I pianeti delle pulsar

Mega ciao!

A 1957 anni luce di distanza nella costellazione della Vergine troviamo Poltergeist, Phobetor e Draugr. Questi nomi un po’ strani sono stati assegnati ai primi tre esopianeti rocciosi scoperti all’inizio degli anni ’90. Cos’hanno di particolare questi pianeti?

Un sacco di cose! Innanzitutto orbitano attorno ad una stella completamente diversa dal nostro Sole. PSR 1257+12 infatti è una pulsar, cioè una stella di neutroni rotante formata dalla morte di una stella massiccia. In secondo luogo, i tre pianeti sono stati scoperti quando la tecnica dei transiti e quella delle velocità radiali per la ricerca di esopianeti non erano ancora state messe a punto. La tecnica utilizzata, chiamata pulsar timing, consiste nel misurare le pulsazioni della pulsar. Di solito sono talmente regolari che vengono considerate più precise di un orologio atomico. Nel caso in cui ci siano dei pianeti orbitanti attorno alla pulsar, la stella morta si muoverà attorno al centro di massa del sistema producendo delle variazioni temporali nell’arrivo del segnale della pulsazione sulla Terra. Così nel 1992 Aleksander Wolszczan ha scoperto Poltergeist, Phobetor e Draugr. Visto che sono pianeti terrestri può esserci la vita?

E’ estremamente improbabile. Infatti orbitano attorno ad una pulsar, cioè una stella morta, attorno a cui la vita non può esserci. Che ci fosse la vita prima che la stella morisse?

Anche no! Pare infatti che questi tre pianeti si siano formati dai detriti dei pianeti originali che orbitavano attorno alla stella massiccia. La scoperta dei tre esopianeti è stata comunque importantissima ed ha segnato l’inizio della ricerca di pianeti extrasolari che è poi decollata a partire dal 1995, con l’introduzione del metodo delle velocità radiali.

A presto!

Sara

Rappresentazione artistica del sistema PSR 1257+12 (Image credits: NASA)

Pulsar ultraluminose

Mega ciao!

E’ il 1981 e gli astronomi stanno usando Einstein (non zio Albert, ma il satellite) per mappare il cielo nei raggi X. Nelle immagini notano delle sorgenti puntiformi, situate al di fuori del nucleo della galassia ospite, che hanno una luminosità pazzesca. Pensate che è talmente alta che supera il limite di Eddington! Cosa vuol dire?

Sir Arthur Eddington, un fan/amico di Einstein (zio Albert, non il satellite), nel 1917 sfornò la formula della luminosità critica oltre la quale una stella non può emettere altrimenti sarebbe distrutta dalle forze di pressione. Questo discorso può essere applicato anche ad oggetti compatti, cioè pulsar e buchi neri, in accrescimento. Se assumiamo che questi oggetti siano in accrescimento sferico, la loro luminosità non può superare il limite di Eddington perchè altrimenti la forza di gravità agente sulla coppia elettrone-positrone sarebbe superata dalla forza di radiazione (diretta verso l’esterno). A quanto equivale questo limite? E’ descritto da una formula semplicissima, in cui ci sono un sacco di belle costanti. Inserendo i dati risulta:

LEdd =1.3×1038 (M/MSole) erg/s

La cosa fortissima è che ci sono pulsar e buchi neri che superano questa luminosità critica e per questo vengono chiamate sorgenti X ultraluminose. In particolare, alcune giovani pulsar possono raggiungere luminosità in banda X superiori a 1039 erg/s. Pare che il motivo sia che il disco di accrescimento è interrotto vicino alla magnetosfera, dove il materiale, seguendo le linee di forza del campo magnetico, arriva in una piccola area attorno ai poli magnetici della stella formando una colonna di accrescimento. L’emissione è concentrata proprio in questa colonna e viene sparata nello spazio in direzione perpendicolare alle linee di forza del campo magnetico. Qualche chilometro sopra la superficie della stella di neutroni si formano delle onde d’urto. Quando il tasso di accrescimento supera un valore critico, il flusso di materiale è composto da plasma ad alta densità che affonda gradualmente nel campo gravitazionale della stella, diventando otticamente spesso. Con questo meccanismo le pulsar possono raggiungere luminosità di 1040 erg/s. Ma come facciamo a sapere che alcune sorgenti X ultraluminose sono composte da pulsar in accrescimento?

