Viaggio al centro delle nubi dove nascono le stelle

Guardando il cielo durante il giorno, se le condizioni meteorologiche lo consentono, si può vedere il Sole, la stella che ci fornisce luce e calore, che permette la vita sulla Terra. Guardando il cielo di notte, di stelle se ne vedono milioni: la volta celeste pullula di piccoli e grandi soli, disseminati qua e là nella nostra galassia, la Via Lattea. E guardando con un binocolo o un telescopio, si possono scorgere altre galassie, sempre più lontane, e ognuna di esse contiene da decine di milioni a centinaia di miliardi di stelle al suo interno. Stelle, stelle, e ancora stelle. Ma da dove vengono, come si sono formate tutte queste stelle? Da una mistura di gas e polvere, detta mezzo interstellare, che è un’altra importante componente delle galassie. Il mezzo interstellare è alquanto omogeneo, ma talvolta si formano delle regioni in cui il gas è particolarmente denso: è proprio in queste nebulose che nascono le stelle.

Se il gas all’interno di una nebulosa diventa così denso che la sua pressione non è più in grado di sostenere il suo stesso peso, inizia il cosiddetto collasso gravitazionale: la nebulosa inizia a frantumarsi in piccoli frammenti, che continuano a contrarsi, diventando sfere di gas ruotanti sempre più dense e sempre più calde. Il collasso continua per molto tempo (fino a un milione di anni) finché la temperatura non è talmente alta da rendere possibili, all’interno di ciascuna “sfera”, le reazioni nucleari che trasformano l’idrogeno in elio, producendo energia: la “sfera” di gas a questo punto è diventata una stella. Dal collasso di una nebulosa si formano centinaia, migliaia di stelle, di diversa massa: le più massicce vivranno solo qualche milione di anni, mentre le più piccole continueranno a bruciare per miliardi, centinaia di miliardi di anni.

L’immagine della Nebulosa dell’Aquila è un esempio di “vivaio” stellare: le protuberanze che si vedono al centro sono enormi pilastri di gas e polvere dove nascono le stelle, e sono molto più grandi di tutto il nostro sistema solare. La luce bluastra che pervade il centro della nebulosa proviene dalle prime, giovani stelle che si sono formate e che, con la loro energia, riscaldano il gas circostante, favorendo ancor di più la formazione di altre, nuove stelle. Questa immagine, ottenuta con il telescopio Kitt Peak in Arizona, USA, ha una risoluzione molto elevata che permette di studiare i dettagli della formazione stellare; ma la Nebulosa dell’Aquila si può osservare anche con un binocolo, nella costellazione del Serpente, visibile nei cieli europei da maggio a settembre. Nuove stelle si formano continuamente, basta solo alzare gli occhi verso il cielo per vederle.

CLAUDIA MIGNONE

Immagine: La Nebulosa dell’Aquila, una finestra sui processi di formazione stellare. (NOAO)

La cometa Lulin nei nostri cieli

Quanti eventi ed emozioni si associano ad una cometa nell'immaginario collettivo. Penso alla stella cometa di Gesù, alle lacrime di San Lorenzo, alla nomea di portatrice di sfortuna. A fine febbraio potremo ammirare la cometa Lulin, chiamata anche la "cometa della cooperazione".

Nel 2007 uno studente cinese, analizzando alcune immagini prese dall'osservatorio Lulin a Taiwan, scoprì questo corpo celeste, confondendolo inizialmente per un asteroide. Una settimana più tardi, grazie ad alcune osservazioni eseguite in California, ci si rese conto che si trattava in realtà di una cometa. Verosimilmente Lulin proviene dalla nube di Oort, una sorta di grande deposito di corpi che furono 'scartati' durante la formazione dei pianeti e che si trovano ora a circa 50000 AU dal Sole (Au sta per Astronomical Unit e un'unità astronomica equivale alla distanza media tra il Sole e la Terra). Come fanno queste "palle di neve celesti" ad arrivare fino a noi? Sono le grandi perturbazioni gravitazionali dovute alle stelle vicine e poi ai grandi pianeti a spostare le comete dalla nube di Oort. Man mano che la distanza al Sole si fa più piccola, il nucleo formato da ghiacci e polveri comincia a sublimare, dando origine a chioma e coda. La prima a formarsi è la chioma, una sorta di atmosfera intorno al nucleo.

