LA VIA LATTEA E... Liceo scientifico G. D. Cassini Progetto Cassini 2000 LICEO SCIENTIFICO STATALE G. D.

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1 LICEO SCIENTIFICO STATALE G. D. CASSINI Liceo scientifico G. D. Cassini Progetto Cassini 2000 Corso di astronomia osservativa LA VIA LATTEA E... A CURA DI M. CASTAGNETO PER IL FESTIVAL DELLA SCIENZA

2 LA VIA LATTEA DAL PUNTO DI VISTA OSSERVATIVO Il nostro intervento tratta il tema della Via Lattea prevalentemente dal punto di vista dell'osservazione visuale. In altre parole intenderemo la Via Lattea come un percorso tra le costellazioni che attraversa e cercheremo di insegnarvi a riconoscere queste costellazioni. Avrete già avuto modo di sapere nel corso della vostra visita che la Via Lattea è la galassia entro cui è collocato e orbita il nostro Sole e la sua corte di pianeti e corpi minori. C è un modo molto diretto per capire perché si è arrivati alla conclusione che si tratta di una galassia del tipo a spirale. L immagine in alto mostra una galassia del genere (NGC 4565) vista di taglio: un oggetto fusiforme con un rigonfiamento centrale e una banda oscura longitudinale. Se confrontiamo questa immagine con quella sottostante, che è l intero sviluppo della nostra Via Lattea, non si può fare a meno di notare una notevole somiglianza: una striscia luminosa, anche in questo caso, assottigliata agli estremi, con un rigonfiamento centrale e una banda oscura nel senso della lunghezza. Questa banda oscura, in entrambi i casi, è costituita dall accumulo di materiale interstellare (gas e polveri) sul piano galattico. 2

3 Se ora prendiamo in considerazione l immagine successiva, che mostra un altra tipica galassia spirale, la famosa M 51 dei Cani da Caccia, vista però frontalmente, si può avere un idea completa dello sviluppo spaziale e della struttura di un oggetto del genere: il rigonfiamento centrale è il nucleo del sistema, molto denso di stelle relativamente vecchie e pressoché privo ormai di materiale interstellare, la regione circostante è il disco, entro cui la materia è organizzata in una struttura spiraliforme con due o più bracci densi di stelle già formate e da altre in formazione entro nubi molto estese e ricche di materiale interstellare. Abbiamo scelto la M 51 perché nei suoi bracci è molto evidente l attività di genesi stellare rappresentata dalle regioni che appaiono di colore rossastro: si tratta di nebulose del tipo ad emissione che avvolgono grappoli di stelle molto giovani e calde e di stelle in formazione. La ragione di tanta attività è dovuta alle perturbazioni gravitazionali indotte su M 51 dalla galassia di tipo ellittico NGC 5195 ( a destra in alto nella foto) con cui sta interagendo nel corso di un incontro molto ravvicinato e che sta letteralmente strappando via un braccio alla compagna. Per venire ora all aspetto osservativo del nostro intervento, che ha come scopo di utilizzare la Via Lattea come scusa per imparare a orientarsi in cielo a occhio nudo, diciamo subito che lo strumento essenziale per qualunque tentativo in tal senso è l astrolabio. E uno strumento antico, molto anteriore a qualunque telescopio, il cui funzionamento di base si evince facilmente dall immagine della pagina seguente: 3

4 E un disco, come si vede, fornito di tre graduazioni, una di colore rosso e due di colore nero: di queste seconde la prima è disposta su un disco mobile che può essere ruotato intorno al polo nord celeste che riporta le ore e i minuti, l altra su un disco fisso che riporta i mesi e i giorni. Ruotando la parte mobile fino a far sovrapporre l ora dell osservazione con il giorno in cui si svolge, si porta la finestra ovale limitata con tratto nero a individuare la porzione di cielo visibile alle nostre latitudini nel giorno e nell ora considerati. A questo punto l osservatore dispone l asse principale della finestra lungo la direzione nord-sud e si dispone a cercare di riconoscere gli asterismi a partire da quelli più facili ed aiutandosi con certi allineamenti di cui tra breve daremo qualche esempio. 4

