Mostri del Cosmo

Mi presento, sono …
Alberto Baccari, classe 1987
• tutor della formazione per le tecniche di apprendimento
• Laureando in ingegneria presso Politecnico di Milano
• membro del direttivo dell’ADRAM Basso Molise
• presidente dell’Endurance Sailing Team
• collaborato con il forum Coelum (rivista astronomica)
• appassionato di fotografia chimica e ccd,
e di navigazione astronomica
contatti:
[email protected] (mail e MSN)
Alberto Baccari (facebook)
“I Mostri del Cosmo,
oltre il sistema solare e
il rasoio di Ockham”
Premessa:
La scienza è per TUTTI, e deve essere alla portata di TUTTI!
In queste slides non vi saranno formule di meccanica quantistica
o di qualsiasi natura, proprio per permettere a tutti di fare questo
primo passo dentro l’astronomia!
Per apprendere i perché “matematici” del Cosmo si rimanda alla
letteratura e magari ai prossimi corsi organizzati dall’ADRAM.
Proprio per questo la conferenza ha questo nome!
Oltre il Sistema Solare
Nebulose
Pulsar
e GRB
Galassie
Esopianeti
Buchi neri
… e molto altro …
Che cosa sono?
Le Nebulose sono “nuvole” (dal latino nebulae) di gas elementari e ricoprono
il ruolo importantissimo di creare nuovi corpi celesti come le stelle e fluttuano
nello spazio interagendo con tutto ciò che trovano.
Come si formano?
1)
2)
3)
4)
I gas collassano per forze di attrazione gravitazionale
Si creano le stelle dal collasso di enormi quantità di gas (idrogeno-elio)
La radiazione delle stelle ionizza la nebulosa e la rende visibile
Perché diventa visibile la nebulosa?! 
Ripasso sullo spettro elettromagnetico!
Lo spettro elettromagnetico è l'intervallo di tutte
le possibili frequenze delle radiazioni.
Le radiazioni sono onde elettromagnetiche
caratterizzate da una lunghezza d'onda e da
una frequenza. Poiché la lunghezza d'onda e
la frequenza di una radiazione sono
inversamente proporzionali, tanto minore
sarà la lunghezza d'onda, tanto maggiore sarà
la frequenza e quindi l'energia.
Lo spettro di assorbimento!
Ogni elemento chimico ha proprie linee di assorbimento corrispondenti a specifiche
lunghezze d'onda e relative alle differenze tra i livelli energetici dei suoi orbitali atomici.
Lo spettro di assorbimento può essere utilizzato per identificare gli elementi presenti in
un gas o in un liquido. Questo metodo è applicato per dedurre la presenza di elementi
nelle stelle ed in altri oggetti gassosi che non possono essere misurati direttamente.
Che tipi di nebulose esistono?
Diffuse:
Sono le nebulose più presenti nello spazio, non hanno contorni
Ben visibili nella luce bianca, e si dividono in due classi:
1) Riflessione:
nebulose che riflettono la luce di stelle vicine
2) Emissione:
colonne di gas ionizzato che emettono luce
propria nel visibile
Che tipi di nebulose esistono?
Planetarie:
Nebulose che si formano dai gas espulsi da stelle a bassa massa
come le nane bianche. Contengono i gas tipici delle nebulose che
formano le stelle (idrogeno - elio - ossigeno)
Nebulosa sterzo (Messier 27)
Il verde è l’ OIII (ossigeno di 3 ionizzazione)
Il rosso è l’ H I (idrogeno di 1° ionizzazione)
Che tipi di nebulose esistono?
Oscure:
Simili alle nebulose diffuse, però non sono visibili perché non
permettono il passaggio della luce che rimane intrappolata in esse.
Nonostante queste nebulose sembrino diverse viste nelle varie
lunghezze d'onda ottiche, esse brillano tutte se osservate nell'infrarosso.