Quando la cometa si avvicina ulteriormente alla nostra stella, le particelle di polvere della chioma vengono spinte via in direzione opposta al Sole e nasce così la coda. In febbraio si prevede che Lulin raggiungerà un grado di magnitudine 5, che significa che la cometa si vedrà anche a occhio nudo, ovviamente in un cielo lontano da inquinamento luminoso e senza Luna. La magnitudine di un oggetto fornisce una stima di quanto esso sia luminoso rispetto a un dato osservatore. La scala in cui si misura questa quantità è fatta in modo tale che più luminoso l'oggetto più bassa la sua magnitudine. Per fare un esempio, il Sole è caratterizzato da un grado di magnitudine -28, le stelle visibili a occhio nudo da 6.

Lulin rappresenta un oggetto particolarmente interessante per diverse ragioni. Si muove su un'orbita leggermente inclinata rispetto al piano dell'eclittica, in senso contrario rispetto a quello dei pianeti e si ritiene che questa sia la prima volta che raggiunga il Sistema Solare interno. In particolare, gli astronomi studieranno le conseguenze del primo incontro ravvicinato tra il Sole e questa cometa, anche perché il prossimo avverrà tra migliaia di anni! Per essere più chiari, il piano dell'eclittica `e il piano geometrico dove giace l'orbita terreste: dunque Lulin e la Terra si stanno muovendo praticamente alla stessa inclinazione rispetto al Sole. E' questa la ragione per cui saremo in grado di vedere una coda e una "anticoda" (si faccia riferimento alla foto).

ELISA MARIA ALESSI

Le galassie vicine e lontane

Soltanto un secolo fa le Galassie venivano chiamate nebulose perchè apparivano come macchioline sfuocate anche usando i più potenti telescopi di allora. Oggi, quelle "macchioline" possono essere osservate in gran dettaglio e si sa che consistono di stelle e gas diffuso mantenute assieme dalla forza di gravitazione. Noi stessi viviamo all'interno di una galassia (la Via Lattea) di cui il Sole è solo una delle migliaia di milioni di stelle.

La galassia più vicina alla nostra è Andromeda (detta anche M31), una delle poche visibile anche ad occhio nudo. La sua forma a spirale (vedi foto) è comune a quella di molte galassie. Andromeda dista circa 780 kiloparcsec dalla Terra (il che equivale a poco più di 160 mila milioni di volte la distanza tra la Terra e il Sole). Siccome la luce emessa dai corpi celesti impiega un certo tempo a raggiungere la Terra, l'immagine di Andromeda osservata oggi risale a 2.5 milioni di anni fa (per questo in gergo tecnico si dice che Andromeda dista 2.5 milioni di anni luce). I telescopi professionali moderni permettono di osservare galassie molto più lontane di Andromeda. Secondo stime recenti ci sarebbero centinaia di miliardi di galassie nell' Universo. Quindi, in media, la porzione di cielo che possiamo osservare attraverso la cruna di un ago contiene migliaia di galassie.

Risulta naturale dunque interrogarsi sull'origine delle stesse. Da un punto di vista prettamente teorico, la formazione delle galassie non e' compresa in tutti i suoi dettagli. Sebbene si sia raggiunta una solida teoria che descrive le basi di tale processo, molti aspetti sono ancora oggetto di studio. In particolare, risulta poco chiaro come sia possibile che stelle e gas si distribuiscano in maniera cosi' ordinata da formare stupefacenti spirali. Di notevole rilevanza astrofisica è anche il fatto che generalmente le galassie ospitano al loro centro un buco nero super massiccio (vedi numeri futuri di questa rubrica per una spiegazione più approfondita). Cosa porti alla formazione di tale buco nero e quanto questo influenzi le stelle e il gas nelle sue vicinanze è un attualissimo argomento di ricerca.

