Lic. Classico “D. A. Azuni”
SASSARI
Prof. Paolo Abis
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Prof. Paolo Abis
Le Nebulose
Lo spazio interstellare non è vuoto, ma è
attraversato da una tenue materia composta da gas e
polveri, la quale ci si presenta sotto due diversi
aspetti: uno palese alla vista, sia attraverso semplici
binocoli che in fotografia, l’altro invece occulto che
solo con speciali strumenti siamo in grado di
rivelare.
Alla prima categoria è stato dato il termine di
“nebulose”, cioè agglomerati di gas e pulviscolo
interstellare con densità media di 1.000 volte
superiore alla normalità. Spesso si rendono
appariscenti se illuminate dalla luce di una o più
stelle, ad esse vicine , contemporaneamente.
La nebulosa “Testa della Strega” (IC2118), a circa 1000 anni luce dalla
Terra, è associata alla brillante stella Rigel, nella costellazione di
Orione. La nebulosa splende principalmente della luce riflessa di Rigel,
che si trova poco sopra l'angolo superiore destro dell'immagine. Il
colore blu non è causato solamente dal colore blu di Rigel ma anche
2 della
perché i grani di polvere riflettono la luce blu più efficientemente
luce rossa.
Nebulose ad emissione
Si manifestano attraverso un fenomeno diverso dalla diffusione e lo
fanno con meccanismi che non coinvolgono il pulviscolo, ma il gas.
Difatti le stelle vicine o immerse
nella nebulosa stessa,
eccitano l’idrogeno
presente nella nube,
ionizzandolo, trasformando così
l’invisibile radiazione
ultravioletta emessa dalle
stelle, in radiazione visibile.
Pertanto le nebulose ad emissione
fanno un’opera di trasformazione:
assorbono, attraverso il gas
presente, la radiazione più intensa
delle stelle e la riemettono sotto
forma di radiazione visibile per
l’occhio umano.
Nebulosa denominata Laguna
(M8) visibile nella costellazione del
Sagittario
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Le Nebulose
Nebulose a riflessione e nebulose a emissione si trovano spesso
insieme, qualche volta sono entrambe definite come nebulosa
diffusa.
Nebulosa
di
Orione
(M42)
esempio di nebulosa diffusa
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Gli ammassi di stelle
Gli ammassi di stelle sono raggruppamenti, a volte radi ed estesi, in
cui le stelle si possono contare una ad una, altre volte invece di
minore estensione e più condensati, di forma globoidale, con le stelle
talmente fitte da essere singolarmente indistinguibili ,se non nelle
regioni periferiche.
Alla prima categoria appartengono gli ammassi aperti, che appaiono
più grandi solo perché più vicini; al secondo gruppo appartengono
invece gli ammassi globulari, che sono spesso più estesi ma più
lontani da farli apparire come piccoli globi lattiginosi.
Ammasso aperto (M6), visibile nella costellazione
dello scorpione
Ammasso globulare (M5), visibile nella
costellazione del serpente
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Gli ammassi di stelle
 Ammassi Aperti
Di ammassi stellari aperti ,se ne conoscono più di un migliaio ed apparentemente tutti, salvo qualche rara
eccezione, si trovano lungo la fascia della Via Lattea. Hanno estensione dell’ordine di alcune decine di a.l.
e vi si contano da alcune decine ad alcune centinaia di stelle. In alcuni ammassi aperti le stelle appaiono
più ammassate , in altri meno; si tratta però sempre di stelle giovani, tanto che le troviamo spesso associate
alle nebulose da cui hanno avuto origine. Normalmente, l’età di questi gruppi si aggira sulle centinaia di
milioni di anni e, solo in alcuni casi, di qualche miliardo.
