03 Nov A spasso nell’Universo

Puntata del 3 novembre 2016

In quanti modi si può osservare l’Universo? Cosa possiamo vedere attraverso i telescopi e i satelliti? In questa puntata ci allontaneremo dalla nostra galassia spiegheremo cosa si intende con l’espressione Universo violento e come funziona il ciclo vitale delle stelle.

Una puntata tutta col naso all’insù, andiamo a spasso per l’universo con i nostri ospiti:

Amedeo Balbi, astrofisico – Università Tor Vergata, autore del libro “Dove sono tutti quanti?”, edito da Rizzoli, Marco Tavani, astrofisico alte energie – INAF, Adriano Fontana, astronomo INAF, Matteo Murgia, ricercatore INAF- Osservatorio Astronomico Cagliari.

L’Universo non è solo quello che possiamo osservare a occhio nudo o attraverso un potente telescopio, c’è una parte di Universo totalmente invisibile, che si rivela soltanto attraverso delle onde elettromagnetiche. Per vedere l’insieme di tutte le possibili frequenze delle radiazioni elettromagnetiche esiste in fisica uno strumento: lo spettro elettromagnetico.

“La varietà dell’Universo – spiega Adriano Fontana – appare a noi in tanti colori. La radiazione elettromagnetica si manifesta in tante forme, luce, microonde, raggi x: sono tutte manifestazioni diverse dello stesso fenomeno, ovvero delle onde elettromagnetiche. Possiamo immaginare le onde come le onde del mare e a seconda di quanto sono lunghe o corte hanno un nome diverso, ci interessano perché le ragioni per cui i corpi celesti emettono radiazioni sono diverse. Alcuni fenomeni emettono onde radio, altri corpi come ad esempio le stelle, emettono anche luce visibile”.

“Televisione, cellulari, trasmettono grazie alle onde radio – spiega Matteo Murgia – sono delle onde a dimensione umana comparabili cioè con le nostre dimensioni, ovvero onde che sono lunghe da uno a dieci metri, più ci si sposta verso destra nello spettro elettromagnetico più le dimensioni si riducono”.

Ma perché parliamo di onde radio e di raggi x, quale è la differenza, visto che si trovano entrambi sullo spettro elettromagnetico? Ce lo spiega Marco  Tavani

Che differenze ci sono tra i telescopi da Terra e i telescopi che si trovano nello Spazio come Hubble? Cosa ci consentono di vedere di diverso?

“Una gara continua tra lo spazio e la terra per l’osservazione dell’Universo. – spiega Fontana – Dallo Spazio non c’è l’ostacolo dell’atmosfera e sono visibili alcuni raggi che dalla Terra non sono visibili.  Anche se noi oggi riusciamo a vedere oggetti che sono miliardi di volte più deboli di quelli più deboli  che noi vediamo a occhio nudo:

“Le galassie più deboli che riusciamo ad osservare oggi sono deboli quanto la luce di una lucciola posata sulla superficie della luna.”

E per la rubrica Le Parole dello Spazio questa settimana scopriamo cosa vuol dire “Nebulosa”, dalla Valle Infernale di Dante a Galileo, che definì le nebulose, drappelli di stelle.

La puntata di “Nel mezzo del cammin” di Franco Nembrini dedicata al IV canto dell’Inferno.

Uno degli strumenti più importanti per l’osservazione dell’Universo è il telescopio spaziale Hubble, si trova in orbita terrestre bassa (circa 560 km di quota), è stato lanciato il 24 aprile 1990 con lo Space Shuttle Discovery ed è un progetto comune della NASA e dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA).

L’Hubble Deep Field invece, è un’immagine di una piccola regione nella costellazione dell’Orsa Maggiore, basata sui risultati di una serie di osservazioni del telescopio spaziale Hubble. Il campo è così piccolo che vi si trovano solo poche stelle della Via Lattea; quindi quasi tutti i 3000 oggetti dell’immagine sono galassie, alcune delle quali tra le più giovani e le più distanti conosciute. Rivelando un numero così grande di galassie molto giovani, l’HDF è diventata un’immagine caposaldo nello studio dell’universo primordiale

Quando parliamo di Universo le distanze sono enormi, i chilometri non bastano e l’unità di misura base è l’anno luce, anzi i cosmologi in realtà prendono in considerazione i miliardi di anni luce. Adrian Fartade ci spiega come calcolarlo:

A proposito di distanze e di tempo: “Guardando l’Universo e guardando sempre più lontano nello Spazio, si vedono oggetti che sono diversi da quelli più vicini a noi, questo vuol dire che l’Universo cambia, si evolve. Più guardiamo lontano, più riusciamo ad andare indietro nel tempo. L’Universo è in continua espansione – spiega Amedeo Balbi – e se mandiamo all’indietro il film dell’Universo vediamo un universo completamente diverso da quello che è oggi, lo vediamo contrarsi, la materia sempre più schiacciata e compatta, al suo interno materia e gas incandescente, molto caldo e addirittura possiamo vedere il segnale che viene proprio dalla sua nascita.