Paradossalmente, lo studio di galassie lontane è un metodo eccellente per la comprensione della nostra stessa galassia. Infatti siccome ne facciamo parte, non potremo mai osservare la Via Lattea globalmente ma soltanto dalla nostra posizione. Lo studio delle proprietà di tutte le altre galassie osservate ci permette di comprendere la Via Lattea in un contesto più generale.

MARCELLO CACCIATO

Nella foto di Robert Gendler la nostra vicina galattica, Andromeda o M31.

I luoghi ideali per l'astronomia

Un quinto della popolazione mondiale non ha più il piacere di osservare il cielo notturno ad occhio nudo: l’inquinamento luminoso, in prossimità di centri abitati e agglomerati industriali, lascia intravedere solo una manciata di stelle. È un dato di fatto: chiunque si ricordi, di tanto in tanto, di alzare lo sguardo verso l’alto, può constatarlo. Alla domanda “quale potrebbe essere un sito ideale per costruire un osservatorio astronomico?”, molti risponderebbero, a ragione, “lontano dalle grandi città”. Ma sfuggire all’inquinamento luminoso non è l’unico problema da affrontare in questo caso.

Il telescopio, strumento chiave per l’astronomia, serve per guardare lontano, come dice il nome stesso. Per osservare stelle e galassie lontanissime, bisogna che un telescopio sia capace di catturare quanta più luce possibile: per fare ciò, occorre utilizzare specchi molto grandi (attualmente con diametri fino a 10 metri, ma per le prossime generazioni fino a 100 metri) e lunghi tempi di esposizione per realizzare un’immagine. Purtroppo, prima di raggiungere il telescopio, i raggi luminosi, che dalle stelle e galassie arrivano sulla Terra, devono attraversare l’atmosfera: la turbolenza dell’atmosfera, specialmente nei suoi strati più bassi, interagisce con la luce che proviene dal cosmo, la quale perde molte informazioni sugli oggetti (stelle o galassie) da cui proviene.

L’atmosfera non è statica e omogenea, ma estremamente turbolenta: ciò vuol dire che, in ogni istante, a seconda delle diverse caratteristiche della porzione di atmosfera che si trova sopra il telescopio, la stella o galassia in questione produce un’immagine leggermente diversa. Quando si espone a lungo, per catturare tutta la luce possibile, l’immagine finale è una sovrapposizione delle singole immagini ottenute in tanti istanti consecutivi: a causa della turbolenza atmosferica, l’immagine che ne risulta è sfocata e confusa. Questo fenomeno si chiama seeing.

Chiaramente l’astronomia moderna ha bisogno di immagini nitide e precise, e deve perciò limitare gli effetti dovuti all’atmosfera: è per questo che i telescopi, negli ultimi decenni, si costruiscono in regioni secche, preferibilmente ad altitudini elevate, in vicinanza di oceani o deserti, in modo che la temperatura dell’aria circostante sia più possibile costante e dia luogo alla minima turbolenza possibile. Ecco perché le isole vulcaniche, come le Hawaii o le Canarie, e gli altopiani desertici, come il deserto di Atacama in Cile, sono luoghi ideali per costruire osservatori astronomici all’avanguardia.

Una soluzione ancor più drastica per eliminare l’effetto del seeing è quella di mandare un telescopio in orbita fuori dall’atmosfera: estremamente costosa, ma già sperimentata con successo con il telescopio spaziale Hubble, e oggetto di numerosi progetti per il vicino futuro.

CLAUDIA MIGNONE

Immagine: I telescopi europei sull'isola di La Palma, nell'arcipelago delle Canarie, Spagna. Situato ad una quota di 2400 metri, l'osservatorio sovrasta le nubi ed offre eccellenti condizioni per gli astronomi. Fotografia di Bob Tubbs.

