Category: Approfondimenti

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SOLUZIONE ASTROQUIZ 24
Supponiamo di osservare una galassia e di prenderne lo spettro. Vi avevo chiesto verso quale colore sono spostate le righe spettrali se la galassia si sta allontanando da noi. La risposta corretta è: verso il rosso. Il buon Sir Isaac Newton ci ha insegnato che se facciamo passare la luce del Sole attraverso un prisma di vetro si scompone nei colori dell’arcobaleno, che vanno dal violetto (a lunghezza d’onda più corta) al rosso (a lunghezza d’onda più lunga). Lo stesso discorso vale quando facciamo passare la luce di una stella, una nebulosa o una galassia attraverso lo spettrografo. Ci si accorge però che sull’arcobaleno si formano delle righe scure. Queste sono chiamate righe spettrali e identificano gli elementi chimici che compongono l’oggetto osservato. Da osservazioni fatte in laboratorio di fisica sappiamo a che lunghezza d’onda si dovrebbero trovare queste righe. Dal confronto tra la posizione delle righe spettrali dell’oggetto e quelle di laboratorio possiamo capire se la galassia si sta avvicinando (spostamento verso il blu) o allontanando (spostamento verso il rosso). Come funziona il procedimento? Cos’è la lunghezza d’onda? La luce è un’onda, che raccoglie l’intervallo dello spettro elettromagnetico visibile all’occhio umano. Immaginate una serie di onde uguali e separate dalla stessa distanza che si propagano nell’oceano. I picchi delle onde si chiamano creste, mentre i punti più bassi si chiamano ventri. La lunghezza d’onda è la distanza tra due creste (o due ventri) successive. La frequenza invece è definita come il rapporto tra la velocità della luce e la lunghezza d’onda, quindi alte frequenze corrispondono a corte lunghezze d’onda mentre basse frequenze corrispondono a lunghezze d’onda più lunghe. Adesso immaginate un’ambulanza che procede per strada a sirene spiegate. Anche il suono è un’onda e ci aiuterà a capire meglio gli spettri grazie ad un fenomeno chiamato effetto Doppler. Supponiamo di essere fermi sul marciapiede. Sentiamo la sirena dell’ambulanza in lontananza. Man mano che il veicolo si avvicina il suono diventa più forte, quindi la lunghezza d’onda si accorcia e la frequenza aumenta. L’ambulanza ci supera e si allontana da noi. Nell’allontanamento sentiamo il suono affievolirsi, quindi la lunghezza d’onda si allunga e la frequenza diminuisce. Quando osserviamo lo spettro di una galassia che si sta avvicinando a noi, le righe spettrali, rispetto a quelle di laboratorio, saranno quindi spostate verso frequenze più alte e verso lunghezze d’onda più corte, cioè verso il blu. Quando una galassia si allontana da noi, le sue righe spettrali saranno spostate a lunghezze d’onda più lunghe e frequenze più basse, cioè verso il rosso.
A presto!

Sara

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Una delle ultime immagini rilasciate dal Telescopio Spaziale Hubble è veramente eccezionale. In questa ripresa del “Signore degli Anelli Spaziale”, Saturno, si possono vedere benissimo gli anelli con la divisione di Cassini, una divisione tra due fasce di anelli che prende il nome dall’astronomo che l’ha scoperta. La cosa più entusiasmante di questa immagine però è un’altra. Guardate bene il polo del pianeta. Riuiscite a vedere la struttura esagonale? Si? Ottimo! Al polo di Saturno è presente un vortice a forma di esagono regolare, cioè con tutti i lati uguali. Vi posso assicurare che se provate a disegnare un esagono, con carta millimetrata e righello, nemmeno mettendoci il massimo impegno possibile riuscirete ad ottenere un risultato così perfetto. L’esagono è stato osservato per la prima volta dalle sonde Voyager nel 1980-1981, quindi è presente su Saturno da più di 30 anni, dunque da più di un anno saturniano (29,5 anni terrestri). Grazie alla sonda Cassini è stato possibile avere una visione del polo più da vicino e questo ha reso possibile determinarne le caratteristiche principali: ha una dimensione di 30000 km e si muove con una velocità di 100 m/s. Si è scoperto che all’interno del vortice esagonale sono presenti dei mini vortici, la cui presenza non è stata ancora spiegata in quanto i modelli teorici non riescono a riprodurli. Inoltre da passaggi successivi della sonda si è scoperto che qualche centinaio di chilometri sopra l’esagono si è formato un altro sistema di vortici che ne riproduce perfettamente la forma! Pazzesco cosa riesce a fare la natura!
A presto!

