I radiotelescopi ci mostrano galassie nascoste

Il nostro universo è strano, meraviglioso e vasto, sostiene l'astronoma Natasha Hurley-Walker. Un'astronave non ti può portare nei suoi meandri (non ancora perlomeno) -- ma un radiotelescopio può. In questo discorso assolutamente affascinante e ricco di immagini, Hurley-Walker ci mostra come riesce a esplorare i misteri dell'universo usando una speciale tecnologia che rivela spettri luminosi che non riusciamo a vedere.

Spazio, ultima frontiera.

La prima volta che mi capitò di sentire
queste parole avevo solo 6 anni,

e ne rimasi subito affascinata.

Volevo esplorare strani e nuovi mondi,

cercare nuove forme di vita

e vedere tutto ciò
che l'universo aveva da offrire.

Quei sogni, quei mondi,
mi hanno accompagnata in un viaggio,

un viaggio di scoperte,

attraverso la scuola, l'università,

il dottorato di ricerca e, infine,
a diventare un'astronoma.

Allora, ho imparato
due cose incredibili,

una un pochino spiacevole,

quando stavo studiando per il dottorato.

Ho capito che nella vita reale

non avrei pilotato un'astronave
nell'immediato futuro.

Tuttavia, ho anche imparato che l'universo
è strano, meraviglioso e vasto,

troppo vasto per essere esplorato
con un'astronave.

Così, mi sono concentrata
sull'astronomia, sull'uso dei telescopi.

Ora, vi voglio mostrare un' immagine
del cielo notturno.

Potreste vederla ovunque.

Tutte queste stelle sono parte
della nostra galassia, la Via Lattea.

Se voleste andare in un angolo più scuro,

un angolo carino, forse nel deserto,

potreste vedere il centro
della nostra Via Lattea

che mostra ai vostri occhi,
centinaia di miliardi di stelle.

È un'immagine stupenda.

È ricca di colori.

Ed è solo un punto terrestre
del nostro universo.

Come vedete, c'è una strana polverina
scura nell'universo.

Questa è polvere locale

che oscura la luce delle stelle.

Ma possiamo fare un buon lavoro.

Con i nostri occhi, possiamo esplorare
il nostro angolo di universo.

Possiamo anche fare di più.

Si possono usare meravigliosi telescopi
come il Telescopio Spaziale Hubble.

Gli astronomi hanno creato quest'immagine.

Chiamata Campo Profondo di Hubble,

hanno passato centinaia di ore osservando
un pezzettino di cielo non più grande

dell'unghia del pollice
alla distanza di un braccio

e in quest'immagine

si vedono migliaia di galassie

e sappiamo che ci sono
centinaia di milioni, miliardi di galassie

in tutto l'universo,

alcune simili alla nostra,
altre molto diverse.

Allora, voi penserete, "OK"
e io procedo con il viaggio.

È semplice, posso usare un telescopio
molto potente

e guardare il cielo, nessun problema.

In realtà, in questo modo
stiamo perdendo informazioni.

È perché tutto ciò di cui abbiamo parlato

sfrutta il nostro spettro visibile,
è osservabile a occhio nudo

ed è solo una porzione,

microscopica, di quello che l'universo
ha da offrirci.

Ci sono anche due problemi importanti
con lo spettro visibile.

Non stiamo solo tralasciando
tutti gli altri processi

che emettono altre tipologie di luci,

ma ci sono due problemi.

Il primo è sulla polvere
che ho menzionato in precedenza.

La polvere impedisce alla luce
di arrivare fino a noi.

Così, se guardiamo più a fondo
nell'universo, vediamo meno luce.

La polvere ce lo impedisce.

Ma c'è anche un problema strano
sulla luce visibile

che ci impedisce di esplorare l'universo.

Facciamo ora un momento di pausa.

Immaginate di essere all'angolo
di una strada trafficata.

Una macchina passa.

Si avvicina un'ambulanza.

Ha un suono acuto.

(imita il suono della sirena)

Sembra che il tono della sirena cambi

da quando si avvicina
a quando si allontana.

Ma chi guida l'ambulanza non fa nulla,
è la sirena che gioca brutti scherzi.

Questo è il risultato
della vostra percezione.

