LEZIONE 6. L Universo al telescopio

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1 L Universo al telescopio LEZIONE 6 1: La velocità della luce Come abbiamo già accennato, la luce viaggia nel vuoto ad una velocità pari a 300'000 km/s. Per fare un paragone, la luce ci impiega circa 1 secondo e mezzo per percorrere la distanza che c è fra la Terra e la Luna. La velocità della luce rappresenta un limite invalicabile: non è infatti possibile, secondo la fisica quantistica, andare più veloci della luce. Ci si può avvicinare considerevolmente, come avviene per le particelle atomiche del CERN (Centro Europeo per la Ricerca Nucleare). Tuttavia la velocità della luce è una velocità finita, e tutto sommato paragonata alle distanze cosmiche non è neppure elevata. Per esempio la luce del Sole ci arriva 8 minuti dopo, quindi noi vediamo il Sole come era 8 minuti fa. Ci sono galassie che sono distanti anche diversi miliardi di anni luce, ovvero noi le vediamo come erano diversi miliardi di anni fa. Una precisazione: tutto lo spettro elettromagnetico viaggia alla velocità della luce, quindi anche le onde radio e gamma. I segnali che utilizziamo quotidianamente (con cellulari, televisioni, computer) si propagano alla velocità della luce, quindi non istantaneamente. Tuttavia le distanze che devono percorrere sono molto brevi e la trasmissione avviene in poche frazioni di secondo. Questo è anche il motivo per cui è molto difficile comunicare con altre eventuali civiltà extraterrestri: i pianeti candidati a poter ospitare la vita sono ad almeno anni luce, e quindi il segnale ci impiegherebbe anni per raggiungere il suddetto pianeta. Senza contare che poi dovremmo aspettare altri 20 anni per ricevere una eventuale risposta. La velocità di 300'000 km/s viene raggiunta quando la luce si propaga nel vuoto; quando attraversa un mezzo più denso (come l aria o l acqua) rallenta considerevolmente. Poiché anche nello spazio il vuoto non c è, la velocità teorica non viene mai raggiunta. Notizia storica: il primo che dedusse che la velocità della luce fosse finita fu Galileo: ideò quindi un esperimento per misurarla. Tuttavia non si immaginava che la luce fosse così rapida e l esperimento non fornì risultati validi. Rimane comunque di rilievo la straordinari intuizione per quel periodo.

2 2: Le distanze degli oggetti celesti Ci sono oggetti che sono distanti molte centinaia di anni luce. Qui sotto riportiamo un diagramma che mostra l Universo conosciuto. I nodi sono i superammassi di galassie, ovvero ammassi di ammassi. Un superammasso può contenere diverse migliaia di galassie. All interno dei superammassi ci sono molti ammassi, come quello mostrato qua sotto.

3 3: Le galassie Le galassie sono le entità basilari dell Universo. Ce ne sono diversi miliardi di miliardi in tutto l Universo. Presentano forme diverse, ma la struttura di base è sempre quella. Le galassie a seconda della forma si dividono in spirali, ellittiche, spirali barrate. 4: Le spirali Le spirali presentano un nucleo piuttosto luminoso (bulge) da cui dipartono i bracci della galassia stessa. I bracci possono essere avviluppati strettamente oppure essere aperti e ben visibili. 5: Le ellittiche Le galassie ellittiche non presentano bracci, ma solo un nucleo molto luminoso. Sono gli oggetti più massicci dell Universo e possono raggiungere dimensioni davvero notevoli. Si crede che nel loro centro trovi posto un buco nero supermassiccio.

4 6: Le spirali barrate Le galassie spirali barrate sono molto caratteristiche. Il loro nucleo è attraversato da una banda centrale di poveri e gas. Dalle estremità della barra dipartono i due bracci della galassia. Anche in questo caso i bracci possono essere stretti oppure più aperti. Si presume che la nostra Galassia sia una spirale barrata. 7: Gli ammassi aperti Gli ammassi aperti sono ammassi di stelle. Sono formati da diverse centinaia di stelle abbastanza distanti fra loro. Tuttavia la densità di stelle è maggiore di quella media dell Universo. Di solito sono formate da stelle appena nate, quindi con una origine in comune. In molti ammassi sono visibili ancora bande di gas della vecchia nebulosa che ha formato le stelle. Un esempio sono le Pleiadi. 8: Gli ammassi globulari Gli ammassi globulari sono ammassi formati da diverse migliaia di stelle vicinissime fra loro. Di solito ospitano le stelle più antiche dell Universo. Gli ammassi globulari si dispongono all interno di una sfera con centro una galassia. Questo guscio sferico di ammassi globulari si chiama alone galattico. Anche la nostra Galassia ne possiede uno.

5 9: Le nebulose planetarie Le nebulose planetarie sono quello che rimane di una stella. Una stella, alla fine della sua vita, esplode, rilasciando un guscio di gas e polveri nello spazio. Questo guscio si espande molto rapidamente, a volte a 1000 km/s. Al centro di questo anello è possibile rintracciare una piccola stellina, ovvero il nucleo centrale della stella che ha generato la nebulosa planetaria. Attenzione: le nebulose si chiamano planetarie per via della loro forma simile ai dischi dei pianeti osservabili al telescopio, ma non hanno nulla a che fare con essi. 10: I residui di supernova Se una stella è molto massiccia, alla fine della sua vita non esplode come una nebulosa planetaria, ma come una supernova. Le supernovae sono gli oggetti più luminosi esistenti in natura. Possono essere visibili in pieno giorno e durare per mesi. Alla fine dello stadio di supernova, espellono una grande quantità di gas che si espande velocemente. Al centro del residuo trova di solito posto una pulsar, ovvero una stella a rapidissima rotazione (30 giri al secondo). 11: Stelle con pianeti Il primo pianeta extrasolare fu scoperto nel 1995 attorno alla stella 51 pegasi. Con questa scoperta si apre una nuova branca di ricerca. Fino ad oggi sono stati scoperti più di 500 pianeti extrasolari, alcuni dei quali molto simili alla nostra Terra. Nel 2010 addirittura è stata confermata la presenza di acqua liquida su un pianeta distante circa 20 anni luce. 12: Come osservare i buchi neri I buchi neri sono, per definizione, neri. In effetti non è possibile osservare direttamente un buco nero, ma se ne possono osservare le conseguenze della sua presenza. Di solito i buchi neri non sono da soli, ma accompagnati da stelle massicce. Se noi osserviamo una stella che ruota velocemente attorno a un punto buio del cielo, sappiamo quasi per certo che nelle vicinanze c è un buco nero.