I telescopi dell’osservatorio di Bastia: dell’ARAR.
È con questi strumenti si possono scoprire supermovae.
di Marco Marchetti
I telescopi dell’osservatorio di Bastia:
dell’ARAR.
È con questi strumenti si possono scoprire supermovae.
INTRODUZIONE
Ora parleremo di un evento astronomico accaduto circa 12.000 anni fa durante la terza ed ultima fase della glaciazione Würm, l'ultima glaciazione che ha attanagliato il nostro pianeta a partire da circa 90.000 ÷ 80.000 anni fa fino ad esaurirsi a partire da circa 11.000 anni fa.
Il fenomeno in questione fu di una rara e straordinaria bellezza, una bellezza pari a quella di una eclisse totale di sole (come quella avvenuta l'11 agosto 1999) oppure a quella dell'apparizione di una grande cometa (come la Hale-Bopp apparsa durante la primavera del 1997).
Ancora un po' di pazienza e capiremo in dettaglio di che cosa si tratta.
LA NEBULOSA DI GUM
La ricchissima varietà di stelle (apprezzabile anche ad occhio nudo) non è l'unico spettacolo che il cielo offre alla visione telescopica.
Esiste un'altra categoria di oggetti astronomici molto suggestivi che, mostrandosi in tutta la loro bellezza, ci regalano visioni da mozzare il fiato. Questi oggetti, molti dei quali sono alla portata anche dei piccoli telescopi amatoriali, sono le nebulose: immensi agglomerati di gas (soprattutto idrogeno, l'elemento più diffuso nell'universo) e polveri che si mostrano ai nostri occhi con una varietà di forme, strutture e colorazioni veramente impressionante.
Le nebulose devono la loro luminosità e colorazione alla luce emessa da una o più stelle molto luminose che si trovano al loro interno. Infatti gli atomi che compongono la nube assorbono la radiazione emessa dalle stelle eccitatrici e la riemettono a frequenze diverse dando luogo a quelle splendide colorazioni che osserviamo nelle fotografie pubblicate dai libri e dalle riviste.
Nel 1939 l'astronomo russo-americano Otto Struve scoprì una debole traccia di luminosità nella costellazione australe della Vela. Queste osservazioni furono riprese fra il 1950 e il 1952 da un giovane astronomo australiano, Colin S. Gum, il quale pubblicò i suoi risultati nel 1955. Questi mostravano l'esistenza di una gigantesca nube di gas debolmente luminosa che si estendeva occupando una grande porzione di cielo, una superficie più grande di quella occupata dalle costellazioni dell'Orsa Maggiore e Minore messe assieme. Fino a quel momento la nube era riuscita a sfuggire alle osservazioni degli astronomi poiché è molto tenue e occorre mettere insieme molte fotografie per poterla apprezzare nella sua totalità.
In onore dello scopritore la nube venne battezzata “la Nebulosa di Gum”.
Purtroppo Gum scomparve prematuramente nel 1960 a causa di un incidente mentre stava sciando sulle Alpi.
Altri astronomi proseguirono le
ricerche e i risultati furono abbastanza sorprendenti. Infatti la
Nebulosa di Gum risultò essere una delle più grandi nebulose di
tutta la galassia; esse si estende per 2.400 anni luce e, benché
sia molto rarefatta, contiene tanta materia da poter formare
180.000 stelle come il Sole. Inoltre la Nebulosa di Gum è molto
vicina alla Terra e ci fu un periodo in cui si temeva che, se la
nebulosa si fosse espansa, avrebbe finito con l'inghiottire il
sistema solare. Oggi sappiamo che questa eventualità è
sicuramente da escludere; infatti la nube attualmente non è in
espansione e neppure in moto di avvicinamento verso la Terra.
Quindi La Nebulosa di Gum altro non è che una tranquilla e
pacifica nube di idrogeno posta appena al di là dei confini del
sistema solare che, però, racchiude un grande mistero.
Per illuminare tutta la nebulosa è necessaria una grande
quantità di energia (nota 1) e
non si capiva quale potesse esserne la sorgente.
Lo stesso Gum aveva scoperto la presenza di due stelle molto
luminose (Gamma-2 Velorum e Zeta Puppis) proprio nel centro della
nebulosa e, in un primo momento, gli astronomi credettero che
fossero loro le stelle eccitatrici. Invece osservazioni
successive mostrarono che la temperatura di queste due stelle era
troppo bassa per potere eccitare l'intera nebulosa; l'energia
emessa sarebbe stata appena sufficiente per illuminare la parte
centrale della nebulosa.
Di conseguenza il mistero che circondava la Nebulosa di Gum
invece che schiarirsi si infittiva sempre di più.
UN SECONDO SOLE APPARE NEL CIELO
Per capire qual è la sorgente di energia in grado di illuminare l'intera Nebulosa di Gum bisogna fare un salto indietro nel tempo, in un'epoca che risale a 12.000 anni fa.
