L'astronomia nella società

L'Astronomia è lo studio di tutto quello che c'è oltre la terra. Per sua stessa natura si tratta di una scienza, che si basa sulle osservazioni e che si riallaccia, a volte intimamente, ad altre discipline scientifiche come la matematica, la fisica, la chimica, la geofisica, la computer science ed anche la biologia. Di rimando, come risultato secondario, ma non meno importante, da molte ricerche astrofisiche, si ottengono adattamenti e innovazioni scientifico-tecnologici degni di nota.

Spesso all'astronomia viene dato un ruolo chiave per attrarre le giovani menti verso le discipline scientifiche in generale; anche se in questi ultimi anni si sta assistendo ad un declino in questo senso, il trendo positivo commenounque rimane.

L'astronomia europea in particolare, gioca un ruolo leader nella ricerca internazionale e nel corso degli anni è riuscita ad accedere ad un certo numero di facilities osservative sia da terra che da spazio.

Le prossime generazioni di ricercatori avranno necessariamente migliori strumenti, migliori rivelatori, migliori specchi e così via e questo renderà quindi sempre più facile la vita dello scienziato, aumentando quindi, di rimando, il numero delle scoperte scientifiche di rilievo.

Ovviamente, creare un progetto a lungo termine che si prefigga di ottenere dei risultati scientifici rilevanti in un qualsivoglia campo, significa molti investimenti ed un grande impegno organizzativo, nonché finanziario da parte delle nazioni interessate.

In questo contesto si inserisce ASTRONET che rappresenta una rete scientifica europea (ESO/ESA) atta ad analizzare e progettare il lavoro futuro della comunità scientifica europea ed il cui lavoro è culminato con la stesura del documento chiamato ScienceVision, che si prefigge lo scopo di identificare e chiarire le quattro domande più importanti (key questions) per lo sviluppo astrofisico mondiale.

Identificando le quattro domande più importanti è quindi possibile capire come fare per rispondervi nella maniera più esaustiva e, di conseguenza identificare i passi da intraprendere (tecnologie, infrastrutture ecc) in una sorta di cammino scientifico da attuare nei prossimi 20 anni.

Le quattro domande principali per l'astronomia moderna sono le seguenti:

• Riusciamo a comprendere adeguatamente l'Universo vicino tanto quanto quello lontano?
• Come si sono formate e come si evolvono le galassie?
• Quale è l'origine e l'evoluzione di stelle e pianeti?
• Come (noi ed il sistema solare) ci inseriamo nel discorso?

È stato quindi creato un vero e proprio Science Vision Working Group identificato da circa 50 scienziati leaders del proprio campo sparsi per il mondo e aventi competenze abbastanza disparate.

L'attenzione principale nel lavoro è stata data a ciò di cui si necessita per ottenere certi traguardi ed in particolare è stata data grande enfasi alle più promettenti innovazioni scientifico-tecnologiche per definire una roadmap delle infrastrutture tecnologiche indispensabili.

Unitamente a tutto questo l'investigazione rimane il baluardo irrinunciabile per tutti i campi scientifici, questo poiché molti studi necessitano di analisi su un gran numero di oggetti e richiedono una gran mole di dati e di tempi in questo contesto si sono anche definiti i tempi scala necessari ad implementare il piano a lungo termine (20 anni appunto per il suo completamento).

Fatti non foste a viver come bruti...

L'umanità possiede per sua stessa natura una curiosità innata sopratutto riguardo l'Universo. Si suppone che questo derivi da un mero discorso evolutivo, secondo cui la curiosità porta all'esplorazione, alle nuove scoperte e queste in ultima analisi rappresentano un innato senso di adeguamento e di sopravvivenza dell'essere umano.

Ovviamente questa innata curiosità, tende per un certo verso, a pianificare il futuro attraverso graduali scoperte ed innovazioni. Infatti una gran quantità dei progressi della società si sono sviluppati a partire da scoperte ed innovazioni scientifiche.

Questo progresso si snoda attraverso i secoli e per far ciò è indubbiamente necessario un discorso di avviamento ed insegnamento per le nuove menti ed i nuovi scienziati.

Questo è sempre stato il motore trainante della società industrializzata in cui le giovani menti, che si affaccia alla ricerca vedevano esaudite tutte le loro richieste di una carriera veloce e possibilmente bene remunerata, lavorando in campi del sapere, che rappresentassero essi stessi fonte di interesse e passione.

