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La curiosità del mese

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Nebbia galattica

La curiosità del mese di marzo 2012 a cura di Tomaso Belloni


Fig. 1 - Immagine di una regione del cielo (Hubble Ultra Deep Field) catturata dal telescopio spaziale Hubble nel vicino infrarosso. La maggior parte degli oggetti visibili sono galassie lontane. APOD del 9 dicembre 2009 - Crediti: NASA, ESA, G. Illingworth (UCO/Lick and UCSC), R. Bouwens (UCO/Lick and Leiden U.), and the HUDF09 Team.
Fig. 1 - Immagine di una regione del cielo (Hubble Ultra Deep Field) catturata dal telescopio spaziale Hubble nel vicino infrarosso. La maggior parte degli oggetti visibili sono galassie lontane. APOD del 9 dicembre 2009 - Crediti: NASA, ESA, G. Illingworth (UCO/Lick & UCSC), R. Bouwens (UCO/Lick & Leiden U.), & the HUDF09 Team..

In una bella nottata serena possiamo vedere un gran numero di stelle a occhio nudo.
L’assenza di nubi nell’atmosfera permette alla debole luce stellare di raggiungerci, anche se naturalmente l’atmosfera assorbe sempre molto e non averla sarebbe molto utile (anche se, purtroppo, letale).
Il telescopio spaziale Hubble supera questo problema stando in orbita intorno alla terra, a un’altezza tale che l’atmosfera è praticamente inesistente.

Fig. 2 - Schema dell’assorbimento atmosferico nelle differenti bande dello spettro elettromagnetico e dei relativi telescopi utilizzati. Le valli sono le finestre aperte da cui e` possibile osservare da terra.
Fig. 2 - Schema dell’assorbimento atmosferico nelle differenti bande dello spettro elettromagnetico e dei relativi telescopi utilizzati. Le valli sono le finestre aperte da cui è possibile osservare da terra.

Però non abbiamo solo la luce visibile, le radiazioni elettromagnetiche vanno dalla banda radio (bassa energia e grande lunghezza d’onda) ai raggi gamma (alta energia e piccola lunghezza d’onda).
La nostra atmosfera è completamente opaca alla maggior parte della radiazione elettromagnetica. Solo alcune "finestre" sono aperte fra cui naturalmente quella visibile con i nostri occhi.
Ad esempio, i raggi X e gamma non arrivano fino alla superficie della terra, il che è un bene perché sarebbero estremamente nocivi.
Il problema però non è limitato all’atmosfera.
Lo spazio interstellare all’interno della nostra galassia è vuoto, ma non così tanto.
La densità media del gas è di circa 1 atomo per centimetro cubo (nell’aria che respiriamo ci sono dieci miliardi di miliardi di atomi per centimetro cubo).
In più c’è una piccola percentuale di polvere, sotto forma di piccoli granelli. Naturalmente ci sono anche nubi interstellari e nebulose dove la densità è più grande, ma lasciamole stare per il momento.

Con un atomo per centimetro cubo potrebbe sembrare che il problema della trasparenza non sia poi così grande. In realtà non dimentichiamo che la densità sarà anche minima, ma le distanze sono enormi. Proviamo a fare un breve conto.

Fig. 3 - Immagine del centro della nostra galassia. Da APOD del 6 gennaio 2012. Crediti and Copyright: Ivan Eder.
Fig. 3 - Immagine del piano della nostra galassia in luce visibile. Da APOD del 6 gennaio 2012. Crediti & Copyright: Ivan Eder.

Facciamo un anello con indice e medio della mano, con il buco centrale della dimensione di circa un centrimetro quadrato. Puntiamo il nostro "telescopio" artigianale verso la stella più vicina, Proxima Centauri, che sta a "solo" 4.2 anni luce da noi.
4.2 anni luce sono circa 4 miliardi di miliardi di centimetri. Questo vuol dire che la luce di Proxima Centauri che passa per il nostro anello ha incontrato 4 miliardi di miliardi di atomi, più la polvere. Insomma, la galassia non è proprio trasparente.

Fig. 4 - Il centro della nostra galassia osservato in infrarosso dove le polveri brillano e oscurano di meno rispetto all’osservazione nella luce visibile. Da APOD del 10 marzo 2010. Crediti : 2MASS Project, U. Mass., IPAC/Caltech, NSF, NASA.
Fig. 4 - Il piano della nostra galassia osservato in infrarosso dove le polveri brillano e oscurano di meno rispetto all’osservazione nella luce visibile. Da APOD del 10 marzo 2010. Crediti : 2MASS Project, U. Mass., IPAC/Caltech, NSF, NASA.

Sempre tralasciando le nubi interstellari, spostiamoci in direzione del centro della nostra galassia, a 27mila anni luce da noi nella direzione della costellazione del Sagittario.
Stiamo guardando nel piano della nostra galassia, quindi l’assorbimento si fa pesante. La polvere che assorbe la radiazione visibile fa sì che le stelle vengano assorbite moltissimo, tanto che quelle più deboli diventano inosservabili.
Il gas invece assorbe la radiazione a più alte energie: i raggi X vengono assorbiti e tutto diventa più difficile da osservare.
Dato che guardiamo a una distanza 6500 superiore a quella di Proxima Centauri, l’assorbimento è 6500 volte più forte.

Come nel caso dell’atmosfera terrestre, ci sono lunghezze d’onda di radiazione a cui la galassia è molto più trasparente: per esempio nell’infrarosso si può addirittura guardare attraverso le nubi più dense.
Inoltre non è necessario guardare in direzione del centro della galassia, e quindi all’interno del disco della via lattea. Se guardiamo fuori dal disco, lo spessore della galassia è molto minore e al suo esterno c’è lo spazio integalattico, dove la densità è molto minore.
Si può vedere più lontano senza avere problemi di assorbimento, ma attenzione: le distanze sono molto maggiori e il problema non è competamente risolto.
Insomma, nulla è completamente vuoto e quindi nulla è completamente trasparente.


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