La sonda spaziale Pioneer 10 è stata lanciata il 3 marzo, 1972. Dopo un viaggio attraverso il nostro sistema solare, è entrato nello spazio profondo, su una traiettoria che lo porterà ad Aldebaran, una stella situata nella costellazione del Toro. Cosa incontrerà Pioneer 10 mentre compie il suo viaggio di due milioni di anni attraverso lo spazio interstellare? Il nulla? Evitare? Oscurità totale?
In realtà, il grande vuoto che esiste tra il Sole e Aldebaran non è affatto vuoto. È pieno di polvere e gas, ciò che gli astronomi chiamano materia interstellare. Qualche volta, questa materia interstellare è raccolta in modo tale da essere visibile agli osservatori terrestri, come una nuvola luminosa o come una sagoma scura su uno sfondo più chiaro. Queste nuvole sono nebulose. Una sola di queste nuvole è una nebulosa, che in latino significa "nebbia" o "nuvola".
Fino al XX secolo, gli astronomi usavano il termine nebulosa per descrivere qualsiasi bagliore, oggetto simile a una nuvola osservato dalla Terra. I telescopi dell'epoca rivelavano pochissimi dettagli su questi oggetti, ma gli astronomi potevano vedere abbastanza per sapere che queste nebulose avevano forme diverse. Alcuni sono stati chiamati nebulose a spirale ; altri sono stati chiamati nebulose ellittiche . Quindi, negli anni '20, L'astronomo americano Edwin Powell Hubble, usando il telescopio più potente del suo tempo, scoprì che molti degli oggetti ritenuti vaghi, le nuvole indistinte erano in realtà galassie. Nello specifico, osservò che la nebulosa a spirale di Andromeda era in realtà una galassia a spirale.
Oggi, gli astronomi sanno che le galassie e le nebulose sono oggetti unici con caratteristiche diverse. Eppure questa distinzione da sola non è sufficiente per spiegare completamente cosa sono le nebulose e come funzionano. Questo articolo andrà oltre la definizione fondamentale per fornire una panoramica più completa delle nebulose:cosa sono, di cosa sono fatti, dove si trovano e cosa fanno. Il nostro primo passo è capire il posto di una nebulosa nel grande disegno dell'universo.
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Per capire il posto delle nebulose nell'universo, è utile pensare come un astronomo. Gli astronomi danno un senso all'universo organizzandolo in una serie di livelli "nidificati". nebulose, che sono oggetti enormi a sé stanti, occupano un livello al centro di questa gerarchia. Questa è la sequenza:i superammassi formano il livello più alto, seguito da grappoli, galassie, nebulose, sistemi stellari, stelle, pianeti e lune. Diamo un'occhiata brevemente a ciascuno, utilizzando l'illustrazione seguente come guida.
Finalmente, a un livello della gerarchia cosmica che è difficile da mostrare alla nostra scala, noi abbiamo pianeti e lune -- semplici granelli rispetto alle nebulose. asteroidi, comete e meteoroidi sono ancora più piccoli, di dimensioni variabili da piccole lune a grandi rocce.
Ora che abbiamo una bilancia con cui lavorare, esaminiamo più in dettaglio i diversi tipi di nebulose.
Gli astronomi generalmente classificano le nebulose in due grandi categorie: luminosa e buio . Le nebulose luminose sono abbastanza vicine alle stelle vicine da brillare, sebbene il metodo con cui producono quel bagliore dipenda da due fattori. Il primo è la vicinanza di una nebulosa alla stella, e la seconda è la temperatura della stella. Quando una nebulosa è molto vicina a una stella calda, può assorbire grandi quantità di radiazioni ultraviolette. Questo riscalda il gas a circa 10, 000 Kelvin (9, 726 gradi Celsius o 17, 540 gradi Fahrenheit). A temperature così estreme, il gas idrogeno si eccita e si illumina con una luce fluorescente. Gli astronomi si riferiscono a questo tipo di nebulosa come an nebulosa a emissione . La Grande Nebulosa di Orione (M42) è una classica nebulosa a emissione.