Le onde sonore,
mentre l'ambulanza si avvicinava,

erano compresse

e avevano un tono più acuto.

Quando si allontanava,
le onde sonore si allungavano,

e sembravano più gravi.

La stessa cosa succede con la luce.

Quando gli oggetti si muovo verso di noi,

le loro onde luminose sono compresse
e sembrano più blu.

Quando gli oggetti si allontanano da noi,

le loro onde sono più lunghe
e sembrano più rosse.

Perciò gli effetti si chiamano
spostamento verso il blu e il rosso.

Il nostro universo si sta espandendo,

perciò i corpi si stanno
allontanando da tutto il resto

e ciò significa che tutti sembrano rossi.

Può suonare strano, ma più si guarda
a fondo nell'universo,

più gli oggetti distanti si stanno allontanando
di molto e più velocemente

e appaiono più rossi.

Perciò, se ritorno
al Campo Profondo di Hubble

e continuiamo a osservare
con attenzione l'universo

usando solo il telescopio Hubble

quando raggiungiamo una certa distanza

tutto diventa rosso,

e questo diventa un problema.

Quando, infine, arriviamo così lontano

tutto ha raggiunto
il livello dell'infrarosso

e perciò non vediamo più nulla.

Ci deve essere una soluzione,

altrimenti sarei limitato nel mio viaggio.

Vorrei esplorare tutto l'universo,

non solo ciò che è visibile,
intendo, prima che tutto diventi rosso.

C'è un modo.

Chiamato radio astronomia.

Gli astronomi lo hanno usato per decenni.

È una tecnica fantastica.

Vi mostro ora il Radio Telescopio Parkes,
soprannominato "The Dish".

Potreste avere visto il film.

Le onde radio sono fantastiche.

Ci permettono di scrutare a fondo.

Non si offuscano con la polvere,

così si può vedere tutto l'universo

e lo spostamento verso il rosso
non è un problema

perché possiamo creare ricevitori
che captino un'ampia banda.

Allora, che cosa vede il Parkes quando
è puntato al centro della Via Lattea?

Vedremmo qualcosa di fantastico, vero?

Allora, vediamo qualcosa di interessante.

Non si vede la polvere spaziale.

Come ho già detto, le onde radio
vanno oltre la polvere, tutto a posto.

Ma la vista è molto diversa.

Possiamo vedere che il centro
della Via Lattea è raggiante,

e non è luce delle stelle.

È illuminato da una luce
detta Radiazione di Sincrotrone,

creata da elettroni che si muovono
a spirale attorno a campi magnetici cosmici.

Perciò il piano galattico
è illuminato da questa luce.

Possiamo anche vedere
strani ciuffi luminosi che spuntano

e oggetti che non sembrano allineati

con il resto di quanto
i nostri occhi vedono.

Ma è molto difficile
interpretare l'immagine,

perché, come vedete,
è a bassissima risoluzione.

Le onde radio hanno un'ampia lunghezza

e ciò rende la loro risoluzione scadente.

L'immagine, inoltre, è in bianco e nero,

perciò non sappiamo che colore
abbiano questi oggetti.

Veniamo ai giorni nostri.

Possiamo costruire telescopi

che possono risolvere questi problemi.

Ora vi sto mostrando l'immagine
del Radio Osservatorio Murchison,

un posto fantastico per costruirvi
dei radiotelescopi.

È in una piana, il clima è secco

e la cosa più importante
è che non ci sono onde radio attorno:

non ci sono cellulari, non c'è Wi-Fi,
niente,

c'è il quasi totale silenzio radio,

perciò è perfetto
per costruirvi un radiotelescopio.

Il telescopio su cui lavoro
da diversi anni

si chiama Murchison Widefield Array,

ora vi mostrerò un breve video
su come è stato costruito.

Questo è un gruppo di studenti
universitari di triennale e magistrale

stanziati a Perth.

Li chiamiamo l'Armata Studentesca,

volontari per la costruzione
del radiotelescopio.

Senza avere crediti per il lavoro.

Qui stanno costruendo dei dipoli radio.

Questi ricevono onde a bassa frequenza
come le nostre radio FM, o le tv.

Qui li stanno posizionando
lungo il deserto.

Il telescopio finale
copre una superficie di 10 km2

del Deserto della Western Australia.