Quante forme hanno le Galassie?

Nell’HDF abbiamo visto che quasi tutti i 3000 oggetti presenti nell’immagine sono galassie, perché sono così importanti e perché anche la loro forma è importante negli studi astronomici? Ce lo spiega Matteo Murgia: “Le galassie sono i mattoni dell’Universo: in realtà non sono sistemi isolati, interagiscono tra di loro, sono soggette a urti o scontri ed è questo che sostanzialmente ne determina il loro destino e la loro forma. Tutte queste forme spettacolari che vediamo sono risultati ad esempio di fusioni, di eventi che durano miliardi di anni. Spesso immaginiamo le galassie come agglomerati di stelle, ma le stelle sono solo una parte della loro composizione, oltre le stelle le galassie hanno al loro interno gas diffusi, campi magnetici e una componente misteriosa che gli studiosi chiamano materia oscura”.

 

Un occhio poco allenato può confondere i corpi celesti dell’Hubble Deep Field credendo di avere davanti delle stelle: “Anche le stelle, come le galassie, sono diverse tra loro, hanno colori differenti – ci spiega Amedeo Balbi – le stelle in fondo sono oggetti abbastanza semplici. Si riesce facilmente a capire l’equilibrio e la struttura di una stella con pochi parametri: temperatura, massa e luminosità. Le stelle più calde sono quelle che bruciano più in fretta, sono quelle che nello schema corrispondono alla colorazione bianco azzurra”.

A proposito di stelle, sentiamo spesso parlare di supernova ma che cosa è: “Possiamo pensare a un rimbalzo – spiega Matteo Murgia – quando una stella è alla fine della sua vita quello che viene a mancare è la pressione esercitata dalle forze nucleari che contrasta la gravità. La gravità quindi prevale e il nucleo della stella inizia a contrarsi, mentre il nucleo si contrae gli strati esterni rimbalzano verso l’esterno in una esplosione che genera delle strutture spettacolari. L’esplosione causa un’onda d’urto, che possiamo pensare sferica e che ricorda molto quelle che possiamo osservare nelle esplosioni nucleari, il fronte d’urto è immenso e si propaga nel mezzo interstellare, ovvero la materia che circondava la stella morente.

“Il mezzo interstellare – continua Murgia – quello che noi potremmo pensare come il vuoto intorno alla stella, in realtà non è affatto vuoto, anzi, è abbastanza denso. E nell’interazione tra fronte d’urto e mezzo circostante si realizza un’accelerazione di particelle elementari: un processo estremamente importante che origina una componente presente nel mezzo della nostra galassia, ovvero il raggio cosmico, particelle ad altissima energia che colpiscono la terra costantemente generate proprio dalle supernovae.

Avete mai visto questa immagine della galassia Hercules A attiva nella costellazione di Ercole, distante due miliardi di anni luce dal Sistema Solare?

“È un’immagine straordinaria – commenta Murgia – formata dalla sovrapposizione di due immagini: una nell’ottico in cui possiamo ammirare la galassia composta da miliardi di stelle, se osservata invece nelle frequenze delle onde radio si vedono le due nubi rosse. Ciò che rende straordinaria quest’immagine sta proprio nella differenza della forma della galassia a seconda del mezzo con cui la si osserva: nell’ottico è ellittica, nel radio vediamo invece dei getti”

Che cosa origina questo fenomeno, questi enormi lobi di gas? “Queste strutture hanno circa dieci milioni di anni – spiega Murgia – sono relativamente giovani rispetto all’età delle galassie che si misura di solito in miliardi di anni. L’elemento davvero straordinario consiste nel fatto che queste strutture hanno origine in una regione di spazio estremamente piccola e tutta la potenza di questa radio sorgente deve essere stata originata in un volume di spazio estremamente piccolo, un dato davvero straordinario”.

“L’energia che genera questi fenomeni – spiega Tavani – è prodotta da un oggetto estremamente condensato, compatto, ma non può essere una semplice stella, né una super stelle, andando per esclusione questa energia non può che essere prodotta da buchi neri”.

Per studiare questi fenomeni, oltre ai telescopi da Terra, abbiamo inviato nello spazio dei satelliti che catturano raggi x e raggi gamma. Anche l’Italia ha trovato un suo posto nella corsa allo studio dell’Universo e nel 2007 ha inviato il satellite AGILE.

La galassia stessa, la nostra via Lattea – spiega Tavani – è continuamente sollecitata da raggi cosmici, pulsar, migliaia di oggetti e anche delle sorprese: ovvero oggetti che non sappiamo ancora identificare e l’Italia è in prima linea per dare risposte alle tante domande che l’Universo ci pone.

Ecco infine il video integrale della sigla finale: