Marica Branchesi – “The Merger Maker” (creatrice di fusione)

Marica Branchesi  – “The Merger Maker” (creatrice di fusione)

E’ una scienziata, è madre di due figli e lavora in Italia. La sua influenza in realtà va al di là della Terra. Marica Branchesi infatti ha imparato presto a guardare più in su. In un’epoca in cui le onde gravitazionali che solcano l’universo erano solo un’idea concepita dalla mente di Einstein e un sogno che un manipolo di visionari cercava di toccare con mano senza prospettive di successo, lei ci ha messo tutta la sua energia e nel 2018 è fra le 100 persone più influenti dell’anno, secondo la rivista americana Time.

Ma già la  rivista scientifica «Nature» l’aveva inserita (unico scienziato italiano) nella Top Ten internazionale dei dieci ricercatori più influenti del 2017 – «Ten people who mattered this year».  

Marica Branchesi è l’unica astronoma e l’unica donna della Nature’s Top 10.

Un riconoscimento al ruolo avuto nella scoperta dell’onda gravitazionale (generata dalla fusione di due stelle a neutroni),  annunciata a Washington il 16 ottobre 2017, rendendo pubblici in tutto il mondo i risultati dell’importante traguardo scientifico raggiunto da oltre 3500 astronomi e fisici di tutto il mondo.

Il 17 agosto 2017 le antenne dell’interferometro europeo di Pisa e i due rivelatori Ligo (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, negli Usa) hanno registrato il segnale proveniente dallo scontro di due stelle di neutroni avvenuto 130 milioni di anni fa. Einstein aveva ragione: il fenomeno era stato preannunciato da più di un secolo, con la Teoria della Relatività. Lo studio della nube di oro, platino e uranio sprigionata viene osservata dai radiotelescopi: è un nuovo importante tassello che va ad aggiungersi al complesso mosaico dell’Universo.

Osservare le onde gravitazionali per decenni è stata una scommessa senza risultati. Poi in due anni e mezzo, grazie a una sequenza di splendide rilevazioni, si è arrivati a parlare di una “nuova astronomia”.

Le prospettive che si profilano con la nascita di una nuova scienza: l’Astronomia Gravitazionale”.

La prima rivelazione diretta di un’onda gravitazionale, ottenuta a settembre 2015 grazie alle sperimentazioni LIGO e VIRGO, rappresenta un momento storico e apre la possibilità di svelare segreti dell’universo finora inaccessibili. 

Rispetto alla radiazione elettromagnetica – fino ad oggi il principale mezzo di osservazione astronomica – le onde gravitazionali hanno una natura totalmente diversa e riescono a trasportare intatta l’informazione del fenomeno che le ha originate. La loro osservazione fornisce, così, informazioni significative e complementari rispetto a quella di onde elettromagnetiche (luce, onde radio, raggi X e gamma) e di particelle elementari (raggi cosmici, neutrini) di origine astrofisica. 

L’osservazione delle onde gravitazionali di origine cosmologica potrebbe, inoltre, portare notizie sull’universo primordiale, a un tempo molto prossimo al momento del Big-Bang. 

Marica Branchesi, nata a Urbino il 7 marzo 1977, è un’astrofisica italiana, laureatasi in Astronomia, ha conseguito il dottorato di ricerca presso l’Università di Bologna, acquisendo esperienza nel campo dell’astrofisica osservativa e interpretativa.

Dopo aver studiato radioastronomia a Bologna indagando buchi neri e ammassi di galassie, si è concentrata sui fenomeni più violenti dell’universo condividendo le ricerche in varie università straniere e approdando, infine, al Caltech, il politecnico della California. Nel 2013 le è stato assegnato un progetto di ricerca Firb del ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca di un milione di euro destinato ai giovani scienziati e pur avendole proposto di rimanere in California, ha scelto di rientrare. 