La risposta arriva direttamente dalla mia galassia preferita: M82, galassia starburst situata nella costellazione dell’Orsa Maggiore a circa 11 milioni e 700 mila anni luce di distanza da noi. In M82 ci sono addirittura 4 sorgenti X ultraluminose. Una di queste, chiamata M82 X-2, pulsa con un periodo di 1.37 secondi e con una pulsazione sinusoidale. Sta accrescendo materia da una stella compagna con una massa di circa 5.2 masse solari. La pulsar orbita attorno alla stella compagna seguendo un’orbita circolare, con un periodo orbitale di 2.5 giorni e un semiasse maggiore di circa 7 milioni di chilometri (quindi sono molto vicine…pensate che la distanza tra la Terra e il Sole è di circa 150 milioni di chilometri).

A presto!

Sara

M82 (Image credits: NASA)
Le sorgenti X ultraluminose M82 X-1 e M82 X-2 (Image credits: NASA)

La densità delle stelle di neutroni

Mega ciao!

Abbiamo visto che le pulsar sono stelle di neutroni rapidamente rotanti, con periodi che vanno dal millesimo di secondo a qualche secondo. Queste stelle sono sostenute dalla pressione di degenerazione dei neutroni, sono dotate di campi magnetici molto forti e non possono avere masse molto grandi. Infatti, a seconda del modello considerato, la massa limite delle pulsar può essere di 2.2 o 2.6 masse solari. Tutta questa massa è però concentrata in una sfera molto più piccola rispetto al nostro Sole. Se la nostra stella ha una massa di 1 massa solare e un raggio di 695508 km, una stella di neutroni ha un raggio di appena 15 km (o qualche decina di km…dipende dalle condizioni che considerate per creare il modello). Cosa significa avere 2.2 (o 2.6) masse solari condensate in una sfera così piccola?

Semplicemente la stella di neutroni avrà una densità estremamente elevata. Per fare un paragone molto semplice, è come se prendeste tutti gli esseri umani presenti sulla Terra e li metteste dentro un cubetto di 1.5 cm di lato. Dite che starebbero stretti?

A presto!

Sara

Rappresentazione artistica di una stella di neutroni (Image credits: NASA)

Pulsar e indicazioni stradali spaziali

Mega ciao!

Le pulsar pulsano nel radio con una precisione talmente incredibile che sono considerate dei fari cosmici. Se una civiltà aliena intelligente si fosse imbarcata nello studio della volta celeste conoscerebbe di sicuro questi oggetti. Allora perchè non usarli per dare agli extraterrestri le indicazioni stradali per arrivare sulla Terra?

Ebbene, questo è già stato fatto. Nell’immagine qui sotto potete vedere la placca posta a bordo delle sonde Pioneer 10 e 11, lanciate rispettivamente il 2 marzo 1972 e il 6 aprile 1973. La Pioneer 10 è diretta verso Aldebaran, la stella più luminosa della costellazione del Toro, mentre la Pioneer 11 sta andando verso la costellazione dell’Aquila. Assumendo che le due sonde sopravvivano ad eventuali asteroidi e comete presenti lungo il tragitto, impiegheranno rispettivamente 2 milioni e 4 milioni di anni per giungere a destinazione. Che messaggio stiamo mandando agli alieni?

In alto a sinistra c’è l’atomo di idrogeno, l’elemento più abbondante nell’Universo. Poi troviamo un uomo e una donna, il Sistema Solare con la traiettoria della sonda e 14 linee che sembrano essere messe lì a caso. In realtà rappresentano una bellissima mappa stradale: indicano la posizione delle pulsar più vicine a noi. Così ET ci troverà di sicuro….sempre che nel frattempo l’essere umano non abbia deciso di trasferirsi su un altro pianeta, magari in un sistema planetario diverso a qualche decina di anni luce di distanza da qui. Eh….la speranza nel motore a curvatura è dura a morire e poi: “Teletrasportami, Scotty!”