Sara

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SOLUZIONE ASTROQUIZ 23
Vi avevo chiesto qual è il raggio dell’universo osservabile. La risposta corretta è: maggiore di 46 miliardi e 508 milioni di anni luce. La maggior parte di voi ha risposto 13 miliardi e 700 milioni di anni luce, probabilmente perchè vi ricordate della galassia GN-z11, la galassia più vecchia e distante osservata dal telescopio spaziale Hubble. Parlando di questa galassia si dice spesso che la sua distanza è di circa 13 miliardi e 400 milioni di anni luce, ma non è del tutto vero. La luce che vediamo di questa galassia è partita 13 miliardi e 400 milioni di anni fa, ma nel frattempo l’universo si è espanso e la galassia si è allontanata da noi. Considerando la velocità di espansione dell’universo GN-z11 dovrebbe trovarsi ad una distanza superiore ai 32 miliardi di anni luce. Dunque noi vediamo la galassia com’era 13 miliardi e 400 milioni di anni fa, ad una lunghezza d’onda un po’ diversa da quella originale a causa del redshift, cioè dello spostamento verso il rosso dello spettro dovuto all’allontanamento della galassia. Per questo motivo servono telescopi che operano soprattutto nell’infrarosso per poter rivelare e studiare a fondo questi oggetti. Il Telescopio Spaziale James Webb darà un notevole contributo, perchè si pensa che sarà in grado di riprendere le prime galassie formate nell’universo. A causa dell’espansione si stima che l’universo abbia un diametro di circa 93 miliardi di anni luce.
A presto!

Sara

Mega ciao!
Dopo gli scleri da “chi si laurea?”, in panico da altro pezzo di esame in arrivo e in crisi isterica grazie a chi ha cominciato con il terrorismo psicologico da “guarda che mancano 72 giorni” torniamo a cose serie. In particolare direi di riprendere il discorso sul Telescopio Spaziale James Webb. Abbiamo visto che una delle ricerche si concentrerà sulle atmosfere dei pianeti extrasolari. Ma il JW non si limiterà a questo: andrà a studiare le galassie. Le galassie sono insiemi di stelle, pianeti, asteroidi, comete, ammassi stellari, nebulose, buchi neri prodotti dalla morte delle stelle e che contenengono spesso un buco nero supermassiccio centrale. Da quando il buon vecchio Edwin Hubble ha scoperto che questi oggetti si trovano fuori dalla nostra Via Lattea, sono stati condotti tantissimi studi per la classificazione morfologica delle galassie e per capire bene le loro proprietà. Le galassie sono state suddivise in base alla loro forma in: ellittiche, lenticolari, a spirale e irregolari. Ma come si forma una tipologia di galassia piuttosto che un’altra? Sappiamo che le galassie ellittiche sono formate da stelle vecchie e che la loro formazione stellare si è fermata da un pezzo, mentre nelle galassie a spirale troviamo stelle più giovani in quanto sono abbondanti le regioni di formazione stellare. Dagli scontri galattici sappiamo che quando due galassie si fondono la loro morfologia cambia. Il James Webb dovrebbe riuscire a rispondere a grandi quesiti riguardo le galassie: come si formano? Come si sono formate le prime galassie? Quali sono le differenze tra la prima generazione di galassie formate nell’universo e quelle attuali? Inoltre il telescopio dovrebbe riuscire a vedere le prime stelle formate nelle galassie e aiutarci a capire come si sono formati gli elementi più pesanti dell’idrogeno, mano a mano che le galassie procedevano nella loro evoluzione. E non è finita qui! Se siete affascinati dai buchi neri, sappiate che il James Webb ci aiuterà a capire come i buchi neri supermassicci influenzano la galassia ospite.
A presto!

