Sappiamo che dal Big Bang, avvenuto circa 13 miliardi e 700 milioni di anni fa, l’Universo si è espanso. Albert Einstein, con la sua teoria della relatività generale, ci ha fornito gli strumenti per comprendere la struttura dello spaziotempo. Potete immaginare l’Universo come un materassino di gommapiuma. Se prendete un pallone o una biglia e li mettete sul materassino, questo si curva un po’. Se invece prendete una palla per il lancio del peso, la curvatura sarà decisamente maggiore. Prendete una pallina più piccola e pesante e otterrete una curvatura talmente grande da assomigliare ad un imbuto. Avete creato lo spaziotempo attorno a stelle, pulsar e buchi neri. Esiste un modo per descrivere e soprattutto misurare questa curvatura?
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La luce è un’onda. Ogni colore è caratterizzato da una lunghezza d’onda bene precisa, definita come la distanza tra due picchi (massimi) o due ventri (minimi). Grazie al buon vecchio Sir Isaac Newton sappiamo che facendo passare la luce del Sole attraverso un prisma di vetro otteniamo i colori dell’arcobaleno. Ma cosa succede se andiamo oltre il rosso da una parte e il violetto dall’altra?
Nel 1800, William Herschel, astronomo famoso per la scoperta di Urano, decise di misurare la temperatura dei colori della luce del Sole scomposta dal prisma di vetro. Ad un certo punto pose il termometro appena oltre il rosso, dove non si vedeva più nessun colore, e fece una scoperta straordinaria: la temperatura non tornava ad essere quella dell’ambiente. Questo significa che l’emissione del Sole andava oltre la luce che riusciamo a vedere. William Herschel aveva appena scoperto la radiazione infrarossa.
Nel 1801 invece Johan Ritter pose una lastra di cloruro di argento appena oltre il colore violetto della luce solare. Scoprì che la lastra era fotosensibile, cioè che diventava più scura. Questo esperimento ha segnato la scoperta della luce ultravioletta. Le osservazioni di Herschel e Ritter ci dicono una cosa fondamentale: la radiazione solare va ben oltre quello che l’occhio umano può vedere. Cosa possiamo osservare a diverse lunghezze d’onda dello spettro elettromagnetico?
Scopritelo con noi durante il nostro Corso Avanzato di Astronomia Online. Il corso partirà il 5 marzo e sarà composto da nove lezioni. Per informazioni chiamatemi al numero
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Avete mai studiato chimica alle scuole superiori? Se la risposta è si, dovreste aver visto almeno una volta la tavola periodica degli elementi. Avrete già notato che la tavola periodica qui sotto è un po’ diversa da quella classica che trovate nei libri. Come mai?
Qui ogni colore corrisponde al processo che ha originato l’elemento chimico corrispondente. La nucleosintesi primordiale subito dopo Big Bang, avvenuto circa 13 miliardi e 700 milioni di anni fa, ha prodotto solo idrogeno ed elio, con una traccia di litio trascurabile. Sappiamo che gli elementi fino a ferro e nichel vengono prodotti dalle reazioni di fusione nucleare nel nucleo delle stelle. Ma gli elementi più pesanti non possono essere prodotti in questo modo, in quanto le reazioni sarebbero endotermiche. Cosa vuol dire?
Una reazione endotermica è una reazione che necessita di energia per poter avvenire. In natura sono ammesse solo reazioni esotermiche, cioè che liberano energia. Allora come si sono formati gli elementi pesanti?
Alcuni arrivano da processi energetici come le esplosioni in supernova di stelle molto massicce. Anche l’oro, l’argento e il platino?
No! Da dove arrivano?
Volete saperne di più sull’origine degli elementi chimici? Iscrivetevi al nostro Corso Avanzato di Astronomia Online. Per informazioni chiamate il numero
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Il cammino del James Webb Space Telescope verso il punto lagrangiano L2 sta proseguendo senza problemi. Uno degli obiettivi della missione è di osservare le primissime esplosioni in supernova verificatesi nell’Universo giovane. Queste esplosioni hanno arricchito il mezzo interstellare di metalli (occhio che per noi astronomia i metalli sono tutti gli elementi più pesanti di idrogeno ed elio…lo so…siamo strani), che hanno portato alla formazione di nuove stelle e pianeti. Quali sono le stelle che hanno generato queste supernovae?
Sono le stelle di Popolazione III, le prime formate nell’Universo. Questi oggetti potevano raggiungere masse di centinaia o migliaia di masse solari, quindi erano decisamente più massicce delle stelle formate nell’Universo attuale. Come mai potevano raggiungere masse così grandi?
A causa della mancanza di metalli nel mezzo interstellare. Infatti, i metalli sono responsabili del raffreddamento delle nubi molecolari. Se togliete questi elementi il raffreddamento diventa inefficace. Questo rende il processo di frammentazione della nube più difficile. Se poi aggiungiamo un campo magnetico il risultato è che, anche se la nube dovesse riuscire a frammentarsi, tutti i frammenti vengono convogliati verso il primo nucleo stellare in formazione, accrescendone la massa. Il risultato è una stella di Popolazione III molto massiccia, che può successivamente collassare in un buco nero di massa intermedia. E i buchi neri supermassicci come si formano?
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astrofilidischio@gmail.com
A presto!
Sara
Rappresentazione artistica dell’esplosione in supernova di stelle di popolazione III (Image credits: ESO)
CHI VUOL ESSERE IMPERATORE DELL’IMPERO GALATTICO: SOLUZIONE E CLASSIFICA
Vi avevo chiesto quanti pianeti ci sono nel Sistema Solare. La risposta corretta è: 8. So che ad alcuni di voi può sembrare un po’ strano, perchè se avete fatto la quinta elementare prima del 2006 avete studiato che i pianeti sono 9. Nel 2006 però, dopo la scoperta di Sedna e Quaoar, gli astronomi si sono riuniti dare una definizione alla parola pianeta e Plutone è stato declassato a pianeta nano. Cos’è quindi un pianeta?
E’ un corpo abbastanza massiccio da aver assunto una forma sferica, in orbita ellittica attorno al Sole e che deve aver ripulito dai detriti le vicinanze della sua orbita. Tutti i pianeti rientravano in questa definizione tranne Plutone. Invece Cerere è stato promosso da asteroide a pianeta nano.
Passiamo al punteggio. Avete risposto tutti correttamente! Bravi! La scalata verso la guida dell’Impero è ancora lunga e, nonostante i 500 crediti galattici, siete ancora schiavi su Tatooine. Per comprarvi la libertà vi serviranno almeno 3000 crediti galattici. Vi ricordo che potete partecipare al gioco sia su Facebook che su Instagram. Qui di seguito trovate tutti i nomi di chi si è guadagnato 500 crediti galattici:
– Gaetano Federle
– Viola Karkade
– Massimo Pasin
– Alessandro Roso
– Francesco Rosa
– Riccardo Gattolin
– Andrea Busato
– Paolo Pozzobon
– Marina Pincin
– GCarlo Tomasello
– Erika Zanrosso
– marcosantilli_
– Letizia Vigato
Il quiz per aggiungere 1000 crediti galattici ai 500 che avete già sarà lunedì prossimo. Tenete pronti i neuroni Vi ricordo di scrivere solo l’opzione che ritenete corretta come risposta al quiz, senza commentare la vostra scelta. Non mi sembra il caso di dare la soluzione a tutti prima del tempo. Potrete commentare le risposte (anzi vi esorto proprio a farlo) e avviare una bella discussione tra i commenti della soluzione al quiz. Quindi…scatenatevi!
Il 2022 sta arrivando e, come promesso, allo scoccare della mezzanotte pubblicherò l’oroscopo serio! Finalmente scopriremo come le stelle e i pianeti influenzeranno…ah no, aspettate un attimo…le stelle e i pianeti non ci influenzano mai. So che sentite dire spesso in televisione, nei giornali o su pagine Facebook a dir poco imbarazzanti che l’astrologia è una scienza, ma non è vero. Evidentemente molti giornalisti moderni cercano di pubblicare titoloni megagalattici solo per acchiappare il maggior numero di click possibile, senza curarsi minimamente dell’attendibilità delle informazioni. Per quanto riguarda gli astrologi, ne potete trovare di due categorie: quelli convintissimi che le stelle e i pianeti influenzano le nostre vite (poverini…alle elementari, medie e superiori si sono persi qualche pezzo per strada…tipo cos’è il metodo scientifico, le distanze astronomiche e come funziona l’alternarsi delle stagioni) e quelli che sanno benissimo che non è vero (ma…sapete com’è…si fanno molti più soldi con l’astrologia che con l’astronomia).