Queste nuove menti spesso apportano alla ricerca scientifica nuove prospettive, nuove idee tanto quanto il campo scientifico in questione cattura la loro immaginazione.

Ovviamente, come detto precedentemente, non solamente i giovani ricercatori trovano affascinante la scienza, in generale una grande frazione del pubblico e cultori della materia, anche se non direttamente interessati dal processo di innovazione scientifica, sono affascinati dall'Universo e dall'astronomia in generale e vogliono sempre imparare di più.

È indubbio che un settore del sapere come la scienza che cattura le menti di molte persone, per questo stesso motivo non possa essere in declino, atrimenti avrebbe grossi problemi nell'attrarre le giovani menti.

A questo ruolo educazionale contribuiscono ovviamente molte discipline, che, pur non essendo scientifiche, tendono a restituire un'aurea di mistero e di intrigo su qualunque discorso si affronti, men che meno l'astronomia. Pseudo discipline come l'astrologia, il creazionismo, le teorie cospirazionali, gli UFO, possono dare un contributo abbastanza rilevante nell'attrarre nuove persone alle materie scientifiche, ma con il caveat di riuscire però a discernere cosa è scienza e cosa è fiction.

L'astronomia, oltre ad attrarre le persone, entra quotidianamente nelle nostre vite in maniera diretta.

Il clima, l'influenza del Sole sulla Terra, l'alternarsi delle stagioni e dei cicli solari e lunari, che influenzano le telecomunicazioni e le maree sono solo degli esempi immediati.

Nonostante oramai sia compreso il motivo per cui, ad esempio, una eclisse solare o lunare avviene, una gran fetta della popolazione mondiale, per la quale l'ignoranza regna sovrana, vede questi fenomeni con misticismo e paura, quasi fossero presagio di qualche sventura.

Le implicazioni profonde dell'astronomia nelle nostre vite sono storicamente culturali; esse hanno sempre portato dietro importanti domande come l'origine dell'Universo, dello spazio e del tempo, l'origine delle galassie e delle stelle ed assieme a quelle, dei pianeti e... della vita!

Inoltre appurata l'esistenza di altri mondi al di fuori del nostro, altre domande fondamentali implicano la non unicità della vita sulla Terra, se esistono altre forme di vita più o meno evolute su altri mondi.

A molte domande nel corso degli anni sono state trovate delle risposte, e molte altre domande ne stanno attendendo una.

In particolare negli ultimi 20 anni l'astronomia ha fatto importanti scoperte ed imponenti progressi, sia teorico-scientifici sia osservazionali sia tecnologici; alimentati sempre dall'afflusso di nuove menti e di nuovi ragazzi educati fin da piccoli nelle scuole allo studio, al rispetto ed alla tutela della Natura.

Continuare con questo trend permetterà di non disperdere quanto fatto in questi ultimi anni e garantirà progressi nella ricerca base e sempre più ingenti ricadute su le tecnologie applicate, il tutto per riuscire ad abbracciare sempre meglio le necessità della attuale società e di quella futura.

L'Europa in questo non è seconda a nessuno; essa dispone di una agenzia spaziale ESA che propone progetti e lancia satelliti scientifici e una agenzia di coordinamento delle strutture osservative da terra (ESO).

L'Astronomia dei prossimi 20 anni

I grandi progressi dell'astronomia moderna derivano principalmente da grandi innovazioni tecnologiche, per esempio i telescopi almeno da quando è stato inventato il primo prototipo nel 17esimo secolo, sono sempre cresciuti in grandezza e sofisticazione.

Con la scoperta delle onde radio e la successiva possibilità di lanciare satelliti nello spazio l'umanità ha potuto abbracciare l'intero spettro elettromagnetico, prima rimasto celato dall'atmosfera.

Gli astronomi europei possono accedere a molti potenti telescopi ottici e solari, situati in molti siti, nonché un gran numero di telescopi radio aventi singole parabole ed anche interferometrici per ottenere immagini ad alta risoluzione; tutti facenti uso delle migliori e più sofisticate tecniche di ottica attiva ed adattiva.

Anche i telescopi più piccoli possono essere utilizzati per fare astrofisica di corpi minori alla ricerca di esopianeti, oggetti transienti (comete, NEO, trojani e transnettuniani) ed eseguire una cartografia accurata e dettagliata della volta celeste.