Sara

Mega ciao!
SOLUZIONE ASTROQUIZ 22
Vi avevo chiesto su quali satelliti del Sistema Solare sono presenti degli oceani. La risposta corretta è: Encelado ed Europa. Phobos e Deimos, le due piccole lune di Marte, hanno delle forme un po’ strane e presentano una superficie caratterizzata da numerosi crateri, alcuni del diametro di svariati chilometri, che testimoniano un passato burrascoso. Phobos e Deimos non si sono formati come la nostra Luna, Encelado ed Europa. Infatti tanto tempo fa erano semplicemente degli asteroidi. Passando vicino a Marte sono stati catturati dal suo campo gravitazionale, ma si trovano in orbite instabili e tra qualche migliaio di anni si schianteranno sul pianeta. Encelado, satellite di Saturno, ed Europa, satellite di Giove, presentano invece una superficie ricoperta da uno strato di ghiaccio spesso diversi chilometri. Grazie alle sonde Voyager si è visto che su Europa ci sono delle spaccature sullo strato di ghiaccio, che sono provocate da intense forze di marea, e che i blocchi slittano l’uno rispetto all’altro. Si è scoperto che sotto la crosta ghiacciata c’è un oceano d’acqua e, grazie al Telescopio Spaziale Hubble, si è visto che del materiale viene espulso da una delle spaccature. Si pensa che questo sia un geyser e che il materiale eruttato sia quello presente nell’oceano. Questo fa pensare che siano presenti sorgenti idrotermali subacquee, che sono luoghi ideali per lo sviluppo della vita. Su Encelado sono presenti delle spaccature nella crosta ghiacciata, che vengono chiamate strisce di tigre, in cui è presente un sistema di circa 100 geyser. Anche sotto il ghiaccio di questo satellite è presente un oceano d’acqua. La cosa interessante è che la sonda Cassini è passata attraverso il materiale eruttato dai geyser e l’ha analizzato chimicamente, scoprendo una grande quantità di idrogeno. Questo ci dice che sono presenti sorgenti idrotermali subacquee e le prossime missioni andranno a vedere se si è sviluppata la vita come nelle sorgenti terrestri, in cui sono presenti pesciolini, molluschi e gamberetti. Insomma è molto probabile che su Encelado ci sia sushi gratis per tutti #allyoucaneat!
A presto!

