Mega ciao! SOLUZIONE ASTROQUIZ 10 Vi avevo chiesto se in un
sistema planetario l’acqua si può trovare solo all’interno della fascia
di abitabilità. La risposta è: NO. La fascia di abitabilità è quella
regione di un sistema planetario in cui le temperature sono tali da
permettere la presenza di acqua liquida. L’acqua però si può trovare
anche al di fuori di questa fascia e la prova ci arriva dal nostro
Sistema Solare. Nel nostro sistema la fascia di abitabilità si estende
da poco dopo l’orbita di Venere a poco
prima dell’orbita di Marte, quindi ingloba solamente la Terra. Sappiamo
però che anche su Marte c’è un bel po’ d’acqua sotto forma ghiacciata ai
poli e nel sottosuolo. Infatti la sonda Mars Reconnaissance Orbiter ha
scoperto un deposito di ghiaccio nel sottosuolo con tanta acqua quanta
ne troviamo nel lago Superiore americano. Ma non finisce qui: l’acqua è
presente allo stato liquido su un paio di satelliti. Su Europa (una
delle lune di Giove) e su Encelado (satellite di Saturno, nella foto
sotto) sono presenti addirittura degli oceani, che si trovano sotto una
crosta di ghiaccio spessa circa 20 km. Tramite le osservazioni fatte
con il Telescopio Spaziale Hubble e con la sonda Cassini si è scoperto
che nelle spaccature presenti nella crosta sono presenti geyser che
eruttano materiale nello spazio. Si pensa che su queste due lune siano
presenti sorgenti idrotermali subacquee, dove potrebbe essersi
sviluppata la vita, come nelle sorgenti terrestri, sotto forma di
pesciolini, molluschi, gamberetti… Dunque sushi gratis per tutti! A presto!
Mega ciao! SOLUZIONE ASTROQUIZ 9 Vi avevo chiesto che evento ha originato la prima onda gravitazionale rivelata. La risposta corretta è: la fusione di due buchi neri. Le onde gravitazionali sono perturbazioni della metrica spazio-temporale che si propagrano sotto forma di ondulatoria e sono dovute al moto di masse accelerate. Nel 2016 grazie agli osservatori LIGO e VIRGO sono state rivelate le prime onde gravitazionali, che hanno portato Kip Thorne (sempre sia lodato), Rainer Weiss e Barry Barish a vincere il Premio Nobel per la Fisica nel 2017. La prima onda gravitazionale captata era dovuta alla fusione di due buchi neri, uno di 29 e l’altro di 36 masse solari, che ha portato alla formazione di un buco nero di 62 masse solari. Adesso vi starete chiedendo cos’ho fumato per scrivere che il buco nero finale è di 62 masse solari, dato che, facendo due conti, 29+36 fa 65. In realtà i calcoli non sono sbagliati: le tre masse solari di differenza sono state espulse dal sistema sotto forma di energia e in particolare sotto forma di onde gravitazionali. Questo vi fa capire quanto siano energetici questi eventi. Attenzione però che l’alta energia non si traduce in un segnale così alto: pensate che l’intensità del segnale rivelato era di circa 1×10^(-21). A presto!
Mega ciao! Scusate il ritardo ma ero a fare l’esame di astrofisica delle alte energie. SOLUZIONE ASTROQUIZ 8
Vi avevo chiesto quante volte l’uomo è atterratto sulla Luna. La
risposta corretta è 6. L’uomo ha messo piede per la prima volta sulla
superficie lunare il 20 luglio 1969, con i mitici Neil Armstrong e Buzz
Aldrin. Scommetto che ricordate tutti la frase pronunciata da Neal una
volta scese le scalette del modulo lunare: “That’s one small step for a
man, one giant leap for mankind”. Poi sono arrivati gli astronauti
dell’Apollo 12, con il mitico Pete Conrad che per provare ad Oriana
Fallaci che le conversazioni non erano già tutte programmate ha
scherzato tutto il tempo, lanciando battute irriverenti. Ad esempio,
dato che Pete era decisamente più basso di Neil e che le l’ultimo
scalino del lem si trovava circa a 90 cm dalla superficie lunare,
arrivato in fondo alla scaletta ha detto: “Woopie! Sarà stato un piccolo
passo per Neil, ma per me è stato lungo”. Poi è stata la volta
dell’Apollo 14, che ha visto il ritorno nello spazio di Alan Shepard, il
primo astronauta americano. Lui ha portato sulla Luna il materiale per
costruire una mazza da golf ed è diventato il primo golfista spaziale!