È fin dal 2009 che si occupa di astronomia multi-messaggera, fa parte della collaborazione scientifica internazionale Virgo e LIGO, ed è coordinatrice di un progetto di eccellenza per giovani ricercatori che unisce l’Università di Urbino, l’Osservatorio di Padova e l’Università di Pisa nello studio delle stelle di neutroni e dei buchi neri attraverso le osservazioni elettromagnetiche e delle onde gravitazionali. Fa parte della commissione  Gravitational Wave astrophysics dell’International Astronomical Union, è ricercatrice e professore associato al Gssi (Gran Sasso Science Institute dell’Aquila) .

La prof. Branchesi ha fatto in modo che ricercatori e scienziati internazionali mettessero insieme le proprie competenze e conoscenze consentendo così di arrivare alla nascita della nuova «astronomia a molti messaggeri», che fa uso sia dei tradizionali segnali di onde elettromagnetiche (fotoni), sia dei segnali di onde gravitazionali per studiare in modo nuovo le sorgenti astrofisiche, è stata colei che ha permesso la fusione, come spiega Gabriela Gonzalez, fisica alla Louisiana State University (e portavoce di Ligo all’interno della collaborazione di Ligo-Virg); “la Branchesi è stata la persona chiave che ha messo in comunicazione gli astronomi e i fisici, convincendoli a lavorare insieme”.

Il suo paziente ruolo di «ponte» ha colmato il divario che divideva astronomia osservazionale e fisica delle onde gravitazionali, favorendo la collaborazione tra circa 3500 scienziati di 70 diverse realtà.

 Anche per questo Nature, l’ha descritta come «Merger Maker», laddove merger vuol dire fusione: tra due stelle di neutroni e tra due mondi, fisica e astronomia.

Marica Branchesi ha lavorato per incoraggiare i fisici a diramare tempestivamente gli alert sui potenziali eventi connessi a treni di onde gravitazionali, anche quando non sono sicuri che siano genuini. In questi casi il fattore tempo è essenziale: esitare potrebbe voler dire perdere la finestra di osservazione. Allo stesso tempo ha convinto gli astronomi delle potenzialità di questo campo e a lavorare in gruppo.

Il lavoro diplomatico della scienziata si è rivelato essenziale anche al momento della stesura dell’articolo scientifico «riassuntivo» della scoperta pubblicato il 16 di ottobre 2017, tra altre decine di paper, con una lista di 3500 autori. Branchesi si è assicurata che il contributo di ciascuno trovasse il giusto spazio, e che risaltassero i risultati più significativi.

Nel 2016 le è attribuito insieme agli scienziati e agli ingegneri che hanno contribuito alla storica rilevazione delle onde gravitazionali, il Breakthrough Prize in Fundamental Physics: 3 milioni di dollari, in parte ai tre fondatori di LIGO e in parte agli scienziati della collaborazione.

Marica Branchesi e Jan Harms (suo marito, conosciuto a Caltech) sono un’ astronoma e un fisico ‘a caccia di onde’. Jan si occupa principalmente di innovazione per costruire degli strumenti sempre più potenti. 

La prof Branchesi invece per lavoro osserva il cielo: dallo schermo del suo computer monitora i movimenti delle sorgenti di onde gravitazionali. Si sono formati molti  gruppi di astronomi che osservano questi oggetti in tutto il mondo. Essi osservano i dati e poi li comunicano a tutti gli altri, velocemente, per sapere in che direzione puntare i telescopi. I migliori al momento sono in Cile, per cui bisogna stare sempre all’erta, anche di notte, per non perdere l’attimo.

Le antenne gravitazionali, sia in Italia che negli Stati Uniti, raggiungeranno una sensibilità sempre più alta e potranno rilevare le onde gravitazionali in un volume di universo più grande. Un nuovo strumento verrà inaugurato presto in Giappone. Si sta lavorando anche per gli strumenti di prossima generazione che amplieranno il nostro orizzonte di mille volte. Sarà osservabile praticamente tutto il cosmo. Un ottimo sito dove posizionarli è in Sardegna, in una miniera di metalli dismessa. Costruire le antenne sottoterra aiuterà a ridurre i tremori sismici che disturbano le misurazioni.