L'aspetto del nostro pianeta è ovviamente diverso da quello attuale. Non esistono città, aeroporti, autostrade; non vi è traccia alcuna di quella che noi oggi chiamiamo “civiltà tecnologicamente progredita” poiché siamo ancora in piena preistoria. Però si stanno verificando alcuni importanti cambiamenti; l'uomo da nomade sta diventando sedentario, da cacciatore-raccoglitore si sta trasformando in agricoltore e comincia l'addomesticamento degli animali (nota 2).
La razza di uomini che incontriamo è quella esistente al giorno d'oggi cioè la stessa a cui apparteniamo noi: l'Homo Sapiens Sapiens. Originatosi e sviluppatosi in Africa a partire da un'epoca risalente a 150.000 ÷ 100.000 anni prima di Cristo l'Homo Sapiens Sapiens da circa 20.000 anni è il dominatore incontrastato del pianeta.
Anche il clima è molto diverso da quello attuale; infatti è in corso la terza e ultima fase della glaciazione Würm e molti territori del pianeta sono coperti da una coltre di ghiaccio. Però questo è l'ultimo colpo di coda della grande glaciazione poiché fra non molto i ghiacci cominceranno a ritirarsi e inizierà il periodo di clima mite che dura tuttora.
La macchina del tempo ci ha lasciato nei pressi di un villaggio in territorio africano; è ormai sera e possiamo vedere gli uomini raccolti attorno al fuoco. Li vediamo parlare e discutere fra loro e possiamo immaginare gli argomenti di quelle chiacchierate: episodi di caccia, episodi di vita quotidiana, ecc. La conoscenza del fuoco è stata sicuramente una delle più grandi conquiste dell'uomo; oltre ai vantaggi più diretti che tutti possiamo facilmente immaginare (cottura dei cibi, protezione contro gli animali feroci, ...) il fuoco è un formidabile catalizzatore sociale e favorisce l'aggregazione degli individui.
Improvvisamente il gruppo si agita; infatti qualcosa di straordinario ha attirato l'attenzione di uno degli uomini il quale aveva alzato gli occhi al cielo per ammirare quel superbo spettacolo che è il cielo stellato privo di inquinamento luminoso. Nella zona in cui si trova l'attuale costellazione della Vela è apparsa una nuova e luminosissima stella.
Lo spettacolo è veramente stupendo: nonostante l'eccezionale splendore la stella continua ad aumentare la propria luminosità fino al punto in cui diventa impossibile fissarla ad occhio nudo. La luminosità è altissima, quasi quanto quella della luna piena, e tutta concentrata in un punto (nota 3); è come se un pezzetto di Sole si fosse staccato dal resto e si fosse trasferito nel cielo notturno.
In effetti tutto va come se in cielo si fosse acceso un secondo, piccolissimo e luminosissimo Sole.
Il nuovo astro continuerà a brillare luminosissimo ed inosservabile ancora per qualche settimana poi la sua luminosità comincerà a diminuire fino a sparire del tutto dopo qualche anno, apparentemente senza lasciare traccia alcuna.
I nostri lontanissimi antenati avevano assistito, senza saperlo, all'esplosione di una supernova cioè all'ultimo disperato grido di agonia di una stella morente.
UNA SUPERNOVA NELLA PREISTORIA
Le supernove sono stelle molto massicce le quali terminano la propria esistenza in maniera molto spettacolare e pirotecnica: semplicemente esplodono. Infatti quando il combustibile nucleare si esaurisce all'interno delle stella vengono ad instaurarsi delle fortissime instabilità che alla fine degenerano in una apocalittica esplosione.
Nel breve tempo dell'esplosione la stella libera tanta energia quanta ne aveva emessa in tutta la sua vita e diventa più luminosa dell'intera galassia che la contiene.
L'eccezionalità della supernova del Würmiano sta nel fatto che, a differenza di altre supernove apparse in cielo in epoche più o meno remote (nota 4), la stella esplosa si trovava molto vicino alla Terra. La distanza stimata è circa 1.500 anni luce, una distanza però sufficiente a salvare il nostro pianeta dai pericolosissimi effetti collaterali dell'esplosione. Infatti, oltre alla spaventosa onda d'urto, una supernova emette grandi quantità di raggi X e Gamma che sono pericolosissimi per gli esseri viventi.
Se, in un raggio di alcune centinaia di anni luce a partire dalla stella che sarebbe esplosa, un tempo esistevano forme di vita oggi non esistono più: sono state annientate dalla furia dell'esplosione e dalle radiazioni.
A questo punto il mistero che circondava la Nebulosa di Gum è finalmente risolto. L'enorme energia necessaria per illuminare l'intera nube è stata involontariamente fornita da questa antichissima supernova; la Nebulosa di Gum brilla da 12.000 anni a questa parte grazie al lento e graduale rilascio di questa energia.
