Author: Sara Federle

Mega ciao!
SOLUZIONE ASTROQUIZ 10
Vi avevo chiesto se la velocità della luce nel vuoto è la stessa per ogni osservatore. La risposta corretta è: vero! So che questo può sembrare un po’ strano perchè dalle lezioni di fisica del liceo abbiamo imparato come Galileo e Newton calcolavano la velocità relativa di due corpi. In particolare supponiamo di avere due osservatori: Case è fermo nel suo sistema di riferimento mentre Tars è in moto con velocità u. Supponiamo che Tars lanci una pallina con velocità v. La velocità della pallina relativa a Case V sarà:
V = u + v.
Vediamo quindi che le velocità si sommano. Se invece di avere una pallina abbiamo un fotone, che quindi viaggia alla velocità della luce, da questo discorso sembrerebbe ovvio che la velocità del fotone relativa a Case sia:
V = u + c.
Questo però è assurdo! Infatti sappiamo che non esiste niente che può viaggiare a velocità superiore a quella della luce. I fisici nel tempo hanno ideato diversi esperimenti per provare che la luce viaggia a diverse velocità a seconda della direzione. Infatti visto che Maxwell aveva dimostrato che la luce è un’onda pensavano che avesse bisogno di un mezzo nel quale propagarsi, esattamente come accade per il suono. Quando parlate mettete in vibrazione le corde vocali. L’onda prodotta mette in vibrazione le particelle presenti nell’aria e si propaga fino a raggiungere l’orecchio di chi vi sta ascoltando. Nel vuoto non ci sono particelle da mettere in vibrazione, quindi se faceste esplodere una navicella spaziale non sentireste alcun suono. I fisici dunque supponevano che la Terra fosse immersa in un mezzo, chiamato etere, che permetteva la propagazione della luce. Si aspettavano quindi che la sua velocità fosse diversa quando si muoveva nella stessa direzione del moto della Terra rispetto a quando si muoveva perpendicolarmente ad esso. Questo è quello che hanno cercato di provare con l’esperimento di Michelson e Morley, ma non hanno trovato differenze nelle due velocità.
Come risolvere il problema? E’ arrivato zio Albert Einstein che, con la formulazione della teoria della relatività speciale, ci ha fornito una nuova legge fisica fondamentale: la velocità della luce ha un valore fissato, che chiamiamo c. Dal principio di relatività segue che ogni osservatore che misuri la velocità della luce troverà sempre lo stesso valore. Questo è vero anche se due osservatori si muovono l’uno rispetto all’altro e misurano la velocità dello stesso raggio di luce. Se andiamo a velocità prossime a quelle della luce infatti la formula per trovare la velocità relativa è un po’ diversa rispetto a quella che usavano Newton e Galileo. La composizione delle velocità in questo caso è:
V = (u + v) / (1 + uv / c^2)
La cosa interessante di questa formula è che nel limite in cui u e v siano velocità piccole rispetto a quella della luce fornisce il risultato di Galileo e Newton. Infatti il termine
uv / c^2 quando u e v sono piccole tende a 0.
A presto!

Sara

Mega ciao!
SOLUZIONE ASTROQUIZ 9
Vi avevo chiesto dov’è più probabile trovare un buco nero. La risposta giusta è: nell’alone galattico. Infatti nei pressi del Sistema Solare, cioè ad alcuni anni luce di distanza, al momento non ne sono stati scoperti. L’alone galattico è formato da stelle molto vecchie che spesso si raggruppano a formare ammassi globulari, cioè insiemi di centinaia di migliaia di stelle che vediamo molto vicine in una struttura praticamente sferica. Negli ammassi globulari, che sono molto densi, è possibile che si siano formati sistemi binari di buchi neri. Questi oggetti collassati possono trovarsi in sistemi instabili, perdere momento angolare, spiraleggiare l’uno verso l’altro e infine fondersi tra loro. Il rinculo prodotto dalla fusione può far superare all’oggetto risultante la velocità di fuga dall’ammasso e scagliarlo quindi nell’alone galattico. La cosa interessante è che questi buchi neri, che vagano per conto loro nell’alone, risultano molto difficili da individuare. Come mai? Beh, i buchi neri sono neri. Se durante l’epulsione dall’ammasso non si sono trascinati dietro un po’ di gas o qualche stella risulterà impossibile riuscire ad individuarli. Vi ricordo infatti che i buchi neri vengono individuati con metodi indiretti, cioè non si osserva direttamente l’oggetto ma gli effetti che ha sull’ambiente circostante. Tantissimi buchi neri vengono individuati grazie all’emissione in banda X del disco di accrescimento, un disco di gas e polvere che spiraleggia verso in buco nero e raggiunge temperature elevatissime nelle regioni interne. Un altro metodo per scoprire i buchi neri è osservare le orbite delle stelle: se una stella compie un’orbita ellittica attorno ad un punto in cui non c’è nulla, in base ai parametri orbitali potete calcolare la massa all’interno dell’orbita stessa. In questo modo è stato scoperto che al centro della nostra galassia c’è un buco nero supermassiccio, con una massa di circa 3 milioni e 610 mila masse solari.
Vi ricordo che domani alle 18:00 ci sarà un altro Astro Aperitivo in diretta Facebook. Questo giro vi parlerò delle scoperte fatte negli ultimi 30 anni dal Telescopio Spaziale Hubble.
Vi aspetto numerosi!
A presto!