Ed inoltre una grande novità. Gli avvertimenti dell’universo saranno pubblici. Anche gli astrofili con i loro piccoli telescopi potranno puntare verso le sorgenti delle onde gravitazionali. Prima, quando le antenne gravitazionali ricevevano un segnale, gli alert con le coordinate di origine arrivavano solo ai centri di astronomia con cui si era stretto un accordo. D’ora in poi invece le informazioni saranno accessibili a tutti. Certo, un piccolo telescopio può osservare solo fenomeni molto brillanti come lo scontro fra le due stelle di neutroni di qualche anno fa.

Ecco l’entusiasta articolo di Focus del 17 ottobre 2017:

La straordinaria osservazione astronomica dello scontro tra due stelle di neutroni è il risultato del lavoro congiunto di oltre 70 osservatori, che hanno comunicato in tempo reale per coordinare gli sforzi. Per l’astrofisica è stato come passare da un film muto a uno sonoro.

 Se la prima individuazione di onde gravitazionali, nel settembre 2015, ha aperto la strada a un nuovo, fondamentale strumento di osservazione astronomica, l’annuncio diffuso ieri 16 ottobre 2017, della nascita di una nuova stella studiata “in diretta”,  è, per certi versi, ancora più entusiasmante.

Non solo perché la coalescenza tra due stelle di neutroni – l’evento cosmico GW170817, le cui onde gravitazionali sono state captate dai rilevatori di LIGO e Virgo – ci permette finalmente di studiare questi densissimi oggetti celesti, un solo cucchiaino dei quali ha la stessa massa di una montagna terrestre.

Ma anche perché si è trattato di uno degli eventi astronomici più documentati di sempre: abbiamo studiato la sua «onda d’urto» sotto forma di onde gravitazionali; individuato i suoi lampi gamma, appena due secondi dopo lo scontro; e nelle ore successive, lo abbiamo osservato nella luce visibile, all’infrarosso, negli ultravioletti, ai raggi X, fino a captarne le onde radio. All’appello mancano solo i neutrini (e questo è un risultato su cui si dovrà indagare).

Scienza La nascita di una stella: tappe delle osservazioni

ASTRONOMIA MULTI-MESSAGGERO. L’evento rappresenta una svolta per l’astronomia in due sensi. Il primo è l’entrata in quella che è definita l’astronomia multi-messaggero, ovvero lo studio contemporaneo di tutte le informazioni fisiche disponibili, da quelle elettromagnetiche a quelle gravitazionali.

Nell’astronomia multi-messaggero, di fatto, vengono analizzate congiuntamente informazioni gravitazionali ed elettromagnetiche, ma anche da neutrini e raggi cosmici, per ottenere una descrizione più completa di molti oggetti astrofisici, nonché una più profonda verifica delle attuali leggi della fisica.

Salto di qualità. Questa simultaneità e cooperazione delle osservazioni rende necessario un secondo tipo di svolta: l’astronomia passa da scienza per lo più solitaria e silenziosa, a disciplina collaborativa e segnata da un sistema di comunicazione in tempo reale, che ha permesso di documentare lo scontro in tempo reale, mentre le tracce della collisione consumatasi 130 milioni di anni fa arrivavano fino a noi.

Per fare un paragone cinematografico, è come se fossimo passati da un film muto a un colossal con una colonna sonora d’autore, il tutto con una decina di anni di anticipo.

I primi segnali. Il 17 agosto 2017 alle 14:41:04 i rilevatori di LIGO e Virgo intercettano l’onda gravitazionale GW170817. Dopo 40 minuti dirameranno un alert. Soltanto due secondi più tardi, alle 14:41:06, il Gamma-ray Burst Monitor del telescopio della Nasa Fermi (GMB) individua un intenso lampo gamma, e 14 secondi dopo diffonde una segnalazione.

Questa volta è diverso. Altri quattro treni di onde gravitazionali sono stati rilevati in passato, ma questo è il primo a verificarsi in contemporanea a un’emissione di lampi gamma. Questo indizio e la massa di ciascuno dei due oggetti – 1,2 e 1,5 masse solari rispettivamente – puntano nella direzione di due stelle di neutroni, una coalescenza a lungo attesa e diversa da quelle di buchi neri osservate finora.