Qualche volta, una nebulosa è più lontana da una stella o la stella non è così calda. In questo caso, la polvere della nebulosa riflette la luce, proprio come l'argento appannato che riflette la luce di una candela. La maggior parte delle nebulose a riflessione assume un colore bluastro perché le particelle diffondono preferibilmente la luce blu. Alcune, però, riflettono fortemente la luce della stella che li illumina. L'ammasso stellare delle Pleiadi in Toro contiene diverse nebulose riflettenti.
Le nebulose oscure non sono abbastanza vicine alle stelle per essere illuminate. Sono visibili solo quando qualcosa
più luminoso - un ammasso di stelle, per esempio -- fornisce uno sfondo. Qualche volta, nebulose oscure appaiono come corsie, vicoli o globuli all'interno di nebulose luminose. La Nebulosa Trifida è una nebulosa a emissione rosso brillante che sembra essere divisa in tre regioni da vicoli di polvere scura. La Nebulosa Testa di Cavallo in Orione è anche una nebulosa oscura, così come la larga banda scura che divide in due la Via Lattea lungo la sua lunghezza.
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La Nebulosa Testa di Cavallo è una nebulosa oscura situata in Orione. È visibile solo perché si trova sopra uno sfondo più chiaro.
Oltre a essere classificate come luminose o scure, anche le nebulose ricevono nomi. Carlo Messier, un astronomo francese, iniziò a catalogare oggetti non stellari nel XVIII secolo. Invece di usare nomi, usava i numeri. Il primo oggetto che ha elencato è stata la Nebulosa del Granchio in Toro, che chiamò Messier-1, o M-1. Ha designato la Nebulosa Anello M-57. Anche le galassie hanno fatto la sua lista. La Galassia di Andromeda, il 31° oggetto che ha registrato, divenne M-31. Nel 19 ° secolo, gli astronomi dilettanti hanno dato nomi comuni a quasi tutti gli oggetti di Messier, in base a come appaiono. Ecco come nomi come Nebulosa Dumbbell, la Nebulosa Testa di Cavallo e la Nebulosa Civetta sono entrate nel lessico astronomico. alcune nebulose, come la Nebulosa di Orione, prendono il nome dalla costellazione di cui sembrano far parte.
pochi nomi, però, suggeriscono il ruolo vitale che le nebulose svolgono nel cosmo. Nella pagina successiva, impareremo che le nebulose fanno di più che brillare graziosamente nel cielo notturno.
Lo schema di classificazione sopra descritto, mentre utile, sembra implicare che una nebulosa sia costante e immutabile, esistente in uno stato per sempre. Questo non è il caso. Le varie nebulose luminose e scure rappresentano in realtà diverse fasi dell'evoluzione stellare. Esaminiamo questo processo evolutivo per capire come le nebulose agiscono come culla della formazione stellare.
Nebulose oscure:i semi vengono piantati
Sappiamo già che le nebulose sono nuvole a bassa densità. Sappiamo anche, intuitivamente, che le stelle sono oggetti molto densi. Se una nebulosa deve fungere da luogo di nascita per le stelle, quindi i suoi materiali costitutivi - particelle di polvere e gas di idrogeno ed elio - devono essere riuniti e compressi in una "palla" relativamente piccola di materia. Come risulta, questo processo di condensazione avviene in varie regioni attraverso le nebulose oscure ( nebulose a riflessione , anche, che in realtà non sono altro che nebulose oscure che riflettono la luce delle stelle vicine).
La gravità è la forza che spinge la condensazione. Come una palla di polvere e gas si contrae sotto la sua stessa gravità, inizia a ridursi e il suo nucleo inizia a collassare sempre più velocemente. Questo fa sì che il nucleo si scaldi e ruoti. In questa fase, il materiale condensato è chiamato a protostella . Una nebulosa può avere molte protostelle, ognuno dei quali è destinato ad essere un sistema stellare individuale.