Non tutti gli ammassi stellari aperti
sopravvivono per tempi indefinitamente
lunghi; alcuni si disperdono, perdendo le
stelle
che
le
compongono
(“evaporazione”). Alcuni possono anche
restare legati gravitazionalmente se la loro
densità (numero di stelle in rapporto al
volume occupato) è sufficiente a resistere
alla continua interazione con le forze
mareali presenti nella Galassia. Se invece
la densità è troppo bassa, l’ammasso tende
a perdere le sue stelle; in questo caso si
forma quella che viene chiamata un
“associazione stellare”.
Ammasso aperto delle Pleiadi (M45) visibile nella
costellazione del Toro
Gli ammassi di stelle
 Ammassi Globulari
Incomparabilmente più ricchi di stelle, gli ammassi globulari annoverano da decine a centinaia di migliaia di
stelle, agglomerate in un raggio di centinaia di a.l.
A differenza degli ammassi aperti, i globulari sono situati nell’alone della Galassia e seguono delle orbite
ellittiche intorno al centro galattico con un tempo medio di circa 300 milioni di anni.
Gli ammassi globulari , pur attraversando due volte per ogni rivoluzione il piano della loro galassia, l’enorme
spazio vuoto fra stella e stella, rende estremamente improbabile delle collisioni.
Si conoscono circa centocinquanta di questi
ammassi con distanze che vanno da 4.700 a.l. (M4
nello Scorpione) a circa 270.000 a.l. del più distante.
Per fare un paragone fra le densità di questi oggetti,
basta dire che nella Galassia una stella dista
mediamente 4 a.l. dall’altra mentre, negli ammassi
globulari, la distanza relativa è di 6 mesi luce, cioè
essi sono otto volte più concentrati. Si stima che al
centro di questi straordinari oggetti la distanza sia di
solo alcune ore luce.
Ammasso globulare (M13) visibile nella costellazione di Ercole
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Le Galassie
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Le Galassie
Una Galassia è il sistema più grande e meglio organizzato di stelle che popola
l’Universo. Possiamo paragonare le galassie a degli Universi-isola che
“galleggiano” nello spazio.
Oltre alle stelle, le galassie contengono, in diversa percentuale, zone
composte da polveri e gas che, sotto particolari condizioni, andranno a
formare il materiale dal quale nasceranno le nuove stelle e i loro pianeti.
Galassia M33, visibile
nella costellazione del
Triangolo.
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Le Galassie
 Caratteristiche della nostra Galassia
Questa immensa isola che è la nostra Galassia,
ha la forma di un disco molto appiattito, di
almeno 100.000 anni-luce (a.l.) di diametro e
solamente 2.000-6.000 a.l. di spessore, con un
rigonfiamento centrale (Bulge) che supera i
10.000 a.l.
La nostra Galassia si estende ben oltre il disco
ed il bulge, attraverso gli ammassi globulari e
altre stelle rade che vanno a costituire l’alone.
Ad oggi sono stati individuati sicuramente
almeno 3 bracci della spirale : uno detto del
Sagittario che si trova a 6.000 a.l. in direzione
del centro della Galassia; un altro il braccio di
Orione nel quale si trova il Sole; il terzo è il
braccio del Perseo a 5.000 in direzione
periferica.
Individuare la struttura della nostra Galassia
dall’interno è cosa ardua; è come chiedere ad
un architetto di disegnare la mappa della sua
città, potendola guardare solo dalle finestre del
suo appartamento
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Milk Way ( SBbc )
Sole 11
Come sono fatte le galassie?
• Da 109 a 1014 stelle
• Materiale interstellare a varia densità
La Via Lattea è fatta di
tantissime stelle, per questo
è più luminosa del resto del
cielo. Queste stelle sono
lontanissime e non si
possono distinguere una
dall'altra.
Sembra proprio che molte
delle stelle del cielo siano
raccolte in questa fascia:
infatti le stelle spesso fanno
come i corpi del nostro
Sistema Solare, cioè
formano dei gruppi, perché
sono legate l'una all'altra
dalla loro forza
gravitazionale.
Le Galassie
 Cosa è la Via Lattea?