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6 Per illustrare il nostro percorso, abbiamo pensato di offrirvi una mappatura completa della traccia della Via Lattea nel cielo come si mostra alle medie latitudini nord distribuita in due blocchi: nel cielo estivo e in quello invernale, cioè alle porzioni di cielo visibili nelle ore serali, intorno alle 22-23, dei periodi centrali di queste stagioni. Le immagini sono state ottenute col planetario virtuale Perseus, un software semplice, completo e versatile che la nostra scuola utilizza da anni per realizzare simulazioni di ogni genere. Ciascuno dei due cieli è fornito sia in versione commentata che muta. Nel caso del cielo estivo, la Via Lattea è senz altro legata al cosiddetto Triangolo Estivo, i cui vertici sono tre brillanti stelle di prima grandezza: Vega, Altair e Deneb. La prima è la stella principale della Lira, la seconda dell Aquila e la terza del Cigno. Come mostra con più chiarezza la seconda immagine, la Via Lattea attraversa nettamente questa porzione di cielo da nord a sud, infittendosi via via a partire dal Cigno. Questa costellazione è, tra le tre che abbiamo indicato, quella riconoscibile con maggiore facilità per la sua forma a croce, che le ha procurato anche la denominazione di Croce del Nord. La parte lunga della croce si estende proprio lungo la Via Lattea e a partire dalle prossimità di Deneb comincia ad evidenziarsi, in direzione sud, la scissione della scia luminosa per effetto dell oscuramento operato sul disco galattico dall addensarsi del materiale interstellare. A chi volesse dare uno sguardo più approfondito, suggeriamo di puntare con un cannocchiale la stella più a sud della croce, Albireo ( beta Cygni ), una bellissima stella doppia anche dal punto di vista cromatico. Consigliamo comunque a tutti di munirsi di un binocolo e, in una zona decentemente lontana da sorgenti inquinanti in senso luminoso, di non perdersi lo spettacolo del cielo che pesa negli occhi, la visione delle miriadi di luci colorate in cui si scompone il baluginio lattescente della nostra galassia. La Lira ha un estensione più modesta del Cigno, e presenta la forma caratteristica di un parallelogramma. A chi dispone di uno strumento consigliamo l osservazione nei pressi di Vega di epsilon Lyrae, una stella doppiamente doppia, perché ciascuna delle due componenti è a sua volta doppia. Si tratta di oggetti, per inciso, facilmente rintracciabili su un astrolabio degno di questo nome. L Aquila, più a sud, ha una forma che ricorda quella del Cigno, con le ali spiegate verso il meridione, la coda segnata da Altair. 6

7 Proseguendo verso sud la Via Lattea tende ad addensarsi e ad allargarsi, anche se comincia a intervenire l effetto di smorzamento dovuto all approssimarsi dell orizzonte. Di particolare spicco, due costellazioni veramente imponenti: il Sagittario e lo Scorpione. La prima, pur non contenendo stelle di prima grandezza, ha comunque uno splendore medio di notevole importanza; la sua forma non appare di grande suggestione, ma il Sagittario, con il moltiplicarsi di grappoli di stelle e di nebulose brillanti ed oscure, e soprattutto con la tendenza a riempire di più il cielo in senso trasversale, segna la regione centrale della nostra galassia, quella struttura che abbiamo più sopra individuato come il nucleo delle galassie spirali. Con un binocolo questa regione è tutta un susseguirsi di ammassi aperti come M 16 (che si trova in realtà nel Serpente ), di vere e proprie nubi di stelle come M 24, di nebulose brillanti come la famosa Laguna e la Trifida. Verso su-ovest, sempre in piena Via Lattea, la coda dello Scorpione, un altra brillante e questa volta inconfondibile costellazione: la bestia si estende lungo l orizzonte sud dalla coda alla testa, dove splende un astro spettacolare: Antares che, come dice il nome, rivaleggia con Ares (il pianeta Marte) in fatto di rosseggiamento. Antares è una supergigante rossa, una stella relativamente massiccia e piuttosto avanti nella scala evolutiva, con un atmosfera molto diffusa che le conferisce dimensioni veramente gigantesche: se fosse al posto del Sole conterrebbe comodamente l orbita di Marte. Tra la coda dello Scorpione e il Sagittario un brillante ammasso aperto a portata di binocolo, M 17. In tema di cieli estivi, anche se in posizione un po defilata rispetto alla Via Lattea, una stella molto brillante più tipica dei cieli primaverili, che però ha il pregio di farci parlare di allineamenti. Si tratta di Arturo, la stella principale del Bootes (il guardiano di buoi, ruolo peraltro di grande responsabilità in epoca greca e antica in generale), una costellazione a forma di aquilone. Arturo si può facilmente individuare seguendo la curva sottesa dal timone del Grande Carro. Grande Carro che con le sue due stelle posteriori, peraltro, indica la Stella Polare e quindi permette l identificazione, non sempre facile, del Piccolo Carro. A est del Bootes, un altro interessante asterismo, la Corona Boreale, mentre seguendo più o meno l asse longitudinale dell aquilone oppure la curva del timone del Grande Carro oltre Arturo, si incontra un altra stella di prima grandezza: Spica, la stella più luminosa della Vergine. 7

