’onda è quella che è (oltretutto molto grande nel caso delle microonde), è necessario aumentare il diametro per ottenere un potere risolutivo sempre più piccolo. Con un D “effettivo” di 16 km si ottiene una risoluzione stupefacente, unica nel suo “range” operativo.

In realtà, ogni antenna raccoglie una sua parte di luce e poi la invia a un “collimatore”, dove provengono tutte quelle delle altre antenne. Sommandole in modo acconcio (per i più preparati, ottenendo il fenomeno dell’interferenza, da cui il nome interferometro per uno strumento del genere), si ottiene un segnale pari a quello che proverrebbe da un’unica antenna di 16 km di diametro!

Lo schema di lavoro di ALMA. Il segnale della singola antenna viene trasmesso attraverso un afibra ottica al Correaltore che lo combina con quelli delle altre antenne producendo il risultato finale. Fonte: ALMA.
Lo schema di lavoro di ALMA. Il segnale della singola antenna viene trasmesso attraverso una fibra ottica al Correlatore che lo combina con quelli delle altre antenne, producendo il risultato finale. Fonte: ALMA.

Quando questi occhi eccezionali puntano una certa zona del cielo, si può essere sicuri che ciò che si ottiene ha un’accuratezza eccezionale, capace di mostrare un numero incredibile di composti chimici.

Per la ricerca in esame, ALMA si è diretto verso una regione molto particolare e ricca di nubi molecolari, vicino al centro della galassia. Un luogo interessantissimo per scoprire che tipo di molecole sono presenti in zone dove si stanno formando stelle e dove molte stelle hanno già compiuto il loro lavoro di inseminazione dello spazio, con i loro prodotti finali.

Ed ecco comparire il nostro secondo attore: l’isopropil cianuro. La sua formula chimica è abbastanza semplice: i-C3H7CN. In fondo è una mistura di carbonio, idrogeno e azoto. Niente di speciale… E, invece, è molto speciale, soprattutto a causa del suo “iso”, che sta per isomero. In parole semplici, è un composto organico abbastanza normale che però ha una struttura “geometrica” molecolare molto particolare. Trovare molecole organiche nel Cosmo non è certo una novità, ma il nostro attore ha una struttura ramificata, un punto essenziale per costruire molecole ben più importanti (almeno per noi): gli amminoacidi.

Le molecule organiche di isopropil cianuro (i-C3H7CN) e di normale propil cianuro non ramificato (n-C3H7CN) sono state troavte nella regione Sgr B2, a soli 300 anni luce dal centro della nostra galassia, chiamato Sgr A*, luogo dove si trova il gigantesco buco nero centrale. Fonte MPIfR/A. Weiß, University of Cologne/M. Koerber, MPIfR/A. Belloche.
Le molecole organiche di isopropil cianuro (i-C3H7CN) e di normale propil cianuro non ramificato (n-C3H7CN) sono state trovate nella regione Sgr B2, a soli 300 anni luce dal centro della nostra galassia, chiamato Sgr A*, luogo dove si trova il gigantesco buco nero centrale. Fonte MPIfR/A. Weiß, University of Cologne/M. Koerber, MPIfR/A. Belloche.

Essi non sono altro che i mattoni delle proteine. In altre parole, le basi chimiche della vita biologica. Trovare amminoacidi nello Spazio vorrebbe dire che i mattoni base di una vita simile alla nostra si formano ben prima di entrare nel nostro Sistema Solare. Ossia, si trovano un po’ dappertutto. Sappiamo già che amminoacidi sono stati trovati nelle meteoriti, ma mai si sono visti nelle nubi molecolari. Ancora un piccolo passo e sapremmo da dove le meteoriti raccolgono i mattoncini della vita…

No, non corriamo troppo, ma l’Universo si mostra sempre più complesso e le “macchine” per passare da semplici atomi a molecole complesse e ora a strutture ramificate organiche sempre più efficienti, sembrano funzionare in modo perfetto. Ogni tanto è bello lasciar volare la fantasia e pensare il nostro centro galattico come una fucina dove si svolgono reazioni di straordinaria abilità.

 

Solo la capacità di separare linee spettrali estremamente vicine ha permesso di evidenziare questo tipo di composto. La spettroscopia è veramente una tecnica fantastica, un libro aperto sulla materia che forma l’Universo. Ogni molecola manda la sua informazione attraverso vere e proprie impronte digitali, codificate all’interno dei raggi luminosi che giungono a noi (meglio dire onde o, se preferite, fotoni o, ancora meglio, pacchetti di energia elettromagnetica). ALMA, e gli strumenti associati, decodificano questa informazione e, confrontando le impronte digitali provenienti da distanze impensabili con quelle di laboratorio o di ciò che ci circonda, individuano cosa  le ha mandate. Incredibile, veramente incredibile!

A rendere unica la scoperta non è solo la struttura ramificata (come se una molecola lineare semplice avesse fatto uscire un braccio o una gamba…), ma anche l’abbondanza del composto: circa la metà dell’abbondanza di n-propil cianuro, la molecola simile, più semplice e senza ramificazioni. Fatte le dovute proporzioni concettuali è come se vedessimo uscire i primi pesci dall’acqua e iniziare a popolare la terra…

Oltretutto, queste molecole sono le più grandi individuate finora nel Cosmo.

Articolo originale (a pagamento) QUI

Di cos’altro è capace questo ALMA? Leggete QUI e lo scoprirete!

4 commenti

  1. Mario Fiori

    Caro Enzo mi viene da pensare che il Centro Galattico sia sicuramente una fucina della Galassia e che il ruolo , in parte misterioso, del Buco Nero (nostro come quello di altre galassie) sia proprio quello di costruire, ed anche distruggere, materia, energia, atomi, molecole, un po' di tutto. Insomma, caro Enzo, un continuo piccolo (ma poi mica troppo in confronto a noi piccoli esserini) Big Bang con relativo Big Crunch (visto che il "nostro" mangia e non poco).
    Forse corro troppo con la fantasia ma ALMA mi ha ispirato (tra l'altro è pure il nome di mia mamma) questo e un po' me ne vergogno :oops:

  2. sai Mario,
    tutto l'Universo è composto da un susseguirsi di nascite e di "morti" (meglio trasformazioni). Ovviamente, i buchi neri giganteschi accentuano questo processo vitale. Vitale, per entrambe le possibilità: distruggere ciò che si è creato, inibire la formazione quando vi è sovrappopolazione, limitare la crescita. Ma, anche, il contrario: incentivare le nascite, trasformare, fare evolvere e tante altre belle cose. Sì, hai ragione... un continuo processo di creazione e distruzione, regolato quasi con amore e passione.
    Tanti auguri ad... ALMA!!! :-P

  3. Lampo

    In questi casi davvero viene da dire "evviva la tecnologia"...! Impressionante...

  4. eh sì Lampo... quando la tecnologia è al servizio del sapere (quello vero) è essenziale! Purtroppo, spesso e volentieri, è solo al servizio della banalità... L'astrofisica la sa spesso usare molto bene!!!!!

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