Gli osservatori migliori, per loro stessa natura, si trovano nello spazio ed abbracciano quasi tutto lo spettro elettromagnetico: HST lavora nell'ottico, Spitzer nell'infrarosso, Chandra, XMM ed Integral lavorano nell'X e gamma.

Vi sono inoltre delle missioni spaziali dedicate ad alcuni particolari targets come RXTE, SWIFT, Akari, CoRot, SOHO, Ulysses e Cluster che stanno studiando il Sole, i suoi dintorni e la magnetosfera terrestre; le missioni interplanetarie, che stanno lavorando in questo momento come la sonda Cassini attorno al sistema di Saturno, la sonda Rosetta che si sta muovendo verso la cometa Chiriumov-Gerasimenko e gli orbiters, che sorvolano Venere e Marte, restituendoci quotidianamente bellissime immagini.

Ovviamente vi sono anche molte facilities ed osservatori ancora in fase di sviluppo, sia spaziali come Hershel, Plank, Kepler, Gaia, BepiColombo, il JamesWebbSpaceTelescope e l'osservatorio stratosferico SOFIA.

Tra gli osservatori a terra il GTC e l'LBT sono quasi ultimati, VST per le surveys del VLT, Pierre Auger per i raggi cosmici di alta energia, LOFAR nel radio e l'array interferometrico ALMA nel sub-mm saranno completati nei prossimi anni (vedere immagine n.1).

[inline: 1= Immagine - 1 - strumenti e telescopi]
Immagine - 1 - Nella prima fila sono presenti gli strumenti al suolo: VLT, APEX, GREGOR, Gemini Nord e Gemini Sud, Magic, WSRT, Roques de los Muchachos, IRAM, SMA, Merlin Telescopes, La Silla, ed Efelsberg; nella seconda fila sono mostrati i telescopi spaziali: HST, Integral, Mars Express, Venus Express, CoRoT, Rosetta, SOHO ed XMM-Newton; e nella terza fila sono mostrati gli osservatori in costruzione: Hershel, Plank, Gaia, JWST, Sofia, BepiColombo, GTC, ALMA, VST, LBT, VISTA, LOFAR ed Auger.

Come abbiamo detto la Tecnologia gioca un ruolo fondamentale nello sviluppo di nuovi telescopi ed osservatori; per esempio da quando Karl Jansky eseguì nel suo lavoro pioneristico le prime misurazioni nel Radio negli anni '30, la magnitudine limite degli strumenti si è incrementata di 12 ordini di grandezza.

Infatti si calcola che grazie alle continue innovazioni nella tecnologia dei rivelatori a semiconduttore, nelle componenti elettroniche, nei telescopi e nel calcolo numerico, ogni tre anni la sensitività di uno strumento si raddoppi.

Con la commercializzazione, la creazione in serie di componenti elettronici digitali e l'abbattimento in costi, si pensa che nei prossimi 20 anni vi sarà un ulteriore aumento di due ordini di magnitudine negli strumenti a venire.

Anche la risoluzione in energia sta facendo passi in avanti permettendo in futuro, come avviene ora solo nell'X e nel gamma, anche nell'ottico di selezionare una singola componente energetica da un fascio di fotoni incidenti, senza la necessità di fare gli spettri.

Immagine - 2 e 3 - Grafici che mostrano come nel corso degli ultimi anni gli strumenti astronomici abbiano aumentato a dismisura le proprie performances.

Le due figure 2 e 3 mostrano come nello spettro radio e quello ottico la sensitività e la risoluzione angolare sia cresciuta a dismisura nel corso degli ultimi anni. Come si nota facilmente nell'ottico il passo storico è stato quello di mettere un telescopio (HST) fuori dell'atmosfera; mentre nel radio il passo chiave è stato quello di costruire strumenti interferometrici.

Nelle prossime decadi si pensa di riuscire a fare interferometria sia con telescopi ottici del diametro di 20-40 metri, sia con gli strumenti X da spazio rendendo plausibili delle risoluzioni angolari dell'ordine del micro-arcsec.

Da non dimenticare gli sviluppi tecnologici in fatto di computing, archiviazione ed image analysis, che permettono di gestire una sempre maggior quantità di dati e permettono di renderli disponibili ovunque ed in qualunque momento tramite il paradigma Virtual Observatory e le infrastrutture rivoluzionarie fornite dal Data Grid (si tratta della stessa rivoluzione, che si ebbe quando Internet si affacciò sulla scena mondiale).

