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sabato 27 luglio 2019

#ViaLattea

Questa immagine straordinaria mostra nella maniera più assoluta le potenti energie in gioco nel centro della nostra Via Lattea. Ecco cosa riprende e perché è così straordinaria.

Questa zona della Via Lattea è completamente invisibile ai nostri occhi, anche con i più potenti telescopi, perché rimane nascosta dietro a nebulose che assorbono completamente la sua luce.
Fino a poco tempo fa per studiare quesa zona si usavano telescopi all'infrarosso: una parte dello spettro che riesce a penetrare queste nubi e a darci un'idea di cosa ci fosse al di là.
Ma questa immagine invece è stata ripresa dal nuovo radiotelescopio MeerKAT nel Sudafrica, ed è la prima immagine radio così dettagliata del centro della Via Lattea.

La dimensione della porzione di cielo ripresa è di circa 1° x 2°, più o meno la dimensione che potete coprire alzando un pollice al cielo, e riprende la zona attorno al buco nero Sgr A*.

Ma cosa ci mostra questa immagine in più di ciò che già conosciamo?
In realtà nulla, però ci dà un punto di vista del tutto nuovo sugli oggetti celesti immortalati, e con una risoluzione altissima.
Prima di tutto, ciò che vediamo non è luce, ma sono onde radio: onde con lunghezze molto più ampie della luce e che quindi non si fanno ostacolare dalle polveri sottili che intasano il centro della Via Lattea e che di fatto ci impediscono osservazioni precise e ad alta definizione.
Tutti i bagliori gialli che si vedono nell'immagine sono emessi da gas, ma le ragioni per la quali le diverse sorgenti le emettono sono molto diverse.
Alla fine di questa pagina trovate una immagine con le didascalie che vi aiutano a localizzare ciò di cui vi parleremo tra poco.

Le strutture circolare sulla sinistra sono causate da supernove, in gergo SNR: Supernova remnant o resti di supernova.
per apprendere nel dettaglio lo straordinario fenomeno delle supernove potete dare un occhio a questo approfondimento: Cosa sono le supernove e perché sono così importanti per l'uomo?

Ciò che avviene in questi casi è che il materiale espulso dalla supernova va a sbattere contro il gas dell'ambiente circostante, eccitandolo e illuminandolo sia nello spettro della luce visibile, sia, anzi ancora di più, nello spettro radio.
L'intensità del bagliore che vediamo dipende dalla quantità di gas eccitato.
Nella foto è possibile vedere una certa asimmetria nella bolla, dove il margine è più luminoso in alcuni punti rispetto ad altri. In generale questo avviene perché in quella direzione è presente più gas, e mentre si accumula emette più luce.
Queste due grosse bolle non sono gli unici resti di supernova nella foto, ma ce ne sono a decine. Questo ci fa capire che la zona centrale della Via Lattea è una zona molto attiva e ci sono state stelle molto massicce.

Il grosso bagliore che si vede nel centro della foto, è da attribuire a due oggetti distinti.
La "bolla" più a destra è il risultato dell'emissione da parte del famoso buco nero super massiccio Sgr A*: un oggetto distante 26 mila di anni luce con una massa pari a circa 4 milioni di masse solari.
La dimensione di Sgr A*, di cui nell'immagine vediamo solo l'emissione radio, è stimata attorno ai 26 milioni di km. Anche se questo numerone ci potrebbe sembrare enorme, in verità non è molto grande se pensiamo che la distanza minima tra la il Sole e Mercurio è di 46 milioni di km.
Nonostante si pensi sempre e solo a lui quando si parla di buco nero nel centro della Via Lattea, oggi sappiamo che Sgr A* non è l'unico buco nero che si trova li, ma ce ne sono centinaia!
Abbiamo parlato a fondo di questi numerosi buchi neri in questo nostro articolo: Centinaia di buchi neri nel cuore della Via Lattea

Le onde radio che vediamo essere emesse da Sgr A* proviene dal materiale che sta risucchiando nel suo vortice, e che alle velocità estreme con la quale si muovono emettono radiazioni.