Questa radiazione arriva dalla polvere della nebulosa.
Nebulosa testa di cavallo (IC434)
Emette nell’ H II (idrogeno di seconda
ionizzazione)
Che cosa sono?
Una galassia è un luogo dello spazio che contiene stelle, pianeti,
buchi neri, polveri e gas che rispondono tutti a uno stesso centro
gravitazionale e confinati in spazi ben definiti.
Come si formano?
Per iterazione gravitazionale la materia si aggrega e rimane in
equilibrio per via della forza centripeta, generata dal moto della
galassia stessa. (e cos’è la materia oscura?!?! )
Che tipi di galassie esistono?
Ellittiche:
E’ il tipo di classificazione fatta da Edwin Hubble che cataloga le
galassie a seconda della loro apparenza più o meno circolare,
quindi secondo il nostro punto di vista all’interno dell’universo.
Spesso sono il risultato di scontri tra due o più galassie in cui si
fondono tutti i corpi che le compongono.
galassia ellittica gigante
Che tipi di galassie esistono?
Spirale:
Le galassie spirali consistono di un disco di stelle e materia interstellare
rotante attorno ad un centro, simile per composizione e caratteristiche ad
una galassia ellittica.
All'esterno del centro, chiamato bulge (o rigonfiamento centrale), si trovano
i bracci di spirale, relativamente luminosi.
Galassia Sombrero:
si notano i bracci della spirale
che danno la classica forma
spirale.
Che tipi di galassie esistono?
Spirale barrata:
Una galassia spirale barrata è una galassia a spirale il cui bulge presenta
due prolungamenti di stelle: nell'insieme ricordano una barra che attraversa
il nucleo. In queste galassie i bracci spirale partono dalla barra, anziché
dal nucleo. Si usa anche il più generico galassia barrata, in quanto la
barra è presente anche in galassie di diversa morfologia.
NGC 1300
Fotografata dal telescopio hubble
Iterazione galattica:
Molte galassie possono avvicinarsi a tal punto dal risentire della reciproca
attrazione gravitazionale fino, in alcuni casi, scontrarsi e fondersi in un unico
corpo. Un classico esempio è l’oggetto Messier 51 (M51):
la compagna più massiccia strappa
materia alla galassia più estesa.
Sono la fase finale della vita di una stella.
A seconda della massa e del tipo di stella si
hanno varie tipologie di supernova.
Il termine “nova” deriva dal latino “nuovo”, in effetti
quando gli antichi osservavano questi fenomeni
pensavano che fosse la nascita di una nuova stella.
Il suffisso Super sta ad indicare la più marcata
luminosità dell’esplosione rispetto la semplice Nova.
Vi sono anche Ipernovae che quasi sicuramente
andranno a formare buchi neri per collasso.
Una supernova dopo l’espulsione dei gas leggeri e
metalli può trasformarsi in una stella di neutroni …
1987a poche ore dopo
l’esplosione.
E’ stato il primo oggetto massiccio
ad esser stato prima predetto e
poi scoperto in cielo.
Le caratteristiche fisiche dei Neutroni
permettono una notevole densità
rispetto a particelle elettricamente
cariche (es: elettroni e protoni).
Il campo gravitazionale di una stella
di Neutroni è circa 10^11 maggiore
rispetto a quello terrestre!
Hanno un tempo di rotazione molto
veloce: da 1 a 30 secondi a giro!
Si ipotizza che all’interno di queste stelle vi possa essere un nuovo stato di aggregazione della materia, il NEUTRONIO (superfluido superconduttore con tracce
di elettroni e protoni) …
Una Pulsar è una stella di Neutroni che ruota sul proprio asse
con elevata velocità (riesce a compiere anche un giro su stessa in pochi sec.),
e con una frequenza costante.
La prima volta che la si incontrò in cielo si ribattezzò questo oggetto come
LGM (Piccoli Omini Verdi) …
Poi si capì la propria natura e si abbandonò l’idea di segnale E.T.!
La sorgente elettromagnetica dei fasci sono proprio i poli magnetici della stella
che non essendo allineati con l’asse di rotazione funge proprio da faro.
Il comportamento della materia nello stato in
cui si trova una Pulsar si può trovare solo
nel Cosmo e in nessun laboratorio del mondo
sarà mai possibile studiare un fenomeno
simile, per cui il nostro laboratorio è il Cosmo!
I Gamma Ray Burst (GRB) sono intensi lampi di raggi g e rappresentano
il fenomeno più energetico in assoluto dopo il Big Bang.
Secondo recenti studi questi
GRB sono generati da
collasso di materia nei pressi
di un buco nero. Si verificano
in galassie lontane (la più
lontana a 13 mln di AL da noi)
e sono isotrope.
Li scoprirono per primi le
sonde USA durante la guerra
fredda.
Molte missioni spaziali sono
ora dedicati allo studio di tali
raggi g (Swift, Beppo SAX,etc)
Che cosa sono i buchi neri?
Sono una delle scoperte effettuate dal genio di A. Einstein,che ha descritto
tale mostro celeste come un luogo dello spazio in cui nulla vi può sfuggire!
l’attrazione gravitazionale intorno a un buco nero non riesce a far scappare
nemmeno la luce (per questo buco nero) e tutto ciò che vi è intorno viene
risucchiato al suo interno.
Quando una supernova, o una stella di neutroni, ha una massa 3 volte
maggiore quella del Sole, collassa su se stessa diventando un buco nero.
rappresentazione
di un buco nero
sistema binario
di buco nero
Come son fatti i buchi neri?
Nel caso ideale, e più semplice, di un buco nero elettricamente scarico, e
non rotante (buco nero di Schwarzschild), esiste un solo orizzonte degli eventi,
che è una sfera centrata nell'astro, e di raggio pari al raggio di Schwarzschild,
dipendente dalla massa dello stesso.
L’orizzonte degli eventi è il limite attorno a un buco nero che una volta passato
non permette di tornare indietro per via della forte forza gravitazionale.
Concetto dello “spaghettizzare” …
In realtà un buco nero non è del tutto nero: esso emette particelle, in quantità
inversamente proporzionale alla sua massa, portando ad una sorta di
evaporazione. Questo fenomeno, dimostrato nel 1974 per la prima volta dal
fisico Stephen Hawking, è noto come radiazione di Hawking ed è alla base della
termodinamica dei buchi neri.
I fotoni non subiscono accelerazioni, ma variano per effetto doppler.
Ma cosè l’effetto doppler?
L'effetto Doppler è un cambiamento apparente della
frequenza o della lunghezza d'onda di un'onda percepita
da un osservatore che si trova in movimento rispetto alla
sorgente delle onde (es. sirena dell’ambulanza).
L'effetto Doppler, applicato alle onde luminose, è
fondamentale in astronomia. Interpretandolo come dovuto
ad un effettivo moto della sorgente, è stato usato
per misurare la velocità con cui stelle e galassie si stanno
avvicinando o allontanando da noi (red e blue shift) …
esempio di Red shift
le linee di assorbimento sono shiftate verso il rosso
Effetti relativistici dei buchi neri:
Oltre a non far scappare nulla che si trovi entro l’orizzonte degli eventi,
secondo la relatività generale, un buco nero è in grado di piegare lo
spazio-tempo in modo da far deviare il percorso rettilineo di un fotone.
Questo effetto si chiama Lente Gravitazionale!
schema di una
lente gravitazionale
croce di Einstein
C’è da aver paura dei buchi neri sulla Terra?
Certo che no!!!
Non caschiamo nel panico quando si parla di esperimenti al CERN,
perché ora sappiamo cosa serve per la nascita di un buco nero, e la Terra
non è in grado di generare un buco nero!!!
