SOLUZIONE ASTROQUIZ 8: le variabili Cefeidi

Mega ciao!

SOLUZIONE ASTROQUIZ 8

Vi avevo chiesto perchè la luminosità delle Cefeidi varia. La risposta corretta è: perchè pulsano. Le Cefeidi sono variabili pulsanti, la cui luminosià cambia al variare della temperatura dato dalla contrazione ed espansione periodica di queste stelle. Le stelle variabili si trovano tutte nella fascia di instabilità del diagramma HR. Le variabili Cefeidi sono particolarmente importanti in quanto hanno una relazione periodo-luminosità ben definita, che permette di determinare la distanza dell’oggetto osservato.

E’ stato grazie alla scoperta delle variabili Cefeidi nella “Nebulosa” di Andromeda che Edwin Hubble è riuscito a determinarne la distanza, risolvendo una volta per tutte il “Grande Dibattito” sulla natura delle “Nebulose a spirale”. La distanza della “nebulosa” di Andromeda è risultata di circa 729 kpc, quindi è situata ben al di fuori della Via Lattea. Possiamo distinguere tra due tipi principali di variabili Cefeidi:

1- Le Cefeidi di tipo I sono abbastanza giovani, quindi tracciano la formazione stellare della galassia ospite;

2- Le Cefeidi di tipo II sono stelle vecchie e povere di metalli.

E’ interessante notare che grazie alla missione Gaia è stato possibile cercare in modo più approfondito queste stelle variabili lungo tutta la volta celeste. Vista l’enorme mole di dati è stata messa a punto una pipeline per la classificazione automatica delle variabili. Di tutte le sorgenti analizzate 9575 sono state confermate come variabili Cefeidi. Come previsto le Cefeidi di tipo I si trovano principalmente nel disco della Galassia, mentre quelle di tipo II sono una popolazione d’alone e solitamente tracciano la distribuzione di ammassi globulari.

A presto!

Sara

Giganti spaziali: le stelle di Popolazione III

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Avete mai visto una stella di 1000 masse solari? No? Nemmeno io, perchè all’epoca attuale non sembra sia possibile formarne di così massicce. Però le prime stelle a formarsi nell’Universo composte solamente da idrogeno ed elio, chiamate stelle di Popolazione III, potevano superare tranquillamente la massa critica che provoca l’instabilità della coppia elettrone-positrone ed arrivare a 1000 masse solari. Stelle così massicce hanno un’evoluzione molto rapida, in quanto necessitano di molta più energia per sostenere il proprio stesso peso, quindi bruciano molto più velocemente il loro carburante. Questo significa che il tempo di vita della stella è di appena 2 milioni di anni. Vi sembra tanto? In realtà è pochissimo. Pensate che il Sole ha 4 miliardi e 700 milioni di anni e passerà altri 5 miliardi di anni a bruciare idrogeno. Poi passerà un altro bel po’ di tempo a bruciare elio e finito anche questo carburante diventerà una nana bianca. Cosa succede quando la nostra macchina esaurisce la benzina? Si ferma. Le stelle massicce invece hanno una fine molto più catastrofica. Nel caso in cui la stella di partenza abbia una massa compresa tra 140 e 250 masse solari, a causa dell’instabilità della coppia elettrone-positrone, esplode in una supernova che disintegra completamente la stella senza lasciarsi dietro nessun oggetto compatto. Stelle molto più massicce invece possono collassare direttamente in un buco nero di massa intermedia. Questi buchi neri molto probabilmente sono i mattoncini di partenza da cui si formano i buchi neri supermassicci che troviamo al centro delle galassie. A presto!

Sara

SOLUZIONE ASTROQUIZ 7: i neutrini

Mega ciao!