Prima di cominciare l’oroscopo vero e proprio direi che vale la pena fare un po’ di premesse scientifiche, in modo che possiate capire tutti come i cosiddetti calcoli fatti dagli astrologi non sono altro che carta straccia. Partiamo dalla cosa più semplice in assoluto: le costellazioni zodiacali. Cosa sono? Sono semplicemente le costellazioni che troviamo lungo l’eclittica, cioè il cerchio massimo che delinea il percorso apparente del Sole sulla volta celeste. Quante sono? Ovviamente sono 13. Adesso starete pensando: ma cosa cavolo si è fumata Sara per dire che le costellazioni dello zodiaco sono 13? Scommetto che stamattina avete ascoltato Paolo Fox e vi ricordate che l’oroscopo ha 12 segni. Ebbene, gli astrologi continuano imperterriti a dimenticarsi che il Sole attraversa anche la costellazione dell’Ofiuco! Quindi ci sono 13 costellazioni zodiacali, non 12!!! Ma cosa sono esattamente le costellazioni? Dovete sapere che qualche centinaio o migliaio di anni fa non esistevano la televisione e internet, quindi la gente la sera non aveva niente da fare. La cosa fenomenale però è che non c’era nemmeno tutto l’inquinamento luminoso che abbiamo oggi, pertanto si vedevano molte più stelle. Per passare il tempo e per trovare un modo per orientarsi di notte (strano ma vero, non avevano il navigatore satellitare) hanno deciso di fare il gioco di unire i puntini della settimana enigmistica usando le stelle più luminose del cielo. Così sono nate le costellazioni. Occhio che adesso arriva la definizione più precisa: le costellazioni sono figure prodotte unendo a caso le stelle più luminose del cielo. È totalmente assurdo pensare che essere nati in una costellazione piuttosto che in un’altra possa influenzare la nostra vita. Sono figure che abbiamo inventato! Adesso potreste fare una cosa: prendete una mappa del cielo che contenga solo i puntini delle stelle e fate voi il gioco di unirle. Scoprirete che potete creare un sacco di costellazioni diverse, come la costellazione Testa di Goku, Chakra di Naruto, Cicatrice di Harry Potter, Simbolo dei Doni della Morte, Casco di Darth Vader e Anello del Potere. Vi posso assicurare che se Giove e Saturno sono in congiunzione nella Testa di Goku e Venere è in opposizione nel Casco di Darth Vader il lato oscuro della forza crescerà potente in voi e diventerete dei potentissimi Sith…ah no, scusate, scherzavo…mi sono fatta prendere un po’ la mano. Stelle e pianeti non vi influenzano. Purtroppo i vostri sogni di gloria nell’Impero galattico sono destinati a fallire. Vi assicuro che con i pianeti nella configurazione indicata qui sopra ho provato a strozzare a distanza delle persone, ma ho fallito miseramente. Peccato!