IL FOSSILE DELLA STELLA DEL WÜRMIANO
La storia che abbiamo raccontato è sicuramente molto affascinante e suggestiva. Però adesso urge una domanda: come fanno gli astronomi a conoscere fatti avvenuti in un'epoca così lontana?
La risposta è molto semplice e altrettanto suggestiva: nel 1968 è stato scoperto il fossile della stella del Würmiano e i fossili possono raccontare molte cose!
Una stella quando esplode come supernova non si disintegra completamente; solo il 90% della sua massa viene disperso. Il restante 10%, cioè il nucleo, subisce un destino opposto: collassa.
La forza di gravità, che dopo l'esaurimento dei combustibili nucleari regna sovrana, comprime ciò che resta della stella. Man mano che il collasso procede il nucleo della stella diventa sempre più piccolo e aumenta la sua velocità di rotazione. Il collasso si arresterà quando il nucleo collassato della stella sarà ridotto ad una sfera di soli 10 chilometri di diametro in rapidissima rotazione su se stessa.
Il risultato è una 'stella di neutroni' cioè una piccola sfera di materia superdensa in cui la gravità è bilanciata dall'enorme pressione di così tanta materia confinata in un volume così piccolo. La densità è talmente elevata che un cucchiaino di materia peserebbe un miliardo di tonnellate e la gravità è talmente forte che gli elettroni sono stati spinti all'interno dei nuclei degli atomi annullando la carica dei protoni e dando luogo ad un fluido di neutroni (da qui il nome di stella di neutroni).
L'esistenza delle stelle di neutroni era stata prevista fin dagli anni '30, nel periodo in cui cominciarono a svilupparsi le prime teorie sull'evoluzione stellare; però gli astronomi erano molto pessimisti sull'eventualità di una loro osservazione diretta. In realtà questo pessimismo si è rivelato infondato.
Nel 1967 Jocelyn Bell, una laureanda inglese che lavorava alle dipendenze del professor Anthony Hewish, scoprì casualmente una serie di impulsi estremamente regolari che provenivano dallo spazio. Gli sconosciuti oggetti che emettevano questi impulsi furono, in un primo momento, chiamati LGM (acronimo della frase inglese Little Green Men, piccoli uomini verdi) poiché l'estrema regolarità della pulsazione fece pensare ad un'origine artificiale dei segnali. In seguito, dopo che se ne fu accertata l'origine naturale, furono chiamati pulsar.
Il numero di pulsar scoperte aumentò rapidamente e la regolarità della pulsazione venne attribuita ad una stella in rotazione; nel 1968 nella costellazione del Toro venne scoperta una pulsar molto veloce la quale emetteva un impulso 33 volte al secondo. Ora gli unici oggetti in grado di ruotare così velocemente senza disgregarsi sono le stelle di neutroni; il meccanismo di emissione degli impulsi, non ancora chiarito nei dettagli, è dovuto alla presenza di campi magnetici molto intensi i quali collimano fasci di radiazione lungo alcune direttrici nello spazio. Quando la direttrice è orientata in direzione della Terra noi riceviamo ad ogni giro un segnale.
Di conseguenza le pulsar sono una specie di fari cosmici.
L'emissione dell'impulso, però, avviene a spese dell'energia di rotazione della pulsar la quale, in maniera impercettibile, rallenta la propria rotazione; quindi le pulsar più veloci sono anche quelle più giovani.
Sempre nel 1968 nella costellazione della Vela, nel centro della Nebulosa di Gum, fu scoperta una pulsar molto veloce; confrontando l'attuale velocità di rotazione con la velocità che la pulsar avrebbe dovuto avere appena formata, gli astronomi calcolarono che la supernova associata sarebbe dovuta esplodere 11.000 ÷ 12.000 anni fa (sicuramente non prima di 30.000 anni fa) raggiungendo quello splendore descritto in precedenza. Per curiosità si può sentirne la “pulsazione”.
La pulsar della Vela è il fossile vivente della stella del Würmiano (nota 5)!
EPILOGO
Arrivati a questo punto la Nebulosa di Gum ci mostra la sua vera natura: una gigantesca nube di idrogeno estremamente rarefatta che per un brevisssimo periodo della sua vita (12.000 anni, per ora) ha avuto il suo momento di gloria sotto forma di una ingentissima quantità di energia che l'ha illuminata e resa visibile in tutta la sua estensione.
Essa ci porta la testimonianza di un'antica catastrofe avvenuta alle porte di casa nostra che ha seminato morte e distruzione per centinaia di anni luce sfiorando appena il nostro pianeta il quale, per fortuna, si trovava a distanza di sicurezza.
Quando avrà finito di rilasciare l'energia accumulata la Nebulosa di Gum ritornerà ad essere invisibile, fredda e oscura com'era prima di quel fatidico giorno di 12.000 anni fa.
Monografia n.45-2000/4
NOTE a “La stella del Würmiano”
(3) - Stime attuali indicano una magnitudine apparente pari a -10.
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