Un’atmosfera per Europa

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I quattro satelliti galileiani hanno sempre attirato l’attenzione degli astronomi per le loro caratteristiche particolari. Europa, trovandosi insieme ad Io tra Giove e Ganimede e Callisto, è soggetto ad intense forze mareali. Cosa significa?

Che gli succede la stessa cosa che sulla Terra è provocata dalla Luna e dal Sole. Le forze mareali sul nostro pianeta provocano l’alta e la bassa marea, ma non scatenano eventi catastrofici. Su Io ed Europa invece il discorso è diverso. La superficie di Io viene deformata di 600 km, quindi ci sono periodi in cui il satellite è 600 km più grande.

Su Europa le forze di marea provocano delle spaccature nella crosta ghiacciata. Con le sonde è stato visto che i blocchi di ghiaccio slittano l’uno rispetto all’altro, quindi c’è un oceano d’acqua lì sotto, e ci sono geyser che eruttano materiale nello spazio. Ma arriva la novità!

Il Telescopio Spaziale Hubble ha scoperto evidenze della presenza di vapore acqueo in uno dei due emisferi di Europa. Il vapore acqueo era già stato trovato in corrispondenza dei geyser, ma i nuovi dati suggeriscono la presenza di un’atmosfera permanente nell’emisfero opposto alla direzione del moto orbitale. Questa scoperta è importante in vista delle missioni Europa Clipper e Juice, che andranno ad esplorare il sistema gioviano nei prossimi anni.

A presto!

Sara

Europa (Image credits: NASA)

SOLUZIONE ASTROQUIZ 29: I quasar

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SOLUZIONE ASTROQUIZ 29

Vi avevo chiesto cos’è l’oggetto che vedete nell’immagine qui sotto. La risposta corretta è: un quasar.

I quasar sono nuclei galattici attivi, cioè delle galassie che hanno un buco nero supermassiccio in accrescimento nel loro nucleo. In particolare, l’oggetto nella foto è 3C 273, situato nella costellazione della Vergine a circa 2 miliardi e 500 milioni di anni luce di distanza da noi. Ricordate lo schema degli AGN di cui vi ho parlato questa settimana? I quasar hanno una particolarità: la luminosità nella regione centrale è talmente elevata da impedire la visione della galassia ospite.

Volete saperne di più? C’è ancora posto al nostro Corso Base di Astronomia Online che inizierà lunedì. Per informazioni chiamatemi al numero 3290689207 o inviate una mail all’indirizzo astrofilidischio@gmail.com

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Sara

3C 273 (Image credits: NASA)

Einstein e la gravità

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Tempo fa vi ho parlato di come il buon vecchio Newton ha scoperto la forza di gravità ed enunciato la teoria di gravitazione universale, che ci spiega con che forza si attraggono due oggetti dotati di massa nello spazio. Albert Einstein con la sua teoria della relatività generale ha fatto un grandissimo balzo in avanti nella descrizione della gravità. Ma andiamo per gradi. Secondo zio Albert l’Universo non può essere descritto solo con un sistema di riferimento composto dalle tre coordinate spaziali (x, y, z), ma è necessaria una quarta dimensione: il tempo. Di conseguenza non esistono più spazio e tempo separati, ma l’Universo è costituito dallo spaziotempo. Spazio e tempo sono relativi, cioè dipendono dal sistema di riferimento in cui vengono misurati. Cosa significa?

Per esempio, supponiamo che Bulma sia ferma sulla Terra, mentre Goku si sta allenando girando attorno al pianeta con velocità molto elevata. Quando il mitico super Sayan si fermerà e confronteranno gli orologi si accorgeranno che per Bulma il tempo è passato molto più velocemente, quindi sarà un po’ più vecchia rispetto a Goku. Fantastico! Ma torniamo alla forza di gravità.

Con la teoria della relatività generale Einstein ci dice che la forza di gravità è una forza apparente. Corpi massicci nello spazio deformano la struttura dello spaziotempo. In particolare, lo spaziotempo diventa curvo. Per capire come basta pensare a quando prendiamo un materassino di gommapiuma e ci mettiamo sopra una biglia, un pallone da calcio e una palla del lancio del peso. In base alla loro massa produrranno una conca più o meno profonda nel materassino. Quindi le grandi masse dicono allo spaziotempo come curvare. Cosa succede quando un oggetto meno massiccio passa vicino ad una stella di neutroni?