SOLUZIONE ASTROQUIZ 7

Questo giro il gioco era un vero o falso. La soluzione è: falso. Non è assolutamente vero che i neutrini sono particelle che interagiscono con la Terra scatenando terremoti. Vi chiederete come mi sia venuto in mente di proporvi un quiz così bizzarro. Nel film catastrofico “2012”, uscito proprio nell’anno in cui secondo alcune persone il mondo doveva finire perchè secondo loro i Maya l’avevano predetto, tutti i disastri come terremoti e inondazioni sono provocati dai neutrini che scaldano il nucleo e il mantello terrestre. Ovviamente a regista e sceneggiatore non è passato minimamente per la testa di chiedere ad un astrofisico se questo sia effettivamente possibile….geniali!

I poveri neutrini sono delle particelle subatomiche prive di carica elettrica e con una massa estremamente piccola (addirittura inferiore alla massa degli elettroni, che è di 9.1×10^(-31) kg). La loro esistenza è stata ipotizzata da Wolfgang Pauli nel 1930 come prodotto del decadimento Beta. Sono stati osservati per la prima volta nel 1956 da Cowan e Reines all’interno di un reattore nucleare. Nel 1968 sono stati osservati dei neutrini provenienti dal Sole, mentre nel 1987 ne sono stati rivelati ben 10 provenienti dalla supernova SN 1987A.

I neutrini vengono quindi prodotti dalle reazioni nucleari e sono pertanto uno degli unici mezzi che abbiamo per ottenere informazioni sull’interno delle stelle.

Il problema è che non interagiscono quasi per niente con la materia che incontrano nel loro cammino e, per questo motivo, sono difficilissimi da rivelare. In pratica, servirebbe un muro di piombo spesso un anno luce (ovvero circa 9460.8 miliardi di chilometri) per bloccare la metà dei neutrini che lo attraversano. Pensate che una stella come il Sole produce un flusso di neutrini di circa 100 miliardi al secondo per centimetro quadrato. Quindi in questo momento ognuno di voi, senza accorgersene, è attraversato da una valanga di queste particelle subatomiche. I neutrini non vi faranno mai niente e non scalderanno mai il nucleo e il mantello terrestre, quindi stanotte potete dormire tranquilli.

A presto!

Sara

Mega ciao!

SOLUZIONE ASTROQUIZ 6

Vi avevo chiesto quale banda dello spettro elettromagnetico possiamo vedere dalla superficie della Terra se osserviamo un residuo di supernova. La risposta corretta è: le onde radio. Infatti nonostante i residui di supernova emettano anche raggi X questi fotoni ad alta energia vengono completamente bloccati dall’atmosfera terrestre, quindi possono essere osservati solo da osservatori spaziali (ad es. il Chandra X-ray Observatory). L’atmosfera terrestre assorbe buona parte della radiazione incidente, ma è quasi totalmente trasparente alle lunghezze d’onda radio. Per l’osservazione in questa banda si usano i radiotelescopi, come quello di Medicina che abbiamo qui in Italia o il mitico radiotelescopio di Arecibo.

Cosa possiamo osservare nel radio?Nuclei galattici attivi radio brillanti e i loro enormi lobi radio collegati al nucleo da un getto collimato, residui di supernova, pulsar, la riga a 21 cm dell’idrogeno neutro e ovviamente possiamo mandare messaggi ai nostri cugini omini verdi.

A presto!

Sara

Il radiotelescopio di Arecibo

Mega ciao!

SOLUZIONE ASTROQUIZ 5

Vi avevo chiesto che tipo di ammasso stellare è quello nella foto. La risposta corretta è: un ammasso aperto. So che può sembrare un po’ strano perchè la forma richiama molto quella di un ammasso globulare (a simmetria sferica e con una densità centrale di stelle più elevata rispetto a quella in periferia), ma dagli studi effettuati è stato scoperto che ha un numero troppo basso di stelle. M67, situato nella costellazione del Cancro a poco più di 2600 anni luce di distanza da noi, contiene solo 500 stelle. E’ un ammasso aperto molto bizzarro in quanto è molto più vecchio rispetto ai tipici ammassi aperti: ha un’età di circa 4 miliardi di anni. E’ interessante notare che ha un’età molto simile a quella del nostro Sole. Secondo alcuni studi in cui è stata analizzata la rotazione delle stelle dell’ammasso, il Sole sarebbe stato espulso da M67. Infatti il periodo di rotazione delle sue stelle è di circa 20 giorni, quindi è molto simile a quello del Sole. In questo scenario la nostra stella non si sarebbe formata isolata nello spazio, ma in un ammasso in una nube molecolare gigante.