Ciò che è interessante
è che non ci sono parti mobili.

Disponiamo solo delle piccole antenne

sopra una sorta di rete per polli.

Sono abbastanza economiche.

I fili raccolgono il segnale

dalle antenne

e lo portano all'unità centrale.

Ed è la misura di questo telescopio,

il fatto che abbiamo costruito
la struttura nel deserto

che ci dà una risoluzione
migliore rispetto al Parkes.

Infine, i fili portano
il segnale a un'unità

che lo invia ad un super-computer
che si trova qui a Perth,

ed è qui che io intervengo.

(Sospira)

Dati delle onde radio.

Ho passato gli ultimi cinque anni

lavorando con dati molto difficili,
ma interessanti

che nessuno aveva mai osservato prima.

Ho passato molto tempo
a calibrare il computer

per un totale di milioni di ore
in tempo di CPU

e lavorando duro per capire i dati.

Con questo telescopio

e con questi dati

abbiamo fatto un rilevamento
di tutto il cielo dell'emisfero australe,

la GaLactic and Extragalactic
All-sky MWA Survey,

o, come la chiamo io, GLEAM.

E ne sono entusiasta.

Questa ricerca sta per essere pubblicata,
ma non è mai stata mostrata

perciò siete letteralmente i primi

a vedere questo rilevamento da sud
di tutto il cielo.

Perciò ho il piacere di mostrarvi
alcune immagini di quest'indagine.

Immaginate di venire a Murchison,

vi accampate all'aperto, sotto le stelle

e guardate vero sud.

Vedete il polo celeste australe,

la galassia in crescita.

Se faccio affievolire
la luce delle onde radio,

questo è quello che si vede
nel nostro rilevamento.

Potete vedere il piano orbitale
non più oscurato dalla polvere.

È illuminato
dalla Radiazione di Sincrotrone

e ci sono migliaia di puntini nel cielo.

La Grande Nube di Magellano,
la galassia a noi più vicina,

è di color arancione,
rispetto al suo solito color blu- bianco.

Ci sono un sacco di elementi.
Guardiamo più da vicino.

Se riguardiamo l'immagine
del centro dell'universo,

come quella del telescopio Parkes
che abbiamo visto poco tempo fa,

aveva bassa risoluzione,
era in bianco e nero

e adesso inseriamo la vista del GLEAM,

possiamo vedere come la risoluzione
è migliorata del 100%.

Abbiamo ora una vista a colori del cielo,

una visione in technicolor.

Ora, non è una vista a colori falsati.

Questi sono i colori veri
delle onde radio.

Ciò che ho fatto è colorare
le frequenze più basse di rosso,

quelle più alte di blu,

e quelle intermedie di verde.

Ciò ci da una visione arcobaleno.

Non sono solo colori falsati.

I colori in quest'immagine
ci dicono molto sui fenomeni fisici

in atto nell'universo.

Per esempio, se osservate
la piana orbitale,

è illuminata dal Sincrotrone,

che è di un color arancione rossiccio,

ma se guardiamo attentamente,
possiamo vedere piccoli puntini blu.

Poi, se ingrandiamo l'immagine,

vediamo che questi punti blu
sono gas ionizzato

attorno a stelle molto brillanti,

ciò che accade è che queste
bloccano la luce rossa,

e così sembrano di colore blu.

Queste danno informazioni
sulle regioni di formazione stellare

della nostra galassia.

Le vediamo subito,

guardiamo la galassia
e i colori ci dicono che ci sono.

Potete vedere le bolle di sapone,

piccole immagini circolari,
attorno al piano orbitale

e questi sono resti di supernova.

Quando una stella esplode,

il suo strato esterno si libera

e salpa verso l'esterno nello spazio
raccogliendo materiali,

creando un piccolo guscio.

Da molto tempo, è rimasto
un mistero per gli astronomi

dove fossero i resti di una supernova.

Sappiamo che ci devono essere molti
elettroni ad alta energia nella piana

per produrre la Radiazione
di Sincrotrone che vediamo,

e pensiamo che siano prodotti
dai resti di supernova,

ma non sembra abbastanza.

Per fortuna, il GLEAM è eccezionale
a trovare i resti di supernova

e speriamo di pubblicare
presto qualcosa a riguardo.