La stella di neutroni è estremamente densa e curva moltissimo la struttura dello spaziotempo. Un pianeta attorno a questa stella si muoverà secondo un’orbita definita dalla curvatura. Quindi possiamo dire che le grandi masse dicono allo spaziotempo come curvare e la curvatura dello spaziotempo dice agli oggetti come muoversi.

Vi ricordo che potete ancora iscrivervi al nostro Corso Base di Astronomia Online che inizierà il 18 ottobre. Per informazioni chiamatemi al numero 3290689207 o scrivetemi all’indirizzo astrofilidischio@gmail.com

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Sara

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SOLUZIONE ASTROQUIZ 28: I nuclei galattici attivi

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SOLUZIONE ASTROQUIZ 28

Vi avevo chiesto quale proprietà caratterizza un nucleo galattico attivo. La risposta corretta è: accrescimento su un buco nero supermassiccio. Infatti gli AGN sono galassie dotate di un’alta emissione proveniente dalle regioni centrali e causata da fenomeni di accrescimento su un buco nero di massa superiore al milione di masse solari. Di solito il buco nero è circondato da un disco di accrescimento, composto da materiale che spiraleggia verso di esso. A distanza maggiori troviamo un toro di polvere che, a seconda dell’inclinazione rispetto alla nostra linea di vista, può oscurare completamente l’emissione del disco di accrescimento. Tra il disco di accrescimento e il toro di polvere troviamo la regione delle righe allargate, una zona contenente materiale a densità abbastanza elevata da produrre righe permesse, mentre a distanze un po’ più grandi troviamo la regione delle righe strette, una regione a bassa densità in cui vengono prodotte righe proibite. Infine, un AGN può essere caratterizzato dalla presenza di getti relativistici che sparano materiale nello spazio nella direzione dell’asse di rotazione del buco nero.

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Sara

SOLUZIONE ASTROQUIZ 27: ingredienti per il collasso di una nube

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SOLUZIONE ASTROQUIZ 27

Vi avevo chiesto quale caratteristica deve avere una nube molecolare per cominciare il processo di collasso e frammentazione che porta alla nascita di nuove stelle. La risposta corretta è: deve avere temperature estremamente basse.Infatti, sebbene nell’Universo giovane le stelle si formavano da nubi contenenti esclusivamente idrogeno ed elio, all’epoca attuale il mezzo interstellare è arricchito di elementi pesanti, che vanno a contribuire alla metallicità delle nuove generazioni di stelle. Il processo di formazione stellare richiede che la temperatura della nube molecolare sia molto bassa. Di solito in una nebulosa come questa le temperature vanno dai 10 ai 100 K, dove con K intendiamo i gradi Kelvin, che indicano la scala di temperatura assoluta. Ma noi siamo abituati a ragionare il gradi centigradi. Quindi come facciamo a convertirli?

Lo 0 K corrisponde alla temperatura più bassa mai registrata, che è di -273.15°C. Di conseguenza la temperatura di una nube molecolare va dai -263.15 ai -173.15°C. La bassa temperatura unita ad un evento catastrofico che sconvolge la nebulosa, come lo scontro con un’altra nube o l’onda d’urto proveniente dall’esplosione di una supernova vicina, rompe l’equilibrio idrostatico e provoca l’inizio del collasso di un pezzetto di nube.

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La Montagna Solitaria (Image credits: NASA)

SOLUZIONE ASTROQUIZ 26: Sistemi di ammassi globulari

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SOLUZIONE ASTROQUIZ 26

Vi avevo chiesto quale tra le affermazioni indicate sugli ammassi globulari è corretta. La risposta esatta è: si possono osservare anche in galassie lontane.