Sulla sinistra di Sgr A* c'è una striscia molto brillante, che si snoda dall'alto al basso.
La sorgente di questa struttura così strana è costituita da dei filamenti paralleli di gas, disposti ad arco che avvolgono un ammasso stellare molto denso e popolato: l'Arches Cluster.
Anche questo oggetto è invisibile ai telescopi a causa delle nubi interstellari che si trovano tra noi e il nucleo della Via Lattea, e fino a questo momento avevamo le sue immagini grazie ad osservazioni e fotografie nella banda dell'infrarosso.
Tempo fa a questo link westerlund-1, le stelle più massicce della galassia sono qui abbiamo parlato dell'ammasso stellare Westerlund 1, che gode del primato di ammasso con le stelle più massicce della Via Lattea.
L'Arches Cluster invece gode di un altro primato: è l'ammasso aperto più denso della nostra galassia.
Sul suo diametro non ci sono certezze ma le stime parlano di circa 4 anni luce, e al suo interno ci sono circa un migliaio di stelle, tra le quali un centinaio hanno masse che vanno oltre le 20 masse solari.
Avete capito bene, in uno spazio grande come quello tra il sole e la stella a noi più vicina (alpha centauri), ci sarebbero un centinaio di stelle con masse 20 volte quella del sole ed un migliaio di altre stelle più piccole!!
Questo dovrebbe bastare per darvi un idea di quali possano essere le radiazioni emesse dal "piccolo" Arches Cluster. E' chiaro quindi il motivo per la quale risulta così estremamente luminoso nell'immagine radio.

Spostandoci ancora più a sinistra dell'Arches Cluster ci sono altre due bolle molto luminose.
Questa volta non si tratta di buchi neri super massicci, supernove, o mostri del genere... ma semplicemente di nebulose diffuse estremamente dense e grandi.
Ricordiamo che stiamo parlando di una zona della Via Lattea dove gas e materiale costitutivo non mancano, siamo nel luogo più denso di una galassia, dove in origine c'era la concentrazione maggiore di gas primordiale. E questo spiega perché queste due nebulose siano tra le più dense della Via Lattea.
Si tratta di SGR B1 e SGR B2, ognuna grande quasi 150 anni luce.
La loro densità media è di 1.000 atomi di idrogeno in 1 centimetro cubo, cioè 40 volte più densa della media delle altre nebulose presenti nella Via Lattea.
Qui stanno nascendo centinaia di nuove stelle, una vera e propria fucina interstellare.
Per capire meglio cosa sono questi oggetti che sono tutto tranne che banali, potete andare a questo nostro approfondimento nebulose diffuse, ricordi dell'universo primortdiale

Tutto quello che abbiamo visto fino a qua è straordinario per la potenza delle emissioni radio che rivela.
Ma ci sono dei dettagli, che qualcuno di voi avrà già scorto, che non hanno nulla a che fare con potenze estreme, e sono tutti quei filamenti che si snodano dall'alto al basso in quasi tutta l'area dell'immagine.
Nelle prime immagini scattate nell'infrarosso si pensava che queste strutture fossero composte da polvere allineata al campo magnetico della Via Lattea.
Ma poi nei primi anni 2000 sono state scattate immagini migliori e oggi sappiamo che non sono tutte allineate con il campo magnetico.
Sono invece allineate con regioni nebulari ad alta formazione stellare: globuli di bock, dove stanno nascendo centinaia di nuove stelle.
I globuli di bocksono oggetti molto interessanti e ne abbiamo parlato approfonditamente qua: Cosa sono i globuli di bock.
Questi veri e propri vivai stellari hanno campi magnetici molto forti, che nelle onde radio spiccano dando luogo a questi filamenti che sembrano quasi errori o "strisciate sulla pellicola" (anche se di pellicola non si tratta).
Questi filamenti sono enormi: sono lunghi fino a 100 anni luce, e larghi solo pochi anni luce.

Nonostante il centro galattico sia piuttosto caotico, disordinato e difficile da studiare a causa delle nebulose che ne bloccano la luce, questa immagine nelle onde radio ce ne ha dato una visione dettagliatissima e molto più chiara di quanto abbiamo avuto fino ad ora nell'infrarosso.
Nelle prossime notti estive in cui guarderete il cuore della Via Lattea in direzione del Sagittario, dalle spiagge italiane o da qualche isola spagnola o greca, ricordatevi di questa immagine e degli oggetti straordinari che ci sono in quel quadrante galattico, davanti ai vostri occhi, ma che i vostri occhi non riescono a scorgere.

E se non sapete dove guardare, seguite questo link: Cosa vediamo della Via Lattea?



martedì 2 luglio 2019

#SistemaSolare #Terra #ViaLattea

Quanto veloci siamo da fermi?


Anche quando pensiamo di essere fermi, in realtà nel vasto universo che ci circonda ci stiamo muovendo. A quale velocità?

Probabilmente in questo momento siete comodamente seduti su un divano con un cellulare in mano, oppure ad una scrivania davanti ad un computer, e siete fermi.
Oppure siete su pullman, e state andando o tornando dal lavoro, e il pullman potrebbe muoversi a.... diciamo 50 o 60 km/h.
O magari può essere che stiate leggendo magnitudine-assoluta su un treno, un treno che si muove a... 100 km/h ? 150?
Beh, in tutti questi casi sappiate che siete praticamente fermi, perché queste velocità non sono nulla rispetto a quelle che veramente sopportiamo in giro per l'Universo.

