SOLUZIONE ASTROQUIZ 6: La morte del Sole

Mega ciao!
SOLUZIONE ASTROQUIZ 6
Vi avevo chiesto cosa diventerà il Sole alla fine della sua vita. La risposta giusta è: una nana bianca. Il Sole ha circa 4 miliardi e 700 milioni di anni e si trova nella fase principale della sua vita, cioè nel periodo di vita in cui brucia l’idrogeno tramite reazioni nucleari e lo trasforma in elio. La fase principale per il Sole durerà per altri 5 miliardi di anni. Al termine di questo periodo il Sole si espanderà in una stella molto più grande, una gigante rossa che arriverà ad inglobare l’orbita di Marte e raggiungerà temperature abbastanza elevate da innescare le reazioni di fusione dell’elio. L’elio verrà trasformato in carbonio tramite una reazione chiamata triple alpha reaction, in cui tre atomi di elio-4 vengono fusi insieme per formare un atomo di carbonio-12. Una volta finito di bruciare tutto l’elio il Sole non riuscirà a raggiungere le temperature necessarie per innescare il bruciamento del carbonio, quindi espellerà gli strati più esterni della sua atmosfera, che andranno a formare una nebulosa planetaria, mentre il nucleo si contrarrà, si rimpicciolirà sempre di più finchè questo processo non sarà fermato dalla pressione di degenerazione degli elettroni, che bilancerà la forza di gravità. Al centro della nebulosa planetaria resterà quindi un cadavere stellare, chiamato nana bianca, che sarà molto più piccolo della stella di partenza. La nana bianca avrà un diametro di circa 10000 km.
A presto!

Sara

M57, nebulosa planetaria situata nella costellazione della Lira a circa 2500 anni luce di distanza (Image credits: NASA)

Buona Pasqua

Mega ciao!
Nell’immagine ripresa dal Telescopio Spaziale Hubble potete ammirare la nebulosa uovo, una nebulosa pre-planetaria, creata da una stella di dimensioni simili al Sole, nelle fasi finali della sua vita. Il materiale di cui è composta la nebulosa è quello perso dalla stella. La fase di nebulosa pre-planetaria dura pochissimo, solamente qualche migliaio di anni. Al termine di questo intervallo di tempo la stella espellerà i suoi strati più esterni, che andranno a formare una nebulosa planetaria, mentre il nucleo si contrarrà su se stesso ed andrà a formare una nana bianca, una stella morta con un raggio di circa 10 mila chilometri. La nebulosa uovo è situata nella costellazione del Cigno a circa 3000 anni luce di distanza.
Buona Pasqua a tutti!

Sara

Nebulosa uovo (Image credits: NASA)

Evoluzione degli AGN

Mega ciao!
Abbiamo visto la classificazione morfologica dei Nuclei Galattici Attivi e abbiamo detto che possono essere radio quieti o radio brillanti. Queste due tipologie di AGN si distinguono nella parte radio e ad alte energie dello spettro, ma anche per la fase evolutiva. Andiamo a vedere un po’ come si attivano gli AGN e la loro evoluzione. Sappiamo che al centro nei Nuclei Galattici Attivi si trova un buco nero supermassiccio, con massa che va da 1 milione a 10 miliardi di masse solari. Abbiamo che il gas viene portato nelle regioni interne della galassia da fenomeni di merging/interazione con altre galassie o da instabilità del disco. Questo scatena una violenta formazione stellare (starburst) nelle regioni centrali, che porta ad un eccesso di emissione infrarossa nello spettro. Parte del gas, invece di andare a formare stelle, va ad accrescere il buco nero (BH, dall’inglese black hole). Dunque abbiamo fenomeni di formazione stellare mischiati a fenomeni di accrescimento. Questo attiva la fase di quasar otticamente brillante (è una fase radio quieta). La grande energia liberata dal quasar impedisce l’ulteriore accrescimento e fa espellere parte del materiale, sotto forma di radiazione. Il buco nero è circondato da un disco di gas, chiamato disco di accrescimento, che non può cadere direttamente sul BH, ma deve prima perdere momento angolare. Dunque il materiale perde momento angolare tramite dissipazione viscosa. Parte dell’energia viene trasformata energia radiante, mentre una parte viene trasferita al buco nero sotto forma di energia rotazionale. A questo punto una parte del materiale va ad accrescere la massa del buco nero. Finito questo processo il buco nero sarà circondato da un disco di accrescimento residuo e comincerà la sua fase radio brillante, in cui trasformerà la sua energia rotazionale in campi elettromagnetici e in energia delle particelle accelerate. La fase radio brillante è quindi caratterizzata da un buco nero in rotazione veloce, cosa che la distingue dalla fase radio quieta.
A presto!