Adesso che abbiamo capito cosa sono le costellazioni passiamo al motivo per cui quasi tutte le stelle non possono influenzare la nostra vita. Sono troppo distanti! Cosa vuol dire? Fuori dal Sistema Solare misuriamo le distanze in anni luce. Che roba è? È la distanza percorsa dalla luce in un anno. Bella questa definizione, vero? Però scommetto che non avete ancora capito, perché sulla Terra siamo abituati a misurare le distanze in chilometri (tranne gli americani, che, credendo di fare i fighi, misurano tutto in pollici, piedi o miglia). A quanti chilometri corrisponde un anno luce? Dalle lezioni di fisica del liceo dovreste ricordare che lo spazio percorso è dato dal prodotto tra la velocità e il tempo di percorrenza. La velocità della luce è di circa 300000 km/s, mentre il tempo di percorrenza è un anno, cioè 31 milioni e 536 mila secondi. La distanza percorsa dalla luce in un anno è circa 9461 miliardi di chilometri. Per trovare la distanza in chilometri della stella che vi interessa vi basta moltiplicare questi 9461 miliardi di chilometri per il numero di anni luce di distanza. Insomma, vi vengono dei numeri stratosferici. La stella più vicina, Proxima Centauri, dista circa 4.2 anni luce, cioè quasi 40 mila miliardi di chilometri. La sua luminosità è di appena 0.00116 luminosità solari, quindi è piuttosto debole. Anche considerando stelle più luminose, viste le loro distanze, possiamo escludere che abbiano influenza sulla nostra vita. Vi posso assicurare che vi arriva più energia dalla vostra lavastoviglie. Pensate che la lavastoviglie vi influenzi? Io direi di no, a meno che ovviamente non si rompa e vi allaghi la cucina. In quel caso scommetto che il vostro umore assomiglia molto a quello di Kylo Ren in piena crisi isterica.
Quindi le stelle non ci influenzano proprio? Il Sole vi influenza, ma è a quattro passi da casa vostra. C’è solo un altro caso in cui una stella vi può influenzare: se è massiccia, si trova relativamente vicina al nostro sistema ed esplode in supernova. In questa situazione la ionosfera terrestre si abbasserebbe al punto da provocare l’estinzione della razza umana!
Che altro si legge in giro? Vediamo un po’…c’è chi dice che le foglie in autunno diventano gialle e cadono a causa dello Scorpione (non l’animale, ma la costellazione). Dite che sia vero? Anche no! Evidentemente qualcuno si è perso la lezione delle elementari in cui la maestra di scienze spiegava l’alternarsi delle stagioni. L’asse terrestre è inclinato, quindi a seconda del punto dell’orbita in cui ci troviamo i raggi solari arriveranno più o meno inclinati. Questo determina l’energia ricevuta in una certa zona della superficie terrestre. Lasciate stare lo Scorpione!
C’è chi ha previsto il calo dei contagi da covid qualche mese fa. Anche in questo caso le stelle se ne fregavano altamente e la diminuzione dei contagi poteva essere prevista anche da un bambino di 9 anni, visto che eravamo in lockdown. Ma le stelle ci diranno pur qualcosa, sbaglio?
Certo! Le stelle decantano equazioni differenziali. Il più delle volte parlano da sole, come gli studenti universitari che sclerano mentre preparano gli esami, e dicono a sé stesse che devono mantenere l’equilibrio idrostatico, che devono stare in equilibrio termodinamico locale e che non possono emettere più energia di quella che producono nel loro nucleo. Se si trovano in sistemi binari parlano tra loro tramite la forza di gravità, si mangiano materia a vicenda attraverso cattura diretta dal lobo di Roche o arrivano a condividere il loro inviluppo. A volte spiraleggiano l’una verso l’altra, perdendo energia sotto forma di onde gravitazionali, fino a fondersi insieme. Di noi però non si interessano affatto e tutti questi eventi non possono influenzarci.
Un’ultima cosa. Noterete che i segni zodiacali hanno date diverse rispetto a quelle che trovate nei giornali. Non è un mio errore ovviamente…a causa della precessione degli equinozi, ovvero il movimento a doppio cono dell’asse terrestre dovuto all’attrazione del Sole e della Luna, il punto d’Ariete, che corrisponde all’equinozio di primavera, non si trova più nella costellazione dell’Ariete. Oggi è nei Pesci. Ottimo! A questo punto direi che siete pronti! Ci vediamo qui allo scoccare della mezzanotte
Vi avevo chiesto se è possibile ottenere immagini della superficie di stelle situate fuori dal Sistema Solare. La risposta corretta è: si, ma non è semplice. Infatti, vista l’enorme distanza, le dimensioni angolari delle stelle, cioè l’angolo sotto cui le vediamo, sono molto piccole. Di conseguenza è necessario usare una tecnica chiamata interferometria, che permette di combinare i dati di più telescopi per ottenere l’immagine. Questa tecnica è stata utilizzata nell’ottico e nell’infrarosso al VLTI, il Very Large Telescope Interferometer. In questo caso i telescopi sono posti su una base lunga 140 metri. La risoluzione spaziale che possiamo ottenere si calcola facendo il rapporto tra la lunghezza d’onda di osservazione e la lunghezza della base. In particolare, se osserviamo a 1.6*10-6 metri, la risoluzione spaziale è di 2.4 milliarcsec. Il diametro angolare di alpha Centauri è di 8.3 milliarcsec, mentre quello di una supergigante rossa come Betelgeuse è di 42.5 milliarcsec. Da questi numeri si capisce che il VLTI è in grado di risolvere queste stelle. Nell’immagine qui sotto potete vedere la superficie di Pi1 Gru, una stella del ramo asintotico delle giganti situata a circa 530 anni luce di distanza. Vedete che la superficie non è omogenea ma presenta colori un po’ diversi? State osservando le celle convettive della stella!
Vi avviso che l’oroscopo 2022 è in preparazione e sarà pubblicato esattamente allo scoccare della mezzanotte dell’ultimo dell’anno. La mattina del 31 dicembre invece troverete l’introduzione all’oroscopo, che vi permetterà di comprendere tutte le previsioni astrali.
Vi avevo chiesto quale tra gli eventi elencati è stato fondamentale per creare le condizioni che hanno portato alla formazione dell’essere umano. La risposta corretta è: la nucleosintesi primordiale.
Prima di analizzare questo processo, vi spiego in un attimo perchè la risposta d non è corretta. La supernova del Granchio, il cui residuo si può osservare ancora oggi, è esplosa solamente nel 1054, quando l’essere umano esisteva già da un bel pezzo.
Detto ciò, torniamo alla nucleosintesi primordiale. Appena dopo il Big Bang le quattro forze fondamentali (gravitazionale, elettromagnetica, nucleare forte e debole) erano unificate. La temperatura era talmente elevata (superava i 1029 K) da impedire la formazione di qualsiasi tipo di particelle. Non riusciamo ancora a capire bene cosa sia successo nell’Universo in questa fase della sua esistenza. Per riuscirci completamente servirebbe una teoria del tutto, ma siamo ancora lontani. Si pensa comunque che ad un certo punto le temperature siano scese abbastanza da provocare delle rotture spontanee di simmetria che hanno diviso le quattro forze fondamentali e ha permesso la formazione di protoni, neutroni, elettroni, neutrini e delle corrispondenti antiparticelle. Sotto 1012 K, le reazioni di annichilazione di queste particelle erano in equilibrio. Il problema è che, a causa della differenza di massa tra neutroni e protoni, l’equilibrio è stato rotto a favore dei protoni. In pratica, i neutroni rischiavano di scomparire. Fortunatamente, quando l’Universo aveva appena 100 secondi di vita, le temperature sono scese abbastanza da innescare le reazioni di fusione nucleare, che hanno portato alla formazione dell’elio. Questo evento, conclusosi 15 minuti dopo il Big Bang, è stato fondamentale per l’essere umano. Infatti, noi siamo fatti di atomi che contengono neutroni. Se la nucleosintesi primordiale non avesse confinato i neutroni all’interno degli atomi di elio, l’Universo come lo conosciamo oggi non esisterebbe.
Hanno rinviato il lancio del James Webb Space Telescope al 25 dicembre, quindi preparatevi a passare il Natale con l’ansia. Dopo questa terribile notizia andiamo a vedere la SOLUZIONE ASTROQUIZ 43
Vi avevo chiesto perchè di notte il cielo tra le stelle è pressochè nero. La risposta corretta è: perchè la velocità della luce è finita e l’età dell’Universo non è infinita.La domanda riguardante il cielo nero ha fatto sbattere la testa a molti astronomi nel corso degli anni. Infatti secondo Newton noi viviamo in un Universo statico e infinito, pieno di stelle disposte in modo uniforme. In caso contrario, il buon Sir Isaac pensava che il destino dell’Universo sarebbe stato quello di collassare sotto l’azione della forza di gravità. Negli stessi anni, Edmund Halley era particolarmente preoccupato da questa teoria e si è posto il seguente quesito: “Se ci sono infinite stelle, perchè il cielo di notte è scuro?”. Qualche annetto dopo, nel 1823, Heinrich Olbers ha sviluppato ulteriormente quest’idea. Secondo lui se viviamo in un Universo infinito, trasparente e pieno di stelle, allora in qualsiasi direzione del cielo osserviamo troveremo una stella lungo la nostra linea di vista. Questa considerazione è totalmente in disaccordo con il fatto che il cielo di notte è buio ed è passata alla storia come il paradosso di Olbers. Ma come possiamo risolvere il dilemma?