Nel centro della nostra galassia (la Via Lattea) vi è un buco nero di
grosse dimensioni (forse un sistema binario) ma non entreremo mai in
contatto con lui, quindi mettiamoci l’anima in pace  !
non proprio così in pace ……….
Che cosa sono?
Un pianeta extrasolare (o exopianeta, o esopianeta) è un pianeta che non
appartiene al nostro sistema planetario (il sistema solare) in quanto orbita
attorno ad una stella diversa dal Sole. Al dicembre 2007, ne sono stati
individuati 344. La maggior parte degli esopianeti sono stati scoperti
tramite metodi di osservazione indiretta piuttosto che attraverso le
osservazioni ottiche al telescopio. Spesso la ricerca di esopianeti coincide
con la ricerca di mondi in grado di supportare una forma di vita extraterrestre.
Ad oggi, Gliese 581 c - secondo pianeta del sistema planetario della nana rossa
Gliese 581 distante approssimativamente 20 anni luce dalla Terra - sembra
essere il miglior esempio di esopianeta di tipo terrestre orbitante nella zona
abitabile del proprio sistema.
Che cosa è la zona abitabile?
E’ una regione dello spazio le
cui condizioni favoriscono la
presenza della vita.
I parametri per definire abitabile
una zona dello spazio dipendono
dalla temperatura del pianeta,
massa, presenza di atmosfera,
e altri fattori correlati.
Come si va a caccia di esopianeti?
Al 2008, sono stati determinati sei metodi di osservazione indiretta dei
pianeti extrasolari. La maggior parte degli esopianeti conosciuti sono stati
scoperti con tecniche di questo tipo.
1) Astrometria: L'astrometria consiste nella misurazione precisa della posizione
di una stella nel cielo e nell'osservare in che modo questa posizione cambia
nell'arco del tempo. Se la stella ha un pianeta, allora l'influenza gravitazionale
del pianeta stesso causerà alla stella un leggero movimento circolare o
un'orbita ellittica attorno a un comune centro di massa.
2) Velocità radiali: Questo metodo è conosciuto anche col nome di metodo
Doppler. Le variazioni nella velocità con cui la stella si avvicina o si allontana
dalla Terra,possono far dedurre la presenza di un pianeta, a causa di
sbilanciamenti della linea spettrale della stella, in accordo con l'effetto Doppler.
3) Metodo del transito: Se un pianeta attraversa (o transita) di fronte alla propria
stella, allora è osservabile una riduzione della luminosità della stella eclissata.
L'ammontare della variazione dipende dalla dimensione del pianeta e della stella
stessa.
Come si va a caccia di esopianeti?
4) Microlente gravitazionale: L'effetto della lente gravitazionale avviene quando
i campi gravitazionali di due corpi celesti cooperano per focalizzare la luce di
una stella lontana.
5) Dischi circumstellari e protoplanetari: Le nubi di polveri circondano molte
stelle, e queste polveri possono essere individuate poiché in grado di assorbire la
luce stellare e riemetterla sotto forma di radiazione infrarossa. Analizzando
attentamente le nubi di polveri, è possibile individuare elementi che suggeriscono
la presenza di pianeti e/o protopianeti.
Possiamo noi cercare esopianeti
direttamente dal balcone di casa?
Certo che si!!!
Qualche mese fa l’astrofilo Giorgio Corfini con un newton da 114 mm e
il CCD autocostruito UAI ha contribuito alla scoperta dell’esopianeta HD 17156b.
Il risultato ottenuto conferma che con strumentazione amatoriale sia possibile
contribuire attivamente alla ricerca astronomica, specialmente nel campo così
attivo che è quello della ricerca dei pianeti extrasolari.
www.uai-ccd.com
www.114forever.it
Domande???
Grazie per la pazienza e per la presenza!
Alla prossima …
info
sito: www.adrambm.wordpress.com