Sara

Il buco nero al centro della galassia M87 (Image credits: EHT)

SOLUZIONE ASTROQUIZ 5: La Via Lattea

Mega ciao!
SOLUZIONE ASTROQUIZ 5
Vi avevo chiesto che tipo di galassia è la Via Lattea. La risposta giusta è: la Via Lattea è una galassia a spirale barrata. E’ composta da uno sferoide centrale (o bulge), all’interno del quale si trova il buco nero supermassiccio Sagittarius A* (che ha una massa di circa 3 milioni e 610 mila masse solari). Il bulge è tagliato a metà da una barra di polvere e gas, dai cui lati si dipartono i bracci a spirale, che stanno attorno al nucleo su un piano che prende il nome di piano galattico. Sopra e sotto il piano, come in una sfera, si trova l’alone galattico, sede degli ammassi globulari, composti dalle stelle più vecchie della galassia. Nei bracci a spirale troviamo invece ammassi stellari aperti, cioè composti da stelle giovani, e moltissime zone di formazione stellare. La Via Lattea ha un diametro di circa 100 mila anni luce ed il nostro Sistema Solare si trova in una regione periferica, un ponte tra due bracci a spirale chiamato braccio di Orione, a circa 26 mila anni luce dal centro galattico. Si nota che le polveri ed il gas interstellare aumentano guardando in direzione del centro galattico. Questo è un problema per le osservazioni in quanto polvere e gas assorbono la luce delle stelle situate dietro la nube.
A presto!

Sara

Rappresentazione artistica della Via Lattea

Grazie a tutti!

Mega ciao!
Grazie a tutti quelli che hanno partecipato alla conferenza di ieri! Eravate tantissimi! Ringraziamo ancora la Dott.ssa Francesca Dal Pozzolo per la bellissima conferenza, penso che sia riuscita ad emozionare tutti quando ha parlato della prima immagine scattata ad un buco nero!
Grande Frasca!
Vi aspettiamo il 3 maggio alle ore 21:00, presso Palazzo Toaldi Capra a Schio, per la conferenza “Antica luce: la Luna in archeoastronomia” tenuta dalla Dott.ssa Alice Sella.
A presto!

Sara

Sede chiusa 12 aprile 2019

Mega ciao!
Vi ricordo che stasera la sede resterà chiusa. Vi aspettiamo alle ore 21:00 a Palazzo Toaldi Capra per la conferenza dal titolo “Fabbriche di stelle: dalle nebulose ai sistemi planetari” tenuta dalla Dott.ssa Francesca Dal Pozzolo.
Vi aspettiamo numerosi!

Sara

Cosa sono i buchi neri?