Sara

Mega ciao!
Abbiamo visto quali sono gli obiettivi principali del Telescopio Spaziale James Webb. In questo e nei prossimi post andremo ad analizzarli nel dettaglio. Partiamo dalla ricerca di pianeti extrasolari e lo studio della loro atmosfera. I primi esopianeti scoperti si trovavano in un sistema orbitante attorno ad una stella molto diversa dal Sole: una pulsar. Queste sono stelle morte, per cui è altamente improbabile che sui suoi pianeti si possa essere sviluppata la vita. Uno degli obiettivi del James Webb è di analizzare le atmosfere degli esopianeti alla ricerca dei mattoncini fondamentali per la vita. Come si svilupperà lo studio? Il telescopio cercherà pianeti con il metodo dei transiti, cioè andando ad analizzare la curva di luce della stella. Se sono presenti dei pianeti con un’orbita che giace lungo la nostra linea di vista o poco inclinata, allora i pianeti transiteranno sul disco stellare, provocando una diminuzione del flusso rivelato da terra, con una tipica curva di luce ad U. Questa diminuzione si verificherà periodicamente. Inoltre il telescopio è dotato di un coronografo, che permetterà di avere immagini dirette di pianeti vicini a stelle molto luminose. Il pianeta apparirà come una macchiolina, apparentemente insignificante. In realtà da questa macchia, usando la spettroscopia, si possono ricavare informazioni importantissime: il colore del pianeta, la differenza tra inverno ed estate, la rotazione, il meteo e se è presente o meno della vegetazione. Cos’è la spettroscopia e com’è possibile riuscire ad ottenere tutte queste informazioni? La spettroscopia consiste nel far passare la luce della stella attraverso uno spettrografo, uno strumento che permette di scomporre la luce nei colori dell’arcobaleno. Sull’arcobaleno si formano delle righe scure, chiamate righe spettrali, che sono posizionate in punti (a lunghezza d’onda) ben precisi. Ogni riga corrisponde ad un elemento chimico, che può essere individuato dal confronto con la lunghezza d’onda ottenuta in laboratorio. In pratica quando il pianeta transita sul disco stellare, la luce della stella passa attraverso la sua atmosfera, quindi lo spettro ottenuto sarà una sovrapposizione di quello stellare e di quello dell’atmosfera del pianeta. Sappiamo che gli spettri si fanno anche con luce ottica. Perchè è importante ottenerli nell’infrarosso? E’ proprio in questa banda spettrale che le molecole presenti nelle atmosfere degli esopianeti mostrano più caratteristiche spettrali. Lo studio delle atmosfere dei pianeti extrasolari con questo metodo può quindi rispondere a diverse domande tra cui: esiste un pianeta, di dimensioni simili alla Terra, che presenti acqua in atmosfera? La risposta a questa domanda è fondamentale e può aiutarci a capire se la vita possa essersi sviluppata in altri angoli della nostra galassia.
A presto!

Sara

Mega ciao!
Il Telescopio Spaziale James Webb verrà lanciato il 30 marzo del 2021. Abbiamo detto che, mentre HST (Hubble Space Telescope) lavora prevalentemente nell’ottico, il telescopio andrà a sondare l’universo nell’infrarosso. Quali sono gli obiettivi della missione? Cosa sperano di vedere gli astronomi? Il James Webb andrà ad osservare tutte le fasi della storia dell’universo: dal Big Bang alla formazione delle galassie, delle stelle e dei pianeti. Ci porterà indietro nel tempo, fino a 13 miliardi e 500 milioni di anni fa, per vedere la formazione delle prime stelle e delle prime galassie. Grazie all’osservazione delle prime galassie permetterà di fare un confronto con le galassie presenti nell’universo attuale, per capire se hanno qualcosa di diverso e come evolvono questi oggetti nel tempo. Ossevando nell’infrarosso si riesce a vedere cosa c’è dentro e oltre le nebulose, quelle nuvolette di gas e polvere che si trovano nello spazio interstellare (qui sotto potete vedere un confronto tra le immagine nell’ottico e nell’infrarosso della nebulosa M16) . In particolare sappiamo che le stelle si formano nelle nubi molecolari e che parte del gas e della polvere rimasti vanno a formare dischi protoplanetari, da cui nascono i pianeti. Nell’ottico non è possibile penetrare in profondità in questi oggetti, quindi le prime fasi della formazione stellare e planetaria restano invisibili. Il James Webb, lavorando nell’infrarosso, penetrerà dentro le nebulose e ci permetterà di osservare la formazione di stelle e pianeti. Questo aiuterà a capire meglio come si è formato il Sistema Solare. Il James Webb permetterà inoltre di analizzare le atmosfere dei pianeti extrasolari, cioè dei pianeti che orbitano attorno a stelle diverse dal Sole. Capire la composizione chimica delle atmosfere di questi oggetti è fondamentale per individuare pianeti simili alla Terra potenzialmente abitabili. Si pensa infatti che con il James Webb sarà possibile individuare nell’universo i mattoncini indispensabili per la vita come la conosciamo sul nostro pianeta.
A presto!

Sara

Mega ciao!
Abbiamo visto che i prossimi anni saranno molto interessanti, con missioni spaziali che porteranno l’uomo sulla Luna e, probabilmente, su Marte. Ma anche per i giovani astronomi che rimarranno con i piedi ben ancorati a terra saranno anni estremamente interessanti. Infetti è previsto per il 2021 il lancio del Telescopio Spaziale James Webb, che andrà a rimpiazzare il mitico Hubble. Il James Webb sarà un po’ più grande, con uno specchio primario del diametro di 6,5 metri (ovviamente non costruito in un blocco unico, ma composto da 18 specchi esagonali), mentre lo specchio primario del Telescopio Spaziale Hubble è di soli 2,5 metri. Gli specchi saranno ricoperti di berillio e oro in modo da riuscire a rivelare la luce infrarossa, mentre l’Hubble funziona principalmente nell’ottico. Mentre HST si trova in orbita intorno alla Terra, James Webb sarà spedito nel punto Lagrangiano L2, cioè uno dei punti di equilibrio del potenziale gravitazionale del sistema Terra-Sole-Luna, che si trova a circa 1 milione e 500 mila chilometri dalla Terra. Il posizionamento nel punto L2 permetterà agli scudi di proteggere la delicata strumentazione del telescopio dal calore del Sole. L’unico problema è che se i pannelli non si dispiegheranno il telescopio sarà inutilizzabile e, trovandosi così lontano dalla Terra, sarà impossibile organizzare delle missioni per riparare lo strumento. Incrociamo le dita e speriamo che vada tutto per il meglio!
Cosa ci si aspetta di vedere con il Telescopio Spaziale James Webb? Lo scopriremo nella prossima puntata.
A presto!

Sara

Mega ciao!
Abbiamo visto che presto partiranno le missioni Artemis, che porteranno l’uomo a costruire delle colonie permanenti sulla Luna. Potrebbero sorgere spontanee alcune domande: questo progetto è realizzabile? Quali possono essere i problemi di una missione del genere? Di sicuro si può fare e la NASA sta già testando razzi e navicelle spaziali che serviranno per la missione. Ovviamente nelle missioni spaziali ci possono essere un sacco di problemi. Tralasciamo il fatto che l’astronave potrebbe esplodere o avere dei guasti durante il viaggio, com’è successo all’Apollo 13. Il problema principale per l’uomo sono le radiazioni. Infatti quando usciamo dalla Terra viene a mancare la protezione data dall’atmosfera e dal campo magnetico terrestre, che fanno da scudo dalle radiazioni dannose provenienti dal Sole (raggi UV) e da eventi energetici che si verificano nello spazio. Sulla Luna non c’è atmosfera, motivo per cui i crateri si sono conservati intatti dalla loro formazione avvenuta miliardi di anni fa, e c’è un campo magnetico molto debole (circa 1/100 di quello terrestre). Questo non è sufficiente a schermare la superficie lunare dalle radiazioni spaziali. La dose di radiazione si misura in Sievert (Sv) in cui 1 Sv corrisponde all’assorbimento di radiazione pari a 10 erg di energia gamma da parte di un grammo di tessuto vivente. L’assorbimento di 1 Sv in un periodo breve di tempo causa avvelenamento da radiazione, mentre 10 Sv risultano fatali. Sulla superficie terrestre arriva una dose di radiazione di 3 mSv (milliSievert) all’anno, mentre sulla Luna si raggiungono i 438 mSv annui. Nello spazio la dose è ancora più alta: 657 mSv all’anno. Le missioni spaziali aumentano quindi la probabilità di morire di cancro. Per questo si pensa di costruire gli habitat nel sottosuolo, in quanto il terreno fa da scudo contro le radiazioni. Al momento alla NASA e all’ESA stanno lavorando per cercare di capire quanto in profondità sia necessario andare per avere una schermatura adeguata.
A presto!

Sara