Sara

Mega ciao!
SOLUZIONE ASTROQUIZ 8
Vi avevo chiesto se esistono i buchi bianchi. Erika nei commenti ha scritto che non sapeva cosa votare per dei motivi che vedremo tra un po’. In effetti era una domanda trabocchetto! La risposta non è nè si nè no, ma è BOH! Infatti i buchi bianchi sono previsti dalla teoria della relatività e sono una delle soluzioni delle equazioni di Einstein. Ma cosa sono questi buchi bianchi? Sapete tutti che nello spazio esistono i buchi neri, oggetti talmente massicci che deformano moltissimo la struttura dello spazio-tempo e non lasciano scappare nemmeno la luce. Potete considerarli come dei sensi unici spaziali: una volta arrivati in prossimità di un buco nero potete tranquillamente entrarci (attenzione che se ne scegliete uno formato dal collasso di una stella morirete malissimo), ma non potete uscire. I buchi bianchi sono sempre dei sensi unici spaziali ma che vanno nel verso opposto: qualsiasi cosa può uscire da un buco bianco ma non può entrarci! E’ stato ipotizzato che buchi neri e buchi bianchi siano collegati dal ponte di Einstein-Rosen, quindi la materia entrerebbe nei primi per uscire dai secondi. Forte vero? Peccato che i buchi bianchi non siano ancora stati osservati! Esistono quindi matematicamente ma non sono ancora stati scoperti fisicamente.
A presto!

Sara

Mega ciao!
SOLUZIONE ASTROQUIZ 7
Vi avevo chiesto come si trova la distanza di una galassia. La risposta corretta tra quelle elencate è: con il redshift. Infatti con la parallasse è possibile misurare la distanza solamente delle stelle più vicine, fino a circa 500 parsec. Cos’è il redshift e come lo possiamo utilizzare per calcolare la distanza di un oggetto? Il redshift è definito come lo spostamento verso il rosso delle righe spettrali. Ora facciamo un passo indietro. Lo spettro di un oggetto si ottiene facendo passare la sua luce attraverso uno spettrografo. Quello che si nota è che la luce si scompone nei colori dell’arcobaleno, ma in alcuni punti si formano delle righe scure. Queste righe, chiamate rishe spettrali, rappresentano gli elementi chimici di cui è composto l’oggetto che stiamo osservando. Se l’oggetto si sta allontanando da noi le sue righe spettrali saranno spostate verso il rosso rispetto a quelle ottenute in laboratorio. Il redshift si ottiene dal confronto della lunghezza d’onda osservata con quella di laboratorio, usando questa semplicissima relazione:

z = (λ_oss – λ_lab) / λ_lab

dove λ_oss è la lunghezza d’onda osservata e λ_lab è quella di laboratorio.
Adesso, se la velocità radiale della galassia è molto minore della velocità della luce (c), possiamo usare la relazione approssimata che lega la velocità al redshift:

v = c*z

La velocità radiale della galassia è la somma di diversi moti:
– v_cosm, cioè la velocità cosmologica dovuta all’espansione dell’universo;
– v_p, velocità peculiare della galassia rispetto al sistema di riferimento in cui la radiazione cosmica di fondo è ferma;
– v_p,Gal, cioè la velocità peculiare della Via Lattea;
– v_Sole, velocità di rotazione del Sole attorno al centro galattico;
– v_riv, velocità di rivoluzione della Terra attorno al Sole (al mssimo è di 33 km/s);
-v_diurna, velocità del moto di rotazione della Terra attorno al proprio asse (al massimo è di 0.5 km/s).
Una volta trovata la velocità radiale calcoliamo v_cosm e usiamo la legge di Hubble per determinare la distanza:

d = v_cosm / H_0

dove H_0 è la costante di Hubble che vale circa 73 km/(s*Mpc).
Attenzione che questa relazione vale solo nel caso di velocità basse. Nel caso di velocità elevate le cose si complicano un po’ e dobbiamo introdurre delle formule molto carine che prevedono il calcolo di integrali #fantastico #amogliintegrali.
Raga, dal comando spaziale è tutto! Passo e chiudo!

Sara