Mega ciao!
Ieri abbiamo visto per la prima volta la foto di un buco nero (piango ancora). Mi è stato chiesto di spiegare cosa sono i buchi neri. Siete pronti? Partiamo!
Sapete che i pianeti e le stelle esercitano una certa forza di gravità e che per riuscire a scappare dal loro campo gravitazionale bisogna raggiungere la velocità di fuga. Nel caso della Terra la velocità di fuga è di 11,2 km/s. Nel 1783 John Mitchell ipotizzò l’esistenza di corpi la cui velocità di fuga fosse superiore a quella della luce, quindi maggiore di 300000 km/s, e chiamò questi corpi “Stelle oscure”. Nel 1916 Albert Einstein pubblicò la teoria della relatività generale in cui dimostrò che un campo gravitazionale influenza la traiettoria della luce. Successivamente Schwarzschild e Kerr descrissero la metrica attorno ad un buco nero e ad un buco nero rotante rispettivamente.
I buchi neri sono oggetti che curvano moltissimo la struttura dello spazio-tempo, al punto che da lì non riesce a scappare nemmeno la luce. Per questo motivo sono neri. Per capire cosa succede immaginiamo che l’universo sia un grande telo teso. Se mettiamo sul telo una pallina da golf non succede niente, se invece appoggiamo un peso di quelli che usano gli atleti olimpionici il telo si curva. La stessa cosa succede all’universo: i buchi neri sono talmente densi (la loro massa è concentrata in diametri piccoli) che curvano talmente tanto la struttura dello spazio-tempo che questa diventa uguale ad un imbuto, con il buco nero al centro. Il buco nero è circondato da una linea immaginaria, chiamata orizzonte degli eventi. Se superiamo questa linea non riusciamo più a tornare indietro, ma continuiamo a cadere verso il centro del buco.
Esistono diversi tipi di buchi neri:
– buchi neri stellari, con massa fino a 25 masse solari;
– buchi neri stellari massicci, con massa da 25 a 100 masse solari;
– buchi neri di massa intermedia, dalle 100 alle 100000 masse solari;
– buchi neri supermassicci, da 1 milione di masse solari in su.
I buchi neri stellari e quelli stellari massicci si formano dalla morte di stelle dalle 25/30 masse solari in su. Al termine della loro vita possono espellere gli strati più esterni delle loro atmosfere nelle esplosioni in supernova mentre il nucleo collassa completamente, oppure saltano l’esplosione e tutta la stella collassa direttamente in un buco nero. Dovete immaginare che tutta (o quasi) la massa della stella sia confinata in una sfera di massimo una decina di chilometri di raggio. Questo porta alla curvatura dello spazio-tempo di cui parlavamo prima.
I buchi neri supermassicci sembra che si formino dalla fusione di buchi neri di massa intermedia, mentre questi ultimi si possono formare dal collasso della prima generazione di stelle dell’universo (che sembra potessero raggiungere masse di un migliaio di masse solari) o dalla fusione di buchi neri di massa stellare.
I buchi neri possono mangiarsi la materia che gli passa troppo vicina. La cosa forte è che si mangiano anche le stelle! Se una stella si trova in orbita attorno ad un buco nero ed il suo inviluppo si trova abbastanza vicino al punto in cui si uniscono i potenziali gravitazionali dei due oggetti, il buco nero comincia a strappare materia alla stella. Però questa materia, dopo essere passata nella buca di potenziale del buco nero, non gli cade subito dentro, ma si dispone in orbita attorno ad esso. Il sistema formato da questo gas si chiama disco di accrescimento, perchè, dopo aver perso momento angolare, va ad accrescere il buco nero. Il disco di accrescimento è proprio quello che si vede nella foto pubblicata ieri e che vi ripropongo qui sotto. Vedete il disco con al centro una regione opaca: il buco nero (piango ancora di più).
Cosa c’è dentro il buco nero? Bella domanda! Nessuno lo sa. Ma noi ci fidiamo di Kip (sempre sia lodato): “I buchi neri sono fatti da spazio incurvato e tempo incurvato”.
A presto!

Sara

Il buco nero al centro di M87 (Image credits: EHT).

La prima foto di un buco nero

Mega ciao!
Scusatemi se non vi ho dato l’annuncio in diretta alle 15:00, ma stavo andando a Padova a parlare della tesi di laurea magistrale (ormai ci siamo #porcavaccamancapoco) che, giusto per restare in tema, sarà su un bel buco nero, ma non vi spoilero altro.
Oggi ho seguito in diretta youtube (grazie INAF) lo storico annuncio: abbiamo la prima immagine di un buco nero (#piango). Come sapete i buchi neri sono gli oggetti più fighi che potete trovare nell’universo, ma hanno un problema: sono neri (hahahahahah). Quindi come fare per individuare un buco nero se il cielo è nero? Fino ad oggi i metodi utilizzati erano indiretti: andare a vedere il moto delle stelle attorno al centro galattico, vedere se la regione centrale di una galassia era particolarmente luminosa in X (adesso avete capito perchè negli ultimi giorni vi ho parlato solo di AGN)….
Oggi invece abbiamo un’immagine favolosa di un buco nero con il suo disco di accrescimento!!! Questa è stata realizzata tramite l’utilizzo di radiotelescopi sparsi in tutto il mondo, i cui dati sono stati combinati con una tecnica chiamata interferometria. Questa tecnica ha permesso di raggiungere una risoluzione di 20 micro arcosecondi ed è stato molto importante perchè il buco nero selezionato ha una dimensione angolare di 50 micro arcosecondi, che corrispondono alla dimensione di una pallina da tennis sulla Luna vista dalla Terra. Il buco nero si trova al centro della galassia M87, una galassia ellittica super gigante, che si è formata dalla cannibalizzazione di molte galassie. Questo oggetto si trova a circa 52 milioni di anni luce di distanza da noi ed è un nucleo galattico attivo, infatti, come potete vedere nell’immagine, ha un bel getto che parte dal centro. Il buco nero al centro di questa galassia è bello ciccione: ha una massa di circa 6 miliardi e 500 milioni di masse solari. Ovviamente non potete aspettarvi un’immagine del buco nero come quelle che ci presenta la fantascienza. E’ comunque molto lontano, quindi scordatevi il Gargantua di Interstellar realizzato dalle simulazioni al computer fatte dal Professor Kip Thorne (#sempresialodato). L’immagine del buco nero di M87 però è magnifica: si vede benissimo la struttura ad anello del disco di accrescimento al cui centro c’è una regione scura, l’ombra del buco nero! E’ incredibile! Bellissima! La realizzazione di quest’immagine ha richiesto due anni di elaborazione dati ed il lavoro di moltissime persone. La cosa eccezionale è che da un confronto con le simulazioni fatte al computer si vede che tutto torna. La teoria è giusta #einsteinnesapevaapacchi! Che dire: l’emozione di vedere per la prima volta un buco nero è enorme! Semplicemente wow! Adesso aspettiamo le prossime immagini di buchi neri che si trovano al centro di altre galassie!
A presto!

Sara

M87 (Image credits: NASA)
Il buco nero supermassiccio al centro di M87 (Image credits: Event Horizon Telescope)

La struttura degli AGN

Mega ciao!
Abbiamo visto un po’ di fenomenologia e morfologia dei Nuclei Galattici Attivi. Ma come sono fatte queste sorgenti nucleari estremamente energetiche? Gli AGN sono composti da un buco nero supermassiccio, con una massa compresa tra 10^7 e 10^10 masse solari. Il buco nero è circondato da un disco di accrescimento, cioè un disco di gas che spiraleggia verso nucleo. Ad una distanza di circa 10^17 cm dal centro troviamo una regione composta da nubi dense, chiamata Broad Line Region, in cui si formano le righe di emissione allargate dall’effetto Doppler. A distanza di qualche centinaio di parsec troviamo una regione composta da nubi meno dense, chiamata Narrow Line Region, in cui si formano le righe strette. Circa il 10% degli AGN espelle gas in getti relativistici puntati nella direzione dell’asse di rotazione del buco nero. Il disco di accrescimento è circondato da un toro di polvere. In base a come il sistema è disposto lungo la nostra linea di vista vedremo solo le righe strette (situazione in cui la linea di vista interseca il toro di polvere), entrambi i tipi di righe (situazione intermedia) oppure nessuna riga (situazione in cui la linea di vista è esattamente lungo l’asse di rotazione del buco nero e quindi il jet di gas punta verso di noi). Nell’ultimo caso il Nucleo Galattico Attivo prende il nome di BLAZAR e, a causa dell’assenza di righe spettrali, risulta molto difficile determinarne il redshift.
A presto!

Sara

Rappresentazione della struttura degli AGN.

Soluzione ASTROQUIZ 4

Mega ciao!
SOLUZIONE ASTROQUIZ 4. Vi avevo chiesto come si chiamano gli astronauti che hanno fatto per primi un bel giro attorno alla Luna. La risposta corretta è: Borman-Lovell-Anders. I tre astronauti partirono a bordo dell’Apollo 8 il 21 dicembre 1968, nella prima missione umana che utilizzò il razzo Saturn V. Mentre la missione Apollo 7 aveva testato la navicella solamente in orbita terrestre, con l’Apollo 8 si andò a testare i vari sistemi in orbita lunare. Jim Lovell fu il primo astronauta a dare una descrizione della superficie lunare vista da una distanza compresa tra 111 e 312 km. Lui disse: “La Luna è essenzialmente grigia, senza colore; sembra intonaco o una specie di sabbia grigiastra. Possiamo vedere un bel po’ di dettagli. Il Mare Fecunditatis da qui non spicca come quando osservato dalla Terra. Non vi è molto contrasto tra questo e i crateri circostanti. I crateri sono tutti arrotondati. Ce ne sono parecchi, alcuni dei quali sono più recenti. Molti di loro sembrano – specialmente quelli rotondi – sembrano colpiti da meteoriti o proiettili di qualche tipo. Langrenus è un enorme cratere; ha un cono centrale. Le pareti del cratere sono terrazzate, circa sei o sette diverse terrazze sulla strada verso il basso.”
Questa missione fu un vero e proprio successo e contribuì ad aprire la strada per l’allunaggio.
A presto!

Sara