Olbers pensava che la soluzione al paradosso risidesse nel fatto che lo spazio non è trasparente. Questo significa che abbiamo mezzo interstellare, cioè nubi di gas e polvere, tra una stella e l’altra che assorbono la luce stellare e rendono il cielo nero. Purtroppo Olbers non conosceva ancora i principi della termodinamica, quindi la sua risposta è sbagliata. Infatti, se l’Universo fosse permeato da materia oscurante, questa verrebbe scaldata dalle stelle, la sua luminosità si alzerebbe e raggiungerebbe la stessa intensità di quella stellare. Allora come si risolve il paradosso?
La prima risposta corretta è arrivata dal poeta Edgar Allan Poe. Secondo lui, visto che la velocità della luce è finita e l’Universo non ha un’età infinita, la luce delle sorgenti più lontane non ha ancora avuto il tempo di arrivare fino a noi. La soluzione è stata poi posta in termini scientifici da Lord Kelvin. In parole semplici, la soluzione del paradosso di Olbers è che l’Universo è troppo giovane per essere completamente riempito di luce.
Ho l’ansia…tra qualche giorno, se non sopraggiungeranno altre sollecitazioni impreviste, lanceranno il James Webb Space Telescope. Per evitare di pensare a tutto quello che può andare storto (il telescopio che cade per terra, esplosioni in rampa di lancio, esplosioni appena dopo il lancio, perdita di contatto, i pannelli che non si aprono quando arriva nel punto lagrangiano…che ansia) meglio tornare alla seconda parte della spiegazione dell’ASTROQUIZ 42.
Anche con gli ammassi globulari, insiemi di centinaia di migliaia di stelle legate dalla forza di gravità, si possono calcolare le distanze astronomiche. In particolare, questi oggetti possono essere osservati anche attorno ad altre galassie, situate a distanze elevate. Per esempio, con il mio lavoro di ricerca sto studiando il sistema di ammassi globulari di NGC 4696, una galassia ellittica supergigante situata nell’ammasso del Centauro a circa 45.3 milioni di parsec di distanza (circa 148 milioni di anni luce). A queste distanze gli ammassi globulari non sono più risolti in stelle, ma appaiono come sorgenti puntiformi. Possiamo studiare quindi la loro luce integrata sia con la fotometria, cioè con le immagini, sia con la spettroscopia, cioè con gli spettri. In questo modo si ottengono informazioni riguardo il colore, la magnitudine, la metallicità e la cinematica degli ammassi. Perchè è importante?
Soprattutto nel caso delle galassie ellittiche, in cui non c’è gas oppure è presente in quantità trascurabile, gli ammassi globulari permettono di tracciare la cinematica della galassia ospite a grandi distanze dal centro. In questo modo si ottengono informazioni sulla massa della galassia e si può stimare la quantità di materia oscura.
Ma torniamo alle distanze. Studiando un sistema di ammassi globulari si può calcolare la sua funzione di luminosità, che ci dice quanti ammassi ci sono per ogni intervallo di luminosità. Quello che si nota è che la funzione di luminosità degli ammassi globulari ha la forma di una gaussiana più o meno completa, con un picco ad una magnitudine assoluta in banda V pari a circa -7.5 mag. Conoscendo la magnitudine di picco e confrontandola con quella osservata è possibile stimare la distanza della galassia ospite.
A presto!
Sara
La funzione di luminosità degli ammassi globulari della Via Lattea
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