Ora, tutto a posto.

Abbiamo esplorato
la nostra parte di universo,

ma io volevo andare più a fondo,
più lontano.

Volevo andare oltre la Via Lattea.

Mentre succede, possiamo vedere
un oggetto interessante in alto a destra

e questa è una radiogalassia locale,

Alpha Centaurus.

Se la ingrandiamo,

vediamo due pennacchi giganti
dirigersi verso lo spazio.

Se guardate al centro,
tra i due pennacchi,

potete vedere una galassia come la nostra.

È una spirale e ha una fascia polverosa.

È una galassia normale.

Ma questi getti sono visibili
solo attraverso le onde radio.

Se fossimo rimasti nel visibile
non sapremmo nemmeno che ci sono

e sono mille volte più grandi
delle galassie ospitanti.

Cosa sta succedendo?
Cosa produce questi getti?

Al centro di ogni galassia a noi nota

c'è un buco nero supermassivo.

I buchi neri sono invisibili,
è per quello che si chiamano così.

Tutto ciò che si vede
è la luce deviata attorno a loro

e, in alcuni casi, quando una stella
o una nube di gas arriva nella loro orbita

viene catturata dalle forze di curvatura,

formando ciò che è detto
disco di accrescimento.

Il disco d'accrescimento
brilla particolarmente ai raggi X

e dei campi magnetici giganti
possono gettare materiale nello spazio

più o meno alla velocità della luce.

Perciò sono visibili nelle onde radio

e questo è quanto abbiamo rilevato.

E così abbiamo visto
una radiogalassia. Che bello.

Ma se guardate
la parte in alto dell'immagine

vedrete un'altra radiogalassia.

È un po' più piccola
perché è più lontana.

Okay. Ci sono due radiogalassie.

Le vediamo, e va bene.

Ma che cosa sono gli altri puntini?

Probabilmente sono solo stelle.

Ma non lo sono.

Sono tutte radiogalassie.

Ciascun puntino di quest'immagine

è una galassia lontana,

lontana milioni di miliardi di anni luce

con un buco nero supermassivo al centro

che spinge materia nello spazio
più o meno alla velocità della luce.

È strabiliante.

E il rilevamento è ancora più grande
di quello che si vede qui.

Se rimpiccioliamo l'immagine
vediamo tutto il rilievo

così vedete che ho scoperto
300.000 radiogalassie.

È stato un viaggio veramente epico.

Abbiamo scoperto tutte queste galassie

fino a vedere il nostro primo
buco nero supermassivo.

Ne sono fiera, e verrà pubblicato
la settimana prossima.

Ma non è tutto.

Ho esplorato gli angoli più remoti
della galassia con questa ricerca,

ma c'è qualcosa in più in quest'immagine.

Ora vi riporto all'inizio dei tempi.

Quando l'universo venne creato,
ci fu un big bang,

che lasciò l'universo un mare d'idrogeno,

idrogeno neutro.

Quando nacquero
le prime stelle e le galassie,

queste ionizzarono l'idrogeno,

e l'universo passò da neutrale a ionizzato.

Hanno impresso un segnale
tutto attorno a noi.

Dappertutto, pervade ogni cosa,

come la Forza.

Poiché è successo
così tanto tempo fa,

il segnale si è spostato
verso il rosso,

così ora ha una frequenza bassissima.

È alla stessa frequenza
del mio rilevamento

ma è veramente debole.

È un miliardesimo delle dimensioni
degli oggetti nel mio rilevamento.

Perciò, il telescopio può non essere
sufficiente per raccogliere il segnale.

Tuttavia, c'è un nuovo radiotelescopio.

Non posso avere un'astronave,

ma per fortuna posso avere

uno dei più grandi
radiotelescopi al mondo.

Stiamo costruendo un apparato di 1 km2,
un nuovo radiotelescopio

e sarà mille volte più grande del MWA,

mille volte più sensibile
e con una risoluzione ancora migliore.

Così scopriremo
decine di milioni di galassie.

Forse, la potenza del segnale,

mi permetterà di osservare
le prime stelle e le galassie che sono nate,

l'origine stessa del tempo.

Grazie a tutti.

(Applausi)