Iniziamo dai movimenti rispetto ai punti più prossimi a noi, ma tenete sempre presente che ogni movimento è tale soltanto se paragonato ad un punto di riferimento.
Per esempio possiamo chiederci a quanto viaggia un treno rispetto al nostro punto di osservazione, oppure a che velocità si muove la Terra rispetto al Sole, o rispetto ad un'altra stella.

Detto questo, la vostra poltrona, o il vostro treno, sono appoggiati ad un pianeta che ruota su se stesso ad una velocità lineare di 1600 km/h all'equatore.
A mano a mano che ci allontaniamo dall'equatore, questa velocità diminuisce, fino ad azzerarsi in prossimità dei poli geografici.
Quindi per noi in Italia possiamo dire che la velocità con qui ruotiamo intorno alla Terra è di circa 800km/h
A questa velocità il vostro treno andrebbe da Milano a Napoli in un ora invece che in 7! (senza fermate ovviamente)
Ma nonostante ciò, siamo ancora molto lenti.

Ed oltre a ruotare sul proprio asse, la Terra in un anno compie anche un'intera orbita attorno al Sole.
E noi ovviamente orbitiamo con lei. Questo giro attorno al sole ci fa percorrere ogni circa 970 milioni di km alla velocità di 107.000 km/h
In poche parole percorriamo una distanza pari a 76.000 volte il giro del mondo, ad una velocità che ci porterebbe da San Francisco a Washington in 3 minuti.
Il vostro treno a questa velocità andrebbe da Milano a Napoli in 27 secondi!!

Ma tenetevi forte, perché stiamo solo iniziando ad accelerare un po...

All'interno della Via Lattea le stelle si muovono compiendo un orbita attorno al centro galattica.
Ma non lo fanno in maniera ordinata, bensì in maniera caotica a quasi casuale.
Anche il Sole si muove attraverso un gruppo di stelle locali a cui appartengono ad esempio anche alfa centauri, Arturo e Vega.
E proprio Vega, nella costellazione della Lyra, sembra tracciare la direzione del Sole e del Sistema Solare, che si stanno spostando verso di lei trascinando la Terra ad una velocità di 70.000 km/h. Un po più lentamente di quanto giriamo attorno al Sole, ma se sommiamo le velocità iniziamo ad andare davvero veloci!

Ma il bello deve ancora venire. L'ebbrezza della velocità arriva adesso. Una velocità che fa sembrare fermo tutto quello di cui abbiamo parlato finora.

E' la velocità con la quale il Sole ci trascina sulla sua orbita attorno alla Via Lattea.
Questo viaggio dura 225 milioni di anni: è il così detto anno galattico.
Per compierlo il Sole e la Terra si muovono ad una velocità straordinaria di circa 800.000 km/h!
Già, è proprio così, il vostro treno farebbe Milano-Napoli in 3,6 secondi!

Da tutto questo emerge che ci muoviamo nell'universo a velocità incredibili, ma se facciamo due conti si capisce che da quando il Sole si è formato sono passati soltanto 20 anni galattici. Questo significa che il Sole ha orbitato soltanto 20 volte attorno alla Via Lattea. E da quando è comparso il primo ominide sulla Terra abbiamo percorso una frazione veramente piccola di questo viaggio.



martedì 18 giugno 2019

#Stelle #ViaLattea

Nuove osservazioni hanno ridisegnato i confini della Via Lattea nello spazio. Quanto è grande quindi la Via Lattea? e come facciamo a dirlo?

Fino a poco tempo fa la comunità scientifica concordava su una dimensione della Via Lattea per un diametro di circa 160.000 anni luce.

Oggi nuove osservazioni spingono ancora più in la questa stima.
Stiamo parlando nello specifico della zona con maggiore rapporto dimensione/densità di stelle, cioè del diametro del disco della Via Lattea.
Una galassia a spirare come la nostra è infatti composta da diverse regioni distinte, che ne determinano la morfologia e la forma caratteristica che siamo abituati a vedere nelle foto del telescopio spaziale Hubble.
Abbiamo parlato nel dettaglio di queste regioni al link: morfologia della Via Lattea

Il disco è quella parte della galassia composta dalle spirali, che si sviluppa dal nucleo e arriva fino alle punte più estreme delle spirali.
Più avanti in questo articolo vi faremo anche capire come trovare nel cielo questa zona della Via Lattea.