Analizziamo le varie opzioni:

a- Sono composti da stelle vecchie che hanno tutte la stessa età. Falso perchè, pur essendo composti da stelle vecchie, si è scoperto che sono presenti popolazioni stellari diverse. Questo risulta evidente dai diagrammi HR, in cui compaiono sequenze principali, rami delle sub-giganti e bracci orizzontali multipli.

b- Sono composti principalmente da stelle di tipo O e B. Falso perchè queste sono le stelle più massicce che hanno un’evoluzione molto rapida. Gli ammassi globulari sono oggetti molto vecchi, quindi tutte le loro stelle di tipo O e B sono già morte.

c- Si possono osservare anche in altre galassie. Questo è vero! Infatti gli astronomi hanno identificato sistemi di ammassi globulari attorno a tantissime galassie, a partire dagli anni ’60 quando è stato studiato per la prima volta il sistema di M87, una galassia ellittica supergigante situata a circa 55 milioni di anni luce di distanza da noi. Nell’immagine i puntini che vedete immersi nell’alone luminoso sono quasi tutti ammassi globulari.

d- Nella Via Lattea si trovano solo nell’alone galattico. Falso perchè sono stati trovati ammassi globulari anche nello sferoide (bulge) della nostra galassia.

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Sara

M87 (Image credits: NASA)

SOLUZIONE ASTROQUIZ 25: Gli oggetti di Thorne-Zytkow

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SOLUZIONE ASTROQUIZ 25

Vi avevo chiesto se sia possibile trovare una stella di neutroni all’interno di una gigante rossa. La risposta corretta è: FORSE.Infatti queste stelle particolari, chiamate oggetti di Thorne-Zytkow, sono state ipotizzate da Kip Thorne (sempre sia lodato) e Anna Zytkow nel 1977. Ovviamente però non si formano dalla normale evoluzione stellare. Sono stati proposti tre meccanismi per la formazione di queste stelle:

1- In un sistema binario una delle due stelle esplode in supernova, espellendo gli strati esterni del suo inviluppo, mentre il nucleo si contrae e diventa una stella di neutroni. La massa eiettata è inferiore alla metà della massa del sistema, quindi le due stelle restano legate gravitazionalmente. Ad un certo punto la seconda stella finisce la fase principale della sua vita e si espande in una gigante rossa, inglobando l’orbita della stella di neutroni.

2- In un sistema binario una delle due stelle esplode in supernova e il suo nucleo diventa una stella di neutroni. Nel caso in cui l’esplosione non sia a simmetria sferica, la stella di neutroni può essere spinta verso la sua compagna ed essere inglobata.

3- In un ammasso stellare denso, una stella gigante può scontrarsi ed inglobare una stella di neutroni.

Le stelle di Thorne-Zytkow non sono ancora state scoperte fisicamente, però a livello teorico funzionano benissimo.

A presto!

Sara

Rappresentazione artistica di un oggetto di Thorne-Zytkow

SOLUZIONE ASTROQUIZ 24: la distruzione di un sistema binario

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SOLUZIONE ASTROQUIZ 24

Vi avevo chiesto cosa succede quando in un sistema binario una delle due stelle esplode in supernova. La risposta corretta è: dipende dalla massa espulsa dall’esplosione.Supponiamo che la stella più massiccia abbia una massa di 15 masse solari. Sapete che, al contrario del Sole, dopo la fase principale e il bruciamento dell’elio riuscirà ad innescare il bruciamento di tutti gli elementi successivi al carbonio, fino ad arrivare ad avere un nucleo composto da ferro e nichel. A quel punto non riuscirà a sostenere più il suo stesso peso, quindi espellerà gli strati più esterni del suo inviluppo in un’esplosione in supernova. Il nucleo invece si contrarrà su sè stesso e diventerà una stella di neutroni, cioè un cadavere stellare con dimensioni molto piccole e densità elevatissima. Supponiamo che il materiale venga espulso in un’esplosione a simmetria sferica, cioè che venga rilasciato allo stesso modo in ogni direzione. Inizialmente per il sistema binario non cambia nulla, perchè la seconda stella sentirà esattamente la stessa forza di gravità di prima. Il discorso però cambia nel momento in cui il materiale espulso dalla prima stella oltrepassa l’orbita delle secondaria. Cosa cambia esattamente?

La forza di gravità di cui risente la seconda stella dipende solo dalla massa all’interno della sua orbita. Allo stesso modo se voi in questo momento scavaste un tunnel lungo 1000 km verso il centro della Terra ed andaste in fondo a questo tunnel, la forza di gravità di cui risentirete non dipenderà più dal materiale sopra la vostra testa ma solo dalla massa della Terra contenuta nella sfera sotto i vostri piedi. Di conseguenza, quando il materiale espulso dall’esplosione supera la seconda stella, questa risentirà solo della forza di gravità della stella di neutroni. Si può dimostrare però che nel caso in cui la massa espulsa dall’esplosione in supernova sia almeno la metà della massa totale del sistema binario allora il sistema verrà distrutto e le due stelle si ritroveranno a vagare da sole per lo spazio.

