SOLUZIONE ASTROQUIZ1: l’origine del carbonio

Mega ciao!
SOLUZIONE ASTROQUIZ 1
Per il primo astroquiz dell’anno vi avevo chiesto se il carbonio, elemento su cui è basata la vita come la conosciamo noi, sia sempre stato presente nell’Universo. La risposta corretta è: NO! Infatti il Big Bang, avvenuto 13 miliardi e 700 milioni di anni fa, ha prodotto solo un sacco di idrogeno, un po’ di elio e una microscopica traccia di litio. Da queste nuvolette di gas si sono formate le prime stelle, che potevano raggiungere masse di migliaia di masse solari, cioè migliaia di volte più massicce del nostro Sole. Queste stelle gigantesche però, per riuscire a sostenere il loro stesso peso, hanno avuto bisogno di una grande quantità di energia, quindi hanno bruciato il loro carburante molto in fretta. Dopo aver esaurito l’idrogeno, hanno buciato l’elio e l’hanno trasformato in carbonio, con una reazione chiamata triple-alpha reaction. In questo processo tre atomi di elio-4 vengono fusi tra loro in un atomo di carbonio-12. Quindi il carbonio arriva direttamente dall’evoluzione stellare! Una volta finito di bruciare questo elemento, le stelle massicce innescano il bruciamento di tutti gli elementi successivi, fino ad arrivare ad un nucleo composto da ferro e nichel. A questo punto tirano un bel botto: esplodono in supernovae, liberando nello spazio gli elementi di cui erano composte e arricchendo quindi il mezzo interstellare di elementi metallici. Attenzione che per noi astronomi/astrofili i metalli sono tutti gli elementi più pesanti di idrogeno ed elio! Da dove arrivano gli altri elementi chimici che compongono l’Universo?
Lo scopriremo nella prossima puntata!
A presto!

Sara

Le galassie ellittiche

Mega ciao!
Edwin Hubble, una volta scoperto che M31 non era una nebulosa ma una galassia, andò a studiare le “nebulose” presenti nelle vecchie lastre fotografiche e scoprì che molte di queste erano galassie. Si accorse che avevano forme diverse, quindi decise di studiarle dal punto di vista morfologico. Arrivò a pubblicare l’atlante morfologico delle galassie, in cui ha raggruppato questi oggetti in quattro grandi famiglie, riassunte nel diagramma a diapason. Andiamo ad analizzare le caratteristiche delle divese tipologie di galassie partendo dalla parte sinistra del diagramma, in cui troviamo le ellittiche (E). Le galassie ellittiche si dividono in dei sottotipi, indicati con i numeri da 0 a 7, in base a quanto l’ellisse è schiacciata. Le E0 sono sferiche, mentre le E7 sono ellissi estremamente schiacciate. Le classi da E1 ad E6 sono intermedie tra le due. Per determinare a quale sottotipo appartiene una galassia bisogna calcolarne l’ellitticità, cioè il suo schiacciamento. Per fare ciò basta ricordare che le ellissi sono dotate di un asse maggiore (a) e di un asse minore (b). L’ellitticità (e) della galassia sarà:
e = 1 – (b/a)
mentre per trovare la classe di appartenenza, ovvero che numero bisogna mettere accanto alla E, basta moltiplicare l’ellitticità per 10.
Le galassie ellittiche sono caratterizzate dall’assenza di polvere e gas interstellare. Inoltre sono formate da stelle vecchie. Questo ci dice che tutto il mezzo interstellare è già stato utilizzato per formare le stelle che compongono queste galassie. L’assenza di stelle giovani è dovuta proprio al fatto che non c’è più abbastanza gas, infatti le stelle si formano dalle nubi molecolari, cioè da nuvolette di gas e polvere che si trovano nello spazio interstellare. Se queste non sono presenti non si possono formare altre stelle. Ora guardate bene l’immagine della galassia ellittica supergigante M87. Notate che ci sono dei puntini luminosi immersi nella luce delle regioni esterne della galassia? Sapete cosa sono? Sono gli ammassi globulari di M87!
A presto!