Ma tornando alle dimensioni, come misuriamo il diametro della Via Lattea dato che viviamo al suo interno?
Fino a poco tempo fa il metodo di misurazione usato era prevalentemente quello delle "candele cosmiche".
Questo metodo si basa sul principio che alcuni oggetti cosmici hanno una luminosità (Magnitudine assoluta) ben precisa. Un esempio sono le stelle Cefeidi.
Conoscere la luminosità assoluta di queste stelle ci consente di misurare la loro distanza.
Per fare un paragone, sapendo quanto è luminosa una torcia posta a 10 metri di distanza da noi, e in che modo la luminosità cambia sulle distanze, possiamo calcolare dove si trova determinando quanta luminosità perde la torcia quando la vediamo in un dato punto lontano da noi.

Quindi, una volta valutata la luminosità apparente di una stella Cefeide, è possibile calcolare la sua distanza, e se si trovano verso una spirale, possiamo calcolare quanto si allontana la spirale dal centro galattico.
Ma questo metodo presenta dei limiti, perché se non ci sono candele cosmiche sul margine estremo del disco, non abbiamo una misura precisa di quel punto.

Ecco perché questa volta gli astronomi hanno usato un metodo basato sulla composizione delle stelle.
Per stimare la dimensione del disco della Via Lattea sono state osservate centinaia di stelle sul piano galattico e sono stati studiati i loro spettri.
Lo spettro di una stella rappresenta la scomposizione della sua luce in diversi colori.
Analizzando questi colori si arriva a capire quali elementi sono presenti all'interno di una stella.

Ora, quando guardiamo una stella in direzione del disco della Via Lattea, facciamo molta fatica a capire se questa si trova nel disco oppure no, per ragioni prospettiche, nell'alone. (per sapere cos'è l'alone vedi link sopra)
Ma sappiamo però che tutte le stelle del disco hanno una metallicità molto simile, cioè i loro spettri mostrano una quantità di metalli molto simili tra loro.
Questo è dovuto principalmente alla loro età e alla loro generazione.

Ciò che ha ridefinito i confini della Via Latteo sono state le osservazioni spettrali di alcune centinaia di piccole stelle, molto lontane rispetto al vecchio limite del disco, che però hanno la stessa composizione delle stelle notoriamente presenti nel disco.
La conclusione è che quasi sicuramente queste stelle non si trovino spaiate nell'alone ma siano ancora all'interno del disco galattico, in una zona estremamente remota.
Queste nuove misurazioni portano le dimensioni del diametro del disco a 200.000 anni luce: 40.000 anni luce più grande di quanto si pensasse prima.
Per fare un paragone con la posizione del Sole, che come sappiamo è piuttosto periferico rispetto al centro della Via Lattea, le stelle del disco appena scoperte si trovano circa tre volte più lontane.

E non è tutto, è probabile che ci siano altre stelle del disco ancora più lontane, fino a quattro volte più in là rispetto al sole.
Le prossime volte che guarderete la Via Lattea in direzione dei bracci esterni che si vedono nelle costellazioni del Cefeo, di Cassiopea, o di Orione, sappiate che il vostro sguardo sta guardando vero i margini esterni della nostra galassia, e che ci sono stelle molto deboli, che sicuramente non vedrete ad occhio nudo, ma che sono proprio sui confini galattici!
Questo link ti può aiutare a capire cosa vediamo guardando la Via Lattea nel cielo: Cosa vediamo della Via Lattea?



lunedì 25 febbraio 2019

#Nebulose #Stelle #ViaLattea
Molte nebulose planetarie bipolari della Via Lattea sono orientate nella stessa direzione. Questa straordinaria assomiglianza sembra non essere una coincidenza e apre la strada a nuove scoperte sulla nostra Galassia.
Facciamo prima un passo indietro,
Su cosa siano le nebulose planetarie e come si siano formate, abbiamo già parlato approfonditamente qui:

Le nebulose planetarie bipolari. sono però delle nebulose planetarie molto particolari.
Si perché i membri di questa famiglia di nebulose planetarie appaioni ai telescopi come bellissime farfalle colorate, con due bolle che si allontanando dalla stella centrale come se fossero due ali aperte.
Le nebulose planetarie bipolari sono quasi sicuramente originate da sistemi binari, cioè da una stella che ha una o più stelle che le orbitano attorno.

In un ambiente stellare di questo tipo, il materiale espulso dalla stella madre viene dirottato e "appiattito" lungo il piano di rotazione del sistema binario. Sul piano cioè "sopra alla quale si muove" la stella compagna.
Questo avviene ovviamente grazie all'effetto gravitazionale che ha la compagna sul sistema.
A mano a mano che il materiale stellare si allontana, subisce quindi anche una torsione e si affievolisce sempre di più.
Di contro, il materiale che viene invece attratto dalla stella compagna, si incanala nel suo capo magnetico e viene espulso ad alta velocità lungo le linee dei poli magnetici, dando origine alle "ali della farfalla"
Sicuramente il video qui sotto spiega meglio di tante parole il fenomeno.
Siamo abbastanza certi del contributo fondamentale giocato dai sistemi stellari binari nella formazione delle nebulose planetarie bipolari perché in molte di queste sono state osservate stelle compagne molto vicine alla stella che ha dato origine alla nebulosa stessa.

