Il pianeta di Miller e la teoria della Relatività

Mega ciao!
Durante il viaggio alla ricerca di una nuova casa per l’umanità, Cooper e gli altri astronauti devono esplorare il pianeta di Miller. Quest’ultima era una dei dodici astronauti delle missioni Lazarus, le prime ad attraversare il Wormhole e ad andare ad esplorare i dodici pianeti trovati dalle sonde. Le missioni Lazarus erano di sola andata, ma Cooper e gli altri sperano di riuscire a sorprendere almeno tre dei dodici astronauti. Dal pianeta di Miller arrivano dati interessanti: ci sono acqua e composti organici. Sappiamo tutti che l’acqua è, per citare Amelia Brand, “la vita stessa”, quindi fare tappa da Miller è obbligatorio. Ma i nostri eroi si accorgono che c’è un piccolo problema: il pianeta di Miller si trova molto vicino a Gargantua, un meraviglioso buco nero. Voi vi starete chiedendo che problema c’è, basta non caderci dentro. AHAHAHAHAH (risata malefica). Caderci dentro comporterebbe solo una morte veloce. Il vero problema sta nello slittamento temporale. Cosa sarà mai? La relatività di Albert Einstein. Il tempo scorre in modo diverso in sistemi di riferimento differenti. In particolare, se voi siete fermi e io mi metto a correre (meglio se a velocità relativistiche, cioè vicine alla velocità della luce) allora il mio orologio va più lentamente del vostro. Quindi, quando ci vi raggiungo dopo aver fatto jogging, se confrontiamo i nostri orologi ci accorgiamo che nel mio orologio è passato meno tempo. Adesso vi starete chiedendo perchè questo è importante per il pianeta di Miller. Zio Einstein nella Relatività Generale dice che non possiamo distinguere tra un moto di caduta libera in un campo gravitazionale ed un moto rettilineo uniforme (cioè con velocità costante) in assenza di campo gravitazionale. Il grande campo gravitazionale di Gargantua spinge il pianeta di Miller ad orbitare a velocità estremamente elevata. Di conseguenza abbiamo che il tempo su questo pianeta è rallentato rispetto a quello sulla Terra: un’ora sul pianeta di Miller corrisponde a sette anni sulla Terra. Dato che Cooper vuole salvare le persone che vivono sulla Terra oggi, deve considerare il tempo come una risorsa: scendere sul pianeta di Miller avrà un costo non indifferente.
A presto!

Sara

Albert Einstein

L’unico modo per andare avanti è lasciarsi qualcosa alle spalle

Mega ciao!
In un futuro non molto lontano la Terra sta lentamente morendo, tra tempeste di sabbia e piaghe che affliggono i raccolti. Cooper e altri tre astronauti vengono mandati, a bordo dell’Endurance (ma quanto fighi sono i nomi delle astronavi?!), alla ricerca di una nuova casa per l’umanità. Durante il loro viaggio l’astronave viene danneggiata da un’esplosione causata dal Dottor Mann (da questa scena in poi la vostra vita non sarà più la stessa e sarete combattuti tra il desiderio di picchiare Matt Damon e quello di perdonarlo per avervi sorpresi coltivando patate su Marte #adoriamotantissimomarkwatney). Cooper decide di salvare l’astronave e di usare il buco nero Gargantua come fionda gravitazionale per arrivare sul pianeta di Edmunds. Perchè la manovra riesca, i nostri eroi devono sbarazzarsi di un po’ di peso, quindi si liberano di alcune navicelle, del povero TARS e pronunciano una frase bellissima: “L’unico modo che gli umani hanno trovato per andare avanti è lasciarsi qualcosa alle spalle”. Di cosa stanno parlando? Della terza legge di Newton. Il buon vecchio Sir Isaac, oltre ad aver inventato un nuovo tipo di telescopio, ad aver scomposto la luce nei colori dell’arcobaleno usando un prisma di vetro e ad aver enunciato la teoria della gravitazione universale, era anche un fisico eccezionale. Ha enunciato le tre leggi della dinamica, cioè ha scoperto le leggi che regolano il moto dei corpi. La terza legge di Newton ci dice che ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria. Questo vuol dire che se Cooper spinge il Dottor Mann con una forza F, il Dottor Mann eserciterà una forza -F su Cooper. Allo stesso modo, nel film, espellendo un certo peso l’Endurance risentirà di una forza uguale e contraria che la spigerà in avanti.
A presto!

Sara

Una spada laser spaziale

Mega ciao!
Tanto tempo fa in una galassia lontana lontana, tanti giovani Padawan, tra cui Anakin Skywalker, venivano addestrati ad usare la forza per diventare degli Jedi. Uno Jedi deve usare solo la forza per difendere e curare, mai per ferire. A volte però può accadere che uno Jedi perda la retta via e si lasci sedurre dal lato oscuro della forza, diventando così un Sith. Questo è successo ad Anakin, che ha ceduto a rabbia e paura e si è trasformato in Darth Vader. I Sith e i Jedi oltre alla forza hanno delle armi piuttosto belle: le spade laser. Queste possono essere di diversi colori: blu, verde e viola per i Jedi e rosse per i Sith. Ma lo sapevate che esiste una spada laser spaziale? Si chiama HH24, una nube molecolare nel complesso di Orione. Qui si stanno formando diverse stelle ed una stella appena nata, oscurata dalla polvere e dal gas, sta sparando due getti di materia in direzioni opposte nello spazio, che la fanno assomigliare moltissimo alla spada laser doppia di Darth Maul. Questi getti supercaldi, che vengono emessi nello spazio in direzione dell’asse di rotazione della stella, viaggiano ad una velocità di 160934,4 km/h.
A presto!

Sara

Darth Maul (Image credits: LucasFilm)
HH24, nebulosa situata nella costellazione di Orione (Image credits: NASA)

Tatooine: da “Star Wars” alla Via Lattea

Mega ciao!
Tanto tempo fa, in una galassia lontana lontana, il giovane Luke Skywalker intraprese un viaggio alla ricerca di Obi-Wan Kenobi, l’unica speranza di salvezza dei ribelli. I due abitavano su un pianeta deserto di nome Tatooine, che orbitava attorno ad un sistema binario, cioè a due stelle talmente vicine da essere legate gravitazionalmente l’una all’altra. Possono esistere pianeti del genere? La risposta è si e la NASA ha scoperto nel 2011, nella nostra galassia, un esopianeta che è stato chiamato Tatooine a causa dell’analogia con il pianeta di “Star Wars”. Questo pianeta orbita attorno a due stelle situate a circa 200 anni luce di distanza da noi. Al contrario di Tatooine però Kepler-16b è gassoso e freddo quindi non può ospitare la vita. Ma dal 2011 sono stati scoperti altri sistemi binari dotati di esopianeti e, alcuni di questi, sono di tipo terrestre. Uno di questi sistemi, composto dalle stelle Kepler-35A e B, ospita il pianeta Kepler-35b. Otto volte più grande della Terra, il pianeta orbita attorno alle sue stelle in 131,5 giorni terrestri. Pianeti di questo tipo sono potenzialmente adatti allo sviluppo della vita, a patto che si trovino nella fascia di abitabilità del loro sistema, cioè in quella regione di un sistema planetario in cui le temperature sono tali da permettere la presenza di acqua liquida.
A presto!

Sara

Luke Skywalker su Tatooine (Image credits: LUCASFILM/20TH CENTURY FOX / THE KOBAL COLLECTION)
Rappresentazione del sistema Kepler-35 (Image credits: NASA)

Una pulsar per distruggere Thanos

Mega ciao!
In “Avengers: Infinity War” Thor, Rocket e un fantastico Groot adolescente vanno a trovare Tyrion Lannister, che dopo essere fuggito dai Sette Regni si è riciclato come fabbricante di armi per gli dei nordici (#vivaicrossover). Thor, che non ha più il mitico Mjolnir, ha bisogno di un’arma potentissima per sconfiggere Thanos. Per forgiare quest’arma incredibile serve addirittura l’energia di una pulsar. Ma cosa sono le pulsar? Sono il risultato della morte di una stella dalle 8 alle 25/30 masse solari. Alla fine della loro vita, dopo aver bruciato tutto il loro carburante, queste stelle espellono gli strati più esterni della loro atmosfera in un fenomeno noto come esplosione di supernova. Il materiale espulso andrà a formare una nebulosa, come la nebulosa del Granchio (vedi foto), scoperta dal cacciatore di comete Charles Messier, che si è originata dall’esplosione di una stella registrata dagli astronomi cinesi nel 1054. Il nucleo della stella invece si contrae su sè stesso, si rimpicciolisce ma non collassa completamente, quindi al centro della nebulosa rimane una stella di neutroni (o pulsar). Queste stelle morte sono molto più piccole rispetto alle stelle di partenza, infatti hanno un diametro di poche centinaia di chilometri, ma sono estremamente più dense. Inoltre girano su sè stesse con una velocità estremamente alta ed emettono impulsi nel radio con una precisione incredibile. Per questo motivo sono considerate dei fari cosmici e sono state utilizzate dalla NASA per cercare di comunicare agli alieni la nostra posizione. Come? Sotto forma di un disegno situato su una placca a bordo delle sonde Pioneer 10 e 11.
A presto!