A presto!

Sara

La placca a bordo delle Pioneer 10 e 11 (Image credits: NASA)

Viaggio nel tempo all’inseguimento di un’esplosione

Mega ciao!

E’ una domenica come tante, ma vi state annoiando a morte. Decidete quindi di salire sulla mitica DeLorean insieme a Doc Brown e la impostate per portarvi indietro nel tempo a visitare la Cina del 1054. Una bella sera alzate gli occhi al cielo e, all’improvviso, vedete comparire una nuova stella nella costellazione del Toro. Cosa sarà mai?

Avete appena assistito alla morte esplosiva di una stella di grande massa. Questa stella ha espulso gli strati esterni del suo inviluppo, in un evento chiamato esplosione in supernova, mentre il nucleo ha cominciato a contrarsi, si è rimpicciolito sempre di più ed è diventato una pulsar. Fantastico! Peccato che nel 1054 non ci siano telescopi con cui osservarla. Memorizzata la posizione di questa stella, vi precipitate da Doc Brown e lo convincete a portarvi nella Parigi del 1758. Lì, tra una peripezia e l’altra, convincete Charles Messier, un famoso cacciatore di comete, ad assumervi come suoi aiutanti. Cercate di convincerlo a puntare il suo telescopio verso quella fettina di cielo in cui nel 1054 avete visto esplodere una stella. Lui però non vi crede e non vuole sottrarre tempo prezioso alla sua caccia alle comete. Fortunatamente però una sera, seguendo una cometa tra le corna del Toro, il buon Charles si imbatte in un oggetto un po’ nebuloso, a prima vista una cometa. Decide quindi di seguirlo per un po’ e si accorge che non è come tutte le altre comete: non si sposta! Vi fa annotare la sua posizione e finalmente avete la possibilità di osservarla al telescopio. Questa piccola nebulosa diventerà il primo oggetto del “Catalogo di Nebulose e Stelle” pubblicato da Messier. Al telescopio però non ha tutti i bei colori che potete vedere nelle immagini dell’Hubble: appare come un batuffolo un po’ più chiaro rispetto al nero di fondo. Non ancora soddisfatti, convincete Doc Brown a portarvi negli anni ’60. Come mai questa scelta?

Volete essere presenti in uno dei periodi più esaltanti dal punto di vista dell’esplorazione spaziale e delle scoperte astronomiche. Nel 1967 assistete alla scoperta di un segnale radio pulsante, inizialmente chiamato “Little Green Men” (Piccoli Uomini Verdi), da parte di Jocelyn Bell Burnell. Sarà stato veramente un segnale alieno? Purtroppo no! Era semplicemente una pulsar situata nella costellazione della Volpetta. L’anno successivo invece assistete alla conferma definitiva che nella nebulosa del Granchio, che avete osservato con Messier, c’è una pulsar. Il vostro viaggio alla fine si conclude e tornate a casa tra le bellissime immagini a colori della nebulosa. Ma oggi potete fare di più! Perchè limitarsi ad osservare nell’ottico e nel radio quando possiamo andare anche ad altre lunghezze d’onda?

Allora prendete le immagini del Telescopio Spaziale Hubble (in verde) e sovrapponete i dati infrarossi di Spitzer (in giallo), quelli nei raggi X di Chandra (in viola), nell’ultravioletto di XMM-Newton (in blu) e nel radio del Very Large Array (in rosso) e ottenete l’immagine che vedete qui sotto, in cui finalmente la pulsar risulta visibile!

A presto!

Sara

La comparsa della stella nella costellazione del Toro documentata dagli astronomi cinesi nel 1054
Charles Messier
La Crab Nebula (Image credits: NASA)

Come si formano le pulsar?

Mega ciao!

Scusate l’assenza ma dopo un semestre di fuoco e una sessione impegnativa mi sono presa qualche giorno di assoluto relax. Qualche post fa vi avevo chiesto se c’era qualche argomento che volevate approfondire, quindi ora comincio a rispondere alle vostre domande. Ad ogni domanda riserverò più di un post, perchè avete scelto argomenti belli impegnativi. Siete pronti? Partiamo dalle pulsar!