Tutti questi sviluppi tecnologici assieme renderanno possibile l'osservazione diretta di pianeti orbitanti attorno ad altre stelle, renderanno possibile scandagliare mai così in profondità l'universo giovane, raggiungendo delle ere in cui le prime galassie si formarono, aumentando la risoluzione angolare si potranno vedere dettagli dell'evoluzione stellare, della nascita e della morte delle stelle ed andare ad indagare sempre più in dettaglio i motori causa dell'emissione degli AGN.

In questo modo si preannuncia un intensivo sviluppo del sapere in tutte le questioni chiave della moderna astronomia, come la natura della dark matter, la dark energy, la fisica soggetta ad estreme condizioni come le supernovae, i buchi neri ed i gamma-ray burst; la formazione e l'evoluzione delle galassie dalla prima luce fino ai nostri giorni; la formazione del sole e delle atre stelle, del nostro sistema solare e dei pianeti, tra cui anche il nostro... e perché no la formazione della vita sulla terra.

Tutte queste sono le domande fondamentali, che un astronomo può porsi e grazie anche agli sviluppi tecnologici siamo ad un passo da riuscire, finalmente, a darvi una risposta.

Sitografia

ESO Science Vision [document PDF, 17 Mb]:
http://www.eso.org/public/outreach/pressrel/pr2007/Astronet_ScienceVision.pdf

ESO-European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere | home page:
www.eso.org/public/

ESA - European Space Agency | home page:
www.esa.int/esaCP/index.html

ASTRONET web site:
www.astroneteu.org

The International Virtual Observatory Alliance:
http://www.ivoa.net

The DataGrid Project:
http://eudatagrid.web.cern.ch/eu%2Ddatagrid/

VST home page:
http://it.wikipedia.org/wiki/VLT_Survey_Telescope

LBT home page:
http://medusa.as.arizona.edu/lbto

GTC home page:
www.gtc.iac.es

Pierre Auger Observatory home page:
www.auger.org

LOFAR home page:
www.lofar.org

ALMA home page:
www.eso.org/projects/alma

James Webb Space Telescope:
www.jwst.nasa.gov

SOFIA Observatory home page:
www.sofia.usra.edu/Science/instruments/waterVaporMonitor.html

BepiColombo home page:
http://sci.esa.int/sciencee/www/area/index.cfm?fareaid=30

GAIA mission home page:
http://sci.esa.int/sciencee/www/area/index.cfm?fareaid=26

Kepler mission home page:
http://kepler.nasa.gov

Plank mission home page:
http://sci.esa.int/sciencee/www/area/index.cfm?fareaid=17

Hershel mission home page:
http://herschel.esac.esa.int

Cluster mission home page:
http://sci.esa.int/sciencee/www/area/index.cfm?fareaid=8

Ulysses mission home page:
http://ulysses.jpl.nasa.gov

SOHO mission home page:
http://sohowww.nascom.nasa.gov

CoRot mission home page:
http://sci.esa.int/sciencee/www/area/index.cfm?fareaid=39

Akari mission home page:
www.ir.isas.jaxa.jp/AKARI/Outreach/index_e.html

SWIFT mission home page:
www.nasa.gov/mission_pages/swift/main/index.html

RXTE mission home page:
http://heasarc.nasa.gov/docs/xte/XTE.html

CASSINI mission home page:
http://saturn.jpl.nasa.gov/home/index.cfm

Rosetta mission home page:
http://rosetta.esa.int/sciencee/www/area/index.cfm?fareaid=13

Mars express home page:
http://sci.esa.int/sciencee/www/area/index.cfm?fareaid=9

Venus Express home page:
http://sci.esa.int/sciencee/www/area/index.cfm?fareaid=64

Chandra mission home page:
www.nasa.gov/mission_pages/chandra/main/index.html

XMM mission home page:
http://sci.esa.int/sciencee/www/area/index.cfm?fareaid=23

Spitzer mission home page:
www.spitzer.caltech.edu

HST mission home page:
http://hubble.nasa.gov

The International Virtual Observatory Alliance:
http://www.ivoa.net

The DataGrid Project:
http://eu-datagrid.web.cern.ch/eu%2Ddatagrid/