Alcune protostelle hanno una massa inferiore al nostro sole. Sono così piccoli da non poter avviare le reazioni termonucleari tipiche delle stelle. Anche ancora, questi oggetti possono brillare debolmente perché la forza di gravità fa sì che continuino a rimpicciolirsi, che rilascia energia nel processo. Gli astronomi etichettano questi oggetti nane brune come un modo per descrivere le loro piccole dimensioni e la potenza relativamente insignificante.
Altre protostelle sono più grandi, molte volte più massiccio del nostro sole. Queste grandi protostelle continuano a contrarsi, ma invece di produrre calore solo per contrazione, iniziano a convertire l'idrogeno in elio in un processo noto come fusione termonucleare . A questo punto, la fase protostellare è finita e inizia a formarsi una vera stella. Intorno c'è una nuvola vorticosa di polvere e gas residui, proprio il materiale che può costruire, da miliardi di anni, un sistema di pianeti e lune.
Nebulose a emissione:è nata una stella
Quando una protostella diventa un oggetto che si irradia da sé, alimentata dalle proprie reazioni termonucleari, diventa una vera star. Se è abbastanza massiccio, una stella può ionizzare il materiale nebulare, producendo un'area di fluorescenza intorno ad esso. La nebulosa oscura, ora splendente, diventa una nebulosa a emissione.
Una singola nebulosa a emissione può essere riempita con numerose stelle appena nate. Un buon esempio è la Nebulosa Cono, in Monoceros l'Unicorno, un'area di formazione stellare attiva. La Nebulosa Cono fa parte di un'enorme nube di gas idrogeno che culla molte stelle nuove di zecca, che variano drasticamente in luminosità perché molti sono ancora ammantati di nuvole e polvere. La stella più brillante associata alla Nebulosa Cono è S Monocerotos.
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La Nebulosa Cono è in realtà solo una piccola porzione di una nuvola nebulare molto più grande.
Le nebulose possono anche segnare il luogo della scomparsa di una stella. Nella pagina successiva, vedremo come ciò può accadere.
Ci sono due tipi di nebulose luminose che sono associate, non con nascita stellare, ma con la morte stellare. I primi di questi sono nebulose planetarie , così chiamati perché sono oggetti rotondi che ricordano i pianeti. Una nebulosa planetaria è l'atmosfera esterna distaccata di una stella gigante rossa, che è una delle fasi finali del ciclo di vita di una stella di medie dimensioni. Ecco come nascono le nebulose planetarie:
Un buon esempio di nebulosa planetaria è la Nebulosa Eschimese, che si trova a circa 5, 000 anni luce dalla Terra nella costellazione dei Gemelli. Scoperto da William Herschel nel 1787, la nebulosa prende il nome perché, se visti attraverso telescopi terrestri, ricorda un viso circondato da un parka di pelliccia. Il parka è in realtà un anello di materiale che scorre via da una centrale, stella morente.
Se una stella è abbastanza massiccia, non muore come una gigante rossa, ma come una supernova. UN supernova si verifica quando una stella esplode e lancia la maggior parte del suo materiale nello spazio. Quando una supernova coinvolge un binario, o sistema a due stelle, è noto come a Supernova di tipo 1 . Quando una supernova coinvolge una stella solitaria, è noto come a Supernova di tipo 2 .
Nelle supernove di tipo 1, una stella nel sistema binario è una nana bianca, una stella morente che ha consumato quasi tutto il suo idrogeno. La nana bianca estrae materiale dagli strati esterni della sua stella compagna. Questo materiale brucia nelle regioni esterne del nano, facendo riscaldare il suo nucleo fino a temperature estreme. Mentre la nana bianca viene consumata in una reazione incontrollata, esplode, espellendo i suoi resti in una vasta nuvola - una nebulosa. In media, una supernova di tipo 1 si verifica in una galassia una volta ogni 140 anni [fonte:Ronan].
