Le nebulose oscure

Perché le nebulose oscure sono così nere e gelide? e sono davvero così buie? come sarebbe attraversarle? Le nebulose oscure sono nubi interstellari che contengono un'alta concentrazione di polvere.
Hanno masse che arrivano anche al milione di masse solari, e si estendono per centinaia di anni luce.
Se il Sistema Solare fosse all’interno di una nebulosa oscura, occuperebbe meno di un centesimo delle sue dimensioni.
La nebulosa oscura più famosa, La Testa di Cavallo nella costellazione di Orione, è lunga appena 4 anni luce e alta 3. Vuol dire che è lunga circa 250.000 volte la distanza Sole- Terra e circa 7.200 volte la distanza media Sole-Plutone.

Le nebulose oscure sono per lo più composte da carbonio e idrogeno molecolare, cioè una particolare molecola costituita da 2 atomi di idrogeno che condividono gli elettroni.
In quantità minori contengono anche molecole di acqua, ammoniaca, alcool etilico, e persino zucchero e aminoacidi.
La densità di queste molecole è molto alta rispetto allo spazio interstellare vuoto: si va dalle 100 alle 300 molecole per centimetro cubo.
E’ vero, si potrebbe pensare che esistono ambienti molto più densi, nell’atmosfera terrestre ad esempio ci sono circa 27 miliardi di miliardi di molecole per centimetro cubo, Su Giove ce ne sono 6 miliardi di miliardi per centimetro cubo.
Ma nello spazio interstellare ci sono poche decine di atomi (non molecole) per centimetro cubo.

Le nebulose oscure sono anche ambienti gelidi, in cui la temperatura va dai -170°C ai -260°C, temperature prossime allo 0 assoluto che è di -273°C.

Ma come facciamo a vederle? e perché sono così scure e così fredde?

Perché vediamo le nebulose oscure?

Le nebulose oscure si presentano a noi grazie a tre scenari.
Il più frequente, e forse meno spettacolare, è quello in cui la nebulosa oscura si staglia tra noi e un campo stellare di fondo.
In questo caso la nebulosa impedisce alla luce visibile delle stelle di raggiungerci.
E’ il caso delle nebulose oscure che si scagliano tra noi e il centro della nostra galassia e che danno il caratteristico segno nero nelle foto a largo campo della Via Lattea.

Un altro scenario è quello in cui la nebulosa oscura si trova tra noi e una luminosa nebulosa ad emissione, filtrando quindi una parte della luce proveniente dalla nebulosa retrostante. L'ultimo scenario è quello in cui la nebulosa oscura si trova all’interno di una nebulosa ad emissione. Spesso in questi casi parte della nebulosa luminosa ha iniziato ad addensarsi più delle zone circostanti filtrando la luce. La fase successiva a questo fenomeno è l’inizio della formazione stellare.

Perchè le nebulose oscure sono così scure?

Le nebulose oscure appaiono così nere a causa delle particelle di polvere che le compongono.
Queste particelle hanno all’incirca le dimensioni di un micrometro: un millesimo di millimetro.
Sono grandi come le polveri sottili che costituiscono il temuto PM10 nei centri cittadini. Un capello umano è largo circa 70 volte una di queste particelle.

Ma soprattutto queste particelle sono ricoperte da monossido di carbonio congelato: lo stesso gas che esce dalle nostre autovetture, e che quando è particolarmente denso rilascia una maleodorante nuvola scura.

Queste condizioni, protratte per anni luce, filtrano la luce delle stelle che hanno intorno.

Perchè le nebulose oscure sono così fredde?

E ora veniamo alla temperatura.
Abbiamo detto poco fa che le particelle che popolano le nebulose oscure bloccano la luce delle stelle che ci sono intorno.
In realtà non bloccano solo la luce visibile ma tutte le radiazioni dello spettro elettromagnetico, eccetto una parte degli infrarossi.

All’interno di una nebulosa oscura penetra meno di un millesimo della radiazione stellare rispetto allo spazio interstellare, e l’unica forma di riscaldamento è fornita dai raggi cosmici.

Ecco quindi che ai margini più esterni delle nebulose la temperatura resiste ancora intorno ai -170° C, ma spingendosi più verso il centro, dove le radiazioni sono sempre più minime, la temperatura arriva quasi allo zero assoluto.

Esempi di nebulose oscure

Le nebulose oscure sono ovunque nella nostra e nelle altre galassie.
La galassia M64 ad esempio, ha l’intero lato rivolto verso di noi immerso in nebulose oscure.
Nella galassia M51 invece, che vediamo di fronte, le nebulose oscure tracciano tutte le sue spirali.
Nella nostra galassia invece, sicuramente la nebulosa oscura più famosa è la Testa di Cavallo, anche se è di modeste dimensioni, immersa nel complesso nebulare della cintura di Orione.
Ma ci sono anche i pilastri della creazione, nella nebulosa dell'aquila, o la nebulosa Bernard 68, nella costellazione dell’Ofiuco.
Nella nostra galassia sono centinaia le nebulose oscure conosciute.

Come sarebbe trovarsi in una nebulosa oscura

Immaginiamo per un attimo di far parte dell’equipaggio di “Star Trek”, e di essere a bordo dell’Enterprise per compiere una passeggiata spaziale mentre si trova nel centro della Testa di Cavallo.
La cosa più logica è pensare di essere avvolti dall’oscurità.
In effetti guardandoci intorno nel cuore della nebulosa non vedremmo nemmeno una stella.
Sarebbe un panorama molto diverso da quello che vedono gli astronauti della Stazione Spaziale durante le loro passeggiate.
Ma se invece di trovarci nel centro, ci trovassimo entro le prime centinaia di migliaia di chilometri da uno dei suoi margini, qualche stella riusciremmo a vederla.
La luce verrebbe filtrata e passerebbero solo le radiazioni vicine al rosso, per cui le vedremmo rosse, però riusciremmo a vederle.

Tornano nel centro della Testa di Cavallo, se ci voltassimo verso l’Enterprise, distante da noi qualche centinaio di metri, riusciremmo a vederla?
La risposta è si! La densità della polvere infatti non sarebbe così alta da impedire alle luci delle enormi finestre dell’Enterprise di raggiungerci.
Cosa che invece accadrebbe se fossimo immersi nella nebbia di un’umida serata terrestre.

Nella visione degli autori, l’Enterprise (NCC-1701-E), quella di primo contatto, è lunga circa 700 metri e alta poco più di 300. Ciò vuol dire che è lunga come 7 campi da calcio, quasi un chilometro, e alta come 3 campi da calcio.
Quindi, anche se ci allontanassimo, diciamo di qualche centinaio di metri, continueremmo a vederla in tutto il suo splendore. E che ci crediate o meno, riusciremmo a vederla anche si ci allontanassimo di un centinaio di chilometri.
A quel punto inizierebbe a diventare rossa, e soltanto allontanandoci ancora di più finirebbe per scomparire.
Questo è per dire che in realtà ci vogliono centinaia di migliaia di chilometri di nebulosa oscura affinché la luce venga filtrata dalle molecole ricoperte di carbonio.