Sara

M87 (Image credits: NASA)

Hubble e le galassie

Mega ciao!
Abbiamo visto come Hubble, utilizzando le variabili cefeidi, ha determinato che la “nebulosa” di Andromeda era una galassia e si trovava ben al di fuori della Via Lattea. Andando a studiare le vecchie lastre fotografiche degli oggetti nebulari scoprì che molti di questi erano delle galassie. Dalle immagini notò che queste potevano avere forme molto diverse le une dalle altre, quindi decise di studiarle e catalogarle dal punto di vista morfologico. La classificazione delle galassie di Hubble può essere riassunta nel cosiddetto Turning Fork Diagram (il diagramma a diapason), in cui si riconoscono quattro famiglie principali di galassie: ellittiche, lenticolari, a spirale e irregolari. Dalla figura potete vedere che il diagramma parte con le galassie ellittiche (E) a sinistra, poi si divide in due bracci: in quello superiore si trovano le galassie normali, mentre in quello inferiore si trovano le galassie barrate. All’inizio della biforcazione ci sono le lenticolari, poi le spirali ed infine, fuori dai due bracci, si trovano le irregolari. Quali sono le differenze tra queste categorie di galassie?
Lo scopriremo nelle prossime puntate.
A presto!

Sara

La soluzione al Grande Dibattito

Mega ciao!
Abbiamo parlato del Grande Dibattito sulla natura delle “nebulose a spirale” che ha coinvolto in particolare gli astronomi Harlow Shapley e Heber Curtis. Possiamo dire che Shapley è partito da argomentazioni corrette ma è arrivato alle conclusioni sbagliate. Secondo lui infatti il Sole non si trovava al centro della Via Lattea e le dimensioni della nostra galassia fossero di 300 mila anni luce, ma era convinto che le spirali fossero solo nebulose. Curtis invece partì da presupposti sbagliati ma arrivò alle giuste conclusioni. Lui pensava infatti che il Sole si trovasse al centro della Via Lattea e che le dimensioni della nostra galassia fossero di appena 30 mila anni luce, ma era convinto che le spirali fossero altre galassie e che fossero delle “isole” nell’universo. Per risolvere la questione bisognerà aspettare Edwin Hubble. L’astronomo utilizzò le stelle variabili cefeidi scoperte nei bracci a spirale della “nebulosa di Andromeda” per determinarne la distanza. Infatti c’è una relazione che lega il periodo di variazione e la luminosità di queste stelle. Da questa relazione si nota che a periodi più lunghi corrispondono luminosità più elevate. La formula è:
<M_v> = -2.80*log(P) – 1.43
dove <M_v> è la magnitudine assoluta media in banda V e P è il periodo espresso in giorni.
Una volta nota la magnitudine assoluta possiamo calcolare la distanza invertendo la seguente formula:
m – <M_v> = 5*log(d) – 5
dove m è la magnitudine apparente e d è la distanza espressa in parsec.
Utilizzando una cefeide scoperta nella “nebulosa di Andromeda” con un periodo di 537.3 ore e con una magnitudine apparente in banda V di 19.09 mag, facendo tutti i conti si trova che questo oggetto è situato ad una distanza di 724 kpc, cioè 2 milioni e 362 mila anni luce. Con questi calcoli Hubble dimostrò che la “nebulosa di Andromeda” era un oggetto extragalattico e decise di andare a controllare tutte le vecchie lastre fotografiche delle “nebulose” per verificare quante di queste fossero delle galassie. Scoprì che questi oggetti potevano avere morfologie molto diverse e cominciò l’analisi che lo portò a pubblicare l’atlante morfologico delle galassie.
To be continued….
A presto!

Sara

Edwin Hubble
La galassia a spirale di Andromeda

Il Grande Dibattito

Mega ciao!
Torniamo alle nostre galassie. Abbiamo visto che Shapley, studiando la distribuzione degli ammassi globulari, aveva stabilito che il Sistema Solare si trova ben al di fuori del centro della Via Lattea. Tuttavia l’astronomo pensava che le “nebulose a spirale” facessero parte della nostra galassia. Abbiamo visto inoltre che Curtis, andando a studiare le vecchie lastre fotografiche, aveva scoperto delle supernovae in due di questi oggetti e le aveva utilizzate per calcolarne la distanza, determinando che doveva trattarsi di oggetti extragalattici. Grazie alla scoperta di S Andromedae ha determinato che la “nebulosa di Andromeda” doveva trovarsi a circa 1 milione di anni luce di distanza. Queste diverse idee sfociarono nel Grande Dibattito. Shapley sostenne che le “nebulose a spirale” non potevano trovarsi fuori dalla Via Lattea perchè altrimenti la luminosità di S Andromedae sarebbe dovuta essere molto più grande rispetto a quella di altre novae trovate in M31. Inoltre la misura della velocità di rotazione dei bracci a spirale di queste “nebulose”, calcolate dall’astronomo Adriaan van Maanen, sarebbe risultata troppo grande nel caso in cui questi oggetti fossero di natura extragalattica. Pensate che la velocità dei bracci a spirale risultava prossima, se non superiore, a quella della luce! Dite che i conti fatti da van Maanen erano corretti?
Dall’altra parte Curtis arrivò alla conclusione che la nostra galassia non doveva avere un diametro superiore ai 30 mila anni luce e il Sole doveva trovarsi al suo centro. Inoltre le spirali non potevano appartenere alla nostra galassia ma dovevano essere degli “universi isola”. Ammise però che, se i calcoli di van Maanen si fossero rivelati corretti, le spirali dovevano essere solamente delle nebulose.
Nessuno dei due astronomi riuscì a convincere l’altro ed era chiaro che sarebbe stato necessario raccogliere più dati per arrivare alla soluzione di questo grande dilemma. Come potete già notare da quanto scritto sopra entrambi gli astronomi avevano palesemente torto su alcuni aspetti delle loro teorie, mentre avevano ragione su altri. Bisognerà però aspettare il grande Edwin Hubble per trovare finalmente la risposta definitiva sulla natura delle “nebulose a spirale”.
To be continued…
A presto!