Ora, la cosa davvero interessante e stravagante è che le nebulose planetarie bipolari nei pressi del bulbo della nostra Via Lattea, sono tutte allineate nella stessa direzione.
Proprio così, moltissime di queste farfalle sembrano avere le loro lunghe "ali" allineate lungo il piano della Via Lattea. Questo indicherebbe che i poli magnetici dei sistemi sarebbero allineati (o quasi) al piano galattico, e che il l'intero sistema ruota in maniera perpendicolare al piano stesso.
In poche parole questi sistemi stellari sembrano essere sdraiati sul piano galattico della Via Lattea!
Questo è un fatto sorprendente se pensiamo che ogni stella ha la sua storia, la sue variazioni di composizione, ed il suo vicinato.

Questo allineamento indica sicuramente qualcosa di bizzarro nei sistemi stellari all'interno del bulbo galattico.
Affinché si allineino nel modo in cui vediamo, i sistemi stellari che formano queste nebulose dovrebbero ruotare perpendicolarmente alle nubi interstellari da cui si sono formate.

Mentre sappiamo come le proprietà delle stelle madri siano fondamentali per i colori e le forme di queste nebulose, siamo ancora lontani dal dare una motivazione a questa nuova scoperta.
Oltre alle complesse caratteristiche stellari che portano alla formazione delle nebulose planetarie, ci sono probabilmente anche fattori collegabili alla Via Lattea nel suo complesso.
Per esempio l'intero bulbo, o rigonfiamento centrale, ruota intorno al centro galattico.
Questo rigonfiamento potrebbe avere un grande influenza sui campi magnetici della Via Lattea e di conseguenza su tutti i corpi che in essa dimorano.

Gli astronomi suggeriscono che il comportamento ordinato delle nebulose planetarie bipolari potrebbe essere stato causato dalla presenza di campi magnetici ancora più forti nell'epoca in cui il rigonfiamento si è formato.
In pratica il forte campo magnetico del bulbo potrebbe aver ruotato e "sdraiato" le stelle che si trovano in quella zona.
Si sa ancora molto poco sull'origine e le caratteristiche si campi magnetici galattici, quindi non è chiaro come si siano evoluti nel tempo. Ma lo studio delle nebulose bipolari potrebbe chiarirci molti aspetti sulla loro presenza.

Un altro fatto degno di nota è che solamente le nebulose bipolari nei pressi del bulbo hanno lo stesso orientamento.
Quelle invece più lontane, ad esempio nel nostro circondario galattico, non si allineano nello stesso modo ordinato.
Questo potrebbe indicare che i campi magnetici della Via Lattea primordiale siano stati molto più forti di quanto non lo siano stati nel nostro vicinato.

Gli astronomi avevano già un vago presentimento di questa differenza, non a caso ritengono che la nostra zona galattica sia la più adatta anche per lo sviluppo e il perdurare della vita.
Probabilmente, se la Terra avesse orbitato attorno ad una stella presente nel bulbo della Via Lattea, oggi la vita non ci sarebbe, o sarebbe molto diversa da come la vediamo.
E se invece il Sole fosse stato ai margini della Via Lattea? Potete scoprirlo qui: Come sarebbe il Sistema Solare se fosse più vicino ai margini della Via Lattea
Non ci resta che esser contenti del luogo in cui il Sole e la Terra si sono sviluppati, perché a quanto pare in altre zone della Via Lattea il "clima interstellare" sembra essere più ostico di quello nel nostro quartiere galattio.

Non ne siete ancora convinti? Provate a dare un occhiata a questo articolo: centinaia di buchi neri nel cuore della Via Lattea


domenica 18 novembre 2018

#bestOf2018 #Stelle #StelleDiNeutroni #Supernovae #ViaLattea
Stelle estremamente massicce, esplosioni visibili a milioni di anni luce, e poi? carcasse cosmiche che sfidano le leggi della materia. Ecco cosa sono le stelle di neutroni e come diventano pulsar.