Sarà l'anno dell'astronomia

Riscoprire l’universo: per tutto l’anno in programma eventi che raccontano il cosmo al grande pubblico

Nel 1609 Galileo Galilei, astronomo e fisico italiano, costruì un cannocchiale, basandosi sul lavoro di alcuni ottici olandesi che l’avevano messo a punto per la prima volta qualche anno prima. Galileo non è l’inventore del cannocchiale, ma fu il primo che osò puntarlo verso il cielo notturno e osservò il cosmo con uno strumento molto più potente dell’occhio umano.

Le sue osservazioni della Luna, dei satelliti di Giove e degli anelli di Saturno rivoluzionarono il sapere scientifico dell’epoca, confermando la teoria, già proposta da Copernico, secondo cui la Terra ruota intorno al Sole insieme agli altri pianeti, e non si trova al centro dell’universo. Il suo gesto di puntare il cannocchiale verso l’alto ha dato inizio, 400 anni fa, all’astronomia moderna, che da allora si è evoluta senza sosta: oggi il nostro pianeta é disseminato di telescopi potentissimi, specie nelle sue regioni più secche dove le osservazioni del cosmo sono più favorevoli, e la tecnologia si è sviluppata al punto da avere telescopi anche in orbita intorno alla Terra. In questo modo vengono raccolte immense quantità di dati che poi gli astronomi analizzano ed interpretano, per tentare di comprendere sempre meglio l’origine dell’universo, delle galassie, delle stelle e anche della vita sulla Terra.

Per ricordare l’atto fondamentale di Galileo, l’ONU ha proclamato il 2009 Anno Internazionale dell’Astronomia: in oltre 100 paesi nel mondo stanno per iniziare una miriade di eventi per il grande pubblico, organizzati in collaborazione tra l’UNESCO, l’Unione Internazionale degli Astronomi (IAU) e le sedi nazionali dei diversi istituti di ricerca che si occupano di astronomia (in Italia l’INAF, Istituto Nazionale di Astrofisica). Grazie a questi eventi, nel 2009 sarà più facile per tutti ripetere il gesto di Galileo, guardare verso il cielo e scoprire qualcosa di nuovo sul nostro universo.

L’iniziativa si serve del fascino dell’astronomia per riscoprire il senso profondo dello stupore e della scoperta, le ricadute e l'importanza della scienza sulla vita quotidiana e sugli equilibri globali della società. Proprio attraverso l’osservazione del cielo, infatti, si può riacquistare consapevolezza del nostro ruolo nell’universo: tra gli obiettivi dei vari progetti previsti per quest’anno in tutto il mondo vi sono la crescita della scienza nei paesi in via di sviluppo, l’avvicinamento dei giovani all’astronomia e alla scienza in generale, la riscoperta del cielo come eredità universale, lo sviluppo sostenibile.

Tra i progetti mondiali ricordiamo: 100 Ore di Astronomia, una diretta via internet sulle attività di osservazione condotte dai più grandi telescopi del globo; Diario Cosmico, un blog mantenuto da astronomi professionisti che raccontano pillole di vita quotidiana e ricerca scientifica; Dark Sky Awareness, per sensibilizzare il pubblico sull’inquinamento luminoso, letale per l’astronomia; Astronomy and World Heritage, per preservare e valorizzare i luoghi nel mondo legati alla storia dell’astronomia; Galileo per gli Insegnanti, un progetto di formazione con workshop e materiale on-line; L’Universo dalla Terra, una mostra itinerante con le più belle immagini astronomiche raccolte negli ultimi anni.

Anche Unawe, il progetto internazionale che utilizza l’astronomia per stimolare allo studio bambini che vivono situazioni socialmente disagiate, di cui si era occupato un articolo di Futura qualche settimana fa, rappresenta uno dei punti chiave dell’Anno Internazionale dell’Astronomia, insieme a Sviluppare l’Astronomia in Prospettiva Globale, una serie di iniziative negli stati in cui la ricerca astronomica è oggi poco sviluppata, con un'azione sinergica tra università, enti di ricerca e scuole.