La Via Lattea è la GALASSIA cui appartiene il sistema solare; essa è
anche nota come la Galassia, per antonomasia
In ASTRONOMIA OSSERVATIVA, il termine designa la debole banda di
luce bianca che attraversa la sfera celeste, formata dalle stelle situate
nel disco della galassia stessa.
E’ proprio a causa dell’elevato numero di stelle visibili in quella
direzione che ci appare come una via biancastra cui è stato dato
appunto il nome di Lattea.
Parte della Via Lattea
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ORIGINE DELLA VIA LATTEA
Nel celeste boudoir della regina Era, il
dio Ermes tenta,
lei dormiente, di spillarne il latte nella
bocca del neonato Ercole.
Naturalmente, come succede sempre in
questi miti,
dal dipinto con lo stesso nome
di Tintoretto, 1564.
accade un imprevisto: il latte schizza via
verso un cielo indaco, incendiandosi in
piccole fiammelle
che gli dei, più tardi, coglieranno e
disporranno
come fa un gioielliere con le sue pietre
splendenti
sul velluto, ad un angolo così perfetto
che la luce
fa dire a una donna ti prego, amore,
prendimi questo.
Aimee Nezhukumatathil
Le Galassie
 Caratteristiche della nostra Galassia
Diversamente dall’apparenza, la distanza media fra
2 stelle “vicine”, del disco della Galassia, è molto
elevata: nella zona dove è posto il nostro Sole è di
circa 6 a.l., paragonabile a 2 chicchi di mais lontani
fra loro di 200 km! Queste distanze medie si riducono
sensibilmente andando verso il centro, fino alla
grande densità stellare del bulge, dove si pensa
che le stelle dovrebbero avere una distanza media
reciproca di qualche settimana luce!!
Un ipotetico pianeta che si trovi in quella zona
avrebbe un cielo notturno illuminato come da
centinaia di lune piene !!!!
Grazie ai grandi radiotelescopi, gli astronomi hanno
scoperto proprio nel centro della nostra galassia uno
straordinario oggetto, una radiosorgente delle
dimensioni di circa 10 U.A. e la cui massa è
dell’ordine di cinque milioni di masse solari.
E’ questo il vero nucleo galattico, il cuore della Via
Lattea.
Si tratta forse di un enorme buco nero?
Ricostruzione artistica della nostra Galassia
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La Galassia quindi è una "somma" molto complessa di corpi
celesti.
Come mai gas e stelle si sono distribuite così?
A causa della forza gravitazionale.
Le stelle della Galassia non si trovano semplicemente "vicine" in
modo casuale, ma sono proprio legate tra di loro, l'una con l'altra,
dalla reciproca ATTRAZIONE GRAVITAZIONALE.
Di questo insieme fa
parte anche il Sistema
Solare, ma non si
trova nel centro!
Il Sistema Solare si
trova nel disco della
Galassia, a circa due
terzi di distanza tra il
centro e il bordo del
disco.
In pratica ci troviamo
a ben 30.000 anni
luce dal centro della
Galassia!
Stelle e nubi della Galassia non
sono fermi, ma si muovono.
Come puoi vedere in questo
disegno, la Galassia ruota su
se stessa.
Il Sistema Solare ruota intorno
al centro della Galassia, come
tutte le altre stelle. Per fare un
giro completo impiega 225
milioni di anni.
VELOCITA’=
3000 x
Può sembrarti un tempo enorme,
e forse pensi che la rotazione sia
lentissima…
Il fatto è che la Galassia è
proprio enorme: in realtà il
Sistema Solare ruota attorno al
centro della Galassia a una
velocità di ben 900mila Km
all'ora, 3mila volte la velocità
della Ferrari!
Questo spiega anche perché nel disco esistono i bracci di spirale:
la Galassia infatti non è rigida, ma si comporta un po' come un
fluido.
Così quando la Galassia ruota, al suo interno si creano delle specie
di "correnti": un po' come quando mescoli il caffelatte nella tazza.
Sono queste che creano i bracci di spirale.