Le stelle di neutroni sono in realtà stelle morte. Carcasse che sfidano le leggi della materia.
Si formano quando una stella massiccia collassa per poi esplodere in un supernova. Durante il collasso che avviene subito prima dell'esplosione, la pressione alla quale è sottoposta la materia è così immensa che i protoni e gli elettroni si schiacciano e si fondono, trasformandosi in neutroni.
Ovviamente l'energia rilasciata da questo fenomeno è altissima, ed è per questo che le supernove sono fenomeni potentissimi e luminosissimi.
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Per fare un passo in dietro e capire passo passo come esplode una supernova, vi invitiamo a leggere: Come nascono le supernove e perché sono così importanti per l'uomo
Le stelle di neutroni risultanti da questo collasso sono gli oggetti più densi conosciuti, dopo i buchi neri ovviamente.
Sono stelle con la massa di un Sole, ma compressa fino alle dimensioni di una città.
Qui iniziano le frasi fatte che sicuramente avrete già letto in giro su internet: hanno un diametro di circa 20 chilometri, un cucchiaio del loro materiale peserebbe tanto quanto una montagna e la gravità sulla superficie è circa 2 miliardi di volte più forte della gravità sulla Terra. E anche il campo magnetico non scherza, è milioni di volte più forte di quello del Sole.

Detto questo, come è fatta veramente una stella di neutroni?
Se potessimo affettare una stella di neutroni ci accorgeremmo che non é per niente omogenea, o per lo meno questa è la teoria.
Le stelle di neutroni sono fatte da una crosta e da un nucleo.
La crosta è composta da da uno strato esterno di poche centinaia di metri, composta da un miscuglio molto compatto di nuclei atomici (protoni e neutroni) ed elettroni liberi, cioè elettroni che si muovono indipendentemente e non sono legati al nucleo di un atomo.
La densità qui è talmente alta che non si può più parlare di atomi. In un centimetro cubo di questo strato di crosta si trova una tonnellata di materia.

Sotto a questo strato troviamo la crosta interna, spessa circa un paio di chilometri e più densa dello strato sopra.
Nella crosta interna oltre agli elettroni liberi iniziamo a trovare anche neutroni liberi.

Scendendo ancora più verso l'interno troviamo il nucleo.
Questa zona è il cuore della stella di neutroni ed ha un diametro di circa 10 / 13 km.
La parte esterna del nucleo di una stella di neutroni è molto probabilmente liquido. Qui la pressione alla quale è sottoposta la materia è davvero altissima ed è proprio qua che i neutroni prendono la scena: più del 90% del nucleo esterno è composto da neutroni.
Gli atomi come li conosciamo non riescono più a resistere. Nemmeno i loro nuclei mantengono più le caratteristiche atomiche alla quale siamo abituati.
In questa sfera liquida di circa 10 km di diametro esistono quasi solamente neutroni!

Ma non è finita qua.
Superati i primi 10 km di profondità all'interno del nucleo, e cioè negli ultimi 2 / 3 km, la pressione e la forza di gravità sono talmente alte che gli astrofisici fanno davvero fatica a capire in che stato possa essere la materia.
Questo punto delimita l'inizio del nucleo interno della stella di neutroni.
Qui le particelle elementari si comportano in modo imprevedibile. Il nucleo interno delle stelle di neutroni è il punto più denso dell'universo osservabile. La densità raggiunge probabilmente valori di circa un miliardo di tonnellate per centimetro cubo!
La maggior parte dei fisici concorda sul fatto che nel cuore delle stelle di neutroni ci sia il plasma di quark e gluoni.
Questo brodo di particelle subatomiche può esistere solo a temperature o densità altissime.
Nei primi millisecondi dopo il Big Bang l'universo era talmente caldo da essere permeato di questo plasma. Situazione che è andata via via raffreddandosi creando i primi atomi.
Nel nucleo più interno delle stelle di neutroni potrebbe esserci abbastanza pressione da creare lo stesso plasma!

Cosa centra tutto ciò con le pulsar?
Le pulsar altro non sono che stelle di neutroni con un piano rotatorio molto particolare.
Tutte le stelle di neutroni sono in realtà anche delle pulsar. Ma ciò che le fa diventare pulsar ai nostri occhi è l'inclinazione del loro asse rispetto al nostro punto di osservazione.

Ma ci manca un aspetto essenziale.
Abbiamo detto prima che una stella di neutroni deriva da una stella molto grande, il cui diametro è di qualche milione di chilometri.
Dopo l'esplosione ed il collasso, la stella di neutroni risultante mantiene il momento angolare della sua progenitrice. Peccato però che il suo diametro sia passato da qualche milione di chilometri a poco più di 10.
Questo ha un'effetto potentissimo sulla sua velocità di rotazione che può raggiungere i 700 giri al secondo o più.

Per comprendere meglio questo fenomeno vi invitiamo a guardare questo simpatico video su youtube: il momento angolare

E' semplice intuire quanta energia possa avere un oggetto che ruota così velocemente.
Una parte di questa enorme energia viene rilascia attraverso il forte campo magnetico che avvolge la stella. E il risultato è un fascio costante e potente di energia che viene espulso dai poli del campo magnetico della stella di neutroni.
Benissimo, proprio questo fascio rende le stelle di neutroni anche delle pulsar.
In base all'inclinazione che ha l'asse di rotazione della stella di neutroni ed alla sua velocità, il fascio avrà per noi sulla Terra una intermittenza diversa.
Il video sotto aiuta a comprendere il fenomeno.