Sara

Hubble Deep Field (Image credits: NASA)

Buon compleanno Buzz!

Mega ciao!
Oggi celebriamo il 90° compleanno di un eroe dell’esplorazione spaziale: il mitico Buzz Aldrin. Nel lontano 16 luglio del 1969 Buzz è salito insieme a Neil Armstrong e Michael Collins a bordo dell’Apollo 11. Dopo aver svolto tutti i controlli e aver fatto il conto alla rovescia, i motori del Saturn V si sono accesi e questo razzo alto più di 110 metri con un boato ha sparato i tre astronauti nello spazio. L’ambizioso obiettivo della missione era, come annunciato dal presidente John Kennedy in un discorso tenuto al congresso nel 1961, di portare un uomo ad atterrare sulla Luna e di riportarlo indietro sano e salvo. Dopo 4 giorni di viaggio, Neil e Buzz si sono trasferiti nel modulo lunare, quella parte della navicella spaziale che gli avrebbe consentito di allunare, mentre Michael Collins è rimasto a bordo del modulo di comando e aveva l’importantissimo compito di agganciare il LEM quando fosse tornato indietro a missione compiuta. Una volta a bordo del LEM, Neil e Buzz hanno cominciato la discesa verso la superficie lunare ma, ad un certo punto, si sono accorti che la zona destinata all’atterraggio non era liscia come si pensava, quindi non era adatta a far atterrare una navicella spaziale. Gli ordini della NASA erano chiari: in caso di problemi la missione doveva essere annullata e i due astronauti dovevano tornare indietro. Chiaramente loro hanno ignorato questa direttiva perchè, diciamocelo, fa figo essere i primi uomini ad atterrare sulla Luna! Quindi Neil ha spostato velocissimamente il LEM finchè non ha trovato una zona un po’ più liscia e finalmente ha pronunciato le parole magiche che hanno fatto esultare tutto il mondo (tranne i russi): “Houston, qui base della Tranquillità….Eagle è atterrato!”. A questo punto gli astronauti non stavano più nella pelle, volevano scendere dall’astronave. Hanno indossato le mega tutone spaziali, hanno aperto l’oblò e…si sono accorti che le tute erano talmente ingombranti che non riuscivano a passare bene. Le conversazioni hanno preso una piega inaspettata: potevate sentire Buzz dare indicazioni a Neil su che posizione prendere per uscire. Potevate sentirlo dire al compagno di spostarsi un po’ più in alto, leggermente più indietro, a destra, ecc (il tutto ovviamente in diretta tv)…e finalmente è uscito! Ha sceso le scalette del LEM, ripreso dalla telecamera che avevano fatto uscire da una delle zampe dell’astronave, e, dopo aver controllato attentamente il terreno circostante, ha appoggiato il piede sinistro sulla superficie lunare. Dopo un po’ anche Buzz è riuscito a scofiggere l’oblò, ha raggiunto Neil, piantato la bandiera americana e ha cominciato a saltellare come un canguro. La Luna ha una forza di gravità minore rispetto alla Terra. Unite questo aspetto alle tutone ingombranti e dovrete imparare a camminare di nuovo. Dopo aver posizionato tutti gli strumenti scientifici, aver raccolto diversi chili di rocce lunari e aver saltellato qua e là per un po’, i due astronauti sono tornati a bordo del LEM, si sono riposati e preparati alla partenza. C’è stato però un piccolo imprevisto che avrebbe potuto rivelarsi fatale. Il pulsante che gli astronauti dovevano premere per farsi sparare nello spazio era saltato via a causa della colluttazione con la mega tutona. Per fortuna Buzz ha avuto una grande prontezza di riflessi, quindi ha preso una matita e l’ha infilata nel buco lasciato dal pulsante facendo partire la navicella spaziale in tempo. Buzz e Neil si sono ricongiunti a Michael Collins in orbita lunare e sono tornati a casa sani e salvi. Buzz è stato veramente forte, il secondo uomo ad atterrare sulla Luna e un eroe della grande era spaziale!
Buon compleanno Buzz!
A presto!

Sara

Esplosioni stellari

Mega ciao!
Proseguiamo il discorso cominciato un po’ di tempo fa sulla scoperta delle galassie. Abbiamo visto che Harlow Shapley nel 1918 ha misurato il diametro della Via Lattea e ha determinato, studiando la distribuzione degli ammassi globulari, che il Sistema Solare non si trova al centro della nostra galassia. Tuttavia era convinto che le cosiddette “nebulose a spirale” si trovassero all’interno della Via Lattea. Gli eventi che portarono alla scoperta del fatto che molte di queste nebulose erano in realtà altre galassie cominciarono nel 1917 quando l’astronomo George Ritchey scoprì una stella nova in NGC 6946. Ritchey, famoso per aver coinventato il telescopio riflettore Ritchey-Crétien, decise di andare a riguardare le vecchie lastre fotografiche delle “nebulose” alla ricerca di eventi simili. Questa ricerca lo portò a scoprire due novae esplose nella “nebulosa” di Andromeda. L’annuncio di queste scoperte portò l’astronomo Heber Curtis ad intraprendere una ricerca simile. Spulciando tra le vecchie lastre fotografiche scoprì altre tre esplosioni stellari: una in NGC 4227 e due in NGC 4321. Dallo studio delle supernovae S Andromedae e Z Centauri, Curtis stabilì che doveva trattarsi di oggetti extragalattici. Dai dati raccolti stabilì inoltre che la “nebulosa” di Andromeda doveva trovarsi a circa 1 milione di anni luce di distanza e pertanto non poteva essere una nebulosa, ma era un’altra galassia. Fantastico! Peccato che secondo Shapley le deduzioni di Curtis fossero sbagliate. Questo diede vita al Grande Dibattito sulla natura di questi oggetti. Chi aveva ragione e chi torto?
Lo scopriremo nella prossima puntata.
A presto!

Sara

NGC 6946 (Image credits: NASA)
Heber Curtis
Posizione di S Andromedae

Quanta energia riceviamo dalle stelle?

Mega ciao!
E’ giunta l’ora di fare quattro conti. Alzando gli occhi al cielo in una notte stellata si nota che alcune stelle appaiono più luminose di altre. Dalle misure fatte dagli astronomi sappiamo che si trovano a distanze molto diverse dalla Terra. Qual è il flusso di energia che ci arriva dalle stelle?
Sappiamo che la luminosità (L) è legata al flusso (F)e alla distanza (r) dalla relazione:
L= 4π*(r^2)*F
Questo vuol dire che il flusso di energia diminuisce all’aumentare della distanza.
Il Sole dista dalla Terra 150 000 000 000 metri e ha una luminosità di 3.827×10^(26) Watt. Il flusso risulterà quindi F=1353.5 W/(m^2).
Ora consideriamo Vega, la stella più luminosa della costellazione della Lyra, situata a circa 26 anni luce di distanza, che equivalgono a circa 2.46×10^(17) m. Vega ha una luminosità di 37 luminosità solari, cioè di 1.42×10^(28) W. Il flusso di energia che ci arriva da Vega, trascurando dispersione e assorbimento interstellare, è F=1.86×10^(-8) W/(m^2). Questo è equivalente al flusso che ci arriverebbe da una lampadina di 100 W se si trovasse a 427835 chilometri di distanza da noi. Secondo voi in una situazione del genere la lampadina riuscirebbe ad influenzare la vostra vita?
Buona fine e buon inizio a tutti! Ricordatevi di collegarvi domani nel tardo pomeriggio per l’oroscopo creato appositamente per voi 😉
A presto!