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9 Passiamo all altra metà della scia della Via Lattea, che si estende più o meno dal Cigno fino al Cane Maggiore e quindi a Sirio. Proseguendo verso nord, peraltro, già nel cielo estivo si può individuare una costellazione piuttosto cospicua caratterizzata da una forma a W o, a seconda della prospettiva, a M rovesciata, Cassiopea. Cassiopea è una costellazione circumpolare e quindi non tramonta mai e nel periodo considerato può essere individuata in direzione nord-ovest allineata lungo la Via Lattea. Una precisazione d obbligo: nel cielo invernale la Via Lattea non può competere con la visione che dà di sé nel cielo estivo. La ragione è presto detta: mentre d estate guardando verso il Sagittario si punta il centro della galassia, d inverno, poco sotto Cassiopea, nell Auriga, si guarda in direzione opposta, cioè verso la periferia. Dato che il disco galattico si assottiglia e si impoverisce di stelle in quella direzione e che inoltre la posizione del Sole è piuttosto decentrata, ecco che non dobbiamo stupirci se nel cielo invernale la Via Lattea ci appare decisamente sbiadita rispetto all estate. In direzione nord, una costellazione poco appariscente, Cefeo, a forma di casetta. Cefeo, mitologico re d Etopia, è marito di Cassiopea e padre di Andromeda, a sua volta assurta al cielo e visibile sotto a Cassiopea abbarbicata al cavallo alato Pegaso ormai prossimo al tramonto nei cieli d inverno. Il gruppetto anima una famoso mito che coinvolge anche Perseo, il leggendario eroe che sconfisse e decapitò Medusa, ma anche salvatore di Andromeda dalle grinfie del mostro marino che stava per divorarla. Anche Perseo, poi ovviamente sposo di Andromeda, ha il suo bravo posto in cielo in una regione abbastanza ricca di stelle, a fianco di Andromeda e sotto Cassiopea. Si tratta di una costellazione ben individuabile, a forma di lambda (λ) per chi conosce un po l alfabeto greco, o anche di Y rovesciata. Cosa da non perdere, alla base della Y, il doppio ammasso aperto denominato h-χ Persei. Altrettanto celebre, al termine di uno dei rami della Y, Algol, il prototipo delle cosiddette variabili ad eclissi, stelle doppie che, ruotando l una intorno all altra nel piano visuale di noi osservatori terrestri, si eclissano periodicamente a vicenda dando luogo a una continua variazione di splendore complessivo. Proseguendo verso sud incontriamo una stella di prima grandezza, Capella, che è l oggetto più brillante dell Auriga, la costellazione in corrispondenza della quale si guarda in direzione opposta al centro galattico. Capella è la prima stella di un gruppo di grande interesse che domina il cielo invernale guardando a sud: l Esagono Invernale. 9

10 In esso si possono contemplare gli oggetti che forse danno maggiori soddisfazioni all osservazione visuale. Le stelle dell Esagono sono, oltre Capella, Aldebaran del Toro, Rigel di Orione, Sirio del Cane Maggiore, Procione del Cane Minore e i due Gemelli dell omonima costellazione. Cercando di stringere il cerchio sull essenziale, non possiamo non partire dal grande cacciatore Orione, disposto con la sua Cintura proprio in corrispondenza dell equatore celeste. La Cintura di Orione è formata da tre stelle bianco azzurrine allineate che sembrano gemelle (ma non lo sono); da bande opposte rispetto alla retta che segna in cielo il loro allineamento, Rigel, verso sud e Betelgeuse verso nord. Betelgeuse è una gigante rossa prototipo delle variabili a lungo periodo; essa varia in circa 2100 giorni di oltre una grandezza, da un massimo di 0,1 a un minimo di 1,3 magnitudini. Ma la cosa più spettacolare di Orione è il contenuto della sua Spada, un gruppetto di stelle allineate più o meno perpendicolarmente alla Cintura, al cui interno si può distinguere bene anche a occhio nudo la famosa Nebulosa di Orione, un immensa nube di materiale interstellare entro cui si stanno formando decine di stelle. Sono proprio le giovani e caldissime stelle appena generate dalla nebulosa a eccitare con la loro luce i suoi gas e a renderla visibile. La regione di Orione è molto ricca di materiale interstellare e di stelle di questo tipo, per cui appare avvolta, all indagine fotografica, da una corona di vapori rossastri nota come Anello di Barnard ; un altro addensamento in prossimità della più orientale delle stelle della Cintura è la Nebulosa Fiamma, nelle cui prossimità è visibile (ma non a occhio nudo) la nebulosa oscura Testa di Cavallo. Tra l Auriga e Orione un altro monumento celeste: il Toro e il suo Occhio, la stella Aldebaran. Al Toro appartengono i due ammassi aperti più spettacolari del cielo: le Iadi, sparpagliate intorno ad Aldebaran, e le Pleiadi, leggermente defilate e più compatte. Inutile dire che spettacolo offrano le Pleiadi osservate anche in un normale binocolo. Tra l altro, per la loro posizione, le Pleiadi non di rado vengono attraversate dalla Luna dando luogo a spettacolari occultazioni a catena. Proseguendo verso Sud, infine, la stella più brillate del cielo. Sirio, con la sua luce bianco-azzurra, piuttosto basso sull orizzonte, nelle notti serene ma turbolente dell inverno emana dei veri e propri flash che all occhio danno anche l impressione di tingersi d iride. Buona visita dai ragazzi del gruppo di astronomia osservativa del liceo!!! 10