Le pulsar sono stelle di neutroni rapidamente rotanti che si formano dalla morte di stelle dalle 8 alle 25/30 masse solari. Queste stelle massicce riescono ad innescare, nel loro nucleo, il bruciamento di tutti gli elementi successivi al carbonio fino ad arrivare ad un nucleo di ferro-nichel. Perchè non vengono bruciati anche questi due elementi?

Tutte le reazioni nucleari che fondono elementi relativamente leggeri in elementi più pesanti sono esotermiche, cioè liberano calore. Il bruciamento di ferro e nichel è una reazione endotermica, cioè ha bisogno di calore per poter avvenire. Le reazioni endotermiche non sono permesse in natura, quindi all’interno di una stella il bruciamento nucleare si ferma una volta formato il nucleo di ferro e nichel. A questo punto cosa succede?

L’energia delle reazioni nucleari era necessaria per permettere alla stella di sostenere il suo stesso peso. Tolta l’energia la stella, che a questo punto potete immaginare come una grande cipolla in cui ogni guscio sferico è composto da elementi diversi, muore. In particolare, se la stella ha una massa tra le 8 e le 25/30 masse solari espellerà gli strati più esterni del suo inviluppo in modo esplosivo, in quella che viene chiamata un’esplosione in supernova. Il nucleo invece comincia a contrarsi, si rimpicciolisce sempre di più ma non collassa completamente. Alla fine forma una stella di neutroni o una pulsar, che è talmente densa che un cucchiaino della sua materia peserebbe un miliardo di tonnellate.

A presto!

Sara

La pulsar del Granchio (Image credits: NASA)

La sublimazione di una luna

Mega ciao!

Per la serie “anche a luglio per noi astronomi è Natale”, arriva una notizia bomba da Ganimede, uno dei satelliti di Giove scoperti dal buon vecchio Galileo Galilei. Ganimede ha attirato spesso l’attenzione degli astronomi perchè è una luna ricorperta da uno strato di circa 160 km di ghiaccio e sotto tutto quel ghiaccio c’è un oceano d’acqua. Pensate che Ganimede, la luna più grande del Sistema Solare, contiene addirittura più acqua di quella presente negli oceani terrestri. La NASA ha appena annunciato che grazie al Telescopio Spaziale Hubble sono state scoperte tracce della presenza di vapore acqueo su Ganimede. Quindi ci sono geyser come su Europa ed Encelado?

Pare di no. Sembra che il vapore acqueo si origini dalla sublimazione, cioè il passaggio diretto da solido a gas, della superficie ghiacciata del satellite. Come hanno fatto questa scoperta?

Analizzando le immagini riprese dal Telescopio Spaziale Hubble nell’ultravioletto. Studi precedenti avevano evidenziato la presenza di strisce colorate di gas elettrificato, chiamate bande aurorali, che testimoniano la presenza di un debole campo magnetico. Analizzando la distribuzione dell’aurora si è scoperto che la temperatura varia molto nel corso del giorno e che, attorno a mezzogiorno, nella regione dell’equatore diventa abbastanza alta da far sublimare il ghiaccio. Le differenze notate nelle immagini UV sono direttamente correlate a dove ci aspettiamo di trovare acqua nell’atmosfera di Ganimede. Perchè è importante questa scoperta?

Il vapore acqueo in atmosfera, la crosta ghiacciata spessa decine di chilometri e l’oceano d’acqua sotto di essa rendono Ganimede il laboratorio ideale per lo studio dell’evoluzione e della potenziale abitabilità dei mondi ghiacciati. Che ci sia vita su questa luna?

Forse questa domanda troverà una risposta con la missione JUICE dell’Agenzia Spaziale Europea, che sarà lanciata nel 2022 e arriverà su Giove nel 2029. L’obiettivo della missione è di esplorare Giove e tre delle sue lune più grandi, tra cui proprio Ganimede. Tra qualche anno ne vedremo delle belle!

A presto!

Sara

Ganimede (Image credits: NASA)

Eclissi di Luna

Mega ciao!