A presto!

Sara

AG Carinae: una stella che promette scintille

Mega ciao!

Il Telescopio Spaziale Hubble, dopo 31 anni di onorato servizio, continua a sfornare immagini spettacolari. Qui sotto potete vedere AG Carinae, una stella circondata da una nube di gas situata a circa 20 mila anni luce di distanza da noi. L’enorme nebulosa si è formata circa 10 mila anni fa, a seguito dell’espulsione di una grande quantità di gas da parte della stella. Pensate che il materiale espulso ha una massa 10 volte maggiore rispetto a quella del nostro Sole. AG Carinae è una stella variabile blu luminosa, una classe di oggetti molto massicci che hanno bisogno di un’enorme quantità di energia per sostenere il proprio stesso peso. Di conseguenza queste stelle vivono una vita molto breve: solo qualche milione di anni.

Cosa succede quando muoiono? AG Carinae ha una massa di circa 70 masse solari e una luminosità di circa 1 milione di luminosità solari. Quando finirà di bruciare tutto il suo carburante, molto probabilmente espellerà gli strati più esterni del suo inviluppo in un’esplosione in supernova, mentre il nucleo collasserà in un buco nero di massa stellare.

A presto!

Sara

AG Carinae (Image credits: NASA)

Produrre ossigeno su un altro pianeta

Mega ciao!

Vi ricordate che il 18 febbraio Perseverance è ammartato? Ebbene la missione continua con risultati veramente entusiasmanti. Dopo il volo di Ingenuity, il primo drone ad aver mai volato su un pianeta diverso dalla Terra, Perseverance ha condotto con successo un esperimento bellissimo: ha preso l’anidride carbonica presente in atmosfera marziana e l’ha trasformata in ossigeno. Perchè questo risultato è particolarmente esaltante? I motivi sono due:

1- la produzione di ossigeno può fare da rifornimento di combustibile per i razzi che serviranno per il viaggio di ritorno degli astronauti che in un non lontano futuro andranno su Marte;

2- agli astronauti serve ossigeno per vivere e sapere di poter produrre in situ l’ossigeno necessario non è cosa da poco.

Altra cosa interessante: cosa ottengono gli astronauti se aggiungono un po’ di idrogeno all’ossigeno creato? Acqua, che guarda caso è indispensabile per la sopravvivenza. Certo, devono stare un po’ attenti a combinare il tutto nel modo giusto per non rischiare di farsi esplodere come il povero Mark Watney di The Martian. Adesso starete pensando: ma non si possono portare l’acqua dalla Terra? Purtroppo non è possibile portarsi dietro una quantità infinita di acqua, perchè l’astronave peserebbe troppo. Quindi gli astronauti che affronteranno un viaggio su Marte, come quelli che vanno ad abitare per un po’ di mesi sulla Stazione Spaziale Internazionale, riciclano l’acqua (cioè bevono la loro pipì opportunamente filtrata). Il problema sorge se si rompe il depuratore, quindi avere la possibilità di produrre acqua sul Pianeta Rosso sarà una gran cosa!

A presto!

Sara

Grafico che mostra la produzione di ossigeno da parte dello strumento MOXIE di Perseverance (Image credits: NASA)

SOLUZIONE ASTROQUIZ 4: popolazioni stellari multiple negli ammassi globulari

Mega ciao!