Sara

Vega (Image credits: NASA)

La prima immagine di un buco nero

Mega ciao!
Come procedono le vacanze? Il 2019 sta per concludersi, quindi direi di rendergli omaggio riprendendo una delle notizie astronomiche più emozionanti: la prima immagine di un buco nero! Pubblicata lo scorso aprile dopo due anni di elaborazione dei dati raccolti da otto radiotelescopi sparsi per tutto il mondo. I dati sono stati combinati con una tecnica chiamata interferometria per ottenere l’immagine del buco nero. Questo oggetto si trova al centro della galassia ellittica supergigante M87, situata nella costellazione della Vergine a circa 52 milioni di anni luce di distanza. Questa galassia è diventata gigantesca grazie alla cannibalizzazione di più galassie, quindi la possiamo considerare come un Hannibal Lecter spaziale. Gli scontri tra galassie sono molto frequenti nell’Universo e i loro risultati sono diversi in base alla massa e alla velocità delle galassie di partenza. Per esempio, la Via Lattea si sta piano piano mangiando la Grande e la Piccola Nube di Magellano, due galassie satellite della nostra galassia. Inoltre, tra circa 3 miliardi e 500 milioni di anni si scontrerà contro la galassia a spirale di Andromeda. Ma torniamo ad M87. Si sapeva già che al suo centro è presente un buco nero supermassiccio, con una massa di circa 6 miliardi e 500 milioni di masse solari, grazie alla presenza di un getto che parte proprio dal nucleo della galassia. Il problema è ottenere una foto di un buco nero. Perchè? I buchi neri sono neri, quindi contro il cielo nero è impossibile individuarli. Fino allo scorso aprile avevamo solo delle prove indirette della presenza di questi oggetti. Cosa vuol dire? Semplicemente che, pur non riuscendo ad osservarli, era possibile vedere i loro effetti sul materiale circostante. Ad esempio, il buco nero situato al centro della Via Lattea è stato scoperto monitorando il moto delle stelle nei suoi dintorni. In particolare si è scoperto che una stellina, chiamata S2, compiva un’orbita ellittica attorno ad un punto in cui non c’era assolutamente nulla. In base ai parametri orbitali è stato determinato che all’interno dell’orbita di S2 ci deve essere un oggetto con una massa di 3 milioni e 610 mila masse solari. Questo ovviamente può essere solo un buco nero. A volte i buchi neri sono dotati di un disco di accrescimento, cioè un disco di polvere e gas che spiraleggia verso l’oggetto compatto. Le temperature nella regione interna del disco di accrescimento sono talmente elevate da emettere in banda X. E’ proprio l’ombra del buco nero sul disco di accrescimento quella che si vede nell’immagine. Perchè sono serviti otto radiotelescopi e due anni di elaborazione dati? Il buco nero, pur essendo estremamente massiccio e abbastanza grande, si trova ad una grande distanza da noi. Quindi le sue dimensioni angolari sono le stesse che avrebbe una pallina da tennis posta sulla superficie della Luna e osservata dalla superficie della Terra. Vi posso assicurare che con i telescopi che abbiamo noi poveri astrofili è impossibile osservare una pallina da tennis sulla Luna. Non riusciamo a vedere nemmeno i moduli di discesa dei LEM che hanno portato l’uomo sul nostro satellite nella mitica corsa allo spazio.
Grazie alla foto del buco nero le teorie del buon vecchio Zio Albert hanno trovato nuovamente conferma. La relatività, teorizzata oltre 100 anni fa, funziona!
A presto!

Sara

M87 (Image credits: NASA)
Il buco nero di M87 (Image credits: EHT)

Harlow Shapley e le dimensioni della Via Lattea

Mega ciao!
Abbiamo visto che Harlow Shapley dimostrò, studiando la distribuzione degli ammassi globulari, che il Sole non si trova al centro della Via Lattea. La mappa creata dall’astronomo mostra una maggiore concentrazione di ammassi in direzione della costellazione del Sagittario, la zona più luminosa del cielo dove si trova il centro galattico. Oltre a questo, Shapley cercò di stimare la distanza degli ammassi globulari utilizzando la dimensione e la luminosità apparenti degli ammassi e la luminosità apparente delle stelle variabili, che hanno una luminosità intrinseca ben definita. Sulla base di queste misurazioni concluse che il Sole doveva trovarsi a circa 15 kpc dal centro della distribuzione degli ammassi globulari. Vi ricordo che kpc sta per kilo parsec, cioè 1000 parsec, dove 1 pc = 3.26 anni luce. Inoltre il nostro astronomo stimò che la dimensione dell’intero sistema di ammassi globulari doveva essere di 100 kpc. In realtà oggi sappiamo che il Sole si trova a circa 8 kpc dal centro galattico e che la Via Lattea ha un diametro di circa 30.67 kpc. Nonostante queste scoperte Shapley era convinto che le “nebulose a spirale” facessero parte della nostra galassia.
To be continued…

Sara

M13, ammasso globulare situato nella costellazione di Hercules