Nelle missioni Apollo 15 e 16 gli astronauti si sono divertiti a fare le
derapate sulla Luna a bordo del rover lunare. Mentre con l’Apollo 17,
l’ultima missione a portare l’uomo sulla Luna, il primo geologo ad
andare nello spazio ad un certo punto ha urlato: “E’ tutto arancione
qui!”. Alla NASA già si stavano chiedendo cosa si fosse fumato, quando
arrivò la conferma del comandante. Quindi la Luna non è solo grigia, ci
sono terreni di colori diversi! Adesso vi starete chiedendo che fine
ha fatto l’Apollo 13. La missione è famosa per la frase “Houston,
abbiamo un problema!”. Circa 55 ore dopo il lancio i Jim Lovell, Fred
Haise e Jack Swigert hanno sentito una forte vibrazione, hanno visto
accendersi una valanga di spie di allarme e non riuscivano più a
controllare la navicella. Il cap com a Houston stava impazzendo. Non si
riusciva a capire cosa stesse succedendo e tutti pensavano ad un
problema del computer. Ad un certo punto Jim Lovell guardò fuori
dall’oblò e comunicò che l’astronave stava perdendo qualcosa nello
spazio, di sicuro un gas…certamente ossigeno. Si è gelato il sangue a
tutti! Sappiamo che perdere ossigeno nello spazio non è una buona cosa:
l’ossigeno serve per vivere. Dopo i primi controlli è diventato chiaro
che la missione non poteva più essere completata, ma si era trasformata
in una missione di salvataggio. A Houston non erano sicuri di riuscire a
riportare a casa i tre astronauti sani e salvi. L’astronave continuava a
perdere ossigeno e c’erano perdite di energia in diversi pannelli. Non
si era sicuri di avere nè l’ossigeno nè l’energia sufficiente per il
ritorno sulla Terra. E’ stato solo grazie alla freddezza degli
astronauti e alla cooperazione degli ingegneri della NASA che i tre sono
tornati a casa. La missione Apollo 13 è definita il fallimento di
maggior successo nella storia della NASA. Fallimento perchè non sono
riusciti ad allunare, successo perchè sono tornati sani e salvi. A presto!
Mega ciao! SOLUZIONE ASTROQUIZ 7 Betelgeuse è una
supergigante rossa, ormai alla fine della sua vita, che si trova nella
costellazione di Orione a circa 640 anni luce di distanza. La domanda
era: se esplodesse oggi, quando sarebbe visibile l’esplosione? La
risposta giusta è: tra 640 anni. Come mai? La luce ha una velocità
finita di circa 300 mila km/s. La stella dista da noi 640 anni luce.
Questo significa che andando alla velocità della luce un oggetto ci
metterebbe 640 anni per coprire la
distanza tra la Terra e Betelgeuse. Dunque quando la stella esploderà la
luce dell’esplosione ci metterà 640 per arrivare fino a noi. Se
invece il Sole diventasse improvvisamente più luminoso ce ne
accorgeremmo subito? La risposta è no. Il Sole dista da noi 8 minuti
luce, quindi riusciremmo a vedere gli effetti del cambiamento con 8
minuti di ritardo. A presto!
Mega ciao! Scommetto che tutti almeno una volta nella vostra vita
avete dato un’occhiata alla tavola periodica degli elementi. Ma da dove
arrivano questi elementi? Sappiamo che alcuni si sono formati
direttamente durante il Big Bang, circa 14 miliardi di anni fa. Questi
sono l’idrogeno, l’elio e un po’ di litio. L’idrogeno è poi andato a
formare la prima generazione di stelle, dalla cui evoluzione si sono
formati elementi più pesanti che, al termine della vita di queste stelle,
sono andati ad arricchire il mezzo interstellare. Dalle nuove nebulose,
ricche di metalli (attenzione che per noi astronomi i metalli sono
tutti gli elementi più pesanti di idrogeno ed elio), si è formata la
seconda generazione di stelle e così via fino ad arrivare ai giorni
nostri. Dall’evoluzione stellare sappiamo però che i processi di fusione
nucleare all’interno delle stelle non possono andare avanti
all’infinito e si fermano quando il nucleo è composto da ferro e nichel.