La rotazione delle Galassie
• Le curve di rotazione delle galassie spirali hanno fornito agli
astronomi un'importante evidenza della presenza della materia
oscura.
• Queste galassie contengono una vasta popolazione di stelle poste
su orbite quasi circolari attorno al centro galattico. Come accade
per le orbite planetarie, secondo la terza legge di Keplero le
stelle con orbite galattiche più grandi dovrebbero avere velocità
orbitali minori. Tuttavia gli astronomi hanno condotto osservazioni
delle velocità orbitali delle stelle nelle regioni periferiche di un
gran numero di galassie spirali, e in nessun caso esse seguono la
terza legge di Keplero. Invece di diminuire a grandi raggi, le
velocità orbitali rimangono costanti.
La Materia Oscura
• Molti astronomi oggi ritengono che la massa della "materia oscura"
invisibile sopravanzi tutti gli altri tipi di materia dell'universo, e che la
sua attrazione sia la principale causa dell'esistenza delle galassie.
In quest'ottica, la materia oscura si sarebbe raggruppata assai
presto nella storia dell'universo, e la materia ordinaria - che ha
formato le galassie - l'ha seguita successivamente nei "buchi"
gravitazionali formati da questa materia oscura. La rotazione delle
galassie indica che la materia oscura è ancora presente, ed è quella
che principalmente tiene insieme le galassie.
La classificazione delle Galassie
Una delle cose che ha colpito di più gli astronomi dopo l’avvento della
fotografia, è stata la grande varietà di forme delle Galassie. Una prima
descrizione dettagliata e tuttora valida della morfologia è stata fatta da H.
Hubble nel lontano 1926. Secondo Hubble esistono tre grandi categorie di
galassie:
le Ellittiche, le Spirali e le Irregolari.
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Le Galassie Ellittiche
Le Ellittiche sono sistemi abbastanza semplici, caratterizzati da un nucleo
molto luminoso, condensato; partendo dal nucleo, la luminosità decresce
molto rapidamente andando verso la periferia. Questo fa sì che, quando
sono osservate al telescopio, le loro dimensioni appaiono molto piccole,
perché le regioni esterne non raggiungono la percettibilità dell’occhio. Le
dimensioni di questo tipo di galassie sono notevoli: a volte raggiungono il
milione di a.l.
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Le Galassie: le Spirali
Le Galassie Spirali invece sono divise in due sottogruppi: le spirali semplici (S) e le
spirali barrate (SB); la differenza sta nel fatto che nelle S semplici le braccia
partono direttamente dal nucleo, nelle altre SB invece dalle estremità di una barra
centrale.
Le braccia spirali di questo tipo di galassie sono molto appariscenti, anche se la
quantità di materia che li costituisce è molto piccola, appena qualche punto
percentuale della massa totale; esse sono costituite da agglomerati di gas, polveri e
stelle, giovanissime o ancora in formazione.
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Le Galassie: le Irregolari
Le Galassie Irregolari, possiedono una forma che non rende possibile riconoscere in
esse una simmetria di rotazione. Spesso non possiedono un nucleo ben definito e la
struttura a spirale non è individuabile.
Le galassie irregolari sono classificate di Tipo I e Tipo II. Le prime vengono anche
dette Magellaniche, perché hanno come prototipo le Nubi di Magellano (foto a
destra), in quanto sono facilmente risolvibili in stelle. Il tipo II invece, oltre ad essere
più luminose, sono solcate da forti bande di polvere e non sono risolte in stelle
nemmeno con grandi telescopi. Il prototipo è la galassia M82 (foto a sinistra), visibile
anche con telescopi amatoriali nella costellazione dell’Orsa Maggiore.
Le Galassie
 Galassie interagenti e in collisione
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Le Galassie
 Galassie con forme particolari
Nell’Universo esistono anche forme particolari di Galassie. Gli astronomi
ritengono che queste forme siano dovute a incontri ravvicinati o collisioni tra
galassie in un remoto passato.
L'insolita forma di questa galassia e' stata
prodotta dalla collisione frontale con una
galassia piu' piccola, avvenuta all'incirca 200
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milioni di anni fa.