Considerata la velocità con la quale ruotano le stelle di neutroni, potete farvi un'idea di quanto velocemente possa "lampeggiare" una pulsar.
Ci sono pulsar che emettono impulsi 1 volta al secondo. Altre, 30 volte al secondo e così via fino ad arrivare a pulsar che emettono impulsi a centinaia di volte al secondo.

Qui sotto vi facciamo ascoltare alcune straordinarie registrazioni fatte dai radiotelescopi.

Ma questa rotazione è destinata piano piano a rallentare. E' un serpente che si morde la coda, più la stella ruota velocemente e più energia disperde. Più energia disperde e prima terminerà la sua rotazione. Si parla comunque di decine milioni di anni.
Un'altra causa che determina il rallentamento di una pulsar è legata al suo raffreddamento.
Mentre una stella di neutroni si raffredda, il suo interno inizia a diventare sempre più "superfluido".
Il superfluido è uno stato della materia che si comporta come un fluido, ma senza l'attrito o la "viscosità" del fluido.
Anche questo cambiamento di stato influenza gradualmente il modo in cui la rotazione della stella rallenta.

Le pulsar sono oggetti straordinari, fari cosmici con ritmi secolari. Oggi ne conosciamo più di 2.000 ed il numero cresce sempre di più. Sono un esempio di quanto l'universo possa stupirci con le sue straordinarie stranezze.
Pulsar PSR B0329+54. Questa è una pulsar classica che pulsa con un periodo di 0,7 secondi ascolta
Pulsar PSR B0833-45. Questa pulsar si trova al centro della nebuloso Vela. Costituita dai detriti dell'esplosione di circa 10.000 anni fa. Questa pulsar ha un periodo di 89 millisecondi e ruota 11 volte al secondo.ascolta
Pulsar PSR B0531 + 21. E' sicuramente la pulsar più famosa perché si trova al centro della nebulosa del granchio: M1. Ruota circa 30 volte al secondo.ascolta
Pulsar PSR J0437-4715. Questa è una pulsar millisecondo che ruota circa 174 volte al secondo.ascolta
Pulsar PSR B1937 + 21. E' la pulsar più veloce conosciuta. Ruota con un periodo di 0,00155780644887275 secondi, cioè o circa 642 volte al secondo. La superficie di questa stella si muove a circa 1/7 della velocità della luce e illustra le enormi forze gravitazionali che impediscono il suo allontanarsi a causa delle immense forze centrifughe.ascolta

domenica 4 novembre 2018

#bestOf2018 #Galassie #Stelle #ViaLattea

La seconda vita della Via Lattea


Oggi, dopo 13,5 miliardi di anni dalla sua nascita, la Via Lattea sta vivendo la sua seconda giovinezza. Dopo un periodo in cui il tasso di formazione stellare è stata molto limitato, la Via Lattea ha iniziato una seconda vita, riprendendo la formare di stelle.

La Via Lattea è la nostra galassia. In questo sito abbiamo parlati di come la vediamo, di come è fatta, di quanto "pesa" e di molti altri suoi aspetti.
Scopri qui tutti questi approfondimenti: La Via Lattea
Oggi aggiungiamo un altro tassello a questo disegno che riprende la nostra galassia in tutto il suo splendore: la sua seconda vita.
Secondo le ultime ricerche infatti, oggi stiamo vivendo in una seconda vita per la Via Lattea.

Ma iniziamo dall'inizio.
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La Via Lattea è una galassia molto vecchia: con i suoi 13,51 miliardi di anni si è formata assieme alle prime galassie dell'universo.
Ha quindi avuto tutto il tempo per evolversi e diventare come gli astrofisici ce la descrivono oggi: una galassia a spirale barrata.
Quello che vediamo oggi, e che vediamo in moltissime altre galassie simili, è il risultato della formazione di miliardi di stelle, nate dall'enorme bolla di gas che costituiva l'embrione primordiale della Via Lattea.
Le innumerevoli stelle che vediamo nel cielo, la striscia bianca che solca i cieli estivi, le splendide nebulose che vediamo nelle foto di Hubble, gli ammassi globulari e quelli aperti: proviene tutto da una delle tante sacche di gas nate dal Big Bang e dell'inflazione.

Le onde d'urto generate dalle prime esplosioni di supernove, che all'inizio della vita della Via Lattea erano numerose, hanno sicuramente aiutato l'intensa formazione stellare dei primi anni (miliardi) della nostra galassia.
Un altro fattore che ha aiutato la formazione delle stelle che vediamo oggi è sicuramente stato lo scontro con piccole galassie satelliti primordiali. Queste piccole galassie hanno creato delle "maree" nei gas della Via Lattea, comprimendoli e innescando le scintille per la formazione di altre stelle.
Tutto questo ha costituito un'era molto frizzante per la nostra galassia.

Oggi gli astrofisici sono abbastanza sicuri che dopo questa era di estrema attività, ci sia stato un periodo dormiente durato due miliardi di anni in cui il tasso di formazione stellare è diminuito notevolmente.

Ora però la tendenza sembra essersi di nuovo invertita e il tasso di formazione stellare è di nuovo in aumento. Praticamente nella Via Lattea stanno ancora nascendo centinaia di milioni di stelle, impedendo alla nostra galassia di diventare sempre più buia e di trasformarsi in un bacino di stelle vecchie e morenti.

Ma cosa si nasconde dietro a questa variazione del tasso di formazione stellare?
La risposta si annida in un fenomeno galattico chiamato "accrescimento da flusso freddo" e nel concetto si "sviluppo galattico a due stadi".

In breve lo scenario è questo.
Tra le galassie troviamo i così detti filamenti galattici: enormi nubi di gas ad alta temperatura, residui ancora immacolati della materia formatasi dopo il big bang e l'inflazione. I margini di questi enormi filamenti sono più freddi rispetto alle altre zone e riescono a penetrare nelle galassie.
Trovi un approfondimento molto interessante sui filamenti galattici a questo link.
Questo flusso freddo non costituisce solo carburante per nuove stelle, ma con l'attrito e la pressione che genera sui gas che già si trovano nella galassia, danno il via all'addensamento necessario ad accendere la formazione stellare.

A questo punto entra in gioco lo sviluppo a due stadi.
Le stelle che popolano le galassie molto giovani sono stelle molto grosse, molto luminose e molto energetiche.
Queste tipo di stelle purtroppo hanno una vita molto breve ed una more violenta: diventano supernovae.
Quando all'interno di una galassia molto giovane le stelle iniziano ad esplodere in supernove, lo shock e le onde d'urto scaldano i gas galattici circostanti bloccando il flusso freddo in entrata.

Ecco che a questo punto la formazione stellare diminuisce drasticamente e la galassia entra in uno stato "dormiente".
In alcuni casi questo periodo segna l'inizio della morte della galassia, i cui gas non riescono più ad accendere stelle e quindi si spengono pian piano diventando galassie oscure.
Ma nella maggior parte dei casi, come è successo alla Via Lattea, questa fase termina quando diminuiscono le esplosioni di supernovae.
A questo punto il gas freddo presente nei bordi dei filamenti ricomincia a fluire dentro la galassia dando il via a nuove formazioni stellari dalle ceneri delle supernovae esplose. Ecco che ha inizio un secondo stadio evolutivo.

E, come diciamo dall'inizio di questo articolo, anche la Via Lattea sta vivendo questa seconda vita.
La storia della Via Lattea può essere analizzata osservando le composizioni elementali delle sue stelle, che sono il risultato della composizione del gas da cui sono formate.
Osservando le stelle della Via Lattea, ci si accorge che possono essere divise in due gruppi con composizioni chimiche diverse.
Un gruppo è costituito da stelle ricche di elementi come ossigeno, magnesio e silicio, detti anche elementi alfa.
Mentre nell'altro gruppo c'è una grande abbondanza di ferro.

Ecco quindi dimostrato che la Via Lattea è nata quando i flussi di gas freddo si sono intensificati verso quello che era la nostra proto galassia, portando alla formazione della prima generazione di stelle.
Questo gas conteneva elementi alfa, prodotti anche da supernova di tipo II: Stelle molto massicce, nate ai primordi dell'universo, che al termine della loro breve ma intensa vita subiscono un collasso del nucleo per poi esplodere rilasciando questi elementi nel mezzo intergalattico.
Questo ha portato alla prima generazione di stelle ricche di elementi alfa.

Poi, circa 7 miliardi di anni fa, la formazione stellare ha subito uno stop, fino a circa 5 miliardi di anni fa, quando hanno iniziato ad apparire un alto numero di supernove di tipo 1A, causate da sistemi binari in cui una nana bianca attira a se il materiale dal suo compagno.
Queste esplosioni hanno iniettato il ferro nel gas intergalattico e ne hanno modificato la composizione elementare.
Nel corso del tempo, questo gas intergalattico ha iniziato a raffreddarsi e ha iniziato a rifluire all'interno della galassia portando alla formazione di una seconda generazione di stelle.
Il Sole stesso, è ricco di ferro ed appartiene a questa generazione di stelle.
Puoi approfondire in dettaglio cosa porta all'esplosione di supernove in questo nostro approfondimento: Cosa sono le supernove e perché sono così importanti per l'uomo