A questo punto la stella esplode in una supernova ed il suo nucleo va a
formare una stella di neutroni o un buco nero. Perchè all’interno delle
stelle non si riescono a produrre elementi più pesanti? Il motivo è
semplice: la natura favorisce i processi esotermici, cioè che producono
energia. Creare elementi più pesanti del ferro tramite reazioni nucleari
sarebbe un processo endotermico, cioè che richiede energia per potersi
verificare, quindi in natura non può avvenire spontaneamente. Ma allora
come si sono formati gli elementi più pesanti come l’oro, l’argento ed
il platino? La risposta a questa domanda è arrivata nel 2017, con il
rilevamento di un evento straordinario: l’emissione di un’onda
gravitazionale diversa da quelle scoperte in precedenza. Fino a quel
momento le onde gravitazionali captate derivavano dalla fusione
(merging) di due buchi neri. La nuova onda gravitazionale è stata
prodotta dalla fusione di due stelle di neutroni. Dopo la fusione il
sistema è esploso in una ipernova. Grazie allo studio di dati
provenienti da radiotelescopi, osservatori di onde gravitazionali,
telescopi ottici, osservatori X ed osservatori di raggi gamma è stato
possibile scoprire l’esatta origine del segnale: un puntino luminoso
apparso nella galassia lenticolare NGC 4993, situata a circa 130 milioni
di anni luce di distanza. Inoltre si è scoperto che è proprio dalla
fusione di due stelle di neutroni che si originano gli elementi più
pesanti. Con questa scoperta è cominciata l’era dell’astronomia multi
messaggio. E’ straordinario capire come, combinando dati provenienti da
osservazioni in bande spettrali completamente diverse, si possano
raggiungere le scoperte più spettacolari! A presto!
Mega ciao! Come facciamo a capire se in un sistema è presente un
disco di accrescimento? Uno dei metodi è analizzare le variabili
cataclismiche e le binarie X di piccola massa, che sono sistemi binari
in cui una delle due componenti è compatta. In particolare abbiamo che
nelle variabili cataclismiche la stella compatta è una nana bianca. Si
nota che questi sistemi presentano forti righe di emissione di idrogeno
ed elio, che subiscono redshift e blueshift periodici, caratteristica
del fatto che è presente un disco di accrescimento rotante. In più
queste righe presentano un doppio picco, che può essere usato per
calcolare la velocità circolare proiettata del disco. Se il sistema
binario è ad eclisse le righe perderanno il picco blu all’inizio
dell’eclisse, per poi recuperarlo gradualmente e perdere l’ala rossa
verso la fine dell’evento. Questo indica la presenza di un disco di
accrescimento che ruota attorno alla primaria nello stesso verso della
secondaria. A presto!
Mega ciao! La maggior parte delle stelle si trovano in sistemi
binari, cioè legate gravitazionalmente ad altre stelle. La cosa
interessante è che molti di questi sistemi ad un certo punto della loro
evoluzione vanno incontro al fenomeno del trasferimento di massa, in cui
la stella primaria si mangia parte del materiale della secondaria.
Questo può avvenire in due modi: – una delle due stelle ad un certo punto si espande (diventa una gigante) o la separazione delle due stelle diminuisce
per perdita di momento angolare. A questo punto l’inviluppo della
secondaria si trova abbastanza vicino alla primaria da esserne attratto
gravitazionalmente, quindi cade nella buca di potenziale della primaria.
Però il materiale non può cadere direttamente nella stella. Prima deve
perdere momento angolare, quindi si dispone attorno alla primaria in una
struttura chiamata disco di accrescimento. Questo tipo di trasferimento
di massa è detto trasferimento tramite il lobo di Roche. – una
delle due stelle durante la sua evoluzione perde massa tramite vento
stellare. Il gas perso può essere catturato dall’attrazione
gravitazionale della primaria /accrescimento tramite il vento stellare). A presto!
Mega ciao! Abbiamo visto che alla fine della sua vita il Sole
diventerà una nana bianca. Come sapete ci sono stelle più massicce che
collassano completamente in buchi neri. Nel 1783 Mitchell aveva
ipotizzato che potessero esistere degli oggetti talmente massicci che
nemmeno la luce sarebbe riuscita a sfuggirgli. Sappiamo che la velocità
della luce è di circa 300000 km/s. Se assumiamo che la velocità di fuga
sia quella della luce, possiamo trovare il raggio oltre il quale la luce
non riesce più a scappare dal buco nero, raggio di Schwarzschild. Per
farlo usiamo la legge di conservazione dell’energia meccanica, per cui
poniamo l’energia cinetica (K) uguale all’energia potenziale
gravitazionale (U). L’energia cinetica di un corpo è data da: K=0,5*m*(v^2) dove m è la massa e v è la velocità. L’energia potenziale gravitazionale è: U=G*m*M/R
dove G è la costante di gravitazione universale, m è la massa
dell’oggetto, M è la massa della stella (o del buco nero) ed R è il suo
raggio. Nell’equazione dell’energia cinetica sostituiamo v con la velocità della luce (c) e uguagliamo le due formule: 0,5*m*(c^2)=G*M*m/R e risolviamo per R: R=2*G*M/(c^2)
Da qui notiamo una cosa importantissima: il raggio di Schwarzschild non
dipende dalla massa del corpo in caduta nel campo gravitazionale del
buco nero, ma dipende solo dalla massa del buco nero e dalla velocità
della luce! Ma se il Sole diventasse un buco nero quale sarebbe il
suo raggio di Schwarzschild? La massa del Sole è M=1,99*10^30 kg, la
costante di gravitazione universale è G=6,67*10^(-11) N*m^2/kg^2, quindi
abbiamo: R=2*6,67*10^(-11)*1,99*10^30/((3*10^8)^2)=2949,6 m
Dunque vediamo che se il Sole si trasformasse in un buco nero avrebbe un
raggio di Schwarzschild di poco meno di 3 km. Nel caso della Terra
invece il raggio di Schwarzschild risulterebbe di appena 8,85 mm.
Questo è il raggio dell’orizzonte degli eventi attorno ad un buco nero,
ovvero l’orbita oltre cui nemmeno la luce riesce a scappare dal buco
nero. A presto!
Mega ciao! SOLUZIONE ASTROQUIZ 6 Vi avevo chiesto cosa
diventerà il Sole alla fine della sua vita. La risposta giusta è: una
nana bianca. Il Sole ha circa 4 miliardi e 700 milioni di anni e si
trova nella fase principale della sua vita, cioè nel periodo di vita in
cui brucia l’idrogeno tramite reazioni nucleari e lo trasforma in elio.
La fase principale per il Sole durerà per altri 5 miliardi di anni. Al
termine di questo periodo il Sole si espanderà in una stella molto più grande,
una gigante rossa che arriverà ad inglobare l’orbita di Marte e
raggiungerà temperature abbastanza elevate da innescare le reazioni di
fusione dell’elio. L’elio verrà trasformato in carbonio tramite una
reazione chiamata triple alpha reaction, in cui tre atomi di elio-4
vengono fusi insieme per formare un atomo di carbonio-12. Una volta
finito di bruciare tutto l’elio il Sole non riuscirà a raggiungere le
temperature necessarie per innescare il bruciamento del carbonio, quindi
espellerà gli strati più esterni della sua atmosfera, che andranno a
formare una nebulosa planetaria, mentre il nucleo si contrarrà, si
rimpicciolirà sempre di più finchè questo processo non sarà fermato
dalla pressione di degenerazione degli elettroni, che bilancerà la forza
di gravità. Al centro della nebulosa planetaria resterà quindi un
cadavere stellare, chiamato nana bianca, che sarà molto più piccolo
della stella di partenza. La nana bianca avrà un diametro di circa 10000
km. A presto!
Mega ciao!
Nell’immagine ripresa dal Telescopio Spaziale Hubble potete ammirare la
nebulosa uovo, una nebulosa pre-planetaria, creata da una stella di
dimensioni simili al Sole, nelle fasi finali della sua vita. Il
materiale di cui è composta la nebulosa è quello perso dalla stella. La
fase di nebulosa pre-planetaria dura pochissimo, solamente qualche
migliaio di anni. Al termine di questo intervallo di tempo la stella
espellerà i suoi strati più esterni, che andranno a formare una nebulosa
planetaria, mentre il nucleo si contrarrà su se stesso ed andrà a
formare una nana bianca, una stella morta con un raggio di circa 10 mila
chilometri. La nebulosa uovo è situata nella costellazione del Cigno a
circa 3000 anni luce di distanza. Buona Pasqua a tutti!