Sara

Tyrion Lannister e Thanos
Thor
Nebulosa del Granchio (Image credits: NASA)

Pluto su Plutone

Mega ciao!
Plutone è stato scoperto grazie a Percival Lowell, un astronomo che è riuscito a calcolarne l’orbita senza mai osservarlo. Dopo la sua morte Clyde Tombaugh l’ha trovato nel punto predetto da Lowell. Per anni è stato considerato il nono pianeta del Sistema Solare, mentre nel 2006 è stato declassato a pianeta nano, quando gli astronomi si sono riuniti per decidere cos’è un pianeta. Essendo un corpo molto piccolo, con un diametro di appena 2376,6 km, e trovandosi a grande distanza da noi, le osservazioni di Plutone sono sempre state difficoltose. Nella foto qui sotto, ripresa dal Telescopio Spaziale Hubble, Plutone e Caronte, il suo satellite principale, appaiono come due macchie rossastre. Solo negli ultimi anni, grazie alla sonda New Horizons, siamo riusciti ad avere delle immagini utili del pianeta, che ci mostrano dettagli superficiali incredibili: si riescono a distinguere le montagne! Queste però non sono come le tipiche montagne terrestri, ma sono fatte di ghiaccio d’acqua. Le montagne situate nella regione più chiara che richiama un cuore, si spostano slittando sulla superficie composta da ghiaccio d’azoto, cosa che indica che il pianeta nano è estremamente freddo, con una temperatura che si aggira attorno ai -233°C.
Dato che, come abbiamo visto, gli astronomi sono molto nerd, nella regione più chiara del pianeta non ci hanno visto solo un cuore, ma anche il muso di Pluto, l’amico a quattro zampe di Topolino.
A presto!

Sara

Plutone e Caronte ripresi dal Telescopio Spaziale Hubble (Image credits: NASA)
Montagne su Plutone riprese dalla sonda New Horizons (Image credits: NASA)
Pluto su Plutone

I Signori degli Anelli

Mega ciao!
Avete mai letto o visto i film de “Il signore degli anelli”? Qui Frodo Baggins, un hobbit della Contea, intraprende con 8 compagni (tre hobbit, uno stregone, due uomini, un nano ed un elfo) una missione importantissima: viaggiare fino a Mordor, arrivare al Monte Fato e distruggere l’anello del potere, forgiato da Sauron per dominare la Terra di Mezzo. Anche lo spazio ha il suo Signore degli Anelli: Saturno, il secondo pianeta per dimensioni del Sistema Solare. Questo gigante gassoso è dotato di un esteso sistema di anelli, composti da corpi rocciosi con dimensioni variabili da qualche centimetro ad una montagna, che sono ricoperti da uno strato di ghiaccio d’acqua. Questo riflette circa il 60% della luce che gli arriva dal Sole, rendendoli ben visibili dal nostro pianeta. Sono stati scoperti ancora secoli fa dal buon vecchio Galileo Galilei, che però non aveva capito bene cosa fossero in quanto la risoluzione del suo telescopio non gli consentiva di delinearne bene le caratteristiche. Gli anelli di Saturno sono talmente estesi che sono stati suddivisi in 7 fasce, denominate con le lettere dalla A alla G. L’anello più interno ha un diametro 1,11 volte quello del suo pianeta, mentre quello più esterno ha 2,27 diametri saturniani. Anche Giove, Urano e Nettuno sono dotati di un sistema di anelli. Quello di Giove è talmente piccolo che non si può osservare da terra, mentre quelli di Urano sono messi in verticale. Gli anelli di Urano e Nettuno sono molto più scuri rispetto a quelli di Saturno e per questo motivo sono stati scoperti tardi, dalle missioni Voyager. Ne “Il signore degli anelli” Sauron regalò tre anelli agli elfi, sette ai re dei nani e nove agli uomini, mentre lui forgiò l’Unico Anello, per controllare gli altri e dominare la Terra di Mezzo. Nel Sistema Solare è Saturno a dominare con i suoi anelli ed ha, per concludere con le parole di Tolkien adattate alla nostra situazione spaziale, “Un anello per trovarli, un anello per domarli, un anello per ghermirli e nello spazio incatenarli”.
A presto!