Accanto agli eventi mondiali, Futura accompagnerà l’Anno Internazionale dell’Astronomia con un appuntamento periodico che spiegherà cosa c’è davvero dietro un’immagine astronomica, perché si pianifica e costruisce un particolare esperimento, o più semplicemente che significa praticamente “fare” l’astronomo.

Per saperne di più: http://www.astronomy2009.it


CLAUDIA MIGNONE

Immagine tratta da Stanley Kubrick, "2001, Odissea nello Spazio"

Siamo tutti sotto lo stesso cielo

Così l'astronomia diventa uno strumento per aiutare l'infanzia a sognare

Un'idea semplice: tutte le persone di questo pianeta, indipendentemente dal loro stato sociale, civile, religione, etnia, possono contemplare la volta celeste ed ammirarla in tutto il suo splendore. A questo si aggiungano la miriade di storie e tradizioni legate alle stelle e si mescoli il tutto con la fantasia fervida dei bambini. Così facendo si ottiene unawe . Unawe (Universe Awereness) è il nome di un progetto internazionale che utilizza la bellezza e grandiosità dell'universo per ispirare bambini che vivono situazioni socialmente disagiate. Attraverso lo studio dell'astronomia si cerca di aprire le menti dei bambini, stimolare la loro curiosità nei confronti della scienza e farli familiarizzare con i concetti di tolleranza e visione globale del mondo.

Proprio su Futura di qualche settimana fa si faceva accenno alle difficoltà che la scienza incontra nel comunicare con chi di scienza non si occupa. Ci si preoccupava del crescente divario tra gli scienziati nella loro torre d'avorio e la gente che della scienza vede solo le applicazioni tecniche. Un'esperienza quale quella di unawe rappresenta sicuramente una sfida a conciliare questi due mondi nella speranza che tale unione si riveli fertile.

A tal fine, l'astronomia è uno strumento ideale. Infatti essendo una scienza può essere usata per sviluppare nei bambini la capacità di pensare razionalmente. Allo stesso tempo, però, ha il vantaggio di essere anche intimamente legata all'eredità culturale di ogni popolo. Gli aspetti socio-culturali dell'astronomia (si pensi alle date dei riti religiosi o a quelle delle attività agricole) permette di prendere coscienza delle identità culturali e delle diversità. L'astronomia inoltre è multi-disciplinare. Include infatti concetti di fisica, chimica, biologia e ingegneria. Il tutto avvolto in un'atmosfera magica derivante dal fatto che l'astronomia va a toccare quelle che sono le domande ataviche sull'origine del tutto.

E' un concetto che può suonare bizzarro a primo acchitto, ma vale una seria riflessione. Grazie al suo carattere esotico l'astronomia può essere usata come strumento di grande valenza per la vita di ogni giorno, come uno strumento di rivalsa sociale, come mezzo di autodeterminazione. Una delle attività di unawe è stata di recarsi in Sudamerica e di creare dei banchetti informativi per strada. L'idea era quella di catturare l'attenzione dei bambini che vivono per strada mostrando loro dei semplici giochi legati all'astronomia. Questi bambini, avendo avuto modo di apprendere divertendosi, hanno chiesto loro stessi al gruppo di animatori dell'unawe di tornare il giorno dopo. L'intera attività è durata diverse settimane. Alla fine, uno dei bambini ha chiesto innocentemente cosa bisogna fare per diventare un astronomo e la risposta è stata ovviamente: "studiare!".

Quello stesso bambino oggi va a scuola regolarmente. E ha un sogno nel cassetto e nel cercare di perseguirlo si terrà lontano dalle tentazioni di una vita di strada. Di bambini a cui regalare un sogno ce ne sono tanti e non serve andare lontano. Siamo tutti sotto lo stesso cielo, serve solo imparare a guardarlo.

Per maggiori informazioni sul progetto unawe, visita www.unawe.org.

