Vi avevo chiesto se sia possibile trovare dei pianeti orbitanti attorno alle pulsar. La risposta corretta è: SI. Infatti i primi tre esopianeti scoperti orbitavano proprio attorno ad una di queste stelle compatte. Le pulsar sono il risultato della morte di una stella dalle 8 alle 25/30 masse solari. Alla fine della loro vita, queste stelle massicce espellono gli strati esterni del loro inviluppo in modo esplosivo, in quella che viene chiamata esplosione in supernova. Il nucleo composto da ferro e nichel si contrae su sè stesso e diventa una stella di neutroni (o una pulsar). Gli esopianeti scoperti attorno a questi oggetti si sono probabilmente formati dai detriti lasciati dall’esplosione. Possono ospitare la vita?
Nonostante siano pianeti rocciosi è molto improbabile. Infatti le condizioni attorno ad una pulsar non sono esattamente l’ideale per lo sviluppo della vita come la conosciamo sulla Terra.
A presto!
Sara
Rappresentazione artistica di pianeti extrasolari attorno ad una pulsar (Image credits: NASA)
Vi avevo chiesto come possiamo distinguere il fenomeno di microlente gravitazionale con cui si scoprono pianeti extrasolari dalle stelle variabili. La risposta corretta è: non è periodico.Infatti per avere una microlente gravitazionale dobbiamo avere un allineamento perfetto lungo la nostra linea di vista di una stella lontana (sorgente) e di un sistema planetario più vicino (lente). Quando la luce della sorgente passa vicino all’oggetto lente viene magnificata, quindi la sua luminosità aumenterà. Questo effetto è acromatico, cioè non dipende dalla lunghezza d’onda. Nel caso in cui l’oggetto lente sia un sistema planetario composto da una stella e da un pianeta la curva di luce mostrerà un picco principale, dovuto alla magnificazione provocata dalla stella, e un piccolo picco secondario, dovuto al passaggio della luce della sorgente vicino al pianeta. Qual è la distanza massima a cui è stato scoperto un esopianeta con questa tecnica?
OGLE-2014-BLG-0124L, un gigante gassoso, è stato scoperto nella direzione del centro galattico ad una distanza di circa 13000 anni luce da noi.
A presto!
Sara
Posizione di OGLE-2014-BLG-0124L nella Via Lattea (Image credits: NASA)
Abbiamo visto che la teoria della relatività generale di Einstein ci dice che gli oggetti massicci dicono allo spaziotempo come curvare e la curvatura dello spaziotempo dice agli oggetti come muoversi. La cosa interessante è che anche la luce viene influenzata da questa curvatura, quindi non prosegue più in linea retta. Dove possiamo vedere questo effetto?
Negli ammassi di galassie. In questi ambienti ci sono centinaia di galassie. Alcune saranno più vicine a noi, altre più lontane. Queste ultime possono trovarsi esattamente lungo la nostra linea di vista ma dietro alle galassie vicine, quindi in teoria non dovremmo essere in grado di vederle. Qui però entra in gioco zio Albert. Le galassie vicine hanno una massa molto grande, quindi curvano la struttura dello spaziotempo. La luce proveniente dalle galassie più lontane curverà attorno a quelle più vicine, producendo archi luminosi o anelli di Einstein in caso di allineamento perfetto tra la sorgente (galassia lontana) e la lente (galassia vicina). Questo effetto viene chiamato lente gravitazionale.
Vi avevo detto di considerare due stelle in una galassia a spirale. Una è situata a circa 32600 anni luce di distanza dal centro galattico (distanza a cui troviamo il picco di velocità orbitale), mentre l’altra è a circa 65200 anni luce di distanza dal centro. Vi avevo chiesto come sarà la velocità della seconda stella rispetto alla prima. La risposta corretta è: Quasi uguale o poco inferiore.
So che questo può sembrare strano perchè, riflettendo bene sulle leggi fisiche che governano l’Universo, sembra logico che le orbite delle stelle dovrebbero essere kepleriane, cioè come quelle previste da Keplero per i pianeti del Sistema Solare. Secondo le leggi di Keplero il periodo orbitale aumenta all’aumentare del semiasse maggiore dell’orbita. Di conseguenza la velocità orbitale diminuisce come 1/sqrt(r). Osservando le galassie però ci si è resi conto che le cose non vanno proprio così. Infatti dallo spettro possiamo calcolare la curva di velocità della galassia osservata. Si nota che la velocità nelle regioni centrali fino all’orbita della prima stella in esame in questo problema aumenta, come previsto dalla rotazione di un disco rigido. Da quel punto in avanti, invece di diminuire come previsto da Keplero, in alcuni casi comincia a decrescere per poi tendere ad un valore costante. Come mai succede una cosa del genere?
All’interno della galassia c’è più materia di quella luminosa, cioè di quella che emette luce che riusciamo ad osservare. Che siano buchi neri?
No! Anni fa è stato ipotizzato che potesse trattarsi di MACHO, cioè oggetti massicci compatti d’alone, ma dalle osservazioni si è capito che la loro massa non è sufficiente per spiegare le curve di rotazione osservate. Allora cos’è?
Materia oscura! E cos’è?
Bella domanda! Ci sono tante ipotesi ma non lo sa ancora nessuno. Questa materia interagisce gravitazionalmente con la materia ordinaria ed è importante per la formazione di strutture cosmiche. Speriamo nei prossimi anni di riuscire a saperne di più!
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Vi avevo chiesto cos’è l’oggetto che vedete nell’immagine qui sotto. La risposta corretta è: un quasar.
I quasar sono nuclei galattici attivi, cioè delle galassie che hanno un buco nero supermassiccio in accrescimento nel loro nucleo. In particolare, l’oggetto nella foto è 3C 273, situato nella costellazione della Vergine a circa 2 miliardi e 500 milioni di anni luce di distanza da noi. Ricordate lo schema degli AGN di cui vi ho parlato questa settimana? I quasar hanno una particolarità: la luminosità nella regione centrale è talmente elevata da impedire la visione della galassia ospite.
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Tempo fa vi ho parlato di come il buon vecchio Newton ha scoperto la forza di gravità ed enunciato la teoria di gravitazione universale, che ci spiega con che forza si attraggono due oggetti dotati di massa nello spazio. Albert Einstein con la sua teoria della relatività generale ha fatto un grandissimo balzo in avanti nella descrizione della gravità. Ma andiamo per gradi. Secondo zio Albert l’Universo non può essere descritto solo con un sistema di riferimento composto dalle tre coordinate spaziali (x, y, z), ma è necessaria una quarta dimensione: il tempo. Di conseguenza non esistono più spazio e tempo separati, ma l’Universo è costituito dallo spaziotempo. Spazio e tempo sono relativi, cioè dipendono dal sistema di riferimento in cui vengono misurati. Cosa significa?
Per esempio, supponiamo che Bulma sia ferma sulla Terra, mentre Goku si sta allenando girando attorno al pianeta con velocità molto elevata. Quando il mitico super Sayan si fermerà e confronteranno gli orologi si accorgeranno che per Bulma il tempo è passato molto più velocemente, quindi sarà un po’ più vecchia rispetto a Goku. Fantastico! Ma torniamo alla forza di gravità.
Con la teoria della relatività generale Einstein ci dice che la forza di gravità è una forza apparente. Corpi massicci nello spazio deformano la struttura dello spaziotempo. In particolare, lo spaziotempo diventa curvo. Per capire come basta pensare a quando prendiamo un materassino di gommapiuma e ci mettiamo sopra una biglia, un pallone da calcio e una palla del lancio del peso. In base alla loro massa produrranno una conca più o meno profonda nel materassino. Quindi le grandi masse dicono allo spaziotempo come curvare. Cosa succede quando un oggetto meno massiccio passa vicino ad una stella di neutroni?
La stella di neutroni è estremamente densa e curva moltissimo la struttura dello spaziotempo. Un pianeta attorno a questa stella si muoverà secondo un’orbita definita dalla curvatura. Quindi possiamo dire che le grandi masse dicono allo spaziotempo come curvare e la curvatura dello spaziotempo dice agli oggetti come muoversi.
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Vi avevo chiesto quale proprietà caratterizza un nucleo galattico attivo. La risposta corretta è: accrescimento su un buco nero supermassiccio. Infatti gli AGN sono galassie dotate di un’alta emissione proveniente dalle regioni centrali e causata da fenomeni di accrescimento su un buco nero di massa superiore al milione di masse solari. Di solito il buco nero è circondato da un disco di accrescimento, composto da materiale che spiraleggia verso di esso. A distanza maggiori troviamo un toro di polvere che, a seconda dell’inclinazione rispetto alla nostra linea di vista, può oscurare completamente l’emissione del disco di accrescimento. Tra il disco di accrescimento e il toro di polvere troviamo la regione delle righe allargate, una zona contenente materiale a densità abbastanza elevata da produrre righe permesse, mentre a distanze un po’ più grandi troviamo la regione delle righe strette, una regione a bassa densità in cui vengono prodotte righe proibite. Infine, un AGN può essere caratterizzato dalla presenza di getti relativistici che sparano materiale nello spazio nella direzione dell’asse di rotazione del buco nero.
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Vi avevo chiesto quale caratteristica deve avere una nube molecolare per cominciare il processo di collasso e frammentazione che porta alla nascita di nuove stelle. La risposta corretta è: deve avere temperature estremamente basse.Infatti, sebbene nell’Universo giovane le stelle si formavano da nubi contenenti esclusivamente idrogeno ed elio, all’epoca attuale il mezzo interstellare è arricchito di elementi pesanti, che vanno a contribuire alla metallicità delle nuove generazioni di stelle. Il processo di formazione stellare richiede che la temperatura della nube molecolare sia molto bassa. Di solito in una nebulosa come questa le temperature vanno dai 10 ai 100 K, dove con K intendiamo i gradi Kelvin, che indicano la scala di temperatura assoluta. Ma noi siamo abituati a ragionare il gradi centigradi. Quindi come facciamo a convertirli?
Lo 0 K corrisponde alla temperatura più bassa mai registrata, che è di -273.15°C. Di conseguenza la temperatura di una nube molecolare va dai -263.15 ai -173.15°C. La bassa temperatura unita ad un evento catastrofico che sconvolge la nebulosa, come lo scontro con un’altra nube o l’onda d’urto proveniente dall’esplosione di una supernova vicina, rompe l’equilibrio idrostatico e provoca l’inizio del collasso di un pezzetto di nube.
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Vi avevo chiesto quale tra le affermazioni indicate sugli ammassi globulari è corretta. La risposta esatta è: si possono osservare anche in galassie lontane.
Analizziamo le varie opzioni:
a- Sono composti da stelle vecchie che hanno tutte la stessa età. Falso perchè, pur essendo composti da stelle vecchie, si è scoperto che sono presenti popolazioni stellari diverse. Questo risulta evidente dai diagrammi HR, in cui compaiono sequenze principali, rami delle sub-giganti e bracci orizzontali multipli.
b- Sono composti principalmente da stelle di tipo O e B. Falso perchè queste sono le stelle più massicce che hanno un’evoluzione molto rapida. Gli ammassi globulari sono oggetti molto vecchi, quindi tutte le loro stelle di tipo O e B sono già morte.
c- Si possono osservare anche in altre galassie. Questo è vero! Infatti gli astronomi hanno identificato sistemi di ammassi globulari attorno a tantissime galassie, a partire dagli anni ’60 quando è stato studiato per la prima volta il sistema di M87, una galassia ellittica supergigante situata a circa 55 milioni di anni luce di distanza da noi. Nell’immagine i puntini che vedete immersi nell’alone luminoso sono quasi tutti ammassi globulari.
d- Nella Via Lattea si trovano solo nell’alone galattico. Falso perchè sono stati trovati ammassi globulari anche nello sferoide (bulge) della nostra galassia.
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Vi avevo chiesto se sia possibile trovare una stella di neutroni all’interno di una gigante rossa. La risposta corretta è: FORSE.Infatti queste stelle particolari, chiamate oggetti di Thorne-Zytkow, sono state ipotizzate da Kip Thorne (sempre sia lodato) e Anna Zytkow nel 1977. Ovviamente però non si formano dalla normale evoluzione stellare. Sono stati proposti tre meccanismi per la formazione di queste stelle:
1- In un sistema binario una delle due stelle esplode in supernova, espellendo gli strati esterni del suo inviluppo, mentre il nucleo si contrae e diventa una stella di neutroni. La massa eiettata è inferiore alla metà della massa del sistema, quindi le due stelle restano legate gravitazionalmente. Ad un certo punto la seconda stella finisce la fase principale della sua vita e si espande in una gigante rossa, inglobando l’orbita della stella di neutroni.
2- In un sistema binario una delle due stelle esplode in supernova e il suo nucleo diventa una stella di neutroni. Nel caso in cui l’esplosione non sia a simmetria sferica, la stella di neutroni può essere spinta verso la sua compagna ed essere inglobata.
3- In un ammasso stellare denso, una stella gigante può scontrarsi ed inglobare una stella di neutroni.
Le stelle di Thorne-Zytkow non sono ancora state scoperte fisicamente, però a livello teorico funzionano benissimo.
A presto!
Sara
Rappresentazione artistica di un oggetto di Thorne-Zytkow