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Sara

Rappresentazione artistica di un sistema binario contenente una pulsar (Image credits: NASA)

Jezero e l’antica acqua marziana

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Notizia bomba appena arrivata da Marte. Ricordate che a febbraio la sonda Perseverance è arrivata sul Pianeta Rosso? Il sito destinato all’ammartaggio, il cratere Jezero, era stato scelto perchè dalle mappe sembrava che ci fosse un letto di fiume secco che vi entrava e uno che ne usciva. Ebbene Perseverance ha appena confermato che il cratere Jezero un tempo era pieno d’acqua. La scoperta è il risultato dello studio delle immagini ottenute dalla sonda delle ripide scarpate del delta, formate dall’accumulo di sedimenti all’imboccatura del fiume che portava acqua verso il cratere. Le immagini hanno rivelato che miliardi di anni fa, quando la pressione atmosferica marziana era abbastanza elevata da permettere la presenza di acqua liquida sulla superficie del pianeta, ci sono state diverse inondazioni che hanno portato rocce e detriti nel cratere da regioni esterne. Queste scoperte sono particolarmente interessanti in vista della missione Mars Sample Return, con cui i campioni di terreno raccolti da Perseverance saranno portati sulla Terra per essere analizzati. E’ importante infatti capire dove sia meglio raccogliere campioni, visto che l’obiettivo principale è di verificare se un tempo su Marte fosse presente la vita.

Volete saperne di più sul Pianeta Rosso? Ne parleremo tantissimo durante il Corso Base di Astronomia Online. Per informazioni chiamatemi al numero 3290689207 o inviate una mail entro l’11 ottobre all’indirizzo astrofilidischio@gmail.com

A presto!

Sara

Il cratere Jezero (Image credits: NASA)

SOLUZIONE ASTROQUIZ 23: la densità dei buchi neri

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SOLUZIONE ASTROQUIZ 23

Vi avevo chiesto qual è la densità del buco nero supermassiccio situato al centro della galassia M87. La risposta corretta è: inferiore a quella dell’acqua.

So che questo può sembrare strano perchè si sente sempre dire che i buchi neri hanno densità infinita. Questo però vale per quelli formati dalla morte delle stelle, per quelli supermassicci la questione è un po’ diversa. Ma facciamo quattro conti.Il buco nero al centro di M87 ha una massa di circa 6 miliardi e 500 milioni di masse solari. Per trovare la densità di un oggetto dobbiamo dividere la massa per il volume (in questo caso il volume di una sfera). Qual è il raggio?

Per il nostro calcolo, consideriamo il raggio di Schwarzschild, cioè il raggio a cui la velocità di fuga è uguale a quella della luce. Abbiamo che:

RS = 2*G*M/c2

dove G è la costante di gravitazione universale (G = 6.64*10-11 N m2 kg-2) e c è la velocità della luce (c = 3*108 m/s). Inseriamo i dati:

RS = 2*6.67*10-11*6.5*109*1.99*1030/((3*108)2) = 19.2*1012 m

dove notate che ho trasformato la massa del buco nero in chilogrammi, moltiplicandola per la massa del Sole.

A questo punto possiamo calcolare la densità del buco nero:

ρ= M/V = M/((4/3)*π*RS3 = (6.5*109*1.99*1030)/((4/3)*π*(19.2*1012)3) = 0.436 kg/m3.

Quindi la densità del buco nero al centro di M87 è inferiore a quella dell’acqua. E il buco nero al centro della Via Lattea?

Sgr A* ha una massa di circa 3 milioni e 610 mila masse solari. Di conseguenza il suo raggio di Schwarzschild sarà RS = 1.06*1010 m. La densità in questo caso risulta

ρ = 1439972.1 kg/m3.

Abbiamo quindi capito che all’aumentare della massa del buco nero la densità diminuisce.

Volete saperne di più? Avete ancora tempo per iscrivervi al nostro Corso Base di Astronomia Online.

Per informazioni chiamatemi al numero 3290689207.

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Sara

Simulazione al computer di un buco nero al centro di una galassia (Image credits: NASA)