SOLUZIONE ASTROQUIZ 4

Vi avevo chiesto se le stelle di un ammasso globulare fanno parte tutte della stessa popolazione stellare. La risposta corretta è: no. Gli ammassi globulari sono tra gli oggetti più vecchi nel nostro Universo, con età che possono superare i 12 miliardi di anni. Sono insiemi di stelle, di numero compreso tra 10 mila e un milione, che sono legate gravitazionalmente tra loro e si trovano soprattutto nell’alone delle galassie. Si pensava che gli ammassi globulari fossero composti da un’unica popolazione stellare, quindi da stelle nate più o meno nello stesso periodo. In realtà dall’analisi dei diagrammi H-R è risultato che gli ammassi globulari sono composti da più popolazioni stellari. Questo si vede in particolare dalla presenza di sequenze principali multiple nel diagramma. Vi ricordo che la sequenza principale, quella linea diagonale che va da in basso a destra a in alto a sinistra, rappresenta la fase della vita di una stella in cui l’idrogeno viene trasformato in elio tramite le reazioni nucleari. Le stelle passano la maggior parte della loro vita sulla sequenza principale, mentre i bruciamenti nucleari successivi sono decisamente più corti. Avere diverse sequenze principali in un ammasso significa avere stelle di generazioni diverse, che avranno quindi diverse età e composizione chimica. Uno degli esempi migliori è l’ammasso globulare Omega Centauri, situato nella costellazione del Centauro a quasi 16000 anni luce di distanza da noi.

A presto!

Sara

Omega Centauri
Il diagramma H-R di Omega Centauri ottenuto con i dati HST

3, 2, 1…fine corso!

Mega ciao!

Dopo dieci lezioni che ci hanno portati a spasso per l’Universo e un gran finale sulla scienza nei film di fantascienza, il nostro corso avanzato di astronomia è terminato. Sono molto felice di vedere che gli argomenti astronomici affascinano sempre persone di tutte le età (i partecipanti avevano età dagli 8 ai 79 anni) e che anche stavolta ci siamo espansi oltre regione.

Grazie a tutti i partecipanti! Speriamo di essere riusciti a trasmettervi un po’ della nostra passione per l’Universo 🙂 Vi aspettiamo a Schio non appena la situazione Covid lo consentirà!

A presto!

Sara

Mega ciao!

Cosa succede quando due buchi neri in un sistema binario spiraleggiano l’uno verso l’altro e si scontrano? Si fondono in un buco nero più massiccio emettendo onde gravitazionali, cioè perturbazioni della metrica dello spaziotempo che si propagano sotto forma ondulatoria. Queste onde sono state teorizzate da Einstein con la teoria della relatività generale, ma sono serviti 100 anni per riuscire a scoprirle fisicamente. Infatti, nonostante siano provocate da eventi estremamente energetici, la loro intensità decresce molto velocemente, quindi i rivelatori devono essere in grado di misurare una variazione di distanza pari a 10^(-21). Per ottenere una precisione simile ci sono voluti 100 anni e la mente geniale di Kip Thorne #sempresialodato. La prima onda gravitazionale è stata rivelata da LIGO nel 2015 ed era dovuta alla fusione di due buchi neri, rispettivamente di 36 e 29 masse solari, in un buco nero di 62 masse solari. Adesso starete pensando che non so contare, perchè 29 + 36 fa 65. In realtà, come vedete, i conti li so fare. Allora dove ho dimenticato le 3 masse solari di scarto? Non le ho dimenticate, perchè non sono andate a formare il buco nero finale. Quelle 3 masse solari sono state espulse sotto forma di onde gravitazionali.

Questo dovrebbe farvi capire la portata dell’energia di delle onde gravitazionali. Ci siete arrivati? No? Non preoccupatevi. Vi basta ricordare le parole di zio Einstein: massa ed energia sono la stessa cosa. Questo si traduce nella famosissima formula: E = m * c^2, dove E è l’energia, m la massa e c è la velocità della luce.

Buona settimana dei buchi neri!

A presto!

Sara

#scienza#astronomia#astrofisica#ondegravitazionali#buchineri#blackholeweek