Vi avviso che domani sera non ci sarà nessuna eclissi di Luna. La bufala dell’eclissi più lunga dei prossimi 100 anni ricompare ciclicamente. Il problema è che non si capisce se venga pubblicata per prendere qualche click in più oppure se chi pubblica queste notizie non sia nemmeno in grado di consultare Wikipedia. Il 27 luglio una spettacolare eclissi di Luna c’è stata ma…nel 2018! Come fare a capire se c’è un’eclissi di Luna? Avete due possibilità:

1- andate su Wikipedia, dove trovate le date delle eclissi di Luna fino al 2030;

2- prendete il calendario lunare. Se nel giorno in questione non c’è la Luna piena allora sapete già che non ci sarà nessuna eclissi.

Quando si verificano le eclissi di Luna?

Ci sono diverse condizioni che devono verificarsi. Come prima cosa la Luna deve essere piena. In secondo luogo, la Terra deve trovarsi tra la Luna e il Sole. La terza condizione è che la Luna deve trovarsi in uno dei due nodi, cioè in uno dei due punti di intersezione tra la sua orbita e quella terrestre. Infatti, l’orbita lunare è inclinata di poco più di 5° rispetto al piano dell’eclittica. Per questo motivo non ci può essere un’eclissi di Luna (o di Sole) ogni volta che c’è la Luna piena (o nuova). Ma quando sarà la prossima eclissi?

Ce n’è una a novembre, ma non sarà visibile dall’Italia. La prossima osservabile da nostro paese sarà il 16 maggio 2022, comincerà alle 1:38, raggiungerà la totalità alle 4:11 e finirà alle 6:23.

A presto!

Sara

Si torna su Europa

Mega ciao!

Grandi notizie! La NASA ha annunciato che nel 2024 la sonda Europa Clipper sarà sparata nello spazio dai Falcon Heavy di SpaceX. Questa missione è particolarmente importante perchè ci riporterà su Europa, uno dei quattro satelliti di Giove scoperti dal buon vecchio Galileo Galilei. La sonda compirà 40-50 flyby, cioè passaggi ravvicinati, di Europa che permetteranno di mappare completamente questo satellite. Ma cosa c’è di speciale su questa piccola luna?

Europa è composta da una crosta di ghiaccio spessa più di 20 km. Con il passaggio delle sonde Voyager si è scoperto che la superficie è caratterizzata da numerosissime spaccature nel ghiacchio. I blocchi sono stati visti slittare l’uno rispetto all’altro e dalle analisi è stato scoperto che lì sotto c’è un oceano d’acqua. Come se questo non fosse abbastanza interessante, grazie alle immagini riprese dal Telescopio Spaziale Hubble è stato visto un getto di materiale sparato nello spazio da una di queste spaccature. Quindi sembra proprio che nell’oceano di Europa o in delle cavità nella crosta di ghiaccio siano presenti delle sorgenti idrotermali. La cosa forte è che queste sorgenti sono presenti anche negli oceani terrestri e sono caratterizzate dalla presenza di una bella varietà di forme di vita: dalle colonie di batteri a gamberetti, molluschi e pesciolini. Che ci sia il sushi gratis su Europa?

Chi lo sa! Europa Clipper potrebbe aiutarci a rispondere a questa domanda. I prossimi anni saranno quindi particolarmente entusiasmanti dal punto di vista dell’esplorazione spaziale!

A presto!

Sara

Rappresentazione di Europa Clipper (Image credits: NASA)

Ho bisogno del vostro aiuto!

Mega ciao!

Purtroppo quest’estate a causa delle norme covid il nostro osservatorio resterà chiuso. Però non mi fermo! Continuerò ad aggiornarvi sulle novità in campo astronomico qui e sulla nostra pagina Facebook. Avete visto che in astronomia le informazioni sono talmente tante che non basterebbe una vita intera per affrontarle tutte. Di sicuro ci sono degli argomenti che vi interessano di più e altri che fareste volentieri a meno di affrontare. Quindi HO BISOGNO DEL VOSTRO AIUTO!

Di cosa volete che parli nei prossimi post? Scrivete nei commenti le vostre preferenze e cercherò di accontentarvi 😉

A presto!

Sara