Le supernove di tipo 2 si verificano più frequentemente, forse una volta ogni 91 anni in una galassia [fonte:Ronan]. In una supernova di tipo 2, una singola stella subisce un crollo improvviso. Il nucleo di una stella di questo tipo diventa massicciamente denso, una palla di neutroni fitta. Mentre il resto del materiale della stella cade verso l'interno sotto il suo stesso peso, colpisce il nucleo con una tale forza che "rimbalza" di nuovo verso l'esterno in una magnifica esplosione. Questa esplosione forma una nebulosa visibile che può essere osservata facilmente dalla Terra.
La supernova di tipo 2 più studiata è la Nebulosa del Granchio, scoperto nel 1054 d.C. da astronomi cinesi e arabi, che credevano di guardare una nuova stella. La "stella" divenne più luminosa durante diverse settimane e, entro luglio, si poteva osservare per 23 giorni anche di giorno. Rimase visibile ad occhio nudo per circa due anni. La supernova SN1987A, nella Grande Nube di Magellano, è un'altra supernova di tipo 2 esplosa nel 1987. La sua nebulosa si è espansa fino al diametro dell'orbita terrestre attorno al Sole - 300 milioni di chilometri - in sole 10 ore [fonte:Ronan].
Potresti pensare che tali scoperte siano rare, ma come vedremo nella prossima sezione, gli astronomi continuano a trovare nuove nebulose e scoprono cose nuove sulle nebulose che sono state studiate per anni.
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La Nebulosa del Granchio è un residuo di supernova di tipo 2 nella costellazione del Toro.
Gli scienziati continuano ad ampliare la loro comprensione anche delle nebulose a lungo studiate. La maggior parte di questi progressi è dovuta a miglioramenti nei telescopi e in altre tecnologie di osservazione. Il telescopio Hubble ha rivelato un grande dettaglio sulle nebulose. Nel 2005, il telescopio spaziale ha catturato la vista più dettagliata della Nebulosa del Granchio in una delle immagini più grandi mai assemblate dall'osservatorio. E nel 2006, lo Spitzer Telescope (lanciato nel 2003 come Space Infrared Telescope) ha raccolto dati mai visti prima sulla Nebulosa di Orione.
L'occhio a infrarossi di Spitzer ne ha trovati circa 2, 300 dischi di materiale per la formazione di pianeti che erano troppo piccoli o distanti per essere visti dalla maggior parte dei telescopi tradizionali che scansionano Orione nella gamma visibile dello spettro elettromagnetico. Spitzer ha anche rivelato circa 200 stelle "baby" che non avevano ancora sviluppato alcun disco planetario [fonte:NASA Jet Propulsion Laboratory].
Queste sono le meraviglie che le sonde spaziali come Pioneer 10 possono incontrare mentre viaggiano attraverso la galassia. Esploratori dello spazio, però, potrebbe non godere mai di un assaggio di prima mano delle nebulose. Orione, la fabbrica stellare più vicina al nostro pianeta natale, siede circa 1, 450 anni luce dalla Terra.
Per ulteriori informazioni sulle nebulose, astronomia e argomenti correlati, dai un'occhiata ai link nella pagina successiva.
La scoperta di dischi che formano pianeti nella Nebulosa di Orione ha enormi implicazioni. Più che mai, gli astronomi credono che un altro sistema stellare come il nostro sistema solare possa contenere un pianeta analogo alla Terra, uno che ha le condizioni giuste per supportare la vita come la conosciamo. Nel febbraio 2008, gli astronomi potrebbero persino aver trovato un sistema, situato 5, 000 anni luce attraverso la galassia, potrebbe essere un candidato. Il sistema contiene una stella rossastra circa la metà della massa del nostro sole, così come due pianeti giganti gassosi che assomigliano a Giove e Saturno. Sebbene gli astronomi non potessero osservare un analogo terrestre, credono che potrebbe esistere in un'orbita interna molto più vicina alla stella. E tali sistemi stellari non sono rari. Ci possono essere centinaia, migliaia o milioni di tali sistemi si estendono ai confini del cosmo. [fonte:The New York Times]
Pubblicato originariamente:18 giugno 2008
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