Sara

Saturno e i suoi anelli ripresi dalla sonda Cassini (Image credits: NASA)
Anelli di Giove ripresi dalla sonda Galileo (Image credits: NASA)
Urano e i suoi anelli ripredi dal Telescopio Keck (Photo by: Lawrence Sromovsky/UW-Madison Space Science and Engineering Center)
Anelli di Nettuno ripresi dalla sonda Voyager 2 (Image credits: NASA)

Mimas: la Morte Nera spaziale

Mega ciao!
Per non farvi dimenticare il fatto che noi astronomi/astrofili siamo molto nerd, oggi cominciamo una serie di post su oggetti spaziali che richiamano elementi fantascientifici. Pronti? Vi presento Mimas, una piccola luna di Saturno con un diametro di appena 389 km, scoperta dall’astronomo William Herschel il 17 settembre 1789. Dall’immagine potete notare che la caratteristica più particolare del satellite è un enorme cratere, del diametro di 130 km, che lo rende praticamente uguale ad una navicella spaziale che noi appassionati di Star Wars amiamo infinitamente (#latooscurodellaforza #DarthVaderspacca). Per questo motivo Mimas è stata ribattezzata “Morte Nera”. Ma come si è formato questo gigantesco cratere? Da un impatto con un altro corpo roccioso. Pensate che lo scontro è stato talmente violento che ha rischiato di distruggere completamente Mimas e l’onda d’urto generata ha provocato le spaccature presenti sull’altro lato del satellite. La nostra Morte Nera spaziale è molto importante perchè è la responsabile dell’assenza di materiale nella divisione di Cassini, una divisione tra due fasce di anelli che prende il nome dall’astronomo che l’ha scoperta.
A presto!

Sara

Mimas (Image credits: NASA)
Darth Vader e la Morte Nera

Perchè le stelle scintillano?

Mega ciao!
L’atmosfera terrestre può essere immaginata come una serie di strati paralleli di celle tubolente. I vortici hanno dimensioni di circa 10 cm ed ognuno ha un proprio indice di rifrazione. Quando la luce che arriva dalle stelle passa daun vortice, con indice di rifrazione n_1, ad un vortice, con indice di rifrazione n_2, viene deviata in accordo con la legge di Snell:
n_1 sin⁡〖ϑ_i 〗= n_2 sin⁡〖ϑ_r 〗
dove ϑ_i è l’angolo che forma la luce incidente con la normale alla superficie e ϑ_r è l’angolo che forma il raggio trasmesso (o rifratto) con la normale alla superficie.
La legge di Snell ci dice che se passiamo da un certo mezzo ad un altro con indice di rifrazione maggiore l’angolo che formerà il raggio trasmesso con la normale alla superficie sarà più piccolo di quello di partenza. In atmosfera terrestre l’indice di rifrazione cresce man mano che ci avviciniamo alla superficie, quindi l’angolo diventerà più piccolo.
La luce delle stelle attraversa un vortice per ogni strato di atmosfera, quindi viene deviata producendo diversi fenomeni tra cui la scintillazione dell’immagine. Per questo motivo le stelle scintillano.
Adesso però vi starete domandando perchè i pianeti invece hanno luce fissa (non scintillano). Il motivo è che i pianeti si trovano più vicini a noi, quindi il fronte d’onda che ci arriva da essi è più largo (qualche metro). Quindi la luce dei pianeti attraversa più vortici per ogni strato parallelo e l’effetto di deviazione della luce si compensa. La luce delle stelle attraversa invece un solo vortice per ogni strato parallelo e per questo si ha scintillazione.
A presto!

Sara

Trasmissione e riflessione della luce tra due mezzi di diverso indice di rifrazione
Pleiadi

Perchè il cielo è azzurro?

Mega ciao!
Vi siete mai chiesti perchè il cielo è azzurro? Questo dipende dalla diffusione della luce del Sole da parte delle particelle presenti in atmosfera, in un fenomeno che prende il nome di scattering di Rayleigh. Il fenomeno è proporzionale a 1/(λ^4), dove λ è la lunghezza d’onda della luce incidente. Questo ci dice che la diffusione della luce sarà molto più grande nel blu (cioè a lunghezza d’onda più corta) che nel rosso (che ha una lunghezza d’onda più lunga). Abbiamo quindi che la luce blu viene diffusa in ogni direzione e questo fornisce al cielo il suo tipico colore azzurro.
A presto!

Sara