Il sistema di triangolazione tra rilevatori di LIGO e Virgo che permette di circoscrivere la regione di Spazio da cui provengono le onde gravitazionali (in verde). © . LIGO/Virgo/NASA/Leo Singer (Milky Way image: Axel Mellinger) 

Tutti sul pezzo! Mentre i tre rilevatori di LIGO e Virgo lavorano alla triangolazione del segnale, per capirne la provenienza, l’informazione si diffonde ad oltre 70 altri osservatorii, secondo una rete sviluppata in precedenza: c’è un evento anomalo e bisogna osservarlo subito, in ogni sfumatura dello spettro elettromagnetico. Di questi messaggi di allerta, nelle ore e nei giorni successivi, ne partiranno oltre 200.

Dieci ore più tardi arrivano le prime notizie dell’individuazione dello scontro nella luce visibile, in una galassia nota come NGC 4993.

Aprono le danze gli osservatori dell’ESO situati in Cile, seguiti da molti altri. Dopo 11 ore e 36 minuti arriva dall’INAF la conferma del segnale nell’infrarosso, tempo 15 ore e la radiazione viene osservata nell’ultravioletto. Nove giorni più tardi, il telescopio spaziale Chandra registra il segnale ai raggi X, e 16 giorni più tardi se ne rilevano anche le onde radio. 

Metalli preziosi: Nel frattempo, Hubble ha misurato il moto e la composizione chimica del materiale del nuovo oggetto celeste, una kilonova: nelle nubi di detriti espulsi dalle stelle di neutroni in collisione sono state forgiate grandi quantità di alcuni degli elementi più pesanti dell’Universo, in pratica centinaia di masse terrestri di oro e platino.

In futuro. Migliorando questi sistemi di comunicazione istantanea si potrà forse identificare in anticipo la regione di provenienza delle onde gravitazionali, in modo da avere tutti gli strumenti già puntati in quella direzione. Si è aperta una nuova era dell’astronomia, più brillante che mai.

Riferimenti bibliografici

  1. ^ a b c Astronomia Gravitazionale – Nascita di una nuova scienza, su Festival della Scienza, Genova, ottobre 2016. 
  2. ^ L’Aquila, la prof Marica Branchesi tra i grandi della scienza, in Il Centro. URL consultato il 25 dicembre 2017. 
  3. ^ Marica e Jan, astronoma e fisico ‘a caccia di onde’. La coppia che ha scelto Urbino per la ricerca, in il Ducato, 10 febbraio 2016. URL consultato il 25 dicembre 2017. 
  4. ^ «L’Italia deve investire di più sulla scienza, è la nostra scommessa per il futuro», in Repubblica.it, 19 dicembre 2017. URL consultato il 24 dicembre 2017. 
  5. ^ Chi è Marica, l’italiana nella top 10 di Nature, su ADNkronos, 18 dicembre 2017. 
  6. ^ a b Elisabetta Intini, L’italiana Marica Branchesi tra gli scienziati dell’anno di Nature, in Focus, 18 dicembre 2017. 
  7. ^ International Astronomical Union | IAU, su http://www.iau.org. URL consultato il 25 dicembre 2017. 
  8. ^ (EN) Breakthrough Prize – Special Breakthrough Prize In Fundamental Physics Awarded For Detection Of Gravitational Waves 100 Years After Albert Einstein Predicted Their Existence, su breakthroughprize.org. URL consultato il 22 dicembre 2017. 
  9. ^ Marco Malaspina, Un’onda da tre milioni di dollari, in MEDIA INAF. URL consultato il 22 dicembre 2017. 
  10. ^ Marica Branchesi, un’astrofisica tra i magnifici 100 di Time: Il mio entusiasmo alle stelle, così condividiamo la scienza, in Repubblica.it, 19 aprile 2018. URL consultato il 19 aprile 2018. 
  11. ^ (EN) Marica Branchesi: The World’s 100 Most Influential People, su Time. URL consultato il 19 aprile 2018.

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Direzione e responsabilità del progetto: Silvia Barrios

Collaborazione e contenuti: Elisabetta Brunetti Buraggi

Pagina web Progetto / archivio “Altar Mujeres SXXI #vidasenlucha”

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Per aderire alla proposta : silviabarriosarte@yahoo.com.ar

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