MARCELLO CACCIATO

Salvare la Terra dagli asteroidi

Cosa fa la scienza per scongiurare la minaccia di una collisione

Gli asteroidi possono rappresentare una seria minaccia per la Terra. Gli effetti che un'eventuale collisione produrrebbe dipendono fortemente dalla grandezza, dalla composizione e dalla velocità a del corpo impattante. Ogni giorno arrivano sulla Terra corpi dalle dimensioni tanto piccole da disintegrarsi a contatto con l'atmosfera. D'altro canto ne esistono anche tali da generare conseguenze comparabili almeno a quelle di una bomba atomica.

Cosa fa la scienza per prevedere/controllare/fermare questi eventi? Una priorità e senza dubbio conoscere quanti sono e su che orbite si muovono i Neo (Near Earth Objects), quelli oggetti che hanno lasciato la Fascia Principale degli Asteroidi per avvicinarsi alla Terra. A questo fine, è molto importante che le osservazioni astronomiche compiute in tutto il mondo, non solo ora ma anche in passato, vengano confrontate e messe in correlazione. Si cerca così di ricostruire la traiettoria di uno stesso oggetto, identificandone il maggior numero di stati (posizione e velocità) nel corso del tempo. Nel mondo esistono due centri di riferimento, il Minor Planet Center negli Stati Uniti e l'Università di Pisa. Entrambi si occupano di ricevere, controllare e divulgare le osservazioni e di predire la probabilità di impatto.

Per predire la traiettoria nel futuro, bisogna adottare un modello che descriva le forze che agiscono sul corpo. Essenzialmente si tratta dell'attrazione gravitazionale da parte del Sole, dei pianeti e dei maggiori satelliti naturali e asteroidi, più effetti relativistici, mareali e di radiazione solare. Il grande problema è costituito da quale posizione e velocità considerare come punto di partenza a cui applicare questo modello. Le osservazioni, infatti, ci offrono questi dati con grande precisione, ma esiste inevitabilmente un certo margine d'errore. Nessuna misura può essere certa al cento per cento.

Tale imprecisione può modificare drasticamente il risultato finale, specialmente nei casi in cui l'asteroide si avvicina considerabilmente alla Terra. Cosa si fa dunque? Anziché applicare il modello di forze a un solo punto iniziale, si considera un certo numero di punti giacenti in una determinata regione di riferimento, le cui dimensioni rispecchiano l'incertezza introdotta dalla misura.

Il famoso asteroide Apophis, dal diametro di circa 250 m, si avvicinerà alla Terra nel 2029 e nel 2037. La sua posizione pu`o essere al giorno d'oggi stimata con un'accuratezza inferiore ai 10 km. Utilizzando questo fatto e la tecnica sopra descritta, è possibile affermare che non avverrà nessuna collisione nel 2029, nel peggiore dei casi l'asteroide si scontrerà con uno dei satelliti geostazionari distanti 36000 km dalla superficie terrestre. Purtroppo non si può avere la stessa certezza per il secondo incontro ravvicinato, dal momento che al primo passaggio la Terra influenzerà tanto il movimento di Apophis da non poter ora predirne il comportamento.

Saranno necessarie molte misure accurate intorno al 2029.

E se la probabilità di impatto fosse davvero elevata? In questi anni, sono stati proposti diversi scenari. Si può dire che la disintegrazione non sia la miglior strada percorribile, perché i frammenti risultanti da questo processo finirebbero per complicare ulteriormente la situazione. Si pensa piuttosto a deviare l'orbita dell'asteroide.

C'è l'idea del trattore gravitazionale: avvicinare al corpo una sonda in modo tale da attirarlo gravitazionalmente e spostarlo abbastanza da evitare la collisione.

Un'altra ipotesi è quella di installare un motore a propulsione nucleare sull'asteroide, ma chissà se la tecnologia ne permetterà la realizzazione. C'è chi ha addirittura avanzato la proposta di sfruttare l'effetto che la radiazione solare ha sul moto dell'asteroide: semplicemente colorandolo, lo si potrebbe deviare. Infine, una delle possibilità più interessanti è quella di convertire parte della superficie del corpo in emissione gassosa attraverso una serie di specchi solari. Tale emissione agirebbe da motore propulsore allontanando dunque l'asteroide.

ELISA MARIA ALESSI