Ammassi e Superammassi di GALASSIE
La nostra Galassia
 è attorniata da
circa altre trentacique sistemi stellari,
alcune
con
caratteristiche
simili
(Galassia di Andromeda), altre di
dimensioni inferiori. L’insieme di
questi
sistemi
stellari,
legati
gravitazionalmente fra loro, va a
costituire quello che viene chiamato il
Gruppo Locale.
Ad oggi solo il 15% delle galassie
conosciute è isolato nello spazio. Tutto
il restante è organizzato i gruppi,
come avviene appunto per il Gruppo
Locale.
Gli
ammassi
di
Galassie
si
raggruppano a loro volta a formare
strutture molto più grandi, ammassi
di ammassi, detti Super Ammassi.
Foto di un Superammasso
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Ammassi e Superammassi di GALASSIE
Questa foto mostra un esempio di un ammasso di galassie.
A differenza dei gruppi, che contengono un piccolo numero
di membri, gli ammassi sono caratterizzati da diverse
decine fino a qualche centinaio di galassie.
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Ammassi e Superammassi di GALASSIE
Distribuzione delle Galassie nel Gruppo Locale
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Cosa determina la morfologia di una galassia
sono due i parametri fisici che giocano un ruolo importante: densità e momento angolare del gas.
Se la protogalassia è molto densa, il gas si condensa molto velocemente e viene tutto convertito in
stelle, le quasi si formano praticamente tutte assieme. La galassia assume una forma ellittica, con una
popolazione stellare che da lì in poi invecchia senza che si formino nuove stelle. E’ il cosiddetto collasso
monolitico.
Se al contrario la protogalassia è poco densa, il raffreddamento avviene in modo più lento, il gas si
condensa al centro formando le stelle del bulge e successivamente su un piano formando stelle nuove
con continuità. Si ha così una galassia a spirale, che contiene sia stelle vecchie che stelle giovani. 34
L’altro parametro fondamentale è il momento angolare, in pratica la rotazione della
protogalassia. Se questa è lenta, la protogalassia tende a condensare
contraendosi e dando origine a una galassia ellittica che avrà una rotazione molto
debole. Al contrario, se il momento angolare della protogalassia è elevato allora la
rotazione veloce favorisce lo schiacciamento della nube su un piano e la
formazione del disco di una spirale.
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Interazioni gravitazionali
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I Quasar
Un tipo particolare di galassia attiva sono i quasar (abbreviazione di "quasi stellar
radio source", cioè "sorgente radio quasi-stellare"). Il loro nome deriva dal fatto
che emettono soprattutto onde radio e raggi infrarossi e che quando li hanno
scoperti, gli astronomi riuscivano a distinguerne solo il nucleo brillante e non la
galassia intera, a causa della loro lontananza: così al telescopio apparivano come
sorgenti puntiformi, come le stelle appunto.
Questo implica che i quasar siano
oggetti molto distanti e che debbano
emettere più energia di dozzine di
normali galassie.
Infatti, i quasar sono considerati tra gli
oggetti più luminosi dell'Universo
osservabile e una loro caratteristica è
di emettere la stessa quantità di
radiazione in quasi tutto lo spettro
elettromagnetico, dalle onde radio ai
raggi X e gamma.
I Quasar
I quasar sono tra gli oggetti celesti più lontani che riusciamo a vedere: sono stati
scoperti a ben 13 miliardi di anni luce da noi !
Si pensa che il "motore" che produce
tutta questa energia nelle galassie attive,
sia un enorme buco nero che si trova
nel loro centro: un buco nero
grandissimo, che può avere una massa
da milioni a miliardi di volte quella del
Sole!
La materia (gas e stelle) che si trova
nelle vicinanze del buco nero, attratta
dalla sua enorme forza gravitazionale, si
mette a ruotare attorno a esso, formando
un grosso anello spesso che ruota
